Zellatmung

Alternativer Bildtext:

4 ATP + 2 ATP (pro mol Glucose) → Wirkungsgrad der Glykolyse pro mol = 2*30kJ / 2875kJ = 2% → Zu wenig !!! Energiefreisetzung durch Stoffabbau: Glykolyse 1. Abschnitt: Spaltung des G-körper in twen Сз-котрут 2. Abschnitt: Oxidation und Gewing Von ATP Glykolyse: Glucose wird im Cytoplasma zu Pyruvat abgebaut Arbeitsaufträge 1. Lies den Text auf Seite 50 und nenne die Bruttogleichung der Glykolyse. yklyse im Cytoplama A D 0000 Glycerinaldehyd-3-phosphat 80000 13-Bisphosphoglycerat 000 Pyruvat ATP ●●●●●● Glucose ATP 2. Ordne die Textbausteine in der richtigen Reihenfolge an. 3 Leite anhand der Abbildung ab, wie hoch der Nettogewinn an ATP und NADH/ H ist. pro Cz-Körper zweimal 4. Das Enzym Phosphofructokinase wird durch höhere ATP. Konzentrationen allosterisch, d.h. nicht-kompetitiv_ gehemmt. Begründe den Vorteil dieser Hemmung. andere Bindu → kann binder, aber nicht lange retzt wurden. 6000000 Glucose-6-phosphat 6000000 Fructose-6-phosphat 0000000 Fructose-16-bisphosphat B Strukturformel Glucose 8000 Glycerinaldehyd-3-phosphat do NAOH+H 8-0-0-0-0 13-Bisphosphoglycerat 000 Pyruvat 2 ADP bạn DƯỢ gruppe Phase der Energieinvestition Energieinvestition: 2 A Phase der Energiegewinnung A AIP CH-C- 11 1 Carbonsäure gruppe Strukturformel Pyruvat A Glucose-6-Phosphat wird zu Fructose-6-Phosphat isomerisiert. Dieses wird anschließend zu 1,3-Bisphosphoglycerat oxidiert, wobei der abgespaltene Wasserstoff an das Cosubstrat NAD* gebunden wird. CUm die Glucose ausreichend reaktionsfreudig zu machen chemisch zu aktivieren), wird sie phosphoryliert. D Dieses reagiert unter erneutem ATP-Verbrauch zu Fructose-1,6-biphosphat. Diese Reaktion wird durch das Enzym Phosphofructokinase katalysiert. SE Fructose-1,6-biphosphat wird zu zwei C₁-Körpern gespalten: Glycerinaldehyd-3-phosphat. F'Ein Phosphatrest wird auf die Glucose übertragen, wobei ATP verbraucht wird. Es entsteht das energiereichere Glucose-6-Phosphat. Diese Reaktion wird durch das Enzym Hexokinase katalysiert. G Nach anschließender Wasserabspaltung und unter nochmaligem ATP-Gewinn entsteht Pyruvat (Brenztraubensäure). 3.4 Die oxidative Decarboxylierung ■ Ort: MAtrx der Mitochondrien Abspaltung von CO2 vom Pyruvat → C2 Körper Bildung von 1 NADH/H+ pro Molekül Pyruvat Bindung des Coenzyms A an den C2 Körper → Aktivierte Essigsäure/Acetyl-CoA entsteht I ■ 3.5 Der Zitronensäurezyklus = Citratzyklus, Tricarbonsäurezyklus, Krebszyklus 3 Abbau der aktivierten Essigsäure (Acetyl-CoA) zu Kohlenstoffdioxid Zelle gewinnt dabei ATP und Wasserstoffe übertragende Reduktionsäquivalente (NADH/H+, FADH₂) 1 mol Glucose (=2 Moleküle Brenztraubensäure) ● 6 Moleküle CO2 2 Moleküle ATP 8 NADH/H+ 2 FADH/H+ ● ● Der Zitronensäurezyklus/Citratzyklus/Krebs-Zyklus Matrix "00c-5-CH-000 DOC-CH-CH₂-Coo OH -0xx--6-00 Pyruvatoxidation "OOC-CH₂-CH-COO™ Citratryklus ●●●● 0000 MAD 0000 PAD PADH MADH+H 1) Brent trauben dare (Pyruvat) 2) Essigsäure (Acgtyl-CoA) 3) Zitronensäure 4) α-tetoglutarieure Steinshore-CoA FADH₂ FAD . ATP Irentrauber sour 000 · colo ●●-S-COA Citratzyklus COA-SH (Coenzym A) COA-SH aktivite Essigned COA-SH PAD PADHH MADH+# APP IP 00000 titanesve 7) Fumapävie 0000-S-COA HC-C-S-COA Strukturformel 3) Apfelsaure a) Malerrigsäure 00000 Isocitrat 11,1 00000 COA-SH Coo DOC-CH₂-C-CH-000 OH Coo "OXC-CH₂-C-CH-C00 XXC-CH-CH₂-c-coo Quelle: Marki Biologie Oberstufe, O Emist Klett Verlag Bernsteinfaun 00C-CH₂-CH- 31-1 04-8-5 Stuttgart 2011 3.6 Die Atmungskette Inter- membran- raum Matrix 4 ■ Protonentransport. Elektronentransport ■ Elektronentransport Komplex I Intermembranraum innere Mitochondrien- membran Mitochondrienmatrix NADH H* H* || H* FADH, Ubichinon Komplex III H* FAD NAD Komplex II III H* H* H* H* H* Komplex IV Cytochrom c H* IV H* H* 2H+ + ½ 0₂ H* ATP-Synthase H ATP-Synthese ADP + P H₂O H* a) pro NADH2 - 3 ATP b) pro FADH2 - 2 ATP → pro Molekül Glucose entstehen 34 ATP in der Atmungskette H Endoxidation: der große ATP Gewinn I Ort: an der inneren Mitochondrienmembran Oxidation der Reduktionsäquivalente (NADH/H+, FADH₂) und Bildung von ATP (oxidative Phosphorylierung) B Übertragung von Elektronen und Protonen auf O2 → Bildung von H₂O → Stufenweise Energiefreisetzung → Letztes Redoxsystem überträgt Elektron auf Sauerstoff → Bildung von Wasser → 12 O2 + 2H+ 2 e → H₂O (formal: Knallgasreaktion) ATP Komplex H* Chemiosmotisches Modell der ATP-Bildung: → Ausnutzung des Protonengradienten zwischen Matrix und Intermembranraum zur Bildung von ATP an der ATP Synthase: →Energieausbeute: Weg der Elektronen H Ubi chinon H* Energie [Volt] NADH/H NAD FADH, FAD Komplex ex Komplex Cytochro systeme Cyt c Komplex Cytochrom- systeme O₂+ 2H+2e → H₂O Intermembran-Raum 4H+ 4H+ ***** Fe₂S₂ FMN NADH+H+ H+ Matrixraum NADH-Ubichinon Oxidoreductase E (MV) Q- Ubichinon 2e Fe4S4 NAD+ O/OH₂ O/OH₂ FAD Fe₂S₂ Hām b Fe4S4 (Q 2e2e Succinat Fumarat 2e - 370 bis +100 || Succinat-Ubichinon Oxidoreductase 0 bis +50 4H+ Fe₂S2 Cyt. b₁ Cyt. C₁ Häm b (Cytochrom +30 bis +60 Häm C1 2e 2e 4H+ 2H+ 02 +30 bis +250 2H+ +275 Cu Ham a Zn Hām a ||| IV Ubichinon-Cytochrom c Cytochrom c Reductase Oxidase 20H OH+ P Pi ADP 4H+ +280 bis +400 F₁ P/OH- Austausch H+ ATP V ATP Synthase 02/0²- +820 3.7 Energiefreisetzung durch anaeroben Stoffabbau - anaerobe Dissimilation/Gärung Gärung: → ursprüngliche Form der Energiegewinnung → kein O2 als Oxidationsmittel vorhanden 1.Schritt: → Glykolyse im Cytoplasma 2.Schritt: Regeneration von NAD+ durch eine Reduktionsreaktion Grund: → Glykolyse würde sonst zum Erliegen kommen und somit könnte kein ATP mehr gewonnen werden! Ablauf Beispiele Bruttogleichungen 5 Alkoholische Gärung Umwandlung von Brenztraubensäure in Ethanol Brenztraubensäure (C3H4O5) Decarboxylierung ➡ CO₂ Acefaldehyd (Ethanol) (C2H4O) ● NADH/H+ NAD+ Ethanol (C2H5OH) ● Herstellung von alkoholhaltigen Getränken mithilfe von Hefe (Pilze) Herstellung von Bioethanol als Treibstoff Auflockerung des Teiges (CO2) bei Backwaren aus Hefeteig C6H12O6 + 2 ADP + 2P 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP Folgerung: → Gärung ist kein besonders effektiver Stoffwechsel Merke: Die bei einer Gärung entstandenen Produkte enthalten noch relativ viel Energie! Geringe Energieausbeute 2 Moleküle ATP pro Molekül Glucose Wirkungsgrad 2% Milchsäuregärung: Reduktion von Brenztraubensäure zu Milchsäure Brenztraubensäure (C3H4O3) NADH/H+ NAD Milchsäure (C3H6O3) Reduktion ● Herstellung von Sauerkraut, Joghurt, Sauermilch, bestimmte Käsesorten mithilfe von Milchsäurebakterien Silage (Silofutter) in der Landwirtschaft: Konservierung In Muskelzellen C6H12O6 + 2 ADP + Pi → 2 C3H6O3 + 2 ATP → Zusatz: Viele Hefepilze sind fakultative Anaerober, d.h sie können falls kein O₂ vorhanden, auf Gärung ,,umschalten" Gegenteil: obligate Anaerober 3.8 Vergleich von Zellatmung und Gärung Überblick: Sauerstoffbedarf Oxidation des C-Körpers ATP-Produktion in ... Energiegewinn Wärmefreisetzung 5 Gärung anaerob Glucose Glykolyse Brenztraubensäure abschließende Reaktionen alkoholische Gärung Produkte: Ethanol + CO₂ Zellatmung: + (aerob) Vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette Max. 38 ATP hoch Stoffabbau 2 ATP 2 NADH + 2H+ Milchsäure- gärung Produkt: Milchsäure Glykolyse Glucose vollstän- dig zu CO₂ abgebaut CO₂ 2 ATP Gärung: -(anaerob) Unvollständig zu organischen Endprodukten. (z.B Milchsäure, Ethanol) Glykolyse aerob Glucose 2 mol ATP Gering Brenztraubensäure 2 ATP 2 NADH + 2H+ H₂O 2 NADH + 2H+ aktivierte Essigsäure 6 NADH + 6H* Zitronen säure- zyklus 2 FADH, Atmungskette 0₂ 34 ATP Zellatmung 3.8 Vergleich von Zellatmung und Gärung Überblick: Sauerstoffbedarf Oxidation des C-Körpers ATP-Produktion in ... Energiegewinn Wärmefreisetzung 5 Zellatmung: + (aerob) Vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette Max. 38 ATP hoch Gärung: -(anaerob) Unvollständig zu organischen Endprodukten (z.B Milchsäure, Ethanol) Glykolyse 2 mol ATP Gering