1 Grundlagen der Zellatmung – aerobe Dissimilation

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Urheber: Royroydeb

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Struktur einer tierischen Zelle, Model aus dem Indian Museum in Kolkata.

1 Grundlagen der Zellatmung – aerobe Dissimilation

Definition Zellatmung – aerobe Dissimilation

Zellatmung – aerobe Dissimilation ist die Energiegewinnung durch vollständigen enzymatischen Abbau von organischen Nährstoffen mithilfe von Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Der wichtigste Ausgangsstoff der Zellatmung ist die Glucose. Die Zellen nehmen Sauerstoff auf, der zur Oxidation der Glucose verwendet wird.

Bruttogleichung

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O → 6 CO2 + 12 H2O

Beim Abbau von einem Molekül Glucose werden 38 Moleküle ATP gewonnen. ATP bindet die freigesetzte Energie, die zur Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen benötigt wird.
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Aufgabe

Betrachten Sie die Bruttogleichung genau.

  1. Leiten Sie daraus die Ausgangsstoffe für die Zellatmung der Pflanzen und Tiere ab. 
  2. Erläutern Sie die Gewinnung der Glucose aus der Futter- bzw. Nähstoffquelle, die den anfangs dargestellten Organismen zur Verfügung stehen:
  • Milchkuh Carlotta
  • Apfel
  • Gerstenkorn
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Aufgabe

Testen Sie Ihr Wissen. Ziehen Sie die richtigen Bausteine in die Bruttogleichung der Zellatmung für ein Molekül Glucose.
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Zellatmung findet in den Zellen von Pflanzen, Tieren und Menschen statt. Schauen wir uns den allgemeinen Aufbau dieser Zellen noch einmal an.
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Die erste Stufe der Zellatmung findet im Zytosol (auch Cytosol) statt. Das Zytosol ist der wässrige Teil des Zytoplasmas einer Zelle. Dieser enthält 75 – 90 % Wasser und verschiedene organische und anorganische Stoffe. Hier erfolgt der erste Abbau der Glucose durch die Glykolyse.

Die weiteren Stufen laufen in den Mitochondrien ab. Sie bilden den universellen Energieträger, das ATP (Adenosintriphosphat). Deshalb werden sie auch als Kraftwerke der Zelle bezeichnet.
Je nach Stoffwechselaktivität enthält eine Zelle nur wenige oder tausend Mitochondrien.

Schauen wir uns den Aufbau genauer an:
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Wiederholung: Aufbau eines Mitochondriums

Beschreibung des Aufbaus:

Zwischen der äußeren und der inneren Membran liegt der perimitochondriale Raum. Zur Vergrößerung der Fläche der inneren Membran ist diese gefaltet. Diese Falten werden Cristae genannt.
Der inneren Membran kommt eine besondere Bedeutung zu. In ihr befinden sich die ATP-Synthase-Komplexe. An diesen Enzym-Komplexen findet die ATP-Synthese statt.
Die innere Membran begrenzt die Mitochondrienmatrix. In dieser befinden sich die Ribosomen, eine ringförmige mitochondriale DNA und RNA.
Innere und äußere Membranen sind Biomembranen mit Transportproteinen, welche für verschiedene Stoffe durchlässig sind.
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Ordnen Sie die Begriffe den Bestandteilen des Mitochondriums zu. Nutzen Sie dazu den Text aus Element 6.

Gesamtüberblick der Zellatmung in den Mitochondrien
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Zellatmung im Überblick

Die Zellatmung erfolgt im Wesentlichen durch drei Stoffwechselvorgänge:

  • Glykolyse,
  • oxidative Decarboxylierung mit
    Citratzyklus und
  • der Atmungskette.

Die Grafik veranschaulicht die Vorgänge, die wir in Kapitel 2 näher betrachten werden.