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Zellatmung – Überblick des Prozesses mit Stoff- und Energiebilanz 08:03 min

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Transkript Zellatmung – Überblick des Prozesses mit Stoff- und Energiebilanz

Hallo. Um uns zu ernähren, nehmen wir jeden Tag Kohlenhydrate, Fette und Proteine auf. Aus all diesen Stoffen wird Energie für unseren Stoffwechsel und den Aufbau von Zellen gewonnen. Vor allem Kohlenhydrate werden schnell in Energie umgesetzt. Der gesamte Prozess heißt Zellatmung. Doch wie sieht sie eigentlich aus, die Stoff- und Energiebilanz? In diesem Video werden die Teilprozesse beschrieben, samt ihrer Wirkorte, Ausgangsstoffe, Produkte und Stoffbilanzen. Außerdem lernst du die Summenformel der Zellatmung und wie Proteine und Fette genutzt werden. Verschaffen wir uns als erstes einen Überblick über die einzelnen Teilprozesse und ihre Wirkorte. Dazu müssen wir einen Blick in die Zelle werfen. Das Kohlenstoffgerüst eines Mols Glukose wird zuerst durch die Glykolyse im Cytoplasma zerlegt. Über viele Teilschritte werden zuerst zwei ATP verbraucht und dann vier gebildet. Es entstehen also 2 ATP, zwei Mol NADH und zwei H+, 2 Mol Wasser und 2 Mol Pyruvat. Pyruvat wird aus dem Cytoplasma in das Mitochondrium transportiert und an das Coenzym A gebunden. Dabei entstehen noch mal 2 NAHD und H+, außerdem 2 Mol Kohlenstoffdioxid und 2 Acetyl-CoA. Diesen Prozess nennt man oxidative Decarboxylierung, da jeweils ein C-Atom abgespalten wird. Jetzt kann der Citratzyklus beginnen. Im Mitochondrium wird Acetyl-CoA weiter zerlegt. Da hier 2 Mol vorhanden sind, findet der Citratzyklus pro Mol Glucose zwei Mal statt. Insgesamt werden also 2 FAD und 6 NAD+ eingebracht und in energiereiche 2 FADH2 und 6 NADH + H+ umgewandelt. Bei den oxidativen Decarboxylierungen werden insgesamt 4 CO2 abgespalten. Über das Zwischenprodukt GTP, wenden 2 ATP gebildet. Außerdem entstehen 6 Mol Wasser. Jetzt kommen wir zum entscheidenden Schritt, der Atmungskette an der inneren Mitochondrienmembran. Hier wird die in den bisher gewonnenen 10 Mol NADH und H+ und 2 Mol FADH2 gespeicherte Energie konserviert. Im Zuge der Elektronentransportkette, werden Elektronen von diesen Stoffen von einem Enzymkomplex zum nächsten transportiert. Dabei werden Protonen aus der Mitochondrienmatrix in den internen Membranraum gepumpt, sodass ein Ladungs- und Konzentrationsgefälle entsteht. Dieses wird mit Hilfe der ATP-Synthase ausgeglichen, die wie eine kleine Turbine angetrieben wird. Pro NADH und H+ entstehen 3 ATP, pro FADH2 2 ATP. Hier werden also insgesamt 34 ATP gebildet. Außerdem 12 Mol Wasser aus 6 Mol Sauerstoff, sowie 10 NAD+ und 2 FAD, die wieder in Glykolyse und Citratzyklus Verwendung finden. Die Stoffbilanz für jeden Teilprozess fällt sehr unterschiedlich aus. Entweder wird direkt über die ATP-Bildung zur Energiegewinnung beigetragen oder indirekt über die Bildung von NADH und FADH2. Berücksichtigt man bei der Glykolyse die NADH entstehen insgesamt 8 ATP. Die oxidative Decarboxylierung bringt demnach 6 ATP ein. Der Citratzyklus bereitet den Weg für das meiste ATP. Aus 6 NADH und 2 FADH2 werden 22 ATP gebildet. Plus die zwei direkt gebildeten ATP macht das 24 ATP. Diese Zahl ist jedoch nicht ganz konstant, manchmal entstehen nur 22 ATP. Ein Mol Glukose liefert also 36-38 Mol ATP. Das entspricht ca. 1100 kJ. Die etwas ausführlichere Summenformel sieht dann wie folgt aus: Während der Atmungskette entstehen insgesamt 36 - 28 ATP, 6 CO2 und 12 H2O. Aus einem Mol Glucose, 6 O2, 6 H2O und 38 ADP+P. Bisher haben wir uns nur den Abbau der Glukose angeschaut, also von Kohlenhydraten. Nun nehmen wir aber auch Fette und Proteine mit unserer Nahrung auf. Was passiert mit diesen Molekülen? Zunächst werden sie gespalten. Proteine in Aminosäuren und Fette in Glycerin und Fettsäuren. Alle diese neu entstandenen Stoffe können nun in Teilprozesse der Atmungskette eingehen und so für die Energiegewinnung genutzt werden. Glycerin wird in der Glykolyse abgebaut, Fettsäuren werden zu Acetyl-CoA gespalten und gehen in den Citratzyklus ein. Aminosäuren dienen hauptsächlich dem Aufbau von körpereigenen Proteinen. Bei Bedarf werden sie umbaut, und gehen in Glykolyse, oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus ein. Zuvor muss die Aminogruppe abgespalten und als Harnsäure oder Harnstoff ausgeschieden werden. Der Citratzyklus wird auch als Drehscheibe des Stoffwechsels bezeichnet, da er mit anderen Prozessen wie der Gärung und dem Pentosephosphatweg verbunden ist. Außerdem werden Zwischenprodukte, wie Pyruvat, Acetyl-CoA, und Glycerinaldehyd als Baustoffe des Körpers genutzt. Fassen wir noch einmal zusammen. Während der Atmungskette entstehen insgesamt 36 - 38 ATP, 6 CO2 und 12 H2O aus einem Mol Glukose, 6 O2, 6 H2O und 38 ADP und P. Während Glykolyse und Citratzyklus werden hauptsächlich NADH und H+ sowie FADH2 gebildet, deren gespeicherte Energie später in der Atmungskette als ATP konserviert wird. Die Glykolyse findet im Cytoplasma der Zellen statt. Durch oxidative Decarboxylierung wird das Endprodukt in die Mitochondrien transportiert, wo der Citratzyklus stattfindet. An der inneren Mitochondrienmembran wird ein Protonengradient aufgebaut. Das geschieht im Zuge der Atmungskette. Fette und Proteine werden in Fettsäuren, Glycerin und Aminosäuren zerlegt und können so in die verschiedenen Teilprozesse der Zellatmung eingehen. Tschüss und bis zum nächsten Mal.

3 Kommentare
  1. Default

    wie wird bei Cytratzyklus 4 CO2 abgespaltet danke!!

    Von Hannanakhla, vor 2 Monaten
  2. Marcel

    Hallo :)

    ja da hast du Recht. Im Video wird dies bei 1:20 kurz erwähnt und dort entstehen insgesamt auch die 36 ATP. Die folgende Stoffbilanz schließt dann wieder die Schwankung im Citrtazyklus mit ein. Schau es dir am besten einfach nochmal an :)

    Von Marcel Schenke, vor mehr als 4 Jahren
  3. Default

    Also wir haben gelernt dass immer nur 36 ATP aus einem Glucose entstehen, weil die nadh aus der Glykolyse auf dem Weg ins Mitochondrium Energie verlieren...

    Von Kernsbox, vor mehr als 4 Jahren