Zellatmung

• ist ein Stoffwechselvorgang, der für die Energiegewinnung in Zellen verantwortlich ist
• Er erzeugt Energie in Form von ATP und findet zum größten Teil in den Mitochondrien statt
• Teilprozesse der Zellatmung

  1. Die Glykolyse
• Teilprozesse der Zellatmung

  2.Die Oxidative Decarboxylierung
• Teilprozesse der Zellatmung

  3.Der Citratzyklus
• Teilprozesse der Zellatmung

  4.Die Atmungskette
• Glucose wird in mehreren Teilschritten durch Enzyme abgebaut(oxidiert)

  Voraussetzung: Sauerstoff muss vorhanden sein.

  -> es entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser und 32 ATP-Moleküle
• Bruttogleichung der Zellatmung:

  C6H12O6 + 6H2O + 6O2-> 6CO2 + 12H2O
• freiwerdende Energie wird mithilfe von Elektronen- Carrier und der Reduktion von bestimmten Coenzymen in Form von ATP gespeichert
• Während der Zellatmung werden bei den Oxidationsreaktionen Elektronen abgegeben. Elektronenabgabe= Oxidation
• -> Aufnahme der Elektronen durch Elektronen-Carrier(=H+ -Akzeptor)
• Carrier geben ihre Elektronen an den elektronegativen Sauerstoff ab

  (-> kann zusätzliches ATP erzeugt werden)

  Protonengradient(H+) wird erzeugt-> treibt ATP-Synthase an
• NAD+ + 2e- + H+ -> <- NADH
• FAD + 2e- + 2H+ -><- FADH2
• 1.Die Glykolyse


  werden aus einem Molekül Glucose zwei Moleküle Pyruvat(C3H3O3) gebildet ( Anion wird Brenztraubensäure)
• 1.Glykolyse


  Energie der Glucose wird in Form von ATP und den Elektronencarrier - Molekülen NADH+ H+ gespeichert
• 1.Die Glykolyse


  Prozess findet bei Eukaryoten und Prokaryoten im Cytoplasma statt
• 1.Die Glykolyse


  kann sowohl in anaeroben als auch unter aeroben Bedingungen ablaufen (z.b. ohne Luftsauerstoff)
• Glykolyse besteht aus 10 enzymkatalysierten Einzelreaktionen

  -> Untereilbar in zwei Abschnitte

  -Vorbereitungsphase

  -Ertragsphase
• Vorbereitungsphase(Energieinvestitionsphase)

  2 ATP- Moleküle investiert für Spaltung von Glucose in zwei C3-Moleküle

  -> für Oxidative Decarboxylierung
• Ertragsphase( Energiegewinnungsphase)


  GAP in 5 Schritten zu Pyruvat(C3- Körper)abgebaut

  4 Moleküle ATP und 2 Moleküle NADH+H+ gewonnen

  ->mehr Energie gewonnen als verbraucht
• Bilanz der Glykolyse:

  aus 1 Molekül Glucose entstehen 2 Moleküle Pyruvat, 2 Moleküle ATP und 2 Moleküle NADH
• 2.Oxidative Decarboxylierung

  1.Transport von Pyruvat von Cytoplasma in Matrix der Mitochondrien
• 2.Oxidative Decarboxylierung

  2.weitere Oxidation bei der Kohlenstoffdioxid(CO2) abgespalten wird und Acetat(C2-Körper) ensteht
• 2.Oxidative Decarboxylierung


  3.Acetat wird aktiviert in dem bestimmte Gruppe(Coenzym A) übertragen wird

  -> es entsteht ein Molekül Acetyl-Coenzym A
• Bilanz der Oxidativen Decarboxylierung:

  Aus 2 Molekülen Pyruvat werden 2 Moleküle Acetyl CoA, 2 Moleküle NADH+H+ und 2 Moleküle gasförmiges Kohlenstoffdioxid
• 3.Der Citratzyklus

  findet in der Mitochondrienmatrix statt
• 3.Der Citratzyklus


  1.es entsteht das sogenannte Citrat(Salz der Zitronensäure), indem Acetyl- CoA seine Acetylgruppe auf ein Akzeptormolelül überträgt
• 3.Der Citratzyklus

  2.Abbau des Citrats(Kohlenstoffgerüsts) durch Kohlenstoffdioxidabspaltung(2x)
• 3.Der Citratzyklus

  3.Wiederherstellung des Akzeptormoleküls
• ein Teil dabei frei werdender Energie wird in Form von GTP(ähnlich ATP) und in den Elektronencarrier- Molekülen NADH+H+ und FADH+ gespeichert
• Bilanz des Citratzyklus:

  aus 2 Molekülen Acetyl-CoA entstehen 6 Moleküle NADH+H+, 2 Moleküle FADH2, 2 Moleküle GTP und 4mal Kohlenstoffdioxid und das Akzeptormolekül
• 4.Die Atmungskette


  letzte Schritt der Zellatmung

  ->in Elektronencarrier (NADH+H+ und FADH2) gespeicherte Energie wird in ATP Moleküle umgewandelt
• 4.Die Atmungskette


  Vorgang im inneren der Mitochondrienmembran
• 4.Die Atmungskette

  1.Elektronen von NADH+H+ und FADH2 werden an bestimmte Membrankomplexe abgegeben(Elektronentransportkette).

  mit jeder Stufe wird kleine Energiemenge freigesetzt(Energiegefälle)
• 4.Die Atmungskette


  letztes Redoxsystem überträgt Elektronen auf Sauerstoffmoleküle

  -> mit Wasserstoffprotonen(H+) reagiert es dann zu Wasser
• 4.Die Atmungskette

  3.Energie die beim Elektronenfluss frei wird, führt zu Konzentrationsunterschied(Konzentrationsgradient) von Protonen(H+) zwischen Intermembranraum und Mitochondrienmatrix

  Durch Kanalprotein(Enzym) -ATP-Synthase- gelangen H+ zurück in Mitochondrien Matrix

  -> Synthese von energiereichen ATP aus ADP und Phosphat
• Bilanz der Atmungskette:

  aus 10 NADH+H+( 2 aus der Glykolyse, 2 aus der Pyruvatoxidation und 6 aus dem Citratzyklus) und 2FADH2(aus Citratzyklus) entstehen 28 ATP Moleküle
• 1 Molekül Glucose liefert 32 ATP

  (2Glykolyse, 2Citratzyklus, 28 Atmungskette)

  (25 ATP->10 NADH)

  (3 ATP -> 2 FADH2)

  =28ATP