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Kurs: Biology library > Lerneinheit 12
Lesson 2: Schritte der ZellatmungSchritte der Zellatmung
Zellatmung ist ein Stoffwechselweg, bei dem Glukose abgebaut und ATP produziert wird. Die Phasen der Zellatmung sind Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Citrat- oder Krebszyklus und oxidative Phosphorylierung.
Einführung
Die Zellatmung ist eine der elegantesten, majestätischsten und faszinierendsten Stoffwechselwege der Welt. Gleichzeitig ist sie auch einer der kompliziertesten. Als ich zum ersten Mal davon erfuhr, fühlte ich mich, als wäre ich gestolpert und in einen Kanister voller Buchstabensuppe mit Organische-Chemie-Geschmack gefallen!
Glücklicherweise ist die Zellatmung nicht mehr so beängstigend, wenn man sie erst einmal kennt. Beginnen wir damit, uns die Zellatmung auf einer oberflächlichen Ebene anzuschauen, indem wir durch die vier Hauptphasen gehen und verfolgen, wie sie miteinander verbunden sind.
Schritte der Zellatmung
Während der Zellatmung wird ein Glukosemolekül Schritt für Schritt in Kohlendioxid und Wasser zerlegt. Auf dem Weg wird etwas ATP direkt in den Reaktionen produziert, die Glukose umwandeln. Eine viel größere Menge ATP wird jedoch später in einem "oxidative Phosphorylierung" genannten Prozess hergestellt. Die oxidative Phosphorylierung wird durch die Bewegung von Elektronen durch die Elektronentransportkette angetrieben, eine Reihe von Proteinen, die in die innere Membran des Mitochondriums eingebettet sind.
Diese Elektronen stammen ursprünglich aus der Glukose und werden von den Elektronenträgern start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript und start text, F, A, D, end text zur Elektronentransportkette transportiert, die dann zu start text, N, A, D, H, end text und start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript werden, wenn sie Elektronen aufnehmen. Für die Verständlichkeit: Dies geschieht in der Abbildung oben, wenn dort plus start text, N, A, D, H, end text oder plus start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript steht. Das Molekül erscheint nicht vollkommen neu, es wird nur in seine elektronentragende Form umgewandelt:
start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript plus 2, e, start superscript, minus, end superscript plus 2, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript right arrow start text, N, A, D, H, end text plus start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript
start text, F, A, D, end text plus 2, e, start superscript, minus, end superscript plus 2, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript right arrow start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript
Um zu verstehen, wie ein Glukosemolekül in Kohlendioxid umgewandelt und wie seine Energie als ATP und start text, N, A, D, H, end textslashstart text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript in einer deiner Körperzellen gewonnen wird, gehen wir Schritt für Schritt durch die vier Phasen der Zellatmung.
- Glykolyse. In der Glykolyse unterliegt die Glukose - ein Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen - einer Reihe von chemischen Umwandlungen. Am Ende wird es in zwei Pyruvat-Moleküle, organische Moleküle mit je drei Kohlenstoffatomen, umgewandelt. In diesen Reaktionen wird ATP hergestellt und start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript in start text, N, A, D, H, end text umgewandelt.
- Oxidative Decarboxylierung. Jedes Pyruvat aus der Glykolyse wandert in die mitochondriale Matrix – das innerste Kompartiment der Mitochondrien. Dort wird es in ein Molekül mit zwei Kohlenstoffen, das an Coenzym A gebunden ist, das sogenannte Acetyl-CoA. umgewandelt. Kohlendioxid wird freigesetzt und start text, N, A, D, H, end text wird erzeugt.
- Citratzyklus. Das in der vorherigen Phase hergestellte Acetyl-CoA bindet an ein Molekül mit vier Kohlenstoffatomen und durchläuft einen Zyklus von Reaktionen, bei dem schließlich wieder das Ausgangsmolekül mit vier Kohlenstoffatomen gebildet wird. ATP, start text, N, A, D, H, end text und start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript werden hergestellt und Kohlendioxid wird freigesetzt.
- Oxidative Phosphorylierung. Die in den anderen Phasen hergestellten start text, N, A, D, H, end text und start text, F, A, D, H, end text, start subscript, 2, end subscript geben ihre Elektronen in die Elektronentransportkette ab und kehren in ihre "leeren" Formen zurück (start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript und start text, F, A, D, end text). Wenn sich die Elektronen entlang der Kette bewegen, wird Energie freigesetzt und verwendet, um Protonen aus der Matrix herauszupumpen und einen Gradienten zu bilden. Protonen fließen durch ein Enzym namens ATP-Synthase in die Matrix zurück, wobei ATP gebildet wird. Am Ende der Elektronentransportkette nimmt Sauerstoff Elektronen und und Protonen auf, um Wasser zu bilden.
Die Glykolyse kann auch ohne Sauerstoff ablaufen. Dieser Vorgang wird dann als Gärung bezeichnet. Die anderen drei Phasen der Zellatmung – die oxidative Decarboxylierung, der Citratzyklus und die oxidative Phosphorylierung – benötigen Sauerstoff, um ablaufen zu können. Nur die oxidative Phosphorylierung verwendet Sauerstoff direkt, aber die anderen beiden Phasen können nicht ohne die oxidative Phosphorylierung ablaufen.
Jede Phase der Zellatmung wird in anderen Artikeln und Videos auf der Website ausführlicher behandelt. Schau dir das Übersichtsvideo an oder spring direkt zu einem Artikel über eine bestimmte Phase, indem du die Links oben verwendest.
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