3 Schritte der Zellatmung machen uns verständlich, wie Zellen Energie aus Glukose gewinnen.

Wie du weißt, erhalten Pflanzen ihre Nahrung durch einen Prozess, der Photosynthese genannt wird. Die Fotosynthese hilft den Pflanzen, Energie in Form von Glukose zu speichern. Auch Tiere haben Glukose, in der Energie gespeichert und zum Wachsen verwendet wird.

Nun hast du vielleicht ein paar Fragen zu Lebewesen. Lebewesen nutzen diese Energie durch einen Prozess, der Zellatmung genannt wird. Die Zellatmung spielt eine wichtige Rolle bei der Freisetzung der Energie für den Abbau von Glukose zur Herstellung von ATP (Adenosintriphosphat).

Adenosintriphosphat, auch ATP genannt, ist eine organische Verbindung, die in den lebenden Zellen des Körpers Energie liefert. Dabei werden aus jedem Molekül Glukose 38 Moleküle ATP gebildet. Hier ist die Gleichung:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ≈38 ATP

Schritte der Zellatmung

Hier sind drei wichtige Schritte der Zellatmung.

1. Schritte der Zellatmung 1 (Glykolyse):

Der Begriff Glykolyse bedeutet „Glukose spucken“ und ist wichtig für die Zellatmung. Dieser wichtige Prozess findet im Zytosol des Zytoplasmas statt. Bei diesem Prozess der Glykolyse wird kein Sauerstoff benötigt, um zu funktionieren, was als anaerobe Atmung bezeichnet wird. Die Glykolyse benötigt Glukose, um zu funktionieren.

Chemische Gleichung für die Glykolyse:

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 Pyruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O

Zwei ATP-Moleküle müssen ein Glukosemolekül spalten, und die zwei Elektronenträger-Moleküle sind 2NAD+ (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid). Anschließend werden aus vier Molekülen ADP+P (Adenosindiphosphat) vier ATP-Moleküle gebildet.

Siehe mehr: Schritt-für-Schritt-Prozess der Glykolyse.

Ein Glukosemolekül wird von den Enzymen aufgespalten und in zwei Moleküle Brenztraubensäure umgewandelt. Wenn die beiden Pyruvatmoleküle gebildet werden, werden durch die freigesetzte Energie vier Moleküle ATP und der Zwei-Elektronen-Träger NADH (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid + Wasserstoff) gebildet.

Der chemische Reaktant der Glykolyse war nun Glukose, NAD+ und ADP. Diese hat sechs Kohlenstoffmoleküle in ihrer Struktur.

Nun, die Produkte der Glykolyse waren 2 Brenztraubensäuren, 2ATP und 2NADH. Diese Pyruvatmoleküle bestehen aus drei Kohlenstoffatomen.

Außerdem besteht jedes Molekül aus Wasserstoff und zwei Elektronen-Trägermolekülen. Die Körperzellen können die potentielle Energie effizient und richtig nutzen.

1. Schritte der Zellatmung 2 (Krebs-Zyklus oder Zitronensäure-Zyklus):

Der Krebs-Zyklus oder CAC (der Zitronensäure-Zyklus) erfordert mehrere chemische Reaktionen, die in Lebewesen auftreten. Der Krebs-Zyklus findet in der Matrix der Mitochondrien in eukaryotischen Zellen statt.

Der Krebs-Zyklus setzt die gespeicherte Energie durch die Methode der Oxidation von Acetyl-CoA frei.

Der Krebs-Zyklus beginnt mit Acetyl-CoA, das mit dem Vier-Kohlenstoff-Molekül, das als OAA (Oxaloacetat) bekannt ist, reagiert. Bei der Bindung mit OAA entsteht Zitronensäure, die sechs Kohlenstoffatome enthält. Daher wird der Krebszyklus auch als Zitronensäurezyklus bezeichnet.

Dieses Acetyl-CoA stammt aus Brenztraubensäuren, dem Endprodukt der Glykolyse.

Brenztraubensäuren nehmen nicht direkt an den Reaktionen des Krebszyklus teil. Sie wird zunächst in Acetyl-CoA umgewandelt. Acetyl-CoA tritt in den Krebs-Zyklus ein.

Vier-Kohlenstoff-Akzeptor-Molekül beeinflusst den Zyklus, der zwei Acetyl-CoA (jedes enthält zwei Kohlenstoff-Moleküle) macht. Zur gleichen Zeit, zwei Kohlenstoff Acetyl-CoA Bindung mit einem Vier-Kohlenstoff-Molekül im gesamten Zyklus, und bildet dann CO2 und verschiedene Elektronenmoleküle.

Zusätzlich, Kohlenstoff-Bindungen mit Brenztraubensäuren und einschließlich der Sauerstoffmoleküle zu 6CO2. Außerdem bilden sich 8 NADH- und 2 FADH2-Elektronenträgermoleküle sowie 2 ATP-Moleküle, in denen die Zelle die potentielle Energie nutzen kann.

Das Vier-Kohlenstoff-Akzeptor-Molekül ändert sich nie und kehrt immer in seine erste Form zurück, um ein weiteres Acetyl-CoA für eine weitere Runde des Krebszyklus aufzunehmen. Der Krebs-Zyklus wiederholt sich ständig und ununterbrochen.

Wie Sie wissen, verbinden sich alle Kohlenstoffe weiterhin mit Brenztraubensäuren und mit den Sauerstoffmolekülen und werden zu Kohlendioxid, das ist der zweite Schritt der Zellatmung.

Außerdem bleiben die Wasserstoffatome und die Elektronen an NADH und FADH2 von der ursprünglichen Glukose übrig. Infolgedessen werden die Wasserstoffatome und die Elektronen von NADH und FADH2, die zur Elektronentransportkette für die hohen Energiebedingungen der Zellatmung führen.

Ergebnisse des Krebszyklus sind:

• 4 ATP (enthält 2 Moleküle aus der Glykolyse)
• 10 NADH (enthält 2 Moleküle aus der Glykolyse)
• 2 FADH2

1. Schritte der Zellatmung 3 (Elektronentransportkette):

Die dritte Phase der Zellatmung bezeichnet die Elektronentransportkette. Unter Elektronentransportkette versteht man eine Gruppe von Elektronentransportern und -systemen, die sich im Zentrum der Mitochondrienmembran von einem Elektronendonor zu Elektronenakzeptoren bewegen.

Weiteres:

• A 2 Z zur Elektronentransportkette oder oxidativen Phosphorylierung
• Detaillierte Erörterung der Schritte der Zellatmung

Die Reaktanten der Elektronentransportkette enthalten 10 NADH-Elektronenträgermoleküle, 2FADH2, sechs Sauerstoffatome aus dem anfänglichen Glukosemolekül und vor allem 34 ADP und P zur Bindung an die ATP-Synthase. Die ATP-Synthase ist eine Art Enzym, das kontinuierlich ATP für die Reaktionen und die Zellatmung herstellt. 10 NADH besteht aus 2 Molekülen aus der Glykolyse und 8 Molekülen aus dem Krebszyklus. 2FADH2 wird aus dem Krebs-Zyklus aufgenommen.

Außerdem übertragen diese Reaktanten die Elektronen von den Elektronen-Trägermolekülen von der oberen auf die untere Transportkette mit Hilfe des aktiven Transports. Das NADH und das FADH2 geben Elektronen mit hohem Energiepotential ab. Auf der anderen Seite ist die Elektronentransportkette von der zentralen Membran des Mitochondriums, die die hohe potentielle Energie Elektronen auf dem Weg besetzt.

Es gibt drei Arten von Molekülen in Elektronentransportsystem.

1. Flavoprotein
2. Cytochrom
3. Ubichinone oder Coenzym Q.

Wie Sie wissen, werden die hochenergetischen Elektronen eingefangen, während die hochenergetischen Elektronen auch Wasserstoffionen von NADH und FADH2 von einer Seite zur anderen der zentralen Membran der Mitochondrien transportieren.

NADH und FADH2 befinden sich in der Matrix der Mitochondrien und nehmen die Elektronentransportkette auf, um wiederholt ATP zu erzeugen. 10 NADH-Elektronen haben einen geringeren Energiebedarf, so dass sie nicht viele ATPs erzeugen. NADH liefert im Übrigen 3 ATPs, während jedes FADH2 effizient 2 ATPs in der Zelle erzeugt. Es werden einige ATPs erzeugt, weil die Elektronen auf die Elektronentransportkette übertragen werden, die nur unwesentlich weniger Energie hat als NADH.

Diese aerobe Atmung findet statt, wenn die Zellen im Körper den Sauerstoff nicht effektiv nutzen. Im Allgemeinen werden diese Aspekte der aeroben Atmung genutzt, um ATPs aus Glukosemolekülen in der Zellatmung zu bestimmen. Glukose spielt eine wichtige Rolle bei der Glykolyse, dem Krebszyklus und der Elektronentransportkette (ETC). Ein Molekül Glukose kann potenziell 38 Moleküle ATPs aus der Zellatmung erzeugen.

Katabolismus von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten in den 3 Schritten der Zellatmung

Schritt 1: Oxidation von Fettsäuren, Glukose und einigen Aminosäuren ergibt Acetyl-CoA.

Schritt 2: Die Oxidation von Acetylgruppen im Zitronensäurezyklus umfasst vier Schritte, in denen Elektronen entzogen werden.

Schritt 3: Die von NADH und FADH2 getragenen Elektronen werden in eine Kette von mitochondrialen (oder, in Bakterien, an die Plasmamembran gebundenen) Elektronenträgern – die Atmungskette – geleitet, die schließlich O2 zu H2O reduziert. Dieser Elektronenfluss treibt die Produktion von ATP an.