Biologie 10/ Zellatmung
1. Semester zhaw
1. Semester zhaw
Set of flashcards Details
| Flashcards | 17 |
|---|---|
| Language | Deutsch |
| Category | Biology |
| Level | University |
| Created / Updated | 16.01.2015 / 26.04.2019 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/biologie_10_zellatmung
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| Embed |
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Sie können die Begriffe Oxidation, Reduktion, Oxidationsmittel und Reduktionsmittel erklären
Oxidation: e- Abgabe (Oxidationszahl erhöht sich)
Reduktion: e- Aufnahme (Oxidationszahl erniedrigt sich)
Oxidationsmittel wird selber reduziert
Reduktionsmittel wird selber oxidiert
Sie können die Begrife Gykolyse und Gärung definieren
Glykolyse: Zuckerspaltung
Gärung: Abbau von Zuckermolekülen ohne Mitwirkung von Sauerstoff
Sie können die Begrife Zellatmung, ATP, Citratzyklus und Atmungskette definieren
Zellatmung: Aerobe Energiegewinnung
ATP: Energieträger
Citratzyklus: Energieliefernde Oxidation org. Moleküle
Atmungskette: ermöglicht Elektronenfluss vom NADH/FADH2 zum molekularen Sauerstoff
Die Studierende sind in der Lage zu erklären warum die ‚Verbrennung‘ von Zucker in den Zellen über viele
Einzelschritte abläuft
Energiefreisetzung und Stoffabbau durch Gärung und biologische Oxidation.
Da die Energiefreisetzung durch Oxidationen erfolgt, wird sie auch als ZellAtmung bezeichnet.
Da der bei der Verbrennung von 1 mol Glucose freiwerdende Energiebetrag sehr groß ist, wird der Abbau in viele
Einzelschritte zerlegt.
Falls kein O2 mehr vorhanden ist entsteht anstelle von Pyrofat Lactat
DIe Studierende sind in der Lage die Strukturen der Energieträger wie ATP und NADH aufzuzeichnen
ATP ist der Energieträger aus biochemischen Reaktionen Struktur: Nukleinsäure Adenin verkettet mit einem Zucker
(Pentose/Ribose, Mitte) = Adenosin und dieser wiederum mit drei Phosphaten, die einzeln abgespalten werden können und dabei Energie produziert. Siehe linkes Bild
NAD+ ist in vielen exergonen Oxidationen von Metaboliten der Elektronenakzeptor. Es ist daher wie ATP ein Überträger von freier Enthalpie. Jedes NADH (die reduzierte Form von NAD+) repräsentiert gespeicherte Energie, die angezapft werden kann, um ATP zu synthetisieren. Siehe rechtes Bild
Wie wird ATP verwendet?
Kopplung der ATP-Hydrolyse mit der chemischen Reaktion treibt diese an. linkes Bild
Kopplung der ATP-Hydrolyse mit Transportvorgängen und mechanischer Arbeit treibt diese an. Siehe rechtes Bild
Die Studierende sind in der Lage die einzelnen Kompartimente von Mitochondrien und Chloroplasten zu benennen
Aufbau Mitochondrien:
Vier Kompartimente:
-äußere Membran
-innere Membran
-Intermembranraum
-Matrix
siehe linkes Bild
Aufbau Chloroplasten:
-äußere Membran
-innere Membran
-Intermembranraum
-Thylakoid
-Stroma
siehe rechtes Bild
Aerobe Energiegewinnung: Zellatmung
Aerobe Organismen besitzen Mitochondrien, in denen die bei der Glykolyse gebildeten Reduktionsäquivalente NADH/H+ rezykliert werden können.
Die Elektronen werden dabei auf Sauerstoff übertragen, wobei Wasser entsteht. Außerdem wird die Glucose vollständig bis zum CO2 abgebaut.
Den gesamten Vorgang von der Glucose über die Glycolyse und die zusätzlichen Abbauschritte in den Mitochondrien nennt man Zellatmung.
Die Studierende sind in der Lage die Grundvorgänge des Stoffabbaus zu erklären (Muss man unbedingt können!!)
1. Abbau makromolekularer Stoffe in ihre Grundbausteine
2. Glycolyse: In einer Kette von Reaktionen wird Traubenzucker bis zur Stufe der "aktivierten Essigsäure" (aerob) unter Bildung von ATP und NADH/H+ abgebaut.
3. Citronensäurecyclus: ein Kreislaufprozeß, in dem die "aktivierte Essigsäure" bis zu CO2 und NADH/H+ zerlegt wird.
4. Endoxidation in der Atmungskette, bei der der Wasserstoff des NADH/H+ durch Sauerstoff zu Wasser unter ATPBildung oxidiert wird.
Die Studierende sind in der Lage die gesamte Energiebilanz der Glykolyse, zu benennen – spezifisch wieviel von welchen Energiereichen Stoffen in welchem Schritt synthetisiert werden
Ablauf Glycolyse:
Unter der Glycolyse im engeren Sinn versteht man den Abbau von Glucose (Traubenzucker) bis zur Stufe des Lactats (Milchsäure), ohne dass dazu Sauerstoff benötigt wird.
Die Glykolyse findet im Zellplasma statt und wird durch elf nacheinander wirkende Enzyme katalysiert.
Die Studierende sind in der Lage die gesamte Energiebilanzdes Citratzykluszu benennen – spezifisch wieviel von welchen Energiereichen Stoffen in welchem Schritt synthetisiert werden
Citratzyklus:
Ein Acetyl-CoA-Molekül wird in den Citratzyklus eingeschleust.
Gleichung: Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + P -> 2 CO2 + CoA + 3 NADH/H+ + FADH2 + GTP
(GTP ist dem ATP analog und kann, wenn nötig in dieses umgewandelt werden)
NADH und FADH2 speichern den größten Teil der aus der Glucose stammenden Energie.
Die im Zyklus gebildeten Coenzyme NADH und FADH2 geben die den Nahrungsmolekülen entzogenen Elektronen an die Elektronentransportkette weiter.
Die Studierende sind in der Lage die gesamte Energiebilanz der oxydativen Phosphorylierung zu benennen – spezifisch wieviel von welchen Energiereichen Stoffen in welchem Schritt synthetisiert werden
Ist Abschluss der biochemischen Energiefreisetzung, da in diesem Prozess die bei der Glykolyse und dem Citrat-Zyklus reduzierten Coenzyme NADH/H+ und FADH 2 wieder oxidiert werden. Die daraus entstandene Energie wird wieder als ATP gespeichert.
• läuft an der inneren Mitochondrien
-Membran
• Oxidationsmittel Sauerstoff
(Elektronen fliessen von org. Molekülen zum Sauerstoff)
Die Studierende können das Prinzip der Atmungskette erklären
Die Atmungskette ist ein Energiewandler, der den exergonen Fluß von Elektronen aus dem NADH und dem FADH2 hin zum Sauerstoff für das Pumpen von Protonen aus dem Matrixraum in den Intermembranraum der Mitochondrien durch die Membran benutzt
Die Studierende sind in der Lage den Mechanismus zu erklären wie die ATP Synthase den Protonengradien zur Synthese von ATP ausnützt
• Befinden sich in der inneren Membran der Mitochondrien bei eukary. Zellen & in der Plasmamembran in prokary.
Zellen
• ATP -Synthase koppelt den Rückfluss von H+ mit der Synthese von ATP aus ADP und Pi.
Die Studierende sind in der Lagedie gesamte Energiebilanz der Glykolyse, des Citratzyklus und der oxydativen
Phosphorylierung zu benennen – spezifisch wieviel von welchen Energiereichen Stoffen
in welchem Schritt synthetisiert werden
Ca. 40 % der Energie in einem Glucosemolekül wird während der Zellatmung auf ATP übertragen
Was ist mit dem Rest? Wärmeverlust
Siehe Bild
Die Studierende sind in der Lage das Prinzip der alkoholischen Gärung zu erklären
Pyruvat wird in zwei Schritten zu Ethanol umgesetzt:
• Im ersten Schritt wird Kohlendioxid (C1) freigesetzt
• Im zweiten Acetaldehyd durch NADH zu Ethanol reduziert
Alkoholische Gärung:
- Anaerobe Atmung nutzt eine Elektronentransportkette mit einem anderen Elektronenakzeptor als Sauerstoff, z.B. das Sulfatanion (SO42-)
- Durch Gärung (Fermentation) kann chemische Energie sowohl ohne Sauerstoff als auch ohne eine Elektronentransportkette, also ganz ohne Zellatmung, gewonnen werden
- Eine Gärung besteht aus der Glycolyse plus zusätzlichen Reaktionen, die das NAD+ durch Elektronenübertragung vom NADH auf Pyruvat oder dessen Abkömmlinge regenerieren
- Verbreitete und industriell genutzte Formen sind die alkoholische Gärung, die Essigsäuregärung und die Milchsäuregärung
Milchsäure Gärung:
- Im Verlauf der MiIchsäuregärung wird das Pyruvat ohne vorherige Decarboxylierung unmittelbar durch NADH zum Endprodukt Lactat reduziert; CO2 wird hier also nicht freigesetzt
- Die Milchsäuregärung nutzt die Lebensmittelindustrie zur Herstellung von Joghurt, Quark und Käse
- Menschliche Muskelzellen erzeugen ATP durch Milchsäuregärung, wenn Sauerstoff knapp ist
Die Studierende kennen die Bedeutung von Pyruvat
Pyruvat / Brenztraubensäure ist eine Schlüsselsubstanz sowohl im anaeroben wie im aeroben Stoffwechsel
Die Studierende kennen den Katabolismus verschiedener Nährstoffe
- Glucose, Aminosäuren,Fettsäuren und Glycerin werden zum gemeinsamen Zwischenprodukt Acteyl-CoA abgebaut.
- Die Acetylgruppe wird im Citratcyclus unter gleichzeitiger Reduktion von NAD+ und FAD zu CO2 oxidiert.
- Die Rückoxidation von NADH und FADH2 durch O2 während der oxidativen Phosphorylierung liefern H2O und ATP.
