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EF Biologie

Zellatmung und Gärung

Zellatmung und Gärung

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Anja Wenger
Anja Wenger

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Cartes-fiches 24
Langue Deutsch
Catégorie Biologie
Niveau Collège
Crée / Actualisé 08.12.2015 / 11.02.2019
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Étudier

innere und äussere Atmung

  • äussere: Bis Gasaustausch in der Lunge
  • innere:Zellatmung

Bilanz Zellatmung

C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O --> 6CO2 + 12 H2O; ''delta''G = -2870 kJ/mol

Prinzip, Sinn, Zweck Zellatmung

  • Energiegewinn
  • Baustoff
  • Körperfunktionen
  • braucht Produkte von Fotosynthese

Zellatmung und Organsystem

Organsystem Grundlange für Zellatmung und umgekehrt:

  • Atmungssystem: Bringt O2 der Gebraucht wird um Zellatmung zu machen, nimmt aber gebrauchtes CO2 wider mit.
    • Nasengänge, Luftröhre, Lungenflügel, Lungenbläschen, Erytrozyten aufladen mit O2 und entladen von CO2
  • Magen-Darm-Trakt: Liefern durch Nahrung C Atome, die ebenfalls eine Grundlage der Zellatmung darstellen
    • Mund, Speiseröhre, Magen, Dünndarm, Resorption ins Blut, Reise im Blut, Zelle, Cytoplasma, Abbau zu Pyruvat, Mitrochondrien

Glykolyse

  • im Cytosol
  1. Glucosemolekül wird mit 2 ATP angereichert
  2. Es kommt zur halbierung des Moleküls durch die Isomerase
  3. Zugabe von P und Wasser
  4. Beim C3 Molekül werden nun H Elektronen abgegeben (NAD+ zu NADH)  und ein P an ADP abgegeben, Es entsteht 1 ATP
  5. Es wird nach Chemischen Veränderungen noch einmal ein P abgegeben zu ATP
  6. Pyruvat entsteht
  • Bilanz: pro C3 Molekül ein 2 gewonnene ATP --> 4 ATP. Am Anfang jedoch noch 2 ATP investiert: also insgesamt +2ATP
  • 1-4 Substratkettenphosphorylierung, 5,6 Glykolyse

 

Oxidative Decarboxylierung

  • in der Mitrochondrienmatrix (durch Transportprotein dorthin gebracht)
  1. Vom Pyruvat wird ein C Atom abgespalten (CO2)
  2. Es werden Elektronen Abgegeben (NAD+ wird zu NADH + H+)
  3. CoA-SH kommt dazu, es entsteht Acetyl-CoA
  • Bilanz: 2 Pyruvat + 2 NAD+ + 2 CoA-SH + 2H+ --> 2 Acetyl-CoA + 2H+ + 2 CO2
  • investiert: Coenzyt A CoA-SH

Cytratzyklus

  • in der Mitrochondrienmatrix
  1. (aus Acetyl-CoA (2 C von Pyurvat) entsteht Citrat)
  2. (wegnehmen Wassermolekül und zugeben Neues --> Isocitrat)
  3. Abgabe von CO2, reduktion von NAD+ zu NADH+H+ --> alpha-Ketoglutarat (1 C von Pyruvat)
  4. Abgabe von CO2 und reduktion von NAD+ zu NADH + H+ (kein C von Pyruvat mehr) (--> Succinyl-CoA)
  5. ADP wird zu ATP geladen (über GDP und GTP) (--> Succinat)
  6. FAD wird zu FADH2 übertragen (--> Fumarat)
  7. (ein H2O kommt dazu --> Malat)
  8. NAD+ zu NADH + H+ (--> zugabe von Acetyl-CoA, neuer Start Zyklus)
  • Bilanz: 2 Acetyl-CoA + 6 NAD+ + 2 FAD + 6 H2O + 2 GDP + 2 P + 2H+ --> 4 CO2 + 6NADH+ +6 H+ + 2 FADH2 + 2 CoA-SH + 2H+ + 2 GTP
  • +  ATP
  • Pro Pyruvat  ein Zyklus

  • Atmungskette

  • innere Mitrochondrienmembran
  1. NADH + H+ überträgt Elektron in Komplex 1 (NADH + H+ zu NAD+)
  2. Elektron wird in nächsten Komplex 3  befördert. Anschliessend im Komplex 4 aufs O2 geladen. (nur 2H++ 1/2 O2 zu H2O würde Knallgasreaktion geben.)
  3. Transport durch Kanäle durch sog den O2 auf Elektronen hat.
  • investiert: Elektronen von NADH, entstehen: H2O

oxidative Phosphorylierung

+Formel Atmungskette und oxidative Phosphorylierung

  • von Intermembranraum über innere Mitrochondrienmembran in Mitrochondrienmatrix
  1. Proteinkomplexe werden durch die Elektronen angetrieben und pumpen H Protonen in den Intermembranraum.
  2. Konzentration innen steigt, aussen sinkt
  3. Ausgleich durch Diffusion
  4. Durch ATP-Synthase die ADP mit einem P zusammentut. Somit entsteht ATP
  • 10 NADH + 10H+ + 2FADH2 + O2 + 34 ADP + 34 P --> 10 NAD+ + 2FAD + 34 ATP + 12 H2O

Unterschied Chemiosmose FS und Zellatmung

  • Vorkommen:
    • FS:Bakterien, ohne Chlorophyll
    • Z:viele Einzellige Lebewesen
  • Reaktionsort
    • FS: Cytoplasma/ Thylakoidinnenmembran ?!
    • Z: innere Mitrochondrienmembran
  • H-Quelle
    • FS: H2S, NH3
    • Z: NADH + H+ , FADH2
  • Energiequelle
    • FS: aus anorganischen Verbindungen
    • Z: aus organischen Verbindungen
  •  

Stoffverwendung Kohlenhydrate

  1. Glucose zu Pyruvat
  2. Pyruvat Acetyl-CoA
  3. Citratzyklus
  4. Atmungskette
  5. oxidative Phosphorylierung

Stoffverwendung Proteine

  1. Zerlegung Aminosären
    1. Kohlenstoffgerüst in Cytratzyklus
    2. zu NH3 Carbamolyphosphat --> Harnzyklus --> Cytratzyklus
  2. Atmungskette
  3. oxidative Phosphoryilierung

Stoffverwendung Fette

  1. Spalten Glycerin und Fettsäuren
  2. Glycerin --> Pyruvat --> Acetyl-CoA..
  3. oder Fettsäuren :
    1. Aktivierung Molekül unter ATP verbrauch
    2. Bindung Coenzym A, Dehydrierung: Wasserstoff von FAD übernommen --> dadurch Doppelbindung
    3. Wasseranlagerung an Doppelbindung --> Dehydrierung, entstehen von NADH + H+
    4. spalten Acetyl-CoA, anschliessend Fettsäure 2 Moleküle kürzer
    5. neuer Zyklusbeginn

Harnstoffzyklus

  • Eiweissstoffe in Nahrung im Magen zu Aminosäuren (durch Enzyme)
  • Körperzellen synthetisieren körpereigenes Eiweiss oder
  • spalten weiter auf
    • weitere Abspaltung gibt in Mitochondrien und Leber Ammoniak, ein Zellgift (NH3)
    • Bilden von Wasserlöslichem Harnstoff und Ausscheidung im Urin

Energiebereitstellung

Keratinphosphat

  • In Ruhe Muskeln liefern mehr ATP als sie brauchen
  • überflüssiges --> Keratinphosphat
  • Keratin-Kinase überträgt P von ATP auf Keratin (in Leber, Pankreas und Niere gebildet) es entsteht Keratinphosphat und ADP
  • Bei Bedarf--> Keratinphosphat gibt P auf ADP zu ATP
  • etwa für 9-10 Sekunden
  • täglicher Keratinverlust durch Harn --> pro Tag 2g Keratin herstellen

 

Energiebereitstellung

Glykolyse

  • brauchen keinen Sauerstoff
  • wenn Keratinphosphat verbraucht
  • abbau Glucose zu ATP
  • Glucose aus Blut oder Glykogenabbau (gespeichert in Muskel oder Leber)
  • 30-40 Sekunden

Energiebereitstellung

Zellatmung

  • Mitochondrien unter Stoffwechselverbrauch ATP Produktion
  • langsamer als Glykolyse, liefert aber mehr ATP: aus einem Glucosemolekül 34 ATP
  • ein Fettmolekül 100 ATP
  • wenn Pyruvat nicht an O2 binden kann entsteht Milchsäure, die ins Blut geht. Dadurch muss man ''nacheschnuufe''

Gärung

  • mikrobieller Abbau organischer Stoffe
  • zweck: Energiegewinnung
  • keine Einbeziehung externer Elektronenakzeptoren Wie O2 oder Nitrat
  • Nahrung oxidiert
  • Elektronen übertragen 
  • braucht genügend NAD, NADH muss Elektronen abgeben können
  • entweder auf Sauerstof (aeorobe Atmung)
  • oder Pyruvat (Gärung)

2 Sorten von Gärung

  1. Alkoholische
    1. bis 2 Pyruvat gleich wie Glucose ( Glucose in Glykolyse durch abgabe von 2 H, machen von 2 ATP
    2. Pyruvat gibt 2 CO2 ab --> 2 Acetaldehyd
    3. Elektronen von vorher wird wieder draufgeklatscht--> 2 Ethanol
  2. Milchsäure
    1. Glucose, abgeben von 2H und machen von 2 ATP zu Pyruvat
    2. Elektronen zurück auf Pyruvat --> 2 Lactat

Unterschiede Alkohol-Milchsäuregärung

  • Übertragung der E auf 
    • Acetaldehyd
    • Pyruvat

Gemeinsamkeiten Alkohol- Milchsäuregärung

 

  • NAD als Elektronentaxi
  • 2 ATP
  • Beide Zwischenstufe Pyruvat
  • Glykolyse

Gemeinsamkeiten Zellatmung

  • Pyruvat
  • ATP
  • Glykolyse
  • Elektronen rausnehmen, auf anderen Stoff klatschen
  • NAD zu NADH als Elektronentaxi

Unterschiede Zellatmung-Gärung

  • Braucht O2
  •  entstehen von Acetyl-CoA, nicht Ethanol oder Lactat

Zutaten Bier

  • Wasser
  • Hopfen
  • Malz
  • Bierhefe
  • Kohlensäure

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