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Die Zellatmung

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by

Hannelore Vogel

on 18 December 2013

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Transcript of Die Zellatmung

Die Zellatmung
Grundlagen
Oxidation
: ElektronenABGABE
Reduktion
: ElektronenAUFNAHME
Redoxreaktion
: Elektronenübertragungsreaktion
Zellatmung
: Oxidation von Makromolekülen unter Sauerstoffverbrauch zur Energiegewinnung
NAD+
: Nicotinamidadenindinucleotid, Elektronentransporter
NAD+ + H₂ -> NADH + H+
ATMUNGSKETTE
Atmungskette
: Reduktion von O₂ zu H₂O
Reaktionsort
: innere Mitochondrienmembran
24 H+ + 6 O₂ + 24 e- -> 12 H₂O + 34 ATP
Reaktion erfolgt durch
4 Proteinkomplexe
, welche Elektronen entlang einem Spannungsgefälle übertragen
->
Verhinderung der Knallgasreaktion durch Staffelung


GLYKOLYSE
Glykolyse
: Oxidation von Glucose zu 2 Pyruvat
Reaktionsort
: Cytoplasma
Glucose wird durch Transportproteine in die Zelle importiert
Glucose (C6H12O6) -> 2 Pyruvat
2 Phasen
:
Energieinvestitionsphase
und
Energiegewinnungsphase
Nötig
: 2 ATP
Gebildet
: 4 ATP + 2 NADH
Energiebilanz
:

2 ATP + 2NADH
C6H12O6 + 2 NAD + 2ADP+ 2P -> 2 CH3- CO- COOH+ 2 NADH+ H+ + 2ATP
CITRATZYKLUS
Citratzyklus
: Oxidation von Pyruvat zu CO₂
Reaktionsort
: Mitochondrienmatrix
Pyruvat wird zu Acetyl-CoA oxidiert (
Pyruvatoxidation
) und wird dann in den
Citratzyklus
eingeschleust
Pro Glucose muss der Citratzyklus 2mal durchlaufen werden, da bei Glykolyse 2 Pyruvat entstehen
Energiebilanz
:

2x (1 ATP + 3 NADH + 1 FADH₂)
Was ist Zellatmung?
zentrale Reaktion
: C6H12O6 + 6 H₂O + 6 O₂ -> 6 CO₂ + 12H₂O + 38 ATP
wegen Wasserstoff (H₂) gibt es Explosionsgefahr (Knallgasreaktion), deshalb ist die Umsetzung von Glucose gestückelt in:
1. Glykolyse
2. Pyruvatoxidation + Citratzyklus
3. Atmungskette
a)
Komplex I
NADH -> NAD+ + 2e- + H+

Das NAD+ verbleibt in der Matrix, das H+ wird durch Komplex I in den Intermembranraum transportiert, e- gelangt durch Komplex I ins
b)
Ubichinon + Komplex II
FADH₂

-> FAD

+ 2e- + 2H+

Die 2e- gelangen über Komplex II ins Ubichinon, was alle Elektronen an Komplex III übergibt
c)
Komplex III

Komplex III überträgt die vom Ubichinon empfangenen
Elektronen ans Cytochrom c, ein H+ wird in den Intermembranraum gepumpt
d)
Cytochrom c + Komplex IV
Die Elektronen werden an Komplex IV weitergeleitet, wo sie wieder in die Matrix gelangen um O₂ zu reduzieren, ein
H+ wird in den Intermembranraum befördert
Das reduzierte O₂ reagiert mit H+-Ionen zu H₂O
Aber eine Frage bleibt offen...
WO KOMMEN DIE RESTLICHEN 34 ATP HER?
Diese Frage stellte sich Peter Mitchell ebenfalls im Jahre 1960 und fand eine Antwort...

CHEMIOSMOSE
Chemiosmose
:
Protonenkonzentrationsgefälle zwischen Intermembranraum und Matrix
Der Elektronentransport ist mit einem H+Transport in den Intermembranraum gekoppelt (Komplexe I, III, IV)
->
Matrix wird protonenarm
Durch das Enzym
ATP-Synthase
fließen Protonen (H+) in die Matrix zurück
ATP-Sythase
: Protonenkanal + Kopfstruktur in der Matrix
Die H+Ionen rufen eine Rotation der Kopfstruktur hervor, wobei die restlichen 34 ATPs erzeugt werden
ADP + P +Rotation der Enzymkopfstrukur-> ATP
ENDBILANZ DER ZELLATMUNG
Pro Glucose entstehen
38 ATP
Gesamtreaktion:
C6H12O6 + 6 H₂O + 6 O₂ -> 6 CO₂ + 12H₂O + 38 ATP
Zellatmung: Umkehrung der Photosynthese
(6CO₂ + 12 H₂O -> C6H12O6 + 6H₂O + 6O₂)
GLIEDERUNG
1. Grundlagen
2. Glykolyse
3. Citratzyklus
4. Atmungskette
5. Chemiosmose
6. Endbilanz
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