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13: Zellatmung und Fermentation - Biologie

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Lernziele

Inhaltsziele

  • Verstehen Sie, wie der Prozess der Zellatmung Glukose in nutzbare Energie, Kohlendioxid und Wasser umwandelt.
  • Erklären Sie, warum manche Organismen Fermentation statt Zellatmung durchführen, obwohl dies weniger nutzbare Energie erzeugt

Fertigkeitsziele

  • Identifizieren Sie die Phasen der Zellatmung, in denen ATP verwendet und produziert wird
  • Berechnen Sie die Netto-ATP, die aus einem einzelnen Glukosemolekül produziert wird
  • Machen Sie Vorhersagen über die Fermentationsrate unter verschiedenen Bedingungen

13: Zellatmung und Fermentation - Biologie

Zellatmung ist die Gesamtheit der metabolischen Reaktionen und Prozesse, die in den Zellen von Organismen stattfinden, um biochemische Energie aus Nährstoffen in Adenosintriphosphat (ATP) umzuwandeln und dann Abfallprodukte freizusetzen. Die an der Atmung beteiligten Reaktionen sind katabole Reaktionen, die große Moleküle in kleinere zerlegen und dabei Energie freisetzen, da schwache sogenannte "hochenergetische" Bindungen in den Produkten durch stärkere Bindungen ersetzt werden. Die Atmung ist einer der wichtigsten Wege, auf denen eine Zelle nützliche Energie gewinnt, um die Zellaktivität anzukurbeln. Die Gesamtreaktion wird im Körper in viele kleinere unterteilt, von denen die meisten selbst Redoxreaktionen sind.

Zu den Nährstoffen, die üblicherweise von tierischen und pflanzlichen Zellen bei der Atmung verwendet werden, gehören Zucker, Aminosäuren und Fettsäuren, und ein übliches Oxidationsmittel (Elektronenakzeptor) ist molekularer Sauerstoff (O2). Die in ATP gespeicherte Energie (seine dritte Phosphatgruppe ist schwach an den Rest des Moleküls gebunden und wird billig gebrochen, wodurch stärkere Bindungen gebildet werden können, wodurch Energie zur Nutzung durch die Zelle übertragen wird) kann dann verwendet werden, um Prozesse anzutreiben, die Energie erfordern, einschließlich der Biosynthese , Fortbewegung oder Transport von Molekülen durch Zellmembranen.

Zellatmung und Fermentation produzieren Energie für die Zellen. Jeder chemische Prozess, der Energie liefert, wird als kataboler Stoffwechselweg bezeichnet. Bei fast allen Organismen auf der Erde (außer Chemolithotrophen) wird diese Energie in organischen Molekülen gespeichert. Zellen geben die Energie in diesen organischen Molekülen frei, indem sie sie abbauen. Durch Zellatmung und Fermentation werden diese Bindungen aufgebrochen und die potentielle Energie organischer Moleküle in kinetische Energie umgewandelt, die die Zellen für ihre Arbeit verwenden.

Adenosintriphosphat ist allgemein als ATP bekannt. Es ist ähnlich wie eine chemische Quelle, die geladen wird, sich in einer Zelle bewegt und auseinander gerissen werden kann, um Energie zu erzeugen. ATP wird dann in ADP (das jetzt entspannt ist) und ein Phosphatmolekül gespalten.

ATP besteht aus Adenosin und drei Phosphatgruppen (Triphosphat). ATP ist ein instabiles Molekül in Wasser, in dem es zu ADP und Phosphat hydrolysiert. Dies liegt daran, dass die Stärke der Bindungen zwischen den Phosphatgruppen in ATP geringer ist als die Stärke der Wasserstoffbrücken zwischen seinen Produkten (ADP + Phosphat) und Wasser. Wenn also ATP und ADP in Wasser im chemischen Gleichgewicht sind, wird fast das gesamte ATP schließlich in ADP umgewandelt. Ein System, das weit vom Gleichgewicht entfernt ist, kann Arbeit verrichten. Lebende Zellen halten das Verhältnis von ATP zu ADP bei einem Punkt von zehn Größenordnungen vom Gleichgewicht, wobei die ATP-Konzentrationen tausendfach höher sind als die Konzentration von ADP. Diese Verschiebung aus dem Gleichgewicht bedeutet, dass die Hydrolyse von ATP in der Zelle eine große Menge an freier Energie freisetzt.


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Quelle: showme0-9071.kxcdn.com

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