Atmung

Der biochemische Vorgang der Atmung lässt sich mit wenigen Worten beschreiben:

Die Zellen benötigen ATP als universale Energiewährung. Das Herstellen von ATP ist allerdings ein energieaufwändiger Prozess, und es stellt sich jetzt die Frage, wo die Energie zur Synthese von ATP eigentlich her kommt. Menschliche, tierische und pflanzliche Zellen gewinnen diese Energie, indem sie den energiereichen Zucker Glucose (Traubenzucker) verbrennen, gemäß der Reaktionsgleichung:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ => 6 CO₂ + 6 H₂O + Energie

Bei dieser Reaktion passieren zwei Dinge gleichzeitig:

Erstens wird Glucose oxidiert. Dazu wird Sauerstoff benötigt, den der menschliche Körper z.B. durch Lungenatmung aufnimmt und dann - - im Blut gelöst - den Zellen zuführt.

Zweitens wird sehr viel Energie freigesetzt, die in den Mitochondrien der Zelle in neues ATP verwandelt wird. Dieser Prozess, der sehr viel komplizierter ist, als es in der Reaktionsgleichung oben aussieht, läuft in unseren Zellen in drei Schritten ab.

Schritt:
Bei der Glycolyse wird das Glucosemolekül in einfachere Verbindungen abgebaut, die noch sehr viel Energie enthalten. Die Glycolyse benötigt noch keinen Sauerstoff. Da eine geringe Menge von ATP bereits in der Glycolyse synthetisiert wird, können bestimmte Organismen ihren ATP-Bedarf auch in Abwesenheit von Sauerstoff decken (Gärung).
Schritt:
Im Citronensäurezyklus werden die Endprodukte der Glycolyse zu Kohlendioxid abgebaut, außerdem enstehen jede Menge wasserstoffreicher Verbindungen wie NADH/H⁺ und FADH₂.
Schritt:
In der Atmungskette schließlich geben die wasserstoffreichen Verbindungen des Citronensäurezyklus ihren Wasserstoff an Sauerstoffmoleküle ab. Dies ist eine extrem exotherme Reaktion (vergleichbar mit der Knallgasreaktion, mit der man sogar Raketen antreiben kann). Die bei dieser Reaktion freigesetzte Energie wird zur Synthese von sehr viel ATP aus ADP und Phosphat eingesetzt. Damit ist die Atmungskette nicht nur der letzte, sondern auch der wichtigste Schritt der gesamten Atmung.

Fehlt den Organismen der notwendige Sauerstoff, so können die Endprodukte der Glycolyse zu Milchsäure oder Ethanol abgebaut werden. Man spricht dann von einer Gärung.

Atmung
Der biochemische Vorgang der Atmung lässt sich mit wenigen Worten beschreiben: Die Zellen benötigen ATP als universale Energiewährung. Das Herstellen von ATP ist allerdings ein energieaufwändiger Prozess, und es stellt sich jetzt die Frage, wo die Energie zur Synthese von ATP eigentlich her kommt. Menschliche, tierische und pflanzliche Zellen gewinnen diese Energie, indem sie den energiereichen Zucker Glucose (Traubenzucker) verbrennen, gemäß der Reaktionsgleichung: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ => 6 CO₂ + 6 H₂O + Energie Bei dieser Reaktion passieren zwei Dinge gleichzeitig: Erstens wird Glucose oxidiert. Dazu wird Sauerstoff benötigt, den der menschliche Körper z.B. durch Lungenatmung aufnimmt und dann - - im Blut gelöst - den Zellen zuführt. Zweitens wird sehr viel Energie freigesetzt, die in den Mitochondrien der Zelle in neues ATP verwandelt wird. Dieser Prozess, der sehr viel komplizierter ist, als es in der Reaktionsgleichung oben aussieht, läuft in unseren Zellen in drei Schritten ab. Schritt: Bei der Glycolyse wird das Glucosemolekül in einfachere Verbindungen abgebaut, die noch sehr viel Energie enthalten. Die Glycolyse benötigt noch keinen Sauerstoff. Da eine geringe Menge von ATP bereits in der Glycolyse synthetisiert wird, können bestimmte Organismen ihren ATP-Bedarf auch in Abwesenheit von Sauerstoff decken (Gärung). Schritt: Im Citronensäurezyklus werden die Endprodukte der Glycolyse zu Kohlendioxid abgebaut, außerdem enstehen jede Menge wasserstoffreicher Verbindungen wie NADH/H⁺ und FADH₂. Schritt: In der Atmungskette schließlich geben die wasserstoffreichen Verbindungen des Citronensäurezyklus ihren Wasserstoff an Sauerstoffmoleküle ab. Dies ist eine extrem exotherme Reaktion (vergleichbar mit der Knallgasreaktion, mit der man sogar Raketen antreiben kann). Die bei dieser Reaktion freigesetzte Energie wird zur Synthese von sehr viel ATP aus ADP und Phosphat eingesetzt. Damit ist die Atmungskette nicht nur der letzte, sondern auch der wichtigste Schritt der gesamten Atmung. Fehlt den Organismen der notwendige Sauerstoff, so können die Endprodukte der Glycolyse zu Milchsäure oder Ethanol abgebaut werden. Man spricht dann von einer Gärung.		Überblick zum schnellen Klicken: 1. Glycolyse 1b. Gärung 2. Citratzyklus 3. Atmungskette Neu im April 2002, speziell für Grundkurse: Glycolyse light

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