Bio-BLA Vol.2: Zellatmung

So Leute, das Abi steht an und ich quäle euch mal wieder mit Posts über biologische Vorgänge.
Habt ihr mich nicht lieb? ♥


Für diejenigen, die mit dem Begriff 'Zellatmung' so rein garnichts anfangen können:
Nachdem im Laufe der Verdauung nahezu alle aufgenommenen Stoffe in ihre kleinsten Bestandteile aufgespalten wurden, werden ebendiese (de facto Glucose oder eines ihrer in der Zellatmung vorkommenden Spaltprodukte) im Laufe der Zellatmung zur Energiegewinnung verwendet.

ATP-Gewinnung ist hier das Zauberwort!

Die Zellatmung wird in drei Schritte untergliedert:

1. Glykolyse (oder Glykolüse, danke Burhan xD)
2. Citratzyklus
3. Endoxidation



1. GLYKOLYSE

Die Glykolyse findet ohne Sauerstoffverbrauch in Cytoplasma der Zelle statt. Dabei werden in mehreren enzymkatalysierten Reaktionen schrittweise aus einem Molekül Glucose zwei C3-Körper Brenztraubensäure (auch als Pyruvat bezeichnet) gebildet. Yay! Es werden zwar pro Glucosemolekül zwei ATP (das ist unser universeller Energieträger) verbraucht, das juckt uns aber nicht weiter, weil dafür 2 x 2 ATP-Moleküle gewonnen werden. Außerdem werden zwei NAD+ zu NADH + H+ reduziert (die werden später noch wichtig).

wir fassen zusammen:
- C6-Körper (Glucose) -> 2 C3-Körper (Pyruvat)
- Gewinn von 2 ATP pro Glucosemolekül
- Bildung von 2 NADH + H+ pro Glucosemolekül

[ Glucose + 2NAD+ + 2(ADP + P) -> 2 Pyruvat + 2(NADH + H+) + 2ATP + 2H2O ]

Interlude: Oxidative Decarboxylierung
Gesetzt dem Fall, dass Sauerstoff vorhanden ist, wird das Pyruvat nun in die Mitochondrien - Matrix (also das Innere des Mitochondriums) transportiert. Kosten für den Spaß: 2 ATP.
Nach einigen Umbauaktionen entstehen unter Abgabe von CO2  aus den beiden C3-Körpern zwei C2-Körper (Essigsäure), die durch Reaktion mit den Coenzym A  in einen reaktionsfähigen Zustand versetzt werden - man spricht nun von "aktivierter Essigsäure" (Acetyl-CoA). Weiter gehts im...

[ 2 Pyruvat + 2NAD+ + 2CoA -> 2Acetyl-CoA + 2CO2 + 2NADH + H+ ]

2. CITRATZYKLUS

Der Citratzyklus ist eine einzige Puzzleaktion. Die aktivierte Essigsäure (C2-Körper) wird mit Wasser an Oxalessigsäure (C4-Körper) angelagert, sodass ein C6-Körper (Zitronensäure) entsteht. Es folgen einige Zwischenschritte, in deren Folge 2 CO2-Moleküle den Zyklus verlassen können. Anschließend wird der C4-Körper Oxalessigsäure regeneriert, sodass er wieder als Akzeptormolekül für Acetyl-CoA bereitsteht. Da wir ja in der Glycolyse zwei Moleküle Acetyl-CoA aus einem Molekül Glucose erhalten haben, durchläuft auch das zweite Molekül Acetyl-CoA den Zyklus. Neben den insgesamt 6 CO2-Molekülen werden auch 8 NADH + H+ und 2 FADH2 gebildet. Zudem entstehen 2 GTP (=ATP).

die Grafik habe ich hier geklaut ^.^

wir fassen zusammen:
- 2 C2-Körper (Acetyl-CoA) + 2  C4-Körper (Oxalessigsäure) -> 2 C6-Körper (Zitronensäure)
-> ewig viele Reaktionen
=> Pyruvat schrittweise zu 2 x 3 Molekülen CO2 oxidiert
- Gewinn von 2 GTP/ ATP pro Glucosemolekül
- Bildung von 8 NADH + H+ und 2 FADH2 pro Glucosemolekül
(die oxydative Decarboxylierung ist hier miteinberechnet)

[ 2Acetyl-CoA + 6NAD+ + 2FAD + 2(GDP + P) + 4H2O 

      -> 4CO2 + 6(NADH + H+) + 2 FADH2 + 2GTP + 2CoA ]

       (hier nicht xD)



3. ENDOXIDATION /OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG (ATMUNGSKETTE)

Die Endoxidation; starring: NADH + H+ und FADH2!!

Die folgenden Ereignisse spielen sich an der Membran zwischen der Mitochondrien-Matrix und dem
Intermembranraum ab. In dieser Membran schwimmt eine Reihe von Multienzymkomplexen.

Jedes Molekül NADH + H+ beziehungsweise FADH2 hat zwei Protonen (2H+) und 2 Elektronen (2e-) gebunden. Die 2 Elektronen werden an den ersten der Multienzymkomplexe abgegeben. Dieser nutzt die Energie, um H+-Ionen aus der Mitochondrien-Matrix entgegen des Konzentrationsgefälles in den Intermembranraum zu befödern; anschließend gibt er die Elektronen weiter an den nächsten Komplex usw... Am letzten Multienzymkomplex reagieren die 2H+-Ionen und die 2e-, die ursprünglich von NADH + H+ bzw. FADH2 abgegeben wurden, zusammen mit 1/2 O2 zu Wasser, es findet quasi chemisch gesehen eine Knallgasreaktion statt. Die 'vorgeschaltete' Elektronentransportkette dient ledigleich dem Zweck, die Energie stufenweise nutzbar zu machen und H+ - Ionen in den Intermembranraum zu befördern. Wozu wir die H+ - Ionen brauchen? Nun, die Zellatmung dient bekanntlich der ATP-Gewinnung, bisher ist diese mit 4 ATP allerdings recht dürftig ausgefallen. Gut, dass sich neben den Multienzymkomplexen auch eine ATP-Synthetase in der Membran befindet! Diese befindet sich praktischerweise genau so in der Membran, dass die zuvor entgegen des Konzentrationsgefälles in den Intermembranraum gepumpten H+ - Ionen an genau dieser Stelle mit dem Konzentrationsgefälle wieder in die Mitochondrien-Matrix diffundieren. Die ATP-Synthetase nutzt die Energie dieses Protonenrückflusses, um aus ADP + P ATP zu synthetisieren. Dabei entstehen sage und schreibe 34 ATP (3 pro Coenzym NADH + H+ / 2 pro FADH2)!

die Grafik habe ich hier geklaut ^.^

wir fassen zusammen:
- Coenzyme regeneriert (liegen wieder als NAD+ / FAD vor)
- Bildung von H2O
- Bildung von 3 ATP pro NADH + H+
- Bildung von 2 ATP pro FADH2

[ 10 (NADH + H+) + 2FADH2 + 34(ADP+P) + 6O2 -> 10NAD+ + 2FAD + 12H2O + 34 ATP ]

Gesamtbilanz (Nettogleichung):

Glucose + 6O2 + 38(ADP + P) -> 6CO2 + 6H2O + 38ATP
(2 ATP werden beim Transport ins Mitochondrium verbraucht, also eigentlich nur 36)








So, das dürfte eine knappe Zusammenfassung sein.
Um... Konnte mir irgendwer folgen? xD

(hässliche neue Blogger-Schriftfarben sind hässlich)


PS: Keine Garantie auf 100%ige Korrektheit ;)

♥