Lernergebnisse
- Beschreiben Sie den Prozess der Glykolyse und identifizieren Sie ihre Reaktanten und Produkte
- Beschreiben Sie den Prozess des Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus) und identifizieren Sie seine Reaktanten und Produkte
- Beschreiben Sie das Gesamtergebnis des Zitronensäurezyklus und der oxidativen Phosphorylierung in Bezug auf die Produkte von jedem
- Beschreiben die Lage des Zitronensäurezyklus und der oxidativen Phosphorylierung in der Zelle
Die Zellatmung ist ein Prozess, der alle lebewesen wandeln Glukose in Energie um. Autotrophe (wie Pflanzen) produzieren Glukose während der Photosynthese. Heterotrophe (wie Menschen) nehmen andere Lebewesen auf, um Glukose zu erhalten. Während der Prozess komplex erscheinen kann, führt Sie diese Seite durch die Schlüsselelemente jedes Teils der Zellatmung.
Let’s Review
Zellatmung ist eine Sammlung von drei einzigartigen Stoffwechselwegen: Glykolyse, Zitronensäurezyklus und Elektronentransportkette. Glykolyse ist ein anaerober Prozess, während die anderen beiden Wege aerob sind. Um von der Glykolyse in den Zitronensäurezyklus überzugehen, müssen Pyruvatmoleküle (der Ausgang der Glykolyse) in einem als Pyruvatoxidation bezeichneten Prozess oxidiert werden.
Glykolyse
Glykolyse ist der erste Weg in der Zellatmung. Dieser Weg ist anaerob und findet im Zytoplasma der Zelle statt. Dieser Weg baut 1 Glucosemolekül ab und produziert 2 Pyruvatmoleküle. Es gibt zwei Hälften der Glykolyse, mit fünf Schritten in jeder Hälfte. Die erste Hälfte wird als „Energie erfordern“ Schritte bekannt. Diese Hälfte spaltet Glukose und verbraucht 2 ATP. Wenn die Konzentration der Pyruvatkinase hoch genug ist, kann die zweite Hälfte der Glykolyse fortschreiten. In der zweiten Hälfte, der „Energy Releasing: steps“, werden 4 Moleküle ATP und 2 NADH freigesetzt. Glykolyse hat einen Nettogewinn von 2 ATP-Molekülen und 2 NADH.Einige Zellen (z. B. reife rote Blutkörperchen von Säugetieren) können keine aerobe Atmung durchlaufen, daher ist die Glykolyse ihre einzige ATP-Quelle. Die meisten Zellen unterliegen jedoch einer Pyruvatoxidation und fahren mit den anderen Wegen der Zellatmung fort.
Pyruvatoxidation
In Eukaryoten findet die Pyruvatoxidation in den Mitochondrien statt. Pyruvatoxidation kann nur stattfinden, wenn Sauerstoff verfügbar ist. Bei diesem Prozess wird das durch Glykolyse erzeugte Pyruvat oxidiert. Bei diesem Oxidationsprozess wird eine Carboxylgruppe aus Pyruvat entfernt, wodurch Acetylgruppen entstehen, die sich mit Coenzym A (CoA) zu Acetyl-CoA verbinden. Dieser Prozess setzt auch CO2 frei.
Zitronensäurezyklus
Der Zitronensäurezyklus (auch als Krebszyklus bekannt) ist der zweite Weg der Zellatmung und findet auch in den Mitochondrien statt. Die Geschwindigkeit des Zyklus wird durch die ATP-Konzentration gesteuert. Wenn mehr ATP verfügbar ist, verlangsamt sich die Rate; wenn weniger ATP vorhanden ist, steigt die Rate. Dieser Weg ist ein geschlossener Kreislauf: Der letzte Schritt erzeugt die Verbindung, die für den ersten Schritt benötigt wird.
Der Zitronensäurezyklus wird als aerober Weg angesehen, da NADH und FADH2 als temporäre Elektronenspeicherverbindungen wirken und ihre Elektronen auf den nächsten Weg (Elektronentransportkette) übertragen, der Luftsauerstoff verwendet. Jede Umdrehung des Zitronensäurezyklus liefert einen Nettogewinn von CO2, 1 GTP oder ATP und 3 NADH und 1 FADH2.
Elektronentransportkette
Das meiste ATP aus Glucose wird in der Elektronentransportkette erzeugt. Es ist der einzige Teil der Zellatmung, der direkt Sauerstoff verbraucht; In einigen Prokaryoten ist dies jedoch ein anaerober Weg. In Eukaryoten findet dieser Weg in der inneren Mitochondrienmembran statt. In Prokaryoten kommt es in der Plasmamembran vor.
Die Elektronentransportkette besteht aus 4 Proteinen entlang der Membran und einer Protonenpumpe. Ein Cofaktor pendelt Elektronen zwischen den Proteinen I-III. Wenn NAD erschöpft ist, überspringen I: FADH2 beginnt auf II. In der Chemiosmose bringt eine Protonenpumpe Wasserstoff aus den inneren Mitochondrien nach außen; Dies dreht den „Motor“ und die Phosphatgruppen binden sich daran. Die Bewegung wechselt von ADP zu ATP und erzeugt 90% des ATP, das aus dem aeroben Glukosekatabolismus gewonnen wird.
Lassen Sie uns üben
Nachdem Sie die Zellatmung überprüft haben, hilft Ihnen diese Übungsaktivität dabei, zu sehen, wie gut Sie die Zellatmung kennen:
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