2. Glykolyse

Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung und findet im Cytoplasma statt. Es handelt sich um einen katabolischen, energieliefernden Stoffwechselweg, bei dem Glucose schrittweise zu zwei Pyruvat-Molekülen abgebaut wird. Dieser Prozess kann sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen.

Die Bilanzgleichung der Glykolyse lautet:

Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Pyruvat + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O

Der Ablauf der Glykolyse lässt sich in zwei Phasen unterteilen:

1. Energieinvestitionsphase: Hier werden 2 ATP verbraucht, um Glucose zu aktivieren.
2. Energiegewinnungsphase: Es werden 4 ATP gewonnen, sodass netto 2 ATP übrig bleiben.

Example: In der Energieinvestitionsphase wird Glucose zunächst zu Glucose-6-phosphat und dann zu Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt, bevor es in zwei C3-Körper gespalten wird.

Highlight: Die Glykolyse ist ein zentraler Stoffwechselweg, der sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen kann und netto 2 ATP pro Glucose-Molekül liefert.

3. Oxidative Decarboxylierung

Die oxidative Decarboxylierung ist der Übergang zwischen Glykolyse und Citratzyklus. Sie findet in der Mitochondrienmatrix statt und wandelt das in der Glykolyse entstandene Pyruvat in Acetyl-CoA um.

Die Bilanzgleichung der oxidativen Decarboxylierung lautet:

2 Pyruvat + 2 NAD+ + 2 CoA-SH → 2 Acetyl-CoA + 2 CO2 + 2 NADH + 2 H+

Dieser Prozess ist exergonisch, das heißt, er setzt Energie frei. Dabei wird Kohlenstoffdioxid abgespalten (Decarboxylierung) und NAD+ zu NADH+H+ reduziert. Der verbleibende C2-Körper wird oxidiert und an Coenzym A gebunden, wodurch Acetyl-CoA entsteht.

Definition: Exergonische Reaktion - Eine chemische Reaktion, die unter Energiefreisetzung abläuft.

Vocabulary: Coenzym A $CoA-SH$ - Ein wichtiges Coenzym im Stoffwechsel, das als Träger von Acylgruppen fungiert.

4. Citratzyklus

Der Citratzyklus, auch Krebs-Zyklus genannt, ist der letzte Schritt der Zellatmung und findet in der Mitochondrienmatrix statt. Hier wird das aus der oxidativen Decarboxylierung stammende Acetyl-CoA vollständig zu CO2 oxidiert.

Die Bilanzgleichung des Citratzyklus für ein Acetyl-CoA-Molekül lautet:

Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi + 3 H2O → 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + ATP + CoA-SH

Der Citratzyklus ist ein zyklischer Prozess, bei dem pro Durchlauf ein Acetyl-CoA-Molekül vollständig abgebaut wird. Dabei entstehen wichtige Reduktionsäquivalente (NADH und FADH2), die in der anschließenden Atmungskette zur ATP-Synthese genutzt werden.

Highlight: Der Citratzyklus ist ein zentraler Stoffwechselweg, der nicht nur in der Zellatmung, sondern auch in vielen anderen metabolischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt.

Example: Ein wichtiges Zwischenprodukt des Citratzyklus ist Citrat, von dem sich der Name des Zyklus ableitet. Citrat entsteht durch die Kondensation von Acetyl-CoA mit Oxalacetat.

1. Zellatmung

Die Zellatmung ist ein fundamentaler Prozess zur Energiegewinnung in Zellen. Sie findet in den Mitochondrien statt, wo Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) freigesetzt wird. ATP ist ein energiereiches Molekül, das durch Abspaltung eines Phosphatrests Energie für zelluläre Prozesse bereitstellt.

Die Gesamtreaktionsgleichung der Zellatmung lautet:

Glucose + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser + Energie (ATP)

Der Ablauf der Zellatmung gliedert sich in drei Hauptschritte:

1. Glykolyse: Glucose wird zu zwei Pyruvat-Molekülen abgebaut.
2. Oxidative Decarboxylierung: Pyruvat wird zu Acetyl-CoA umgewandelt.
3. Citratzyklus: Acetyl-CoA wird vollständig zu CO2 oxidiert.

Highlight: Die Zellatmung ist ein komplexer Prozess, der in den Mitochondrien stattfindet und bei dem aus Glucose und Sauerstoff Energie in Form von ATP gewonnen wird.

Vocabulary: ATP (Adenosintriphosphat) - Ein energiereiches Molekül, das als universeller Energieträger in Zellen fungiert.