Beispielset (DE): Aerober Abbau von Glucose


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Glucose wird im Normalfall von Pflanzen aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid hergestellt. Von uns Menschen wird er über die Glycolyse, den Citratzyklus und schließlich über die Atmungskette abgebaut um Energie zu gewinnen.
Hierzu erst einmal ein paar Grundbegriffe:

  • ATP:
    Adenosindi/triphosphat ist ein Energiespeicher im menschlichen Körper. Durch die Abspaltung und anschließende Hydratation einer Phosphatgruppe (triphosphat -> diphosphat) setzt der Körper die im ATP gespeicherte Energie frei. Im Laufe eines Tages produziert der menschliche Körper etwa 70kg ATP, welche im Normalfall jedoch gleich verbraucht werden.
    ATP.wal (23.2 KB)

  • NAD/NADH:
    Nicotinamidadenindinukleotid kurz NAD ist ebenfalls ein Energiespeicher im menschlichen Körper, welcher durch die Aufnahme von einem Wasserstoffproton und zwei Elektronen Energie aufnimmt und durch die umgekehrte Reaktion die aufgenommene Energie wieder abgibt, wie der Name vielleicht vermuten lässt (NAD + H -> NADH).
    NAD.wal (32.9 KB), NADH.wal (33.7 KB)

Der Glucose-Abbau teilt sich in 3 Unterschritte:

  1. Die Glykolyse: Bei der Glykolyse wird 1 Molekül Glucose über mehrere Teilschritte in 2 Moleküle Pyruvat zerlegt, wobei 2 Moleküle ATP pro Molekül Glucose, welches zerlegt wird produziert wird. Für einen Großteil der Lebewesen, wie zum Beispiel Bakterien ist hier Schluß und sie können keine weitere Energie aus dem Pyruvat gewinnen, da für die weitere Zerlegung Sauerstoff benötigt wird. Glucose.wal (11.9 KB), Glycolyse.wal (5.7 KB)
  2. Der Citratzyklus: Beim Citratzyklus verbindet sich ein Molekül Pyruvat von der Glykolyse mit einem Molekül Oxalacetat zu dem Namensgebenden Molekül Citrat, welches durch die Abspaltung von Kohlenstoffdioxidmolekülen und Wasserstoffatomen zuerst zu Succinat und danach zu Oxalacetat umgewandelt wird, welches Anschließend wieder dem Zyklus zugeführt wird. Damit entstehen aus einem Molekül Pyruvat insgesamt 3 Moleküle CO2 und 8 Wasserstoffatome, welche in NADH gebunden sind. Citrat.wal (10.1 KB), Oxalacetat.wal (7.0 KB)
  3. Die Atmungskette: In der Atmungskette gibt das NADH den gebundenen Wasserstoff an den eingeatmeten Sauerstoff ab, wodurch es zu einer "kontrollierten" Knallgasreaktion kommt ( wir explodieren ja nicht :wink:). Das CO2 wird danach einfach wieder ausgeatmet, wie du bestimmt weißt. Die freiwerdende Energie der stark exothermen Knallgasreaktion wird durch das Enzym "ATP-Synthase" in ATP Molekülen "gespeichert", der universellen Energiewährung des Körpers.