Die folgendenAufgaben zur Zellatmung im Überblick findet ihr hier gut erklärt und mit Vorgehensweise zur Bearbeitung sowie Erklärung der wichtigsten Operatoren für das Biologie Abitur
00:34 Stellen Sie die aerobe Zellatmung in einer Übersicht (mind map) dar.
01:15 Beschreiben Sie den grundlegenden Ablauf der aeroben Zellatmung.
1. Phasen und Ort
Die aerobe Zellatmung verläuft in drei Phasen:
Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette.
Die Glykolyse findet im Zytoplasma, der Citratzyklus in der Matrix der Mitochondrien und die Atmungskette an der inneren Membran der Mitochondrien statt.
2. Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte
Glukose wird in der Glykolyse zu 2Pyruvat und dann zu 2Acetyl-CoA+2CO2 umgewandelt. Im Citratzyklus werden aus 1AcetylCoA je 2CO2 gebildet.
NADH+H+ und FADH2 werden in der Atmungskette genutzt, um ATP zu synthetisieren. Hier wird O2 genutzt um H+ und e- zu binden. Es entsteht Wasser.
3. Gesamtergebnis (Bilanz)
Die Brutto-Gesamtbilanz der aeroben Zellatmung liegt bei 36-38 ATP pro Molekül Glukose.
Die Grundformel lautet:
C6H12O6 +6O2 = 6H2O +6CO2
03:47 (AFB III) In der Fachliteratur findet man unterschiedliche Aussagen bezüglich der Produktion von ATP pro Molekül Glukose. Beurteilen Sie diese Angaben.
Quelle 1: „Aus den insgesamt 10 NADH+H+ + 2 FADH2 entstehen 3 x 10 ATP, bzw. 2 x 2 ATP für die Redoxäquivalente. In der Bilanz dürfen als „Gewinn” der Atmungskette angegeben werden:
4 ATP (Glykolyse und GTP aus Citratzyklus); 30 ATP (aus allen entstandenen NADH+H+); 4 ATP (aus allen entstandenen FADH2) Summe: 38 ATP“ (Quelle: www.abiweb.de/biologie-stoffw...)
Quelle 2: „Den größten Teil der ATP-Ausbeute liefert die Atmungskette(…). Insgesamt stehen 10 NADH (2 aus der Glykolyse, 2 aus der oxidativen Decarboxylierung und 6 aus dem Citratzyklus) und 2 FADH2 zur Verfügung, also 24 Reduktionsäquivalente. (…) Der Transport eines Moleküls ADP aus dem Cytoplasma in die Matrix bzw. umgekehrt der Transport eines Moleküls ATP in das Cytoplasma wird durch eine ATP/ADP-Translokase katalysiert. Für diesen Transport wird jedoch auch der Protonengradient angezapft, so dass für die Verfügbarkeit von ATP bzw. ADP ein Proton verbraucht wird. Damit müssen mindestens 4 Protonen für die Erzeugung eines Moleküls ATP berechnet werden. Durch die Oxidation von einem NADH entstehen somit 2,5 ATP. Ausnahme sind die zwei NADH aus der Glykolyse. Diese befinden sich noch im Cytoplasma und müssen erst in die Mitochondrien transportiert werden. Erfolgt dies mit Hilfe des Glycerin-3-Phosphat-Shuttles, gewinnt man aus diesen nur je 1,5 ATP. Da 8 + 2 NADH oxidiert werden, entstehen insgesamt 8 × 2,5 + 2 × 1,5 = 23 ATP.[1] Wird jedoch cytosolisches NADH durch den Malat-Aspartat-Shuttle in die Matrix gebracht, können daraus analog je Reduktionsäquivalent 2,5 mol ATP erzeugt werden. Damit können maximal 10 × 2,5 = 25 ATP erzeugt werden. Mit dem FADH2 verläuft der Vorgang im Prinzip genauso, nur gibt FADH2 auf einem höheren Redoxpotential und damit niedrigeren Energieniveau Elektronen ab. Dessen Elektronen können also erst auf einer energetisch niedriger stehenden Stufe in die Atmungskette eingeschleust werden. Deshalb können mit Hilfe der beiden Elektronen des FADH2 nur 6 Protonen (anstatt 10 Protonen wie bei NADH) aus der Matrix in den Intermembranraum gepumpt werden. Mit einem FADH2 werden infolgedessen nur 1,5 ATP gebildet.…“ (Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Zellatmung)
Antwort:
Bei beiden Quellen wird die gleiche Menge an NADH+H+ + FADH2 angegeben. Allerdings wird bei Quelle 1 die Brutto-Produktion errechnet: Pro Molekül NADH+H+ werden 3 ATP und pro Molekül FADH2 jeweils 2 ATP synthetisiert. Die Brutto-Produktion liegt bei 36-38 ATP. Für den Transport von ATP bzw. ADP wird aber der Protonengradient der Atmungskette genutzt. Daher ist die Netto-Produktion geringer. Die Netto-Produktion liegt bei 30-32 ATP.
Urteil: Beide Quellen sind richtig, allerdings ist Quelle 2 genauer, da auch die für den Prozess verbrauchte Energie mit in die Berechnung einbezogen wird.