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Ablauf der Zellatmung – Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus, Atmungskette und Gärung

BiologieZellbiologieAlter 15–16

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Gehen Sie Schritt für Schritt durch die Glykolyse im Cytoplasma, die oxidative Decarboxylierung und den Citratzyklus in der Mitochondrienmatrix und die oxidative Phosphorylierung an der inneren Membran, mit einer laufenden Bilanz von Kohlenstoffatomen, CO₂, NADH, FADH₂, ATP und O₂ pro Glucose (etwa 30–32 ATP). Im laufenden Modell entfernen Sie O₂, geben Cyanid oder den Entkoppler DNP zu, schalten Abschnitte ein und aus oder wechseln von Muskelzelle zu Hefe und beobachten Protonengradient, ATP-Spiegel, ATP-Ausbeute pro Glucose, Glucose- und O₂-Aufnahme sowie die Bildung von Lactat oder Ethanol; jeder Versuch wird in einer Tabelle festgehalten.

Lektion: Zellatmung (abbauender Stoffwechsel): Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus, Atmungskette und Chemiosmose (oxidative Phosphorylierung), Milchsäure- und alkoholische Gärung

Was sie zeigt

Die Zellatmung setzt die Energie der Glucose frei, um ATP zu bilden. Die Glykolyse im Cytoplasma spaltet Glucose in zwei Pyruvat und liefert 2 ATP und 2 NADH. In der Mitochondrienmatrix setzen oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus alle sechs Kohlenstoffatome als CO₂ frei und beladen NADH und FADH₂. An der inneren Membran nutzt die Atmungskette deren Elektronen, um H⁺ zu pumpen; Sauerstoff ist der letzte Elektronenakzeptor, und H⁺, die durch die ATP-Synthase zurückfließen, bilden den Großteil des ATP. Ohne Sauerstoff regeneriert die Gärung NAD⁺.

So funktioniert es

Klicken Sie unter Schritt für Schritt auf Nächster Schritt, um einer Glucose durch alle Abschnitte zu folgen, und lesen Sie die Bilanztabelle. Im Laufenden Modell entfernen Sie das Häkchen bei O₂ vorhanden, setzen es bei Cyanid zugeben, erhöhen Entkoppler DNP oder schalten einen Abschnitt ab. Klicken Sie auf Ergebnis notieren, sobald die Kurven waagerecht verlaufen. Wählen Sie bei Zelle Hefe für die alkoholische Gärung.

Einstellbare Parameter

  • Ansicht Schritt für Schritt mit einer Glucose, Laufendes Modell
  • Sauerstoff vorhanden
  • Cyanid zugeben (hemmt Komplex IV)
  • Dosis des Entkopplers DNP 0–100 %
  • Zelltyp Tierische Muskelzelle (Milchsäuregärung), Hefe (alkoholische Gärung)
  • Glykolyse aktiv
  • Oxidative Decarboxylierung aktiv
  • Citratzyklus aktiv
  • Atmungskette aktiv

Fragen zum Erkunden

  1. Warum stoppt der Citratzyklus ohne Sauerstoff, obwohl er selbst keinen Sauerstoff verbraucht?
  2. Cyanid und DNP senken beide die ATP-Bildung; warum steigt die O₂-Aufnahme mit DNP, während sie mit Cyanid endet?
  3. Warum verbraucht eine Zelle mehr Glucose, wenn sie auf Gärung umschaltet?

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