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Stoffwechsel – Atome verfolgen bei Verdauung, Zellatmung und Aufbau

BiologieZellbiologieAlter 15–16

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Verfolgen Sie die Atome einer Mahlzeit: Stärke, Protein oder Fett wird zu Monomeren hydrolysiert, ein Teil der Monomere wird mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser veratmet, wobei ATP entsteht, und dieses ATP treibt die Kondensationsreaktionen an, die Glykogen, Körperprotein oder Körperfett aufbauen. Eine Tabelle zählt die C-, H-, O- und N-Atome sowie die aufgenommene und abgegebene Masse, die immer übereinstimmen. Ein zweiter Bildschirm baut Glykogen, eine Proteinkette und eine Fettsäure Baustein für Baustein auf und summiert das ATP und NADPH aus dem Abbau, das jeder Aufbau kostet.

Lektion: Stoffwechsel: Katabolismus und Anabolismus (Verdauung, Zellatmung und Biosynthese)

Was sie zeigt

Der Stoffwechsel umfasst alle Reaktionen eines Körpers. Abbauende (katabole) Reaktionen zerlegen Moleküle: Die Verdauung hydrolysiert die Polymere der Nahrung zu Monomeren, und die Zellatmung oxidiert einen Teil davon zu Kohlenstoffdioxid und Wasser und speichert die frei werdende Energie in ATP. Aufbauende (anabole) Reaktionen verknüpfen Monomere durch Kondensation zu Glykogen, Proteinen und Fetten, und jede neue Bindung kostet ATP; die Fettsäuresynthese braucht zusätzlich NADPH. Das Modell nutzt eine Alaninkette als Protein und Tripalmitin als Fett, Summengleichungen und ATP-Werte aus Schulbüchern. Kein Atom entsteht oder verschwindet.

So funktioniert es

Wählen Sie auf Atomkarte eine Nahrung und die Zahl der Nahrungseinheiten, stellen Sie Veratmete Einheiten ein und drücken Sie Start. Wählen Sie bei Atome verfolgen Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff oder Stickstoff und sehen Sie, wo diese Atome landen; vergleichen Sie die Summen in der Tabelle. Wird zu wenig veratmet, bleiben Monomere übrig. Wählen Sie auf Aufbau (Anabolismus) ein Produkt, stellen Sie Einheiten hinzufügen ein und drücken Sie Schritt.

Einstellbare Parameter

  • Bildschirm Atomkarte: von der Nahrung zum Körper, Aufbau (Anabolismus)
  • Nahrung Stärke, Protein (Alanin-Modell), Fett (Tripalmitin)
  • Nahrungseinheiten 4–24
  • Veratmete Einheiten 0–24
  • Atome verfolgen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N)
  • Produkt auf dem Aufbau-Bildschirm Glykogen, Protein, Fettsäure
  • Hinzuzufügende Einheiten auf dem Aufbau-Bildschirm 1–7

Fragen zum Erkunden

  1. Warum enthalten die Monomere mehr Wasserstoff- und Sauerstoffatome als die Nahrung, aus der sie stammen?
  2. Warum muss ein Teil der Nahrung veratmet werden, bevor der Rest zu Körpermolekülen aufgebaut werden kann?
  3. Welcher Aufbauprozess braucht neben ATP auch NADPH, und wofür wird das NADPH verwendet?

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