Was ist aerobe Zellatmung?
Zellatmung ist der Prozess, bei dem Lebensmittelmoleküle zur Erzeugung von Zellenergie verwendet werden. Es kann aerob sein, wenn Sauerstoff vorhanden ist, oder anaerob, wenn Sauerstoff fehlt, und ein Zucker wie Glucose ist erforderlich, um den Prozess zu befeuern. Aerobe Zellatmung tritt typischerweise in eukaryotischen Zellen auf, den Zellen, die in Pflanzen und Tieren gefunden werden. Die Stoffwechselprozesse finden in winzigen Strukturen in der Zelle statt, die als Mitochondrien bekannt sind. Ausgehend von Glukose und einer Reihe chemischer Reaktionen ermöglicht die aerobe Zellatmung die Erzeugung einer Form biochemischer Energie, die als Adenosintriphosphat (ATP) bezeichnet wird.
In fast allen eukaryotischen Zellen befinden sich Mitochondrien, die winzigen Zellorgane oder Organellen, in denen die aerobe Zellatmung stattfindet. Zellen mit höherem Energiebedarf wie Gehirnzellen enthalten mehr Mitochondrien. Bevor eine aerobe Zellatmung stattfinden kann, findet ein erster Schritt, bekannt als Glykolyse, außerhalb des Mitochondriums im Zellzytoplasma statt. Das Zytoplasma ist eine gelartige Substanz, die die Zelle füllt und in der sich Organellen wie Mitochondrien befinden.
Die Glykolyse ist eine Stoffwechselreaktion, bei der Glukose abgebaut wird, wobei zwei Brenztraubensäuremoleküle und zwei Moleküle reduziertes Nicotinamidadenindinukleotid (NADH) gebildet werden. Dieser Prozess ist der erste Schritt, der in Zellen vor der anaeroben oder aeroben Zellatmung stattfindet. Die Glykolyse benötigt keinen Sauerstoff und erzeugt, obwohl bei dem Verfahren zwei ATP-Moleküle verwendet werden, vier, was zu einem Nettogewinn von zwei ATP-Molekülen führt. Brenztraubensäure und NADH gelangen dann in das Mitochondrium, wo Brenztraubensäure in eine Substanz namens Acetyl-CoA umgewandelt wird. Für den Transport von NADH in das Mitochondrium wird Energie benötigt, was zum Verlust von zwei ATPs führt.
Dann treten zwei Stufen der aeroben Zellatmung auf, die als Krebs-Zyklus oder Zitronensäure-Zyklus und Elektronentransportkette bekannt sind. Acetyl-CoA tritt in den Krebs-Zyklus ein, der zusammen mit ATP reduziertes Flavin-Adenin-Dinukleotid (FADH2) und NADH produziert. FADH2 und NADH transportieren dann Elektronen zur Elektronentransportkette, wo sie oxidiert werden und mehr ATP erzeugt wird. Insgesamt bilden die Reaktionen in den Mitochondrien, die den anfänglichen Verlust von zwei ATPs erklären, 36 ATP-Moleküle.
Wasser und Kohlendioxid sind die Abfallprodukte der aeroben Zellatmung. Kohlendioxid verbindet sich mit Wasser zu Kohlensäure, wodurch das Blut saurer wird. Dies spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des pH-Wertes des Blutes. Die Atmung entfernt kontinuierlich Kohlendioxid aus dem Körper und verhindert, dass das Blut zu sauer wird.