Telekolleg - Biologie


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Der Weg der Nahrung 4. Energiegewinnung in den Zellen

Was geschieht mit den bei der Verdauung entstandenen Bausteinen unserer Nahrungsstoffe? Sie dienen in erster Linie der Energiegewinnung. Um diesen Vorgang zu verstehen, müssen wir uns ein bisschen mit Chemie befassen.

Stand: 09.01.2012

Die "Währungseinheit" für Energie innerhalb unseres Körpers ist das Molekül Adenosin-tri-phosphat, kurz ATP. Es spielt eine zentrale Rolle in unserem Energiehaushalt. Was es damit auf sich hat, verrät obenstehendes Video.

Glycolyse

Wie wird die Energie, die im ATP gespeichert ist, aus den Nahrungsbausteinen gewonnen? Am Beispiel der Umwandlung der Glucose - der sogenannten Glycolyse - wollen wir das erklären: Im ersten Schritt wird das Glucose-Monosaccharid, ein Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen (C-6-Körper), mithilfe von Enzymen in zwei C-3-Körper, das Pyruvat, gespalten. Was bei der Glycolyse geschieht, zeigt das folgende Video noch einmal in vereinfachter Darstellung.

Der Citratzyklus

Mitochondrien sind die Zellorganellen, in denen bei Pflanzen und Tieren die Energiegewinnung stattfindet. Dies geschieht beim Citratzyklus: Aus dem in der Glycolyse entstandenen Pyruvat entsteht CO2 und Essigsäure. Die Essigsäure durchläuft nun den Citratzyklus: Aus der Essigsäure und einem Oxalat aus vier Kohlenstoffatomen entsteht ein Citrat – das ist ein Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen. Aus dem Citrat entstehen zwei CO2-Moleküle und ein Oxalat, das wiederum aus vier Kohlenstoffatomen besteht. Nun beginnt der Kreislauf wieder von vorn: Aus Oxalat und Essigsäure wird ein Citrat, aus dem Citrat werden wieder zwei CO2-Moleküle und ein Oxalat und so weiter. Das entstehende CO2 atmen wir aus. Nebenstehendes Video stellt den Ablauf des Citratzyklus vereinfacht dar.

Die Atmungskette

In den Mitochondrien wird der von den NADH-Molekülen bereitgestellte Wasserstoff über eine Kette von Enzymen weitertransportiert. Von Enzym zu Enzym wird frei werdende Energie in ATP-Molekülen gespeichert: Der Atmungskette wird stufenweise Energie entzogen. Erst am Ende der Kette läuft eine Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff ab, als Abfallprodukt entsteht dabei Wasser. Den Ablauf verdeutlicht das folgende Video.

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