Zellatmung ist eine Reihe von Prozessen, die in eukaryotischen Zellen ablaufen, die ATP (Adenosintriphosphat) für die Zellenergie und umfasst sowohl anaerobe als auch aerobe Schritte. Generell lässt sich die Zellatmung in vier Stadien einteilen: Glykolyse, das keinen Sauerstoff benötigt und in den Mitochondrien aller Zellen vorkommt, und die drei Stadien der aeroben Atmung, die alle in Mitochondrien vorkommen: die Brücke (oder Überleitung) Reaktion, das Krebs Zyklus und der Elektronentransportkette Reaktionen.
Wenn Sie also aufgefordert werden, das Stadium (oder die Stadien) der Zellatmung zu identifizieren, die vollständig auftritt draußen der Mitochondrien können Sie "Glykolyse" beantworten und fertig. Aber für Neugierige stellt sich hier nur die Frage: Was passiert eigentlich genau? Innerhalb diese Mitochondrien? Das heißt, was passiert am Ende mit einem Glukosemolekül aus sechs Kohlenstoffatomen, das im Zytoplasma in die Glykolyse eingeht?
Atmung bei Prokaryoten vs. Eukaryoten
Prokaryontische Zellen haben keine internen membrangebundenen
Organellen. Ihre DNA schwimmt frei im Zytoplasma, ebenso wie die Enzymproteine, die notwendig sind, um die Glykolyse voranzutreiben. Somit besteht ihre gesamte Atmung aus Glykolyse.In eukaryotischen Zellen sind die Brückenreaktion, der Krebs-Zyklus und die Elektronentransportkette zusammen stellen die aerobe Atmung dar und sind als solche die letzten drei Schritte der Zellatmung als ganze.
Welcher der vier Schritte der Zellatmung läuft in den Mitochondrien ab?
Eine bessere Frage, wenn Sie wissen möchten, welche Prozesse in eukaryotischen Zellen ablaufen und wo sie stattfinden, könnte eigentlich lauten: nicht in Mitochondrien vorkommen?
- Das Spalten eines Zuckers
- Die Brückenreaktion
- Der Krebs-Zyklus
- Die Elektronentransportkette
Die Antwort, eins, wird erinnert, wenn man bedenkt, dass alle Zellen die Glykolyse (die Aufspaltung von Glukose in zwei Pyruvatmoleküle mit drei Kohlenstoffatomen), aber nur eukaryotische Zellen haben Organellen, einschließlich Mitochondrien.
Außerdem ist die Glykolyse für Eukaryoten in gewisser Weise fast ein Ärgernis, da sie nur zwei der 36 bis 38 ATP-Zellatmung pro Molekül Glukose insgesamt erzeugt. Auf der Grundlage einfacher Proportionen würde man "erwarten", dass fast die gesamte Zellatmung irgendwo in den Mitochondrien stattfindet, und das ist tatsächlich der Fall – drei von vier Phasen.
Struktur und Funktion von Mitochondrien
Mitochondrien sind von einer doppelten Plasmamembran umgeben, wie sie die Zelle als Ganzes und andere Organellen (z. B. den Golgi-Apparat) umschließt. Das Innere der Mitochondrien, ein Raum, der dem Zytoplasma analog ist, wenn Mitochondrien mit Zellen verglichen werden, wird als. bezeichnet Matrix.
Mitochondrien haben ihre eigene DNA im Zytoplasma, genau dort, wo sie zu finden wäre, wenn Mitochondrien noch frei existierende Bakterien wären. Es wird nur durch Eizellen weitergegeben, also nur durch die mütterliche (mütterliche) Linie der Vorfahren und Nachkommen.
Zellatmung: Phasen und Standorte
Glykolyse: Zytoplasmaphase. In dieser Serie von zehn Reaktionen im Zytoplasma, Glukose wird in ein Paar von Pyruvatmolekülen umgewandelt. zwei ATP werden erzeugt, und es wird kein Sauerstoff benötigt. Wenn Sauerstoff vorhanden ist und die Zelle eukaryontisch ist, wird das Pyruvat an die Mitochondrien weitergegeben.
Brückenreaktion: Mitochondrien Phase 1. Das Pyruvat wird durch Verlust eines Kohlenstoffatoms (in Form von Kohlendioxid, CO .) in Acetyl-Coenzym A umgewandelt2) und an seiner Stelle ein Coenzym-A-Molekül gewinnen. Acetyl-CoA ist ein wichtiges metabolisches Zwischenprodukt in allen Zellen.
Krebs-Zyklus: Mitochondrien Phase 2. In der mitochondrialen Matrix verbindet sich Acetyl-CoA mit dem Vier-Kohlenstoff-Molekül Oxalacetat zu Citrat. In einer Reihe von Schritten, die zwei ATP erzeugen (ein ATP pro vorgeschaltetem Pyruvat-Molekül), wird dieses Molekül wieder in Oxalacetat umgewandelt. Dabei werden die Elektronenüberträger NADH und FADH2 werden in Hülle und Fülle produziert.
Elektronentransportkette: Mitochondrien Phase 3. Auf der inneren mitochondrialen Membran werden die Elektronenträger aus dem Krebs-Zyklus verwendet, um die Addition von Phosphatgruppen an ADP (Adenosindiphosphat) zu bewirken, um 32 bis 34 ATP herzustellen. Insgesamt erzeugt die Zellatmung also 36 bis 38 ATP pro Glukosemolekül, 34 bis 36 davon in den drei mitochondrialen Stadien.