Aerobe Zellatmung ist der Prozess, bei dem Zellen Sauerstoff verwenden, um Glukose in Energie umzuwandeln. Diese Art der Atmung erfolgt in drei Schritten: Glykolyse; der Krebs-Zyklus; und Elektronentransportphosphorylierung. Sauerstoff wird für die Glykolyse nicht benötigt, wird aber für den Rest der chemischen Reaktionen benötigt.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Sauerstoff ist für die vollständige Oxidation von Glucose notwendig.
Zellatmung
Zellatmung ist der Prozess, bei dem Zellen Energie aus Glukose freisetzen und in eine nutzbare Form namens ATP umwandeln. ATP ist ein Molekül, das der Zelle eine kleine Energiemenge zur Verfügung stellt, die ihr Treibstoff für bestimmte Aufgaben liefert.
Es gibt zwei Arten der Atmung: anaerob und aerob. Anaerobe Atmung verwendet keinen Sauerstoff. Anaerobe Atmung produziert Hefe oder Laktat. Beim Sport verbraucht der Körper schneller Sauerstoff, als er aufgenommen wird; Anaerobe Atmung liefert Laktat, um die Muskeln in Bewegung zu halten. Laktataufbau und Sauerstoffmangel sind die Gründe für Muskelermüdung und Atemnot bei hartem Training.
Aerobe Atmung
Die aerobe Atmung erfolgt in drei Phasen, in denen ein Glukosemolekül die Energiequelle ist. Die erste Stufe wird Glykolyse genannt und benötigt keinen Sauerstoff. In dieser Phase werden ATP-Moleküle verwendet, um Glukose in eine Substanz namens Pyruvat aufzuspalten, ein Molekül, das Elektronen namens NADH, zwei weitere ATP-Moleküle und Kohlendioxid transportiert. Kohlendioxid ist ein Abfallprodukt und wird aus dem Körper entfernt.
Die zweite Stufe wird Krebs-Zyklus genannt. Dieser Zyklus besteht aus einer Reihe komplexer chemischer Reaktionen, die zusätzliches NADH erzeugen.
Die letzte Stufe wird Elektronentransportphosphorylierung genannt. Während dieser Phase transportieren NADH und ein anderes Transportermolekül namens FADH2 Elektronen zu den Zellen. Die Energie der Elektronen wird in ATP umgewandelt. Sobald die Elektronen verwendet wurden, werden sie an Wasserstoff- und Sauerstoffatome abgegeben, um Wasser herzustellen.
Glykolyse in der Atmung
Die Glykolyse ist die erste Stufe aller Atmung. In dieser Phase wird jedes Glukosemolekül in ein kohlenstoffbasiertes Molekül namens Pyruvat, zwei ATP-Moleküle und zwei NADH-Moleküle zerlegt.
Sobald diese Reaktion stattgefunden hat, durchläuft das Pyruvat eine weitere chemische Reaktion, die Fermentation genannt wird. Während dieses Prozesses werden dem Pyruvat Elektronen hinzugefügt, um NAD+ und Laktat zu erzeugen.
Bei der aeroben Atmung wird das Pyruvat weiter abgebaut und mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser kombiniert, die aus dem Körper ausgeschieden werden.
Krebs Zyklus
Pyruvat ist ein Molekül auf Kohlenstoffbasis; Jedes Pyruvatmolekül enthält drei Kohlenstoffmoleküle. Nur zwei dieser Moleküle werden verwendet, um im letzten Schritt der Glykolyse Kohlendioxid zu erzeugen. So schwimmt nach der Glykolyse loser Kohlenstoff herum. Dieser Kohlenstoff bindet an verschiedene Enzyme, um Chemikalien zu erzeugen, die in anderen Funktionen in der Zelle verwendet werden. Die Reaktionen des Krebs-Zyklus erzeugen auch acht weitere Moleküle NADH und zwei Moleküle eines anderen Elektronentransporters namens FADH2.
Elektronentransportphosphorylierung
NADH und FADH2 transportieren Elektronen zu spezialisierten Zellmembranen, wo sie geerntet werden, um ATP zu erzeugen. Sobald die Elektronen verbraucht sind, werden sie erschöpft und müssen aus dem Körper entfernt werden. Sauerstoff ist für diese Aufgabe unentbehrlich. Gebrauchte Elektronen binden mit Sauerstoff; diese Moleküle binden schließlich mit Wasserstoff, um Wasser zu bilden.