Die Zellatmung

1. Die Zellatmung Ein Lernprogramm zur Erarbeitung einer Übersicht über die Energie liefernden Prozesse Lutz Wischeropp, 2001 weiter.

2. Nach der Bearbeitung dieses Programms sollen Sie einen einprägsamen Überblick über die Vorgänge der Zellatmung erhalten haben. Die Zellatmung ist der Prozess in der Zelle, durch den die für die Lebensvorgänge notwenige Energie bereitgestellt wird. weiter

3. Zur Bearbeitung dieses Programms benötigen Sie auch Fachliteratur, z.B. Ihr Schulbuch. Klicken Sie auf weiter und beginnen Sie mit dem Programm. weiter

4. Für alle Lebensvorgänge benötigen die Zellen der Organismen Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP). Den größten Teil dieser Energie erschließen sie sich durch einen Prozess, den wir Atmungskette nennen. Hierbei reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff. Bei diesem Prozess entsteht Klicken Sie die richtige Aussage an! Kohlenstoffdioxid Wasser Ozon Schwefeldioxid

5. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

6. Richtig! Sie haben eine solche Reaktion auch schon einmal kennen gelernt, und zwar im Biologie-Unterricht („Photosynthese“). im Biologie-Unterricht („Verdauung“). im Physik-Unterricht („Ozonbildung“). im Chemie-Unterricht („Knallgasreaktion“). Klicken Sie die richtige Aussage an!

7. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

8. Richtig! Nur, in unseren Zellen „knallt“ es doch gar nicht! Es muss also einen Unterschied geben zwischen der „Knallgas-Reaktion“ und den Vorgängen in der Atmungskette. Informieren Sie sich in der Literatur! Auf der nächsten Seite finden Sie drei Aussagen. Klicken Sie diejenige an, die Ihrer Meinung nach die richtige ist! weiter

9. Bei der Knallgasreaktion wird durch einen Funken ein Gemisch aus Wasser-stoff und Sauerstoff gezündet und explosionsartig sehr viel Energie frei. Die Atmungskette ist ein Prozess, der der Knallgasreaktion formal entspricht, nur erfolgt die Energiefreisetzung hier schrittweise, wobei die Energie in energiereichen Molekülen gespeichert wird und nicht schlagartig als Wärme an die Umgebung verloren geht. Bei der Knallgasreaktion wird durch einen Funken ein Gemisch aus Wasser-stoff und Sauerstoff gezündet und explosionsartig sehr viel Energie frei. Die Atmungskette ist ein Prozess, der der Knallgasreaktion entgegengesetzt verläuft. Die Energie wird aus energiereichen Molekülen gewonnen und schrittweise als Wärme an die Umgebung abgegeben.. Bei der Knallgasreaktion wird durch einen Funken ein Gemisch aus Wasser-stoff und Sauerstoff gezündet und explosionsartig sehr viel Energie frei. Die Atmungskette ist ein Prozess, der der Knallgasreaktion formal entspricht, nur erfolgt die Energiefreisetzung hier schrittweise, wobei die Energie in energiearmen Molekülen gespeichert wird und nicht schlagartig als Wärme an die Umgebung verloren geht.

10. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

11. Richtig! Man kann den Vorgang der Zellatmung in einfacher Form (Input-Output) auch grafisch darstellen. Auf der folgenden Seite finden Sie einen entsprechenden Vorschlag. weiter

12. Sauerstoff ATP Atmungskette Wasserstoff Wasser Diese Grafik gibt die Input-Output-Verhältnisse der Atmungskette richtig wieder, da alle Vorgänge in zutreffender Wiese dargestellt sind. nicht richtig wieder, da bei diesem Vorgang Sauerstoff entsteht. nicht richtig wieder, da bei diesem Vorgang ATP gebildet wird. nicht richtig wieder, da bei diesem Vorgang Wasserstoff entsteht.

13. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

14. Sauerstoff ATP Atmungskette Wasserstoff Wasser Richtig! So ist die Darstellung der Atmungskette inhaltlich stimmig. weiter

15. Den Sauerstoff, der in der Atmungskette benötigt wird, gewinnen die Lebewesen aus der Luft. Wo aber kommt der Wasserstoff her, mit dem der Sauerstoff so Energie liefernd reagiert? Der Wasserstoff wird der Atmungskette aus einem Prozess geliefert, den die Wissenschaftler Zitronensäurezyklus oder Citratzyklus nennen. Informieren Sie sich in der Literatur über den Ablauf des Zitronensäurezyklus und nennen Sie die Produkte, die bei ihm letztlich gebildet werden! weiter

16. Klicken Sie die richtige Aussage an! Der Zitronensäurezyklus gibt Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von ATP gebunden. Der Zitronensäurezyklus gibt Wasser und Kohlenstoffdioxid ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von GTP gebunden. Der Zitronensäurezyklus gibt Wasserstoff und Kohlenstoff ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von GTP gebunden. Der Zitronensäurezyklus gibt Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von GTP gebunden.

17. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

18. Richtig! Nun können wir unsere grafische Darstellung erweitern. Auf der nächsten Seite finden Sie einen entsprechenden Vorschlag. weiter

19. GTP Sauerstoff Zitronensäure- zyklus ATP Atmungskette Wasserstoff Wasser Kohlenstoffdioxid Die Grafik stellt die Zusammenhänge richtig dar. Die Grafik stellt die Zusammenhänge nicht richtig dar

20. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

21. Richtig! Ein Zyklus ist ein Kreislaufprozess, der wie ein Rad angetrieben werden muss, wenn er laufen soll. Was treibt den Zitronensäurezyklus an? Das geschieht dadurch, dass ständig Acetyl-Coenzym A (kurz Acetyl-CoA) in ihn eingeschleust wird. Der größte Teil (60-80 %) dieses Acetyl-CoA stammt aus dem Abbau von Fettsäuren. Diesen Abbau von Fettsäuren zu Acetyl-CoA nennt man ß-Oxidation. weiter

22. Was sind denn nun Fettsäuren? Fettsäuren sind Stoffe, die aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) bestehen. Eine bekannte Fettsäure, aus der z.B. Kerzen hergestellt werden, ist Stearinsäure. Sie folgende Summenformel: Vergleichen Sie Stearinsäure mit Glucose (Traubenzucker)! Ein Molekül Stearinsäure enthält mehr Wasserstoff und mehr Sauerstoff als Glucose. Ein Molekül Stearinsäure enthält mehr Wasserstoff und weniger Sauerstoff als Glucose. Ein Molekül Stearinsäure enthält weniger Wasserstoff und weniger Sauerstoff als Glucose. Ein Molekül Stearinsäure enthält weniger Wasserstoff und mehr Sauerstoff als Glucose. C18H36O2

23. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

24. Richtig! Aber welche Schlussfolgerung kann man aus diesem Vergleich ziehen? Ein Molekül Fettsäure ist weniger ergiebig für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da es viel weniger Sauerstoff an die Atmungskette liefern kann. Ein Molekül Fettsäure ist ergiebiger für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da es viel mehr Kohlenstoff an die Atmungskette liefern kann. Ein Molekül Fettsäure ist genauso ergiebig für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da die Zusammensetzung eines Moleküls keine Bedeutung für die Energiegewinnung hat. Ein Molekül Fettsäure ist ergiebiger für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da es viel mehr Wasserstoff an die Atmungskette liefern kann.

25. Fettsäuren sind Stoffe, die aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) bestehen. Eine bekannte Fettsäure, aus der z.B. Kerzen hergestellt werden, ist Stearinsäure. Sie folgende Summenformel: C18H36O2

26. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

27. Richtig! Ehe wir fortfahren, den Zellatmungsprozesse kennen zu lernen, noch eine letzte Verständnisfrage:. Woher beziehen die Zellen die für die Zellatmung benötigten Fettsäuren? Fettsäuren sind Bestandteil der Fette. Sie werden dem Körper vor allem über die Nahrung zugeführt. Fettsäuren sind Bestandteil der Eiweiße. Sie werden dem Körper vor allem über die Nahrung zugeführt. Fettsäuren sind Bestandteil der Fette. Sie werden überwiegend im Körper aus Glucose hergestellt. Fettsäuren sind Bestandteil der Eiweiße. Sie werden überwiegend im Körper aus Fetten hergestellt.

28. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

29. Richtig! Nun kann das Schema der Zellatmung ein zweites Mal erweitert werden. Gehen Sie weiter zur nächsten Seite und schauen Sie sich den Vorschlag an! weiter

30. Das vorliegende Schema gibt die Zusammenhänge richtig wieder. Das vorliegende Schema gibt die Zusammenhänge nicht richtig wieder. GTP Sauerstoff Zitronensäure- zyklus ATP Atmungskette Acetyl-CoA Wasserstoff Kohlenstoffdioxid Wasser ß-Oxidation Fettsäuren

31. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

32. Richtig! Und damit haben Sie die Zusammenhänge auch schon fast vollständig erarbeitet. Es muss eigentlich nur noch ein Problem geklärt werden. Klicken Sie die Aussage an, in der das noch zu lösende Problem formuliert ist. Wo kommen die Fettsäuren her, die in die ß-Oxidation eingehen? Wo kommen die restlichen 20 – 40 % Acetyl-CoA her, die in den Zitronensäurezyklus eingeschleust werden? Wo bleibt das Kohlenstoffdioxid , das vom Zitronensäurezyklus abgegeben wird?

33. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

34. Richtig! Und diese stammen aus einem Prozess, den die Wissen-schaftler Glykolyse nennen. Informieren Sie sich wiederum in der Literatur, was im Verlauf der Glykolyse ansonsten noch entsteht! weiter

35. Klicken Sie die richtige Aussage an! Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ADP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Sauerstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Sauerstoff abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA.

36. Sie haben sich leider geirrt!Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

37. Richtig! Auf der folgenden Seite finden Sie den endgültigen Vorschlag für ein Schema, das die Zellatmungsprozesse in vereinfachter Form vollständig darstellt. weiter

38. Die Zellatmung Glucose ATP Glykolyse Wasserstoff GTP Sauerstoff Brenz- traubensäure Zitronensäure- zyklus ATP Atmungskette Acetyl-CoA Wasserstoff Kohlenstoffdioxid Wasser ß-Oxidation Fettsäuren weiter

39. Schaubild gibt Zusammenhänge richtig wieder. Schaubild gibt Zusammenhänge nicht richtig wieder.

40. Sie haben sich leider geirrt!Gehen Sie noch einmal zurück und informieren Sie sich über den Ablauf der Glykolyse!

41. Die Zellatmung Glucose ATP Glykolyse Wasserstoff GTP Sauerstoff Brenz- traubensäure Zitronensäure- zyklus ATP Atmungskette Acetyl-CoA Wasserstoff Kohlenstoffdioxid Wasser ß-Oxidation Fettsäuren weiter

42. Klicken Sie die richtige Aussage an! Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ADP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Sauerstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Sauerstoff abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA.

43. Richtig! Es ist nicht dargestellt, dass im Verlauf der Glykolyse Energie entsteht. Es ist nicht dargestellt, dass im Verlauf der Glykolyse Wasser entsteht. Es ist nicht dargestellt, dass bei der Glykolyse Brenztraubensäure entsteht. Es ist nicht dargestellt, dass im Verlauf der Glykolyse Wasserstoff entsteht.

44. Sie haben sich leider geirrt. Gehen Sie noch einmal zum Schaubild zurück und überprüfen Sie, welche Stoffe bei der Glykolyse entstehen! zurück zum Schaubild

45. Die Zellatmung Glucose ATP Glykolyse Wasserstoff GTP Sauerstoff Brenz- traubensäure Zitronensäure- zyklus ATP Atmungskette Acetyl-CoA Wasserstoff Kohlenstoffdioxid Wasser ß-Oxidation Fettsäuren weiter

46. Richtig! Wir können diese Tatsache aber für unsere Betrachtung vernachlässigen. Wenn Sie Lust dazu haben, können Sie überlegen, wo das Wasser bleibt. Ansonsten machen Sie einfach weiter! weiter

47. Im Verlaufe der Zellatmung entsteht an drei Stellen Energie. Klicken Sie die richtige Aussage an! Energie entsteht bei der Glykolyse, bei der ß-Oxidation und in der Atmungskette. Energie entsteht bei der ß-Oxidation, im Zitronensäure-zyklus und in der Atmungskette. Energie entsteht bei der Glykolyse, bei der ß-Oxidation und im Zitronensäurezyklus. Energie entsteht bei der Glykolyse, im Zitronensäurezyklus und in der Atmungskette.

48. Die Zellatmung Glucose ATP Glykolyse Wasserstoff GTP Sauerstoff Brenz- traubensäure Zitronensäure- zyklus ATP Atmungskette Acetyl-CoA Wasserstoff Kohlenstoffdioxid Wasser ß-Oxidation Fettsäuren weiter

49. Sie haben sich leider geirrt. Gehen Sie noch einmal zum Schaubild zurück und überprüfen Sie, wo überall Energie entsteht! zurück zum Schaubild

50. Die Zellatmung Glucose ATP Glykolyse Wasserstoff GTP Sauerstoff Brenz- traubensäure Zitronensäure- zyklus ATP Atmungskette Acetyl-CoA Wasserstoff Kohlenstoffdioxid Wasser ß-Oxidation Fettsäuren weiter