am Puls Biologie 5, Schulbuch

55 Zellstoffwechsel 2.4 Zellatmung Die Zellatmung ist der Prozess, der die chemische Energie zum Leben liefert Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung: In der Zellatmung wird aus organischen Stoffen Energie freigesetzt. Tiere nutzen den Abbau von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen aus ihrer Nahrung zur Ener- gieumwandlung für die Aufrechterhaltung ihrer Lebensfunktionen. Pflanzen gewinnen die Stoffe, aus denen sie Energie beziehen, durch Foto- synthese. Aber auch sie müssen diese Stoffe schließlich wieder abbauen – genau wie Tiere –, um daraus Energie freisetzen zu können. Die Zellatmung ist eine Form des abbauenden Stoffwechsels , bei der Sauerstoff nötig ist, und organische Stoffe vollständig in anorganische zerlegt werden. Die enthaltene Energie wird ver- fügbar gemacht, indem sie in Form von ATP ge- speichert wird. Damit steht sie für alle Vorgänge des Organismus, die energieaufwändig sind, zur Verfügung. Die zentrale Reaktion, mit der in der Zellatmung Energie freigesetzt wird, ist die Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Im Körper geschieht dies als kontrollierte Version dieser Knallgasreaktion. Bei dieser Reaktion wird eine gewaltige Portion Energie frei. Bereits ein Funke kann eine Mi- schung der Ausgangsstoffe reagieren lassen. Dabei gibt der Wasserstoff mit einem Knall Elekt- ronen an den Sauerstoff ab. Das Produkt, Wasser, ist ein stabiles, energiearmes Molekül. Die Knallgasreaktion selbst wäre für einen Orga- nismus gefährlich. Die Energie dabei wird zu unkontrolliert frei. Deshalb muss freiwerdender Wasserstoff in einem Organismus immer an ein Überträgermolekül gebunden werden. Ein solcher Transporter ist das Coenzym NAD + . Der kann die Elektronen von Wasserstoff sowie ein H + übernehmen und wird dadurch zu NADPH. Das weitere H + bleibt frei in der Lösung ( k Abb. 17). NADH kann die Elektronen dann auf einen ande- ren Reaktionspartner übertragen. Die Zellatmung ist also gewissermaßen eine gebändigte Version der Knallgasreaktion, bei der die Energie schritt- weise frei wird. Bei der Zellatmung wird durch Abbau von organischen Stoffen Energie frei Stoff- und Energieumwandlung Abb.17: NAD + ist ein Elektronentransporter. Meist werden Elektronen zusammen mit Protonen als Wasserstoff transportiert. N + NH 2 C H O O HO HO CH 2 CH 2 H H OH O H N NH 2 C + + + 2H – 2H Reduktion Oxidation H + H + H H NAD + O O NADH e – e – Symbol: oxidierte Form Symbol: reduzierte Form Protonen liegen frei in Lösung vor. An Biosynthesen wie in der Fotosynthese ist statt NAD + das Molekül NADP + beteiligt. Im NADP + ist dieser Wasserstoff durch eine Phosphatgruppe ersetzt. H steht hier für ein einzelnes Wasserstoffatom. Formal entsteht es durch Vereinigung eines Protons (H + ) mit einem Elektron (e – ). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv