Stoffliche und energetische Bilanzierung von Zellatmung, Photosynthese, lactazider und ethanolischer Gärung PDF

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Summary

Dies ist eine Zusammenfassung der elementaren Glucosestoffwechselprozesse. Sie beinhaltet sowohl den Ort als auch die einzelnen Teilschritte, aus denen sich der betrachtete Stoffwechselprozess zusammensetzt. Dabei werden eingehende und austretende Teilchen und Energieäquivalente betrachtet und aufsu...

Description

Stoffwechselprozesse (Glucose) – Übersicht __________________________________________________________________________

Zellatmung Energetik  

exergonische aerobe Dissimilation von Glucose vollständige Oxidation  sehr hoher physiologischer Energiegewinn

Teilprozesse und ihr Ziel Teilprozess Glykolyse

Ort Zytoplasma

Ziel - erster stofflicher Abbau der Glucose von einer Hexose zu 2 Triosen (Pyruvat)  C6-Körper  C3-Körper

- Gewinn von energiereichen Stoffen  +2 ATP, +2 NADH+H+

oxidative Decarboxylierung

Citratzyklus

innere Mitochondrienmembra n

Mitochondrienmatrix

- Abbau und Aktivierung des Pyruvats  C3-Körper  C2-Körper

- Gewinn von energiereichen Stoffen  +2 NADH+H+

- ermöglicht Transport in Mitochondrienmatrix - restloser stofflicher Abbau der Glucose durch Abbau von Acetyl-CoA  C2-Körper  2 CO2

- großer Gewinn von energiereichen Stoffen  +2 ATP, +6 NADH+H+, +2 FADH2

Atmungskette

innere Mitochondrienmembra n

- restloser energetischer Abbau der Glucose durch Nutzung der Reaktionsäquivalente für die ATP-Synthese - enormer Gewinn energiereicher Stoffe durch chemiosmotische Kopplung in Armungskette:  +34 ATP

- harmlose Synthese von Wasser (Transportmedium und wichtig für Hydrolysen)

Stoff- und Energiebilanzierung: pro Glucosemolekül (über Zellatmung abgebaut) Teilprozess Glykolyse oxidative Decarboxylierun g Citratzyklus Atmungskette

ATP +2 0

NADH+H+ +2 +2

FADH2 0 0

O2 0 0

CO2 0 +2

H2O 0 0

+2 +34 +38

+6 -10

+2 -2

0

0

0 -6 -6

+4 0 +6

-6 +12 +6

Netto- und Bruttogesamtbilanzen: vollständige Dissmilation eines Glucosemoleküls Bilanzart Bruttobilanz Nettobilanz

stoffliche Bilanz der Zellatmung C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2  6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O

Photosynthese Energetik 

endergonische anaerobe Assimilation von Glucose

Teilprozesse und ihr Ziel Teilprozess Lichtreaktion (Primärreaktion)

Ort Thylakoidmembrane n

Ziel - Synthese stofflicher Energieträger für die Synthese energiereicher Glucose durch die e- aus der Photolyse von Wasser  +18 ATP, +12 NADH+H+

Dunkelreaktion (Sekundärreaktion )

Stroma von Chloroplasten

- Investition stofflicher Energieträger für den Ablauf der endergonischen Glucoseassimilation aus energiearmem CO2  Glucose kann in der Zellatmung später für weitaus mehr ATP (38 ATP / 1 Glucose) dissimiliert oder als Baustoff verwendet werden

Stoff- und Energiebilanzierung: pro Glucosemolekül (über Photosynthese hergestellt) Teilprozess Lichtreaktion (Primärreaktion) Dunkelreaktion (Sekundärreaktion )

ATP +18

NADPH+H+ +12

O2 +6

CO2 0

H2O -12

C6H12O6 0

-18

-12

0

-6

+6

+1

0

0

+6

-6

-6

+1

Netto- und Bruttogesamtbilanzen: Assimilation eines Glucosemoleküls Bilanzart Bruttobilanz Nettobilanz

stoffliche Bilanz der Zellatmung 6 CO2 + 12 H2O  C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O 6 CO2 + 6 H2O  C6H12O6 + 6 O2

Gärung Alkoholische Gärung Energetik  

exergonische anaerobe alactazide Dissimilation von Glucose unvollständige Oxidation  geringer physiologischer Energiegewinn

Teilprozesse und ihr Ziel Teilprozess Glykolyse

Ort Zytoplasma von Hefezellen

alkoholische Gärung

Zytoplasma von Hefezellen

Ziel - stofflicher Abbau der Glucose von einer Hexose zu 2 Triosen (Pyruvat)  C6-Körper  C3-Körper - Gewinn von energiereichen Stoffen  +2 ATP, +2 NADH+H+ - Regeneration von NAD+ durch Oxidation von NADH+H+, sodass die Glykolyse nicht zum Erliegen kommt (Verminderung Rückstau)  Sicherung des Überlebens d. Organismus, da Energieversorgung gesichert werden kann  zu hohe Konzentrationen des Ethanols durch Anreicherung wirken jedoch als Zellgift

Stoff- und Energiebilanzierung: pro Glucosemolekül (über alkoholische Gärung abgebaut) Teilprozess

ATP

NADH+H+

O2

CO2

H2O

Glykolyse alkoholische Gärung

+2 0

+2 -2

0 0

0 +2

+2

0

0

+2

0 0

CH3CH2OH (Ethanol) 0 +2

C3H3O3(Pyruvat) +2 -2

0

+2

0

Netto- und Bruttogesamtbilanzen: unvollständige Dissimilation eines Glucosemoleküls Bilanzart Bruttobilanz Nettobilanz

stoffliche und energetische Bilanz der alkoholischen Gärung C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + Pi  2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 2 NAD+ C6H12O6 + 2 ADP + Pi  2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP

Milchsäure Gärung Energetik  

exergonische anaerobe lactazide Dissimilation von Glucose unvollständige Oxidation  geringer physiologischer Energiegewinn

Teilprozesse und ihr Ziel Teilprozess Glykolyse

Ort Zytoplasma von Muskelzellen

Ziel - erster stofflicher Abbau der Glucose von einer Hexose zu 2 Triosen (Pyruvat)  C6-Körper  C3-Körper

- Gewinn von energiereichen Stoffen  +2 ATP, +2 NADH+H+

lactazide Gärung

Zytoplasma von Muskelzellen

- Regeneration von NAD+ durch Oxidation von NADH+H+, sodass die Glykolyse nicht zum Erliegen kommt (Verminderung Rückstau)  Sicherung des Überlebens d. Organismus, da Energieversorgung gesichert werden kann

Stoff- und Energiebilanzierung: pro Glucosemolekül,

0 0

C3H5O3(Lactat) 0 +2

C3H3O3(Pyruvat) +2 -2

0

+2

0

Teilprozess

ATP

NADH+H+

O2

CO2

H2O

Glykolyse lactazide Gärung

+2 0

+2 -2

0 0

0 0

+2

0

0

0

Netto- und Bruttogesamtbilanzen: unvollständige Dissimilation eines Glucosemoleküls Bilanzart Bruttobilanz Nettobilanz

stoffliche und energetische Bilanz der Milchsäuregärung C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + Pi  2 Lactat + 2 ATP + 2 NAD+ C6H12O6 + 2 ADP + Pi  2 Lactat + 2 ATP

__________________________________________________________________________ Vergleich: Stoffwechselprozesse __________________________________________________________________________ Stoffwechselprozess

Art

Umgebung

Energetik

Zellatmung

katabol

aerob

exergon

ATPGewinn pro Glucose +38

Milchsäuregärung Alkoholgärung

katabol

anaerob

exergon

+2

katabol

anaerob

exergon

+2

ATP-Hauptquelle Chemiosmose  Atmungskette Dephosphorylierung  Glykolyse Dephosphorylierung

Photosynthese

anabol

anaerob

endergon

+0

 Glykolyse Chemiosmose  e--Transportkette...