Zellatmung - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Was versteht man unter Zellatmung?

a) Unter Zellatmung versteht man die Reaktionen im Cytoplasma und in den Mitochondrien, in Folge dessen Glucose vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut wird. Durch die (während der Reaktion) frei werdende Energie wird ATP gebildet, das als universelle Energiequelle für viele Organismen dient. Die Zellatmung besteht aus den Prozessen: Glykolyse, Tricarbonsäurezyklus und Atmungskette.

b) Unter Zellatmung versteht man die Reaktionen im Cytoplasma und in den Mitochondrien, in Folge dessen Glucose vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff abgebaut wird. Durch die freiwerdende Energie/Wärme (während der Reaktion) wird die Körpertemperatur konstant gehalten

2) Wie ist der Prozess der Zellatmung energetisch gesehen bzw. wie viele Moleküle ATP werden während dieses Prozesses gebildet?

a) Im Rahmen des Prozesses "Zellatmung" werden aus einem Molekül Glucose insgesamt 28 Moleküle ATP gebildet. Davon werden 14 Moleküle ATP im Rahmen der Atmungskette gebildet. Während der Glykolyse und dem Tricarbonsäurezyklus werden ebenfalls 14 Moleküle gebildet

b) Im Rahmen des Prozesses "Zellatmung" werden aus einem Molekül Glucose insgesamt 38 Moleküle ATP gebildet. Davon werden 34 Moleküle ATP im Rahmen der Atmungskette gebildet.

3) Die freiwerdende Energie während der Zellatmung wird hauptsächlich durch die Reaktion von Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Ionen mit Protonen erzeugt (bei dieser Reaktion wird Wasser gebildet). Woher stammen die Wasserstoffatome bzw. -ionen, die mit dem Luftsauerstoff in den Mitochondrien reagieren ?

a) Pro eingesetztem Molekül Glucose liefert die Glykolyse 2 Wasserstoffatome, der Tricarbonsäurezyklus und die oxidative Decarboxylierung liefern insgesamt 12 Wasserstoffatome. Diese Wasserstoffatome sind an den sogenannten Cosubstraten FAD bzw. NAD+ gebunden. Insgesamt sind also 14 Wasserstoffatome an den Cosubstraten gebunden

b) Pro eingesetztem Molekül Glucose liefert die Glykolyse 4 Wasserstoffatome, der Tricarbonsäurezyklus und die oxidative Decarboylierung liefern insgesamt 20 Wasserstoffatome. Diese Wasserstoffatome sind an den sogenannten Cosubstraten FAD bzw. NAD+ gebunden. Insgesamt sind also 24 Wasserstoffatome an den Cosubstraten gebunden

4) Wie viel Energie kann als Form ATP gespeichert werden und wie viel Energie kann also durch den Abbau von Glucose gespeichert werden?

a) Aus einem Mol Glucose können 38 Mol ATP (während der Zellatmung) gebildet werden. Ein ATP kann ca. 30,5 kJ verwertbare, chemische Energie speichern. Daher kann ein Mol Glucose auch ca. 1.160 kJ speichern.

b) Aus einem Mol Glucose können 28 Mol ATP (während der Zellatmung) gebildet werden. Ein ATP kann ca. 30,5 kJ verwertbare, chemische Energie speichern. Daher kann ein Mol Glucose auch ca. 860 kJ speichern.

5) Wie viel Energie kann durch eine "reine" Oxidation von Glucose (mit Sauerstoff) erzeugt werden. Wie groß ist daher der Wirkungsgrad der Zellatmung und wo geht die "restliche" Energie hin?

a) Die Oxidation von Glucose liefert eine Energie von ca. 2.840 kJ/mol. Da bei der Zellatmung eine Energie von 2.820 kJ/mol (in ATP) gespeichert wird, beträgt der Wirkungsgrad der Zellatmung ca. 100 %, d.h. es geht während der Zellatmung keine Energie verloren

b) Die Oxidation von Glucose liefert eine Energie von ca. 2.840 kJ/mol. Da bei der Zellatmung eine Energie von 1.160 kJ/mol (in ATP) gespeichert wird, beträgt der Wirkungsgrad der Zellatmung ca. 41%. Der Rest der Energie, die durch den Abbau von Glucose freigesetzt wird, wird in Form von Wärme freigesetzt.

6) Als Startmaterial der Zellatmung wird Glucose (= Kohlenhydrat) verwendet. Ist es möglich, dass auch Fette zur Energieerzeugung bzw. Bildung von ATP verwendet werden?

a) Als Material zur Energiegewinnung können auch Fette verwendet werden. Fette werden in Fettsäuren und Glycerin umgewandelt. Die Fettsäuren werden anschließend in C2-Körper gespalten und gehen so in den Tricarbonsäurezyklus ein (als Acetyl-CoA), auf den die Atmungskette folgt. Der Schritt der Glykolyse ist hierbei nicht mehr nötig.

b) Als Material zur Energiegewinnung können auch Fette nicht verwendet werden

7) Zur Umwandlung/Bildung von ATP in der Atmungskette werden Redox-Cosubstrate verwendet. Diese stellen die Protonen zur Vefügung. Wie viele ATP können mit einem Redox-Cosubstrat gebildet werden?

a) Ein NADH/H+ reicht zum Aufbau von 3 ATP, ein FADH2 reicht zum Aufbau von 2 ATP

b) Ein NADH/H+ reicht zum Aufbau von 1 ATP, ein FADH2 reicht zum Aufbau von 1 ATP

Biologie Test – Zellatmung

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