Die Zellatmung ermöglicht es allen eukaryotischen Zellen aus Verbindungen wie etwa Glukose die Energie freizusetzen und in einer für Zellen brauchbaren Form (ATP) nutzbar zu machen. Was dabei Schritt für Schritt passiert zeigt dir dieses Tafelbild.
Normalbetrieb
Die Zellatmung wird klassischerweise in drei Schritte unterteilt:
- Gkykolyse: In der Glykolyse wird Glucose zu Pyruvat (Brenztraubensäure) umgebaut. Dabei werde netto 2 ATP / Glucose (bruto 4, jedoch werden 2 davon gleich verbraucht), sowie 2 NADH+H+ aus ihren oxidierten Equivalenten (ADP & NAD+) gebildet. Die Glycolyse findet im Cytoplasma statt.
- Citratcyclus: In diesem Schritt wird Pyruvat so umgebaut, dass insgesamt 6 CO2 abgegeben werden und wiederum 2 ATP, 8 NADH+H+, sowie 2 FADH2 gebildet werden. Der Citratcyclus findet in der mitochondrialen Matrix statt.
- Atmungskette / Endoxidation: In diesem Schritt werden die Elektronen der reduzierten Elektronentransportmolkeüle (NADH+H+ & FADH2) an Proteinkomplexe in der inneren mitochondrialen Membran abgegeben, welche diese an Sauerstoff weitergeben und gleichzeitig einen Protonengradienten im Intermembranraum zwischen der äusseren und der inneren mitochondrialen Membran erzeugen. Dieser Konzentrationsunterschied von Protonen wird durch die ATP-Synthease (Membranprotein) dazu genutzt um in der mitochondiralen Matrix insgesamt weitere 34 ADP zu 34 ATP umzuwandeln.
In der Summe werden pro Glucose Einheit durch die Zellatmung 38 ADP zu 38 ATP umgewandelt.
Ohne Sauerstoff?
Die Pinken Notizen visualisieren darüber hinaus, was passiert, wenn kein Sauerstoff zugegen ist und es aufgrund der fehlenden Reduktion von NADH+H+ durch den Sauerstoff zu einem Elektronenstau in der Atmungskette kommt und diese sowie der Citratzyklus nicht mehr weiter ablaufen können. Als Konsequenz findet die anaerobe Milchsäuregärung statt, welche eine Variation der Glykolyse darstellt.