Unter abbauendem Stoffwechsel, auch bekannt als Katabolismus, versteht man die Prozesse im Stoffwechsel eines Organismus, bei denen komplexe Moleküle in einfachere Moleküle zerlegt werden. Diese biochemischen Reaktionen führen zur Freisetzung von Energie, die von der Zelle genutzt wird, um lebenswichtige Prozesse durchzuführen und um Adenosintriphosphat (ATP) zu synthetisieren, das als universelle Energiequelle für zelluläre Funktionen dient.
Der Katabolismus umfasst verschiedene Stufen, in denen große organische Moleküle wie Proteine, Kohlenhydrate und Fette abgebaut werden. Der Prozess beinhaltet enzymatische Reaktionen, die diese Makromoleküle schrittweise in kleinere Einheiten wie Aminosäuren, Zucker und Fettsäuren abbauen. Diese kleinere Moleküle können dann weiter metabolisiert werden, um Energie freizusetzen oder um Bausteine für den anabolen (aufbauenden) Stoffwechsel zu liefern.
Beispiele für katabolische Prozesse sind die Glykolyse, bei der Glukose in Pyruvat umgewandelt wird, die Beta-Oxidation, bei der Fettsäuren in Acetyl-CoA umgewandelt werden, und der Harnstoffzyklus, der zur Eliminierung von Ammoniak aus dem Körper führt. Diese Prozesse sind wesentlich für die Energieversorgung und die Regulation des Stoffwechsels in lebenden Organismen.
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Grundwissen: Zellatmung kann sowohl mit als auch ohne Sauerstoff ablaufen. Wird kein Sauerstoff verwendet bezeichnet man diese Reaktion als anaerob, mit Sauerstoff als aerob.
Bei der anaeroben Zellatmung (Gärung) fungieren organische Moleküle als Elektronenakzeptoren, im Gegensatz zur aeroben Zellatmung, wo Sauerstoff der primäre Elektronenakzeptor ist.
https://www.youtube.com/watch?v=OmNUsNF6P1Y
Anaerobe Zellatmung im Überblick - Reaktion von Glukose zu Pyruvat ==>GLYKOLYSE
Glukose kann auch bei Hefe zur Energiegewinnung genutzt werden. Genau wie beim Menschen wird auch bei Hefe Glukose in der Glykolyse zu Pyruvat abgebaut und 2 ATP synthetisiert. Nach der Glykolyse wird das entstandene Pyruvat aber dann weiter zu Ethanol und CO2 abgebaut. Auch hier entsteht kein weiteres ATP. Es findet keine Regeneration des NAD statt.
Hefe wird seit langer Zeit für die Herstellung von Alkohol aber neuerdings auch für die Herstellung von Bioethanol verwendet. Bioethanol ist eine erneuerbare Energieform.
Man benötigt zur Herstellung von Bioethanol organische Stoffe (z.B. Zuckerrohr, Raps, Mais). Von der Hefe kann nur Glukose zur anaeroben Zellatmung genutzt werden. Die Stärke und Zellulose der organischen Stoffe werden daher mit Enzymen zu Glukose umgewandelt. Glukose wird dann von der Hefe in Ethanol und CO2 umgewandelt. Danach wird durch Destillationsapparate unnötiges Wasser entfernt.
Unterschiede zwischen aerober und anaerober Zellatmung.
https://www.youtube.com/watch?v=Pwbp09-XagY
Anaerobe und aerobe Zellatmung im Vergleich - Alkoholische Gärung und Milchsäuregärung im Detail: Anwendungsaufgaben 1 von 3
Wiederholung ADP-ATP Komplex (Coenzym) -
Erkläre kurz, was man unter abbauendem Stoffwechsel versteht?
Der abbauende Stoffwechsel (Katabolismus) bezeichnet alle biochemischen Prozesse, die komplexe organische Moleküle in einfachere Bausteine zerlegen und dabei Energie freisetzen.
Welche Prozesse gehören zur aeroben Zellatmung als wichtigstem abbauenden Stoffwechsel?
Die wichtigsten Prozesse der aeroben Zellatmung umfassen die Glykolyse, den Citratzyklus und die oxidative Phosphorylierung.
Welches ist der Haupttreibstoff des abbauenden Stoffwechsels?
Der Haupttreibstoff des abbauenden Stoffwechsels sind Kohlenhydrate, insbesondere Glukose. Auch Fettsäuren können als wichtige Energielieferanten fungieren.
Welche Rolle spielen Enzyme im abbauenden Stoffwechsel?
Enzyme sind biologische Katalysatoren, die die Reaktionen des abbauenden Stoffwechsels beschleunigen.OhneEnzyme würden diese Reaktionen viel zu langsam ablaufen, um den Energiebedarf der Zelle zu decken.
Welche Zwischenprodukte werden im Verlauf des abbauenden Stoffwechsels gebildet?
Im Verlauf des abbauenden Stoffwechsels werden verschiedene Zwischenprodukte gebildet, wie z.B.Pyruvat, Acetyl-CoA und NADH.DieseZwischenprodukte können weiter abgebaut oder in andere Stoffwechselwege eingeschleust werden.
Welche Endprodukte entstehen im abbauenden Stoffwechsel?
Die Endprodukte des abbauenden Stoffwechsels sind Kohlendioxid, Wasser und Energie.DieEnergie wird in Form von ATP (Adenosintriphosphat) gespeichert und steht der Zelle für verschiedene Prozesse zur Verfügung .
Wo findet der abbauende Stoffwechsel statt?
Der abbauende Stoffwechsel findet in verschiedenen Kompartimenten der Zelle statt.DieGlykolyse findet im Zytoplasma statt, der Citratzyklus und die oxidative Phosphorylierung in den Mitochondrien.
Wie wird die Energie im abbauenden Stoffwechsel freigesetzt?
Die Energie im abbauenden Stoffwechsel wird durch die Oxidation organischer Moleküle freigesetzt.Dabeiwerden Elektronen auf Elektronenakzeptoren übertragen, wie z.B.NAD+ und FAD.DieseElektronen werden in der Atmungskette genutzt, um ATP zu synthetisieren.
Welche Faktoren können den abbauenden Stoffwechsel beeinflussen?
Verschiedene Faktoren können den abbauenden Stoffwechsel beeinflussen, wie z.B.die Verfügbarkeit von Nährstoffen, die Hormonkonzentration und die Temperatur.
Welche Bedeutung hat der abbauende Stoffwechsel für den Organismus?
Der abbauende Stoffwechsel ist essenziell für den Organismus, da er Energie für alle Lebensvorgänge liefert.Erstellt auch wichtige Bausteine für die Synthese neuer Moleküle bereit.
Erläutern Sie, wie ATP als Energie-Speicher-Molekül zur Energieversorgung von Zellen beiträgt.
ATP als Energie-Speicher-Molekül trägt zur Energieversorgung von Zellen bei, indem es bei der Abspaltung eines Phosphatmoleküls Energie freisetzt, die für energieverbrauchende Prozesse genutzt werden kann.
Unterscheiden Sie in drei Sätzen aerobe und anaerobe Zellatmung.
Nutze den Begriff “Elektronenakzeptor”.
Hinweis: Ein Elektronenakzeptor ist ein Element, welches Elektronen aufnehmen und zeitweise binden kann (Reduktions-Reaktion).
Wissenschaftlich genauer: Ein Elektronenakzeptor ist eine chemische Substanz, die in der Lage ist, Elektronen von einem anderen Molekül oder Ion aufzunehmen. Dieser Vorgang ist grundlegend für viele chemische Reaktionen, einschließlich Redoxreaktionen (Reduktions-Oxidations-Reaktionen), die in biologischen Systemen eine zentrale Rolle spielen. Wenn ein Elektronenakzeptor Elektronen aufnimmt, wird er reduziert. Dieses zeitweise Binden von Elektronen ermöglicht verschiedene biologische und chemische Prozesse, einschließlich der Energiegewinnung in der Zellatmung.
Bei aerober ZA ist Sauerstoff als Elektronenakzeptor notwendig, während bei der anaeroben ZA andere Substanzen (z.B. Pyruvat) als Elektronenakzeptoren fungieren. Aerobe ZA generiert deutlich mehr ATP als anaerobe ZA. Bei anaerober ZA können nur Kohlenhydrate genutzt werden, aber bei aerober ZA auch Aminosäuren (der Proteine) und Lipide.
Unterscheide anaerobe und aerobe Zellatmung tabellarisch. Nutze dabei die folgenden Kriterien:
Elektronenakzeptor
ATP-Ausbeute
Ausgangsstoffe
Reaktionsorte
Endprodukte
Art und Weise des Prozesses
_________ von komplexen Molekülen _________ _________ Bausteinen
________________ von komplexen Molekülen _________ _________ Bausteine zur Energiegewinnung
Energie
Energie _________ (endergonisch)
Energie _________ (exergonisch)
_________
Wachstum, Reparatur, Speicherung
Energiegewinnung, Abbau von Nährstoffen
Reaktionsprodukte
__________moleküle (z.B. Proteine, Kohlenhydrate)
__________ Moleküle (z.B. Fettsäuren, Glukose)
Enzyme
Anabolismus-Enzyme (Synthasen)
Katabolismus-Enzyme (Hydrolasen)
Beispiel
______________________
_________________________
Aufbau von komplexen Molekülen aus einfachen Bausteinen
Abbau von komplexen Molekülen in einfachere Bausteine zur Energiegewinnung
Energie benötigend (endergonisch)
Energie freisetzend (exergonisch)
Funktion
Makromoleküle (z.B. Proteine, Kohlenhydrate)
Einfache Moleküle (z.B. Fettsäuren, Glukose)
Proteinbiosynthese
Glykolyse
Keywords zur Zellatmung spielerisch mit Musik
https://www.youtube.com/watch?v=8XDAREEOgCA
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