Bei der Zellatmung wird im Elektronentransportstadium das meiste Adenosintriphosphat (ATP) produziert. Der Elektronentransport ist die dritte Stufe der Zellatmung.
Zellatmung umfasst eine Reihe komplexer Reaktionen. Die erste Phase der Zellatmung ist die Glykolyse, bei der Glukose gespalten wird. Diese Phase wird in mehreren Schritten durchgeführt. Das Endergebnis ist die Produktion von Brenztraubensäure. Nachdem Brenztraubensäure produziert wurde, beginnt der Krebs-Zyklus. Der Krebs-Zyklus, die zweite Phase der Zellatmung, wird manchmal als Zitronensäure-Zyklus bezeichnet. Der Krebs-Zyklus produziert zuerst Zitronensäure und als Endprodukt Kohlendioxid. Der Elektronentransport ist die letzte Stufe der aeroben Atmung bei der Zellatmung. Es führt zur Produktion von Adenosintriphosphat oder ATP. ATP ist ein Molekül, das eine Vielzahl von Lebensfunktionen unterstützt. Es kommt im Nukleoplasma und Zytoplasma aller Zellen vor und hilft Organismen, physiologische Funktionen auszuführen. Während der anaeroben Atmung wird ATP durch Glykolyse synthetisiert. Bei der aeroben Produktion wird ATP zusätzlich zur Glykolyse von Mitochondrien produziert.
Glykolyse und ATP-Produktion
Die Glykolyse wird im Zytoplasma einer Zelle produziert. In dieser Phase wird ein Glukosemolekül in zwei Pyruvatmoleküle zerlegt. Diese beiden Moleküle gehen dann in die zweite Phase des Zellatmungsprozesses über. Die zweite Phase oder der Krebs-Zyklus beginnt, wenn die Pyruvatmoleküle in das Mitochondrium eintreten. Der Krebs-Zyklus endet mit einem vollständigen Abbau des Glukosemoleküls. In dieser Phase verbinden sich sechs Kohlenstoffatome mit Sauerstoff zu Kohlendioxid. Die durch chemische Bindungen im Krebs-Zyklus erzeugte Energie wird dann in einer Reihe von Molekülen gespeichert. Die Elektronentransportphase beinhaltet die Umwandlung der im Krebs-Zyklus erzeugten Energie in ATP. Wenn die Energie freigesetzt wird, wandert sie entlang von Strukturen, die als Elektronentransportketten bezeichnet werden und sich im Mitochondrium befinden. Die Energie bewirkt, dass sich Wasserstoffionen durch die innere Membran in den Zwischenmembranraum bewegen. Wasserstoffionen wandern dann mithilfe von Kanalproteinen, der sogenannten ATP-Synthase, durch die Membran zurück. Das Endergebnis der Glykolyse ist, dass vier Moleküle ATP produziert werden, was bedeutet, dass während der Glykolyse zwei Moleküle ATP gewonnen werden.
Aerob und anaerobe Zellatmung
Die Zellatmung kann mit und ohne Sauerstoff durchgeführt werden. Zellatmung, die Sauerstoff benötigt, wird als aerobe Atmung bezeichnet. Zellatmung, die keinen Sauerstoff benötigt, wird als anaerobe Atmung bezeichnet. Anaerobe Atmung trat erstmals auf, als die frühesten Lebensformen auf der Erde entstanden und keinen Zugang zu Sauerstoff hatten. Sauerstoff begann vor etwa zwei oder drei Milliarden Jahren auf der Erde zu erscheinen. An diesem Punkt könnten lebende Organismen beginnen, Sauerstoff zu verwenden, um ATP zu produzieren. Die meisten Organismen verwenden aerobe Atmung anstelle der anaeroben Atmung.
Anwendungen der Zellatmung
Sowohl Pflanzen als auch Tiere nutzen die Zellatmung, um täglich Lebensfunktionen auszuführen. Pflanzen nutzen es für die Photosynthese, die die Nahrung liefert, die sie zum Überleben benötigen. Pflanzen haben jedoch einen umgekehrten Zyklus der Zellatmung, der als Endprodukt Sauerstoff produziert. Tiere nehmen Sauerstoff auf und geben Kohlendioxid ab. Dieses empfindliche Gleichgewicht macht Tiere und Pflanzen zum Überleben voneinander abhängig.
