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1. Glykolyse
2 ATP, 2 (NADH + H+), 2 H20, 2 Pyruvat

2. oxidative Decarboxylierung
2 (NADH + H+), 2 CO2, 2 Acetyl-CoA

3. Zitronensäure-/ Citrat-/ Tricarbonsäurezyklus (TCC)
2 ATP, 6 (NADH + H+), 2 FADH2, 4 CO2

4. Endoxidation/ Atmungskette
34 ATP, 10 NAD+, 2 FAD, 12 H20

1. Spaltung vorhandenes ATP (exergon)
2. Kreatinphosphatspaltung

• KP + ADP <-> Kreatin + ATP, über Kreatinkinase

3. Milchsäuregärung

• anaerob, dafür schneller, unvollständiger Abbau von Glucose
• regeneriert NAD+ für Glykolyse
• pH-Wert im Muskel sinkt
• Abfall Lactat (wird z.T. noch während der Arbeit im Citrat-Zyklus  verwertet)
• im Cytoplasma jeder Zelle

4. Zellatmung

• über enzymgesteuerte Stufen wird Glucose unter Verbrauch von O2 zu energiearmen H2O und CO2 abgebaut
• erhöhter O2-Bedarf in Mitochondrien: Antmung tiefer, Hervolumen höher
• zunächst Glykogen aus Muskel- und Leberzellen
• Fettsäuren, die abgebaut und in TCC eingeschleust werden

leichte Arbeit

• Aufnahme erreicht relativ schnell das relativ niedrige Maximum
• bleibt auf diesem Niveau -> Bedarf wird kontinuierlich durch die Aufnahme gedeckt (Dauerbelastung)

Schwere Arbeit

• Sauerstoffaufnahme steigt viel höher an, Steigerung über längere Zeit, Rückgang nach Beendigung dauert länger
• kein gleichbleibender Maximalwert -> Bedarf wird von Auffnahme nicht gedeckt

Sauerstoffschuld/ Epoc

• Anfang: Leistung bereits erbracht, aber es dauert einige Zeit, bis die O2 Aufnahme hochgefahren ist -> "Schuld" nach Beendigung der Arbeit ausgeglichen durch höhere Aufnahme als Normalwert
• EPOC = excess postexercise consumption -> Auffüllen ATP und KTP und Lactatverwertung

Erholung
-> 24-48 h erhöhte Vorräte
Mitochondrien
rote Blutkörperchen
Lugenvolumen
Herzvolumen
Kapillaren
Muskelmasse

Superkompensation

10 (NADH + H+) + 2 FADH2 + 38 (ADP+P) + 6 O2 + 24 e-

-> 10 NAD+ + 2 FAD + 38 ATP + 12 H20

1. Schritt der Zellatmung

Energieaufwendungsphase: 2 ATP zu ADP+P -> 2 G3P
Energiefreisetzungsphase: Reduktion von 2 NAD+, Bildung von 4 ATP und Pyruvat

2 ATP, 2 (NADH + H+), 2 H2O, 2 Pyruvat

Cytoplasma

2. Schritt der Zellatmung

Kohlenstoffgerüst wird weiter abgebaut -> zu C2-Körper Acetat oxidiert unter Bildung von NADH + H+ und C02 Abspaltung
Reaktion mit Coenzym-A zu Acetyl-CoA

2 (NADH + H*) + 2 Acetyl-CoA, 2 Co2 (aus 2 Pyruvat)

Mitochondrienmatrix

3. Schritt der Zellatmung

Abspaltung von CO2 durch Reduktion von NAD+ (x2)
ATP Gewinnung
Umbau durch Reduktion von FAD und NAD+
Zitronensäure (C6) mit 3 Carboxylgruppen (Tricarbonsäure)
vollständiger Stoffabbau: C2 rein, 2 CO2 raus

2 ATP, 6 (NADH + H+), 2 FADH2, 4 CO2, 2 CoA (aus 2 ACoA)

Mitochondrienmatrix

4. Schritt der Zellatmung

• Rückgewinnung NAD+
• NADH gibt e- an hintereinander geschaltete Proteine(Cytochrome/ Komplexe/Redoxsysteme) der inneren Mitomembran über Redoxkette ab -> Atmungskette
• Komplex IV überträgt Elektron auf aufgenommenen O2 -> wird reduziert und regiert mit H+ zu Wasser (positivstes Redoxpotenzial)
• entspricht verlangsamter Knallgasreaktion (O2 Reduktion)
• freiwerdende Energie bei der Reduktion der Komplexe wird für H+Pumpen genutzt
• Konzentrationsgradient: viel H+ Intermembranraum (Säure), wenig Mitomatrix (auch durch H20 Bildung)
• Ladungsgradient -> protonenmotorische Kraft

34 ATP, 12 H20, 10 NAD+, 2 FAD

Intermembranraum/Matrix

• Osmos= Schub
• Kopplung der Redoxreaktionen der Atmungskette an die ATP-Synthese
• Ladungs-/Konzentrationsgradient führt zu protonenmotorischer Kraft -> H+ können durch ATP-Synthase zurück in Matrix transportiert werden -> ATP Synthese
• Hypothese weil der Ablauf des Energieumsatzes ungeklärt ist

ATP-Synthase: Tunnelprotein, verwendet freiwerdende Energie beim Transport zur ATP-Synthese

hängt direkt vom H+ Gradienten ab!

Lebewesen, die Glucose unter O2-Verbrauch vollständig zu CO2 und H2O abbauen

Lebewesen, die ausschließlich anaeroben Glucoseabbau betreiben

O2 giftig

kein vollständiger Abbau

z.B. Milchsäurebakterien

anaerober & aerober Glucoseabbau je nach O2 Angebot

z.B. Hefezellen

Abbau Glucose zu Ethanol
Hefezellen
Nachweis Louis Pasteur
luftdichter Abschluss da fakultative Anaerobier

1. Glykolyse -> 2 Pyruvat (2 ATP, Verbrauch von 2 NAD+)
2. oxydative Decarboxylierung -> 2 Ethanal
3. Reduktion -> Ethanol (2 NAD+)

2 Ethanol, 2 CO2, 2 ATP

Cytoplasma

Glucose -> Lactat
Lebensmittel säuern -> Verderbniserreger gehemmt
luftidichter Abschluss: obligate Anaerobier
Milchsäurebakterien

1. Glykolyse -> 2 Pyruvat (C3) (2 ATP, Verbrauch von 2 NAD+)
2. Reduktion -> 2 Lactat (C3) (2 NADH+H+)

2 ATP, 2 Lactat

Cytoplasma

Selbstregulation

Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtszustandes eines offenen dynamischen Systems durch einen internen regelnden Prozess

Windkesselprinzip

Proteine (= lange Aminosäurenketten)
spezifische Raumstruktur durch Bindungen:

• Ionenbindungen
• van-der-Waals-Kräfte
• Wasserstoffbrückenbindungen
• Disulfidbrücken

Schlüssel-Schloss-Prinzip:

• substratspezifisch
• wirkungsspezifisch

E + S -> ES -> EP-> E + P

Biokatalysatoren:

• setzen Aktivierungsenergie für chemische Reaktionen im Körper herab
• beschleunigen sie
• machen sie bei Körpertemperatur möglich

• kompetetiv: Kompetitive Inhibitoren sind Substanzen, die mit dem Substrat um die Bindungsstelle im aktiven Zentrum des Enzyms konkurrieren (das Konzentrationsverhältnis von Substrat und Inhibitor bestimmt Geschwindigkeit des Enzyms)
• allosterisch: Inhibitor lagert an das allosterische Zentrum an und verändert die Form des aktiven Zentrums

Ein Enzym, welches die erste Reaktion einer Reaktionskette katalysiert, wird oft durch die am Ende gebildete Substanz gehemmt (dieser Fall wird dann Endprodukthemmung/Feedback-Hemmung/negative Rückkopplung genannt)

dauerhafte Inaktivierung durch Gifte oder bestimmte Schwermetallionen
-> Vergiftung der Enzyme