Was bedeutet aerobe und anaerobe Atmung?

Aerobe Atmung ist ein Prozess, bei dem Glukose, eine Zuckerart, in Gegenwart von Sauerstoff abgebaut wird, um Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat), Kohlendioxid und Wasser freizusetzen. Es ist die effizienteste Form der Atmung und kommt in den Mitochondrien eukaryontischer Zellen vor. Hier ist eine kurze Erklärung des Prozesses:

1. Glykolyse: Glukose gelangt in die Zelle und durchläuft die Glykolyse, die erste Stufe der Atmung. Bei der Glykolyse wird Glukose in kleinere Moleküle zerlegt, darunter zwei Pyruvatmoleküle.

2. Link-Reaktion (Übergangsreaktion): Pyruvat, das bei der Glykolyse entsteht, gelangt in die Mitochondrien. Dabei durchläuft es eine Reihe von Reaktionen, die als Verknüpfungsreaktion oder Übergangsreaktion bezeichnet werden. Pyruvat wird in ein Molekül namens Acetyl-CoA umgewandelt, das in den Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus) gelangt.

3. Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus): Acetyl-CoA verbindet sich mit Oxalacetat, um den Zitronensäurezyklus in Gang zu setzen, eine Reihe chemischer Reaktionen, die in den Mitochondrien ablaufen. Durch eine Reihe komplexer Schritte erzeugt der Zyklus energiereiche Moleküle wie ATP, NADH und FADH2.

4. Elektronentransportkette: NADH- und FADH2-Moleküle, die im Zitronensäurezyklus entstehen, tragen hochenergetische Elektronen. Diese Elektronen werden entlang einer Elektronentransportkette weitergeleitet, einer Reihe von Proteinkomplexen, die sich in der inneren Mitochondrienmembran befinden. Während sich die Elektronen durch die Kette bewegen, wird ihre Energie genutzt, um Wasserstoffionen (H+) durch die Membran zu pumpen und so einen Protonengradienten zu erzeugen.

5. Oxidative Phosphorylierung: Der im vorherigen Schritt erzeugte Protonengradient erzeugt durch ATP-Synthase, ein membrangebundenes Enzym, einen Fluss von Wasserstoffionen zurück in die mitochondriale Matrix. Dieser Protonenfluss treibt die Synthese von ATP aus ADP (Adenosindiphosphat) an.

Anaerobe Atmung:

Anaerobe Atmung ist eine Form der Atmung, die bei Abwesenheit von Sauerstoff oder bei Sauerstoffmangel auftritt. Sie ist im Vergleich zur aeroben Atmung weniger effizient und führt zu einem unvollständigen Abbau der Glukose. Anaerobe Atmung hat zwei Hauptformen:

1. Milchsäuregärung: In einigen Zellen, beispielsweise Muskelzellen, wird Glukose bei Sauerstoffmangel durch einen Prozess, der Milchsäuregärung genannt wird, in Milchsäure zerlegt. Wenn die Muskeln bei intensiver körperlicher Betätigung nicht genügend Sauerstoff erhalten, kommt es zu anaerober Atmung, was zur Ansammlung von Milchsäure führt. Dies kann zu Muskelermüdung und Muskelkater führen.

2. Alkoholfermentation: Bei bestimmten Mikroorganismen wie Hefe erfolgt die anaerobe Atmung durch Alkoholgärung. Bei der alkoholischen Gärung wird Glukose in Ethylalkohol (Ethanol) und Kohlendioxid zerlegt. Dieses Verfahren wird häufig bei der Herstellung alkoholischer Getränke und bei der Brotherstellung eingesetzt, wobei Hefe den Zucker im Teig in Ethanol und Kohlendioxid umwandelt.

Zusammenfassend ist die aerobe Atmung der effiziente Prozess des Abbaus von Glukose in Gegenwart von Sauerstoff zur Bildung von ATP, Kohlendioxid und Wasser, während die anaerobe Atmung ohne Sauerstoff erfolgt und zu einem unvollständigen Abbau von Glukose führt, wodurch verschiedene Endprodukte wie Milchprodukte entstehen Säure oder Alkohol.