Aerobe vs. anaerobe zelluläre Atmung: Ein umfassender Vergleich

Einführung

Zelluläre Atmung ist der Prozess, bei dem Zellen Energie aus Nahrung gewinnen. Dies kann aerob, mit Sauerstoff, oder anaerob, ohne Sauerstoff, erfolgen. Anaerobe Atmung wird auch Gärung genannt. Beide Arten der zellulären Atmung beginnen mit einem Glukosemolekül. Die von der Zelle produzierte und genutzte Energie wird Adenosintriphosphat (ATP) genannt.

Glykolyse

Der erste Schritt in der aeroben und anaeroben zellulären Atmung ist die Glykolyse. Ihr Prozess nimmt das Glukosemolekül, das sechs Kohlenstoffatome hat, und spaltet es in zwei Pyruvsäuremoleküle, die drei Kohlenstoffatome haben. Dieser Prozess findet im Zytoplasma der Zelle statt und erfordert keinen Sauerstoff. Zwei ATP-Moleküle werden in diesem Prozess verwendet und vier werden gebildet.

Citratzyklus (Krebs-Zyklus)

In eukaryotischen Zellen setzt sich die aerobe Atmung in den Mitochondrien fort. Laut der Biology-Webseite des Clinton Community College gelangt die Pyruvsäure in die Mitochondrien und wird durch Coenzym A in Acetyl-CoA umgewandelt. Nach Abschluss des Citratzyklus werden Elektronen aus der Pyruvsäure entfernt und in den Molekülen NADH und FADH2 transportiert. Kohlendioxid ist ein Nebenprodukt dieses Prozesses.

Atmungskette

Der nächste Schritt in der aeroben Atmung ist die Atmungskette. FADH2 und NADH übertragen die Elektronen, die sie im Citratzyklus gewonnen haben, in die Atmungskette. Sauerstoff ist der endgültige Akzeptor für diese Elektronen, wodurch dieser Prozess aerob wird. Nach den chemischen Reaktionen, die in dieser Kette auftreten, werden Wassermoleküle als Nebenprodukt freigesetzt. Dieser Prozess produziert Energie und, mit Hilfe der ATP-Synthase, werden 34 ATP-Moleküle produziert und die aerobe Atmung ist abgeschlossen.

Gärung

Wenn kein Sauerstoff für die aerobe Atmung verfügbar ist, setzt sich die anaerobe Atmung in Form von Gärung fort. Laut der Biology-Webseite wird nach der Glykolyse die Pyruvsäure in Pflanzen unter Verwendung von NADH in einen Alkohol oder in Tieren in Laktat umgewandelt. Nur zwei netto ATP-Moleküle werden aus der Gärung in der Glykolysephase der Atmung produziert.

Wann wird anaerobe zelluläre Atmung verwendet?

Die aerobe Atmung ist weitaus effizienter als die anaerobe Atmung. Im Falle von Bewegung ist die anaerobe Atmung dafür verantwortlich, dass durch die Ansammlung von Laktat in den Muskeln Muskelkater entsteht. Laut der Biology-Webseite wird das Laktat während der Erholung zurück in Pyruvsäure umgewandelt. Hefe ist ein weiteres Beispiel für einen Organismus, der anaerobe Atmung verwendet. Der von Hefe produzierte Alkohol findet sich in Bier und Spirituosen.