Goltis und langes Fasten Einer der berühmtesten Rekorde von Goltis ist das 54-tägige Fasten. In der Medizin wird angenommen, dass eine Person nicht länger als einen Monat ohne Nahrung leben kann. Aber Goltis überschritt die tödliche Grenze.Nur die Erfahrung des Fastens zeigte ein erstaunliches Ergebnis. Bis zu 17 Tage

Sauerstoffmangel Laut der Nielsen-Einstufung sahen 5.019.000 Menschen, wie ich verrückt wurde.Es geschah am 7. Juni 2004, als Good Morning America ausgestrahlt wurde. Ich trug meine schwarze Lieblingskrawatte mit silbernen Streifen und eine dicke Schicht Make-up. Auf Wunsch der Behörden ersetzte ich

Organismen, die nur in einer sauerstoffhaltigen Umgebung leben können, werden genannt Aerobier(von griechisch aer - Luft und bios - Leben). Ihre Zellen durchlaufen drei Stufen des Energiestoffwechsels, und ATP wird hauptsächlich auf der Sauerstoffstufe synthetisiert. Organische Substanzen in den Zellen von Aeroben werden unter Beteiligung von Sauerstoff zu den Endprodukten der Atmung - CO 2 und H 2 O - oxidiert, die an die Umwelt abgegeben werden. Der Mensch, alle Pflanzen, fast alle Tiere, die meisten Pilze und Bakterien sind Aerobier.
Die Glykolyse findet in den Zellen sowohl von Aeroben als auch von Anaerobiern statt. Außerdem treten in die Zellen von Aeroben PVC, NAD H ein, wo die dritte Stufe des Energiestoffwechsels stattfindet - Sauerstoff, so benannt nach der Beteiligung von Sauerstoff an der Oxidation organischer Substanzen.

* Die Sauerstoffstufe wird von der Freisetzung von Energie begleitet. Wenn also ein Gramm-Molekül Glukose abgebaut wird, werden 635.000 Kalorien freigesetzt. Würde die gesamte Energie auf einmal freigesetzt, würde die Zelle an Überhitzung sterben. Dies geschieht nicht, da bei aufeinanderfolgenden enzymatischen Reaktionen schrittweise Energie in kleinen Portionen freigesetzt wird.

Die Reaktionen der Sauerstoffstufe lassen sich in drei Gruppen einteilen:

1. Durch zahlreiche enzymatische Reaktionen werden PVC-Moleküle zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Gleichzeitig werden aus dem PVC-Molekül Wasserstoffatome abgespalten, die unter Bildung von NAD H auf NAD+ übertragen werden. Das reduzierte NAD H-Molekül gibt Wasserstoffatome an die Atmungskette ab und wird wieder zu NAD+.
2. Wasserstoffatome in der Atmungskette geben Elektronen ab und werden zu H + oxidiert. Die Atmungskette besteht aus einem Komplex verschiedener Proteine, die in die innere Mitochondrienmembran eingebettet sind. Beim Übergang von einem Protein zum anderen treten Elektronen in Redoxreaktionen ein und geben gleichzeitig Energie ab, die für die Synthese von ATP-Molekülen aus ADP und Phosphorsäure (P) verwendet wird. Als Ergebnis der Sauerstoffstufe werden bei der Oxidation von zwei PVC-Molekülen 36 ATP-Moleküle gebildet.
3. Am Ende der Atmungskette verbinden sich Elektronen mit molekularem Sauerstoff und zwei H + -Protonen, wodurch cc8 e ein Wassermolekül bildet.

So wird die bei der Oxidation von Wasserstoff freigesetzte Energie genutzt, um aus ADP ATP zu synthetisieren. Durch den Energiestoffwechsel werden beim Abbau eines Glucosemoleküls in einer Zelle 38 ATP-Moleküle synthetisiert und somit etwa 55 % der freigesetzten Energie eingespart. Die restlichen 45 % der beim Spalten freigesetzten Energie werden in Form von Wärme abgeführt (Wirkungsgrad Dampfmaschinen nur 12-15 %).

* Welche Rolle spielt Sauerstoff im Energiestoffwechsel? Nach der Reduktion von NAD+ – einer Substanz, die Wasserstoffatome trägt – zu NAD H kann es sich nicht mehr mit Wasserstoff verbinden. Gleichzeitig ist der Gehalt an NAD+ in der Zelle gering. Wenn es keine konstante Oxidation von NADH gäbe, könnten die Reaktionen aufhören. Somit wird Sauerstoff als Elektronenakzeptor für die Oxidation von NAD H zu NAD+ benötigt.

Variante 1
1. Das ganze Set chemische Reaktionen in einer Zelle namens
1) Photosynthese 3) Gärung
2) Chemosynthese 4) Stoffwechsel
2. Die Photosynthese findet im Gegensatz zur Proteinbiosynthese in Zellen statt
1) irgendein Organismus
2) enthält Chloroplasten
3) mit Lysosomen
4) enthält Mitochondrien
3. Die Bedeutung des Energiestoffwechsels im Zellstoffwechsel liegt darin, dass er liefert
Synthesereaktionen
1) ATP-Moleküle
2) organisches Material
3) Enzyme
4) Mineralien
4. Als Ergebnis der Sauerstoffstufe des Energiestoffwechsels werden Moleküle in Zellen synthetisiert
1) Proteine
2) Glukose
3) ATP, CO2, H2O
4) Enzyme
5. Alle lebenden Organismen verbrauchen im Lebensprozess gespeicherte Energie
organische Stoffe aus anorganischen
1) Tiere
2) Pilze
3) Pflanzen
4) Viren
6. Während der pflanzlichen Photosynthese
1) versorgen sich mit organischen Stoffen
2) Komplexe organische Substanzen zu einfacheren oxidieren
3) absorbieren Mineralien Wurzeln aus dem Boden
4) verbrauchen die Energie organischer Substanzen
7. Der Übergang von Elektronen auf ein höheres Energieniveau erfolgt in Lichtphase
Photosynthese in Molekülen
1) Chlorophyll
2) Wasser
3) Kohlendioxid
4) Glukose
8. Merkmale des Stoffwechsels bei Pflanzen im Vergleich zu Tieren sind die in ihren Zellen
los
1) Chemosynthese
2) Energieaustausch
3) Photosynthese
4) Proteinbiosynthese
9. Reaktionen der Proteinbiosynthese, bei denen die Sequenz Tripletts in mRNA liefert
wird die Abfolge von Aminosäuren in Eiweißmolekülen genannt
1) hydrolytisch.
2) Matrix
3) enzymatisch
4) oxidativ
10. Der Abbau von Glukose in der Zelle im sauerstofffreien Stadium des Energiestoffwechsels erfolgt in
1) Lysosomen
2) Zytoplasma
3) EPS

4) Mitochondrien
3) Genom
4) Genotyp
11. Welche organischen Substanzen sind in der Zusammensetzung der Chromosomen enthalten?
1) Protein und DNA
2) ATP und tRNA
3) ATP und Glukose
4) RNA und Lipide
12. Drei benachbarte Nukleotide in einem DNA-Molekül, das eine Aminosäure codiert,
namens
1) Triplett
2) genetischer Code
13. Protein besteht aus 50 Aminosäureresten. Wie viele Nukleotide hat ein Gen (ein Strang)
Wofür ist die Primärstruktur dieses Proteins kodiert?
1) 50 2) 100 3) 150 4) 250
14. Funktionseinheit des genetischen Codes
1) Nukleotid
2) Triplett
3) Aminosäure
4) tRNA
15. AAU-Anticodon auf tRNA entspricht einem DNA-Triplett
1) TTA 2) AAT 3) AAA 4) TTT
Teil B
IN 1. Wählen Sie drei richtige Antworten aus.
Welche Prozesse verursacht Energie? Sonnenlicht in einem Blatt?
A) die Bildung von Sauerstoffmolekülen infolge der Zersetzung von Wasser;
B) Oxidation von Brenztraubensäure zu Kohlendioxid und Wasser;
C) Synthese von ATP-Molekülen;
D) Spaltung von Biopolymeren zu Monomeren;
D) Abbau von Glucose zu Brenztraubensäure;
E) die Bildung von Wasserstoffatomen aufgrund der Entfernung von Elektronen aus einem Wassermolekül durch Chlorophyll.
B2 Stellen Sie eine Entsprechung zwischen den Prozessen her, die für Photosynthese und Energie charakteristisch sind
Stoffwechsel und Stoffwechselarten.
Prozesse: Austauscharten:
1) Lichtabsorption; A) Energieaustausch
2) Oxidation von Brenztraubensäure; B) Photosynthese
3) Freisetzung von Kohlendioxid und Wasser;
4) Synthese von ATP-Molekülen aufgrund chemischer Energie;
5) Synthese von ATP-Molekülen aufgrund der Lichtenergie;
6) Synthese von Kohlenhydraten aus Kohlendioxid und Wasser.
1
2
3
4
5
6
IN 3. Legen Sie die Reihenfolge der Prozesse der Proteinbiosynthese in der Zelle fest:
A) Synthese von mRNA auf DNA;
B) Anlagerung von Aminosäuren an tRNA;
C) Lieferung von Aminosäuren an das Ribosom;
D) Bewegung der mRNA vom Zellkern zum Ribosom;
E) Aneinanderreihung von Ribosomen auf mRNA;
E) Anheftung zweier tRNA-Moleküle mit einer Aminosäure an mRNA;
G) die Interaktion von an mRNA angehängten Aminosäuren, die Bildung einer Peptidbindung.
Teil C
C1. Geben Sie eine kurze freie Antwort (12 Sätze).
Welche Rolle spielt die DNA bei der Proteinsynthese?
C2. Geben Sie eine vollständige und detaillierte Antwort.
Welche Prozesse laufen in der Vorbereitungsphase des Energiestoffwechsels ab?

C3. Das Problem lösen:
Ein Fragment der kodierenden DNA-Kette hat eine Nukleotidsequenz:
... GTG - TAT - GGA - AGT ...
Bestimmen Sie die Nukleotidsequenz auf mRNA, Anticodons entsprechend tRNA und
Aminosäuren in einem Fragment eines Proteinmoleküls unter Verwendung der genetischen Codetabelle.
THEMA „STOFFWECHSEL UND ENERGIEUMWANDLUNG“
Option 2
Teil A Aufgaben mit einer Antwortmöglichkeit.
1. Der Stoffaustausch zwischen Zelle und Umwelt wird reguliert
1) Plasmamembran
2) EPS
3) Atomhülle
4) Zytoplasma
2. Chlorophyll in Chloroplasten von Pflanzenzellen
1) kommuniziert zwischen Organellen
2) beschleunigt die Reaktionen des Energiestoffwechsels
3) absorbiert Lichtenergie während der Photosynthese
4) führt die Oxidation organischer Substanzen im Dissimilationsprozess durch
3. Lipide werden als Ergebnis des Prozesses oxidiert
1) Energiestoffwechsel
2) Kunststoffaustausch
3) Photosynthese
4) Chemosynthese
4. Wenn ein Glukosemolekül abgebaut wird, werden auf der Stufe zwei ATP-Moleküle synthetisiert
1) vorbereitend
2) Glykolyse
3) Sauerstoff
4) wenn Substanzen in die Zelle eindringen
5. Eine Reihe von Reaktionen zur Synthese organischer Substanzen aus anorganischen Substanzen unter Verwendung von Energie
Sonnenlicht heißt
1) Chemosynthese
2) Photosynthese
3) Gärung
4) Glykolyse.
6. Endprodukte Vorbereitungsphase Energiestoffwechsel
1) Kohlendioxid und Wasser
2) Glukose, Aminosäuren, Glycerin, Fettsäuren
3) Proteine, Fette
4) ADP, ATP
7. Die Elektronen des Chlorophyllmoleküls steigen auf ein höheres Energieniveau unter
Einwirkung von Lichtenergie in den Prozess
1) Phagozytose
2) Proteinsynthese
3) Photosynthese
4) Chemosynthese
8. Kohlendioxid wird als Kohlenstoffquelle in dem Verfahren verwendet
1) Lipidsynthese
2) Nukleinsäuresynthese
3) Photosynthese
4) Proteinsynthese
9. Die Photosynthese findet im Gegensatz zur Proteinbiosynthese statt in
1) irgendwelche Zellen des Körpers
2) Zellen, die Chloroplasten enthalten
3) Zellen, die Lysosomen enthalten

4) Zellen, die Mitochondrien enthalten
10. Eine Pflanzenzelle erhält dabei wie eine tierische Zelle Energie
1) Oxidation organischer Substanzen
2) Proteinbiosynthese
3) Lipidsynthese
4) Nukleinsäuresynthese
3) Eiweiß
4) Es gibt keine richtige Antwort
3) ATP
4) anorganische Substanzen
11. Enthält KEINE Chromosomen
1) DNS
2) ATP
12. Im Prozess des Kunststoffstoffwechsels in Zellen werden Moleküle synthetisiert
1) Proteine
2) Wasser
13. Welche Reihenfolge gibt die Art der Realisierung der genetischen Information korrekt wieder:
1) Gen - mRNA - Protein - Eigenschaftszeichen
2) Merkmal - Protein - mRNA - DNA-Gen
3) mRNA – Gen – Protein – Merkmalseigenschaft
4) Gen - Merkmalseigenschaft
14. Der genetische Code bestimmt das Prinzip der Aufzeichnung von Informationen über
1) Aminosäuresequenzen in einem Proteinmolekül
2) mRNA-Transport in der Zelle
3) die Position von Glucose im Stärkemolekül
4) die Anzahl der Ribosomen pro ER
15. Anticodon UGC auf tRNA entspricht einem Triplett auf DNA
1) THC 2) AHC 3) TCH 4) ACH
Teil B
Q1: Wählen Sie drei richtige Antworten aus.
Während der Dunkelphase der Photosynthese:
A) Photolyse von Wasser;
B) Reduktion von Kohlendioxid zu Glucose;
C) die Synthese von ATP-Molekülen aufgrund der Energie der Sonne;
D) die Kombination von Wasserstoff mit dem Träger NADP +;
E) die Nutzung der Energie von ATP-Molekülen für die Synthese von Kohlenhydraten;
E) die Bildung von Stärkemolekülen aus Glucose.
B2: Stellen Sie eine Entsprechung zwischen den Stadien des Energiestoffwechsels und ihren Merkmalen her
Lecks:
Phasen des Energiestoffwechsels: A) Anoxisch
B) Sauerstoff
Merkmale des Prozesses:
1) die am Prozess beteiligte Ausgangssubstanz Glukose;
2) die am Prozess beteiligte Ausgangssubstanz, eine organische Säure mit drei Kohlenstoffatomen;
3) Endprodukte Prozess - organische Säure mit drei Kohlenstoffen, Wasser, ATP;
4) Endprodukte des Prozesses – Kohlendioxid, Wasser, ATP;
5) es werden zwei ATP-Moleküle pro Glucosemolekül gebildet;
6) Pro Molekül Glucose werden 36 ATP-Moleküle gebildet.
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3
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2
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6
Q3: Legen Sie die Reihenfolge der Photosyntheseprozesse fest:
A) Anregung von Chlorophyll;
B) Glukosesynthese;
C) Verbindung von Elektronen mit NADP+ und H+;
D) Kohlendioxidfixierung;

D) Photolyse von Wasser.
Teil C
C1. Aufgabe mit einer kurzen freien Antwort (ein oder zwei Sätze).
Welche Rolle spielt tRNA in der Proteinbiosynthese?
C2. Eine Aufgabe mit ausführlicher Antwort.
Welche Strukturen und Substanzen sind an den Dunkelreaktionen der Photosynthese beteiligt?
C3. Das Problem lösen:
Ein Fragment des kodierenden DNA-Strangs hat eine Nukleotidsequenz
... TsTSGAATTGAGTA ... Bestimmung der Nukleotidsequenz auf mRNA, Anticodons,
entsprechende tRNA und Aminosäuren in einem Fragment eines Proteinmoleküls anhand einer Tabelle
genetischer Code.
ANTWORTEN ZUM THEMA „STOFFWECHSEL UND ENERGIEUMWANDLUNG“
Variante 1
Teil A
1
4
2
2
3
1
4
3
5
3
Teil B
B1: A B E
Q2:
1
B
2
ABER
6
1
3
ABER
7
1
8
3
9
2
10
2
11
1
12
1
13
3
14
2
15
2
4
ABER
5
B
6
B
F3: A D E B C E F
Teil C
C1: Die Rolle der DNA bei der Proteinbiosynthese besteht darin, dass DNA Informationen über die Primärstruktur kodiert
Protein, also die Abfolge der Aminosäuren in der Polypeptidkette (2 Punkte)
C2: Komplexe organische Nahrungsstoffe werden in Zellen unter Einwirkung von Enzymen abgebaut
Verdauungstrakt zu einfacheren: Proteine ​​​​zu Aminosäuren, komplexe Kohlenhydrate- Vor
Glukose, Fette - zu Fettsäuren und Glycerin, Nukleinsäuren zu Nukleotiden. Dabei
sehr wenig Energie wird freigesetzt und alles in Form von Wärme abgegeben (3 Punkte)
S3: DNA: … G T GTAT G GA AGT …
und –RNA: …CACAAUAZCU UCA…
tRNA-Anticodons: GUG, UAU, GGA, AGU
Aminosäuren: Gis - ile - pro - ser (3 Punkte)
Option 2
Teil A
1
1
2
3
3
1
4
2
5
2
Teil B
Q1: B D E
Q2:
1
ABER
2
B
F3: A D C D B
Teil C
6
2
3
ABER
7
3
8
3
9
2
10
1
11
2
12
1
13
1
14
1
15
1
4
B
5
ABER
6
B

C1: Die Rolle der tRNA in der Proteinbiosynthese besteht darin, dass die tRNA nach dem Prinzip Aminosäuren anlagert
Komplementarität und Transfer zum Ort der Proteinsynthese, also zu den Ribosomen (2 Punkte)
C2: Im Stroma von Chloroplasten treten Dunkelreaktionen der Photosynthese auf. Das sind Fixierungsreaktionen.
Kohlenstoff, dh Kohlendioxid entsteht durch komplexe enzymatische Reaktionen
Glukose und dann Stärke. Diese Reaktionen verbrauchen die Energie von ATP und den darin gebildeten Wasserstoffatomen
Lichtphase.
C3: DNA: ... CCG - AAT - TGA - GTA ...
mRNA: ...GHZ UUA -ATSU -TsAU ...
tRNA: CCG, AAU, UGA, GUA.
Aminosäuren: gly - ley - tre - gis
Kriterien für die Bewertung:
Teil A 1 Punkt pro Antwort, insgesamt 15 Punkte
Teil B 2 Punkte pro Antwort, insgesamt 6 Punkte
Teil C C1 - 1 Punkt, C2 - 3 Punkte, C3 - 3 Punkte
Insgesamt 28 Punkte
"5" 24 - 28 Punkte "4" 19 - 23 Punkte "3" 14 - 18 Punkte

Die nächste Stufe des Energiestoffwechsels nach der Glykolyse ist Zellatmung , oder, wie es auch genannt wird, biologische Oxidation. Dies ist die Sauerstoffstufe der Oxidation organische Verbindungen. Betrachten wir die Atmung im weitesten Sinne des Wortes, dann ist dies der Vorgang der Aufnahme von Sauerstoff (O 2 ) durch lebende Organismen Umfeld und deren Freisetzung von Kohlendioxid (CO 2). Dieser Prozess ist notwendig, um intrazelluläre oxidative Prozesse aufrechtzuerhalten, die für den Energiestoffwechsel sorgen. Die Atmung kann externe Atmung und Gewebe oder zellulär sein. Was äußere Atmung ist, geht aus dem Namen hervor. So nennt man den Prozess des Gasaustausches zwischen einem lebenden Organismus und seiner Umgebung. Die Gewebe- oder Zellatmung (auch als biologische Oxidation bezeichnet) ist eine Reihe enzymatischer Redoxreaktionen. Als Ergebnis dieser Reaktionen werden komplexe organische Substanzen durch Sauerstoff zu Kohlendioxid oxidiert, während in den Zellen gespeicherte Energie in Form von ATP freigesetzt wird.

Die Zellatmung bei Pflanzen, Tieren und den meisten aeroben Mikroorganismen beginnt mit der Entfernung von CO 2 (Decarboxylierung) aus dem bei der Glykolyse entstandenen Brenztraubensäuremolekül (Pyruvat). Die Glykolyse ist somit eine notwendige Vorbereitungsstufe für die Zellatmung beim Abbau von Kohlenhydraten. Bei dieser Reaktion wird CO2 vom Pyruvat abgespalten und es entsteht ein Zwei-Kohlenstoff-Rest – das Radikal Essigsäure(Acetylradikal). Dieser Rest mit zwei Kohlenstoffatomen wird an das Molekül des universellen Trägers von Kohlenwasserstoffradikalen - Coenzym A - unter Bildung von Acetyl-Coenzym A ( Acetyl-CoA ). Als Ergebnis dieser Reaktion wird NAD+ zu NADH reduziert. Acetyl-CoA und NADH entstehen auch bei der Oxidation von Fettsäuren, die ebenfalls Substrate der Zellatmung sind. Es findet eine weitere Oxidation von Acetyl-CoA statt im Krebszyklus und NADH in der mitochondrialen Atmungskette . Alle Aminosäuren können in verschiedenen Stadien in den Krebszyklus eintreten. Somit laufen im Krebszyklus die Oxidationswege von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen zusammen.

(auch Tricarbonsäurezyklus oder Zyklus genannt Zitronensäure) ist ein komplexer mehrstufiger Redoxprozess, bei dem der aus Acetyl-CoA gewonnene Essigsäurerest vollständig zu 2 CO2-Molekülen unter Bildung von 3 NADH-Molekülen, einem FADH2-Molekül und einem GTP-Molekül oxidiert wird. Alle Enzyme des Krebszyklus sowie Enzyme der Fettsäureoxidation sind in der mitochondrialen Matrix lokalisiert, und ein Enzym, Succinatdehydrogenase, befindet sich in der inneren mitochondrialen Membran.

In der ersten Phase des Krebszyklus wird der Essigsäurerest von Acetyl-CoA auf das Oxalessigsäure (Oxalacetat)-Molekül unter Bildung von Zitronensäure (Citrat) übertragen, die durch die Zwischenreaktion der Bildung von cis-Aconitsäure entsteht Säure, wird in Isocitronensäure (Isocitrat) umgewandelt. Aus der Isocitronensäure werden CO 2 - und 2 H + -Atome abgespalten, wodurch ein Molekül NADH und a-Ketoglutarsäure (a-Ketoglutarat) entsteht, das mit einem Molekül Coenzym A interagiert, in diesem Fall das zweite CO 2 -Molekül abgespalten und ein weiteres NADH-Molekül entsteht und die energiereiche Verbindung Succinyl-CoA, die zu freier Bernsteinsäure (Succinat) gespalten wird, was mit der Synthese von GTP aus GDP und Fn einhergeht. Bernsteinsäure unter Bildung von FADH 2 zu Fumarsäure (Fumarat) oxidiert, wird Fumarsäure unter Zugabe von Wasser zu Äpfelsäure (Malat) und Äpfelsäure wird unter Bildung von NADH zu Oxalessigsäure (Oxalacetat) oxidiert. In diesem Stadium schließt sich der Krebszyklus, d.h. Oxalacetat kann zurückgeführt und mit dem nächsten Essigsäurerest kondensiert werden, um Citrat zu bilden.

Somit kann die Gesamtreaktion des Krebszyklus durch die folgende Gleichung beschrieben werden:

Acetyl-CoA + 3NAD + + FAD + GDP + Fn + 3H 2 O -> 2CO 2 + 3NADH + 3H + + FADH 2 + GTP + CoA

Die bei der Oxidation von Acetyl-CoA freigesetzte Energie wird in Form von einem Molekül GTP (das in ATP umgewandelt werden kann) und 4 Molekülen Reduktionsäquivalenten (3 Moleküle NADH und ein FADH 2) gespeichert.
die verwendet werden können oder nicht verschiedene Prozesse Biosynthese oder oxidiert werden. Ihre weitere Oxidation erfolgt in der Atmungskette der Mitochondrien, die in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert ist. Wenn NADH in der Atmungskette der Mitochondrien oxidiert wird, werden Elektronen davon gelöst und auf ein Sauerstoffmolekül übertragen. Bei aeroben Bakterien ist die Atmungskette in speziellen Strukturen angesiedelt. Plasma Membran- Mesosomen und in allgemein gesagtähnelt der Atmungskette der Mitochondrien.

Oxidative Phosphorylierung beginnt mit der Oxidation von NADH in der Atmungskette der Mitochondrien, begleitet von der Abspaltung von zwei Elektronen und einem Proton (H+). Der letzte Akzeptor dieser Elektronen ist O 2 , das sich mit in der Matrix befindlichen H + -Ionen zu H 2 O verbindet. Aus NADH entnommene Elektronen werden in der Atmungskette von einem Träger auf einen anderen übertragen, während sie ihr Reduktionspotential verlieren. Ein Teil der in diesem Fall freigesetzten Energie wird in Form von Wärme abgeführt, aber zusätzlich wird ein Teil der Energie für die Erzeugung eines Unterschieds in der Protonenkonzentration (elektrochemisches Potential) auf der inneren Membran der Mitochondrien aufgrund ihrer Übertragung an mehreren aufgewendet Punkte der Atmungskette (die sogenannten Interface Points) von der Matrix in den Intermembranraum.

Der Unterschied in der Protonenkonzentration resultiert daraus, dass bei der Übertragung von Elektronen von NADH auf Sauerstoff Protonen aus der mitochondrialen Matrix in den Zwischenmembranraum „gepumpt“ werden.

„Pumpen“ von Protonen aus der mitochondrialen Matrix in den Intermembranraum

Als Ergebnis der Arbeit der Atmungskette der Mitochondrien ist die Konzentration von H + im Intermembranraum viel höher als ihre Konzentration in der Matrix, wodurch ein Protonenkonzentrationsgradient entsteht, der in die Mitochondrien gerichtet ist. Die Mitochondrienmembran ist für sie undurchdringlich; Wir können sagen, dass es wie ein Wasserkraftwerk funktioniert, das Wasser im Reservoir hält. Die Energie dieses Gradienten wird vom Enzym genutzt ATP-Synthetase , H + -Ionen in die Matrix tragen und ATP aus ADP und F n synthetisieren.

Für die Synthese von 1 ATP-Molekül ist es notwendig, 3 H + -Ionen entlang des Konzentrationsgradienten in die Mitochondrien zu übertragen, daher können aufgrund der Oxidation von 1 NADH-Molekül 3 ATP-Moleküle synthetisiert werden, und wenn 1 FADH 2 Moleküle ist oxidiert, 2 ATP-Moleküle.

Außerdem wird ein Teil der Energie des Protonenkonzentrationsgradienten für den Transport verschiedener Substanzen durch die innere Mitochondrienmembran aufgewendet. Die Synthese von ATP in Mitochondrien durch das Enzym ATP-Synthetase wird genannt oxidative Phosphorylierung , wobei die Verbindung dieses Prozesses mit der Oxidation organischer Substrate betont wird.

Als Ergebnis der vollständigen Oxidation von Glukose zu Kohlendioxid CO2 und Wasser H2O, große Menge ATP - 38 Moleküle. Zwei von ihnen werden während der Glykolyse synthetisiert, und die restlichen 36 werden während der Oxidation von Pyruvat synthetisiert. 1) Mit der Bildung eines Moleküls Pyruvat im Prozess der Glykolyse wird das Molekül NADH wiederhergestellt, dessen Oxidation in Mitochondrien 3 ATP-Moleküle ergibt. 2) Im Prozess der Decarboxylierung von Pyruvat und der Bildung von Acetyl-CoA wird 1 weiteres NADH-Molekül wiederhergestellt (d. h. dies sind 3 ATP-Moleküle). 3) Im Krebszyklus werden 3 NADH-Moleküle gebildet (dies werden 9 ATP-Moleküle sein), 1 FADH2-Molekül (plus 2 weitere ATP-Moleküle) und 1 GTP-Molekül (tauscht sein terminales makroerges Phosphat mit ADP aus, was ein weiteres 1 ATP-Molekül ergibt ). Das heißt, bei der vollständigen Oxidation von 1 NADH-Molekül und 1 Pyruvat-Molekül, die in der Glykolyse gebildet werden, werden 18 ATP-Moleküle bzw. 2 - 36 ATP-Moleküle erhalten. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass im Prozess der Glykolyse 2 ATP-Moleküle gebildet wurden, die Gesamtenergieausbeute bei der Oxidation von Glukose zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) im Prozess der Zellatmung sein wird 38 ATP-Moleküle .

Die Gesamtenergieausbeute der Glukoseoxidation zu Kohlendioxid und Wasser während der Zellatmung beträgt 38 ATP-Moleküle.

Die endgültige Gleichung für diesen Prozess sieht folgendermaßen aus:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 38ADP + 38F n -> 6CO 2 + 6H2O + 38ATP

Die Effizienz der vollständigen Oxidation von Glukose zu Kohlendioxid und Wasser ist sehr hoch: 55 bis 70 % der freigesetzten Energie (je nach spezifische Bedingungen) wird in Form von makroergen Bindungen in ATP-Molekülen gespeichert; der Rest der Energie wird als Wärme abgeführt.

Auf diese Weise, ATP ist das Hauptprodukt von Energiestoffwechselreaktionen. .