Seiten im Campbell und Tierphsbuch. Citratsäurezyklus: T. S. 53 / Cam. S. 180 f, , , 190

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1 Versuch: Atmung Seiten im Campbell und Tierphsbuch Zusammenfassung Campbell S. 915 bis 925 RQ Tierphys S. 259 Was sind Tracheen? T. S. 255 / Cam S. 746 f., 917 ff., 1349 Lunge : T. S. 243 ff. / Cam S. 920 Atmungskette : T. S. 53, 54 / Cam. S , 187 Phosphorylierung: T. S. 54 / Cam. S. 188 f Glykolyse: T. S. 52 / Cam. S , Citratsäurezyklus: T. S. 53 / Cam. S. 180 f, , , 190 ATP: T. S. 259 chemiosmotische Hypothese: T. S. 55 / Cam. S. 188f, 211, 763, 828 elektrochemische Gradient: Cam. S. 165f, 763, 1331

2 2.1. Atemorgane Respirationsorgane: Lunge, Kiemen, Haut, Tracheen Tracheen: Funktion des Gasaustausches sowie Transport zu den Verbrauchsorganen. (Blut kaum Transport von Sauerstoff) Stigma = Atemöffnung; enden in sog. Tracheolen (Ort des Austausches) Meist kleine Tiere wegen der Dauer der Diffusion Weiterleitung der Gase durch Diffusion und bei größeren Tracheen auch durch Atembewegung. Diese entstehen durch die Abflachung des Abdomens Blutdruckanstieg im Körper Tracheenkanäle werden zusammengedrückt (Expiration) bei manchen Larven und Heuschrecken auch durch Muskeln sowie Flugmuskelatur Kiemen: nur 1% Sauerstoff in Wasser gelöst Ventilation des Wassers durch Ausfaltung der Körperoberfläche Wasser strömt durch die Kiemen und Sauerstoff wird adsorbiert. Gegenstromaustausch : dadurch ist volle Sauerstoffaufnahme gewährleistet da der Partialdruck im Wasser immer höher ist als der des Blutes. Blut leitet den Sauerstoff zu den Verbrauchsorganen Hautatmung: Sauerstoff wird über die Haut aufgenommen (Diffusion) meist bei nicht hoch entwickelten Tieren (Protazoen, Plathelminhen) allerdings auch bei Mollusken und Amphibien (dort aber nicht ohne Lungenatmung) abgewandelt davon ist auch die Darmatmung bei Crustacaen

3 Lungenatmung: lokal begrenztes Atemorgan der meisten Lnadwirbeltiere bestehend aus 2 Lungenflügeln umgeben von doppelwandiger Hülle ( Pleura) Weg: Nase, Luftröhre, Trachea, Bronchien, Bronchiolen, Alveolen (luftgefüllter Raum am Ende der Bronchiolen, der von Kapilarnetz umgeben ist) Unterdruckatmung bei Säugern, Überdruckatmung bei Frosch Bewegung des Diaphragmas (Zwerchfells) ist Grund der Atmung es bleibt immer Luft zurück, um das Kolabieren der Alveolen z verhindern Gasaustausch der Lunge hängt von den Partialdücken ab Blut kommt in die Lunge mit Partialdruck von Sauerstoff der geringer ist als der in der Lunge Gasaustausch durch Diffusion. Proteine binden Sauerstoff und transportieren es zum Verbraucher Steuerung der Atmung über verlängertes Mark (medulla oblongata) und Brücke (Pons) 2.2 Gewinnung der chemischen Energie (ATP) kataboler Stoffwechsel bedeutet Energie liefernder Stoffwechsel Gewinnung durch Energie durch Zellatmung aerobe Energiegewinnung Org. Verbindung + Sauerstoff Kohlendioxid + Wasser + Energie (ATP) z.b.: der Abbau von Glukose: C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + ATP + Wärme ATP (Adenintriphosohat) ist ein universeller biologischer Energieüberträger Ziel eines Organismus ist die Regenerierung des ADP zu ATP. Mit Hilfe der Atmung wird die dabei benötigte Energie geliefert. Die Energie kommt aus Betriebsstoffen (Proteine, Kohlenhydrate oder Fett).

4 Bei der Übertragung der Energie spielen Redoxreaktionen eine Rolle, bei denen Elektronen übertragen werden. Die Zellatmung hat drei große Abschnitte: Glykolyse Citratzyklus Atmungskette siehe Campbell (perfekte Grafiken) Glykolyse: Bei diesem Vorgang wird die Energie der Betriebsstoffe durch Oxidation zu Pyruvat freigesetzt. Da das Pyruvat noch weitere Energie beinhaltet wird dies im 2. Abschnitt ausgenutzt. 6er Zucker zu 2 x 3er Zucker werden oxidiert und zu Pyruvat umgeordnet. Dabei werden die bei der Oxidation freiwerdenden Elektronen auf NAD + übertragen. Nebenbei findet auch eine sog Substratkettenphosphorylierung statt. (es entstehen 4 ATP, davon wurden 2 schon verbraucht, Summe 2 ATP) Summe: 2 ATP gebildet 2 NADH+H + Citratzyklus: vor dem Citratzyklus wird das Pyruvat zu Acetyl CoA umgesetzt dabei wird 1 CO 2 frei es entsteht ein NADH+H + AcetylCoA rein Oxalat Summe: 4 NADH+H +, 1 ATP, 1 FADH 2 Atemkette: hier gibt es 4 Komplexe NADH+H + überträgt die Elektronen auf Komplex I, FADH 2 auf Komplex II. Die Komplexe liegen in der Mitochondrieninnenmembran durch die Abgabe der Elektronen auf einen weiter elektronegativeren Überträger wird immer so viel Energie frei, das aktiv Protonen aus den Mitochondrien gepummt werden. Am Ende werden die Elektronen auf den Sauerstoff übertragen, der sich dann mit H+ Ionen zu Wasser (metaboles Wasser) verbindet.

5 Durch den erhöhten Protonengradienten zwischen Mitochondrien und Außenmedium folgt ein Ausgleich dieses Unterschieds und somit ein Einströmen der Protonen (Chemiosmose). Durch das gebildete Wasser ist der Gradient noch höher, da innen die Protonen gebunden werden. Durch die Chemiosmose (Zahnradmodell) wird die beim Einstrom anfallende Energie zur Bildung von ATP aus ADP + P genutzt. Den Prozess nennt man Oxidative Phosphorylierung Aufgaben im Skript 1) 78 % Stickstoff 21 % Sauerstoff 1% Edelgase 0,03% Kohlenstoffdioxid 2) Kiemen ( Fische) Lungen (Landwirbeltiere) Hautatmung (Frösche, Amöben) Tracheen (Insekten) 3) Redoxreaktionen: Übertragung von Elektronen Säure-Base-Reaktionen: Übertragung von Protonen 4) siehe Skript 5) siehe oben 6) ohne den Sauerstoff wäre die Atemkette nicht vollständig und somit kein aerober Stoffwechsel möglich 7) Die Sauerstoffatome des Kohlenstoffdioxids kommen vom Betriebstoff Die Sauerstoffatome des eingeatmeten Sauerstoffs werden zu metabolem Wasser 8) Elektrochemischer Gradient: Kombination aus chemischem Konzentrationsgefälle und elektrischem Membranpotential Zellinneres neg Zelläußeres pos. 9) Das Kohlenstoffdioxidvolumen muss nicht auf Normalbedingungen gebracht werden, da es sofort mit KOH gebunden wird und somit schon rein vorliegt.

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