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Die Zellatmung Ein Lernprogramm zur Erarbeitung einer Übersicht über die Energie liefernden Prozesse Lutz Wischeropp, 2001 weiter.

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Präsentation zum Thema: "Die Zellatmung Ein Lernprogramm zur Erarbeitung einer Übersicht über die Energie liefernden Prozesse Lutz Wischeropp, 2001 weiter."—  Präsentation transkript:

1 Die Zellatmung Ein Lernprogramm zur Erarbeitung einer Übersicht über die Energie liefernden Prozesse Lutz Wischeropp, 2001 weiter.

2 Nach der Bearbeitung dieses Programms sollen Sie einen einprägsamen Überblick über die Vorgänge der Zellatmung erhalten haben. Die Zellatmung ist der Prozess in der Zelle, durch den die für die Lebensvorgänge notwenige Energie bereitgestellt wird. weiter

3 Zur Bearbeitung dieses Programms benötigen Sie auch Fachliteratur, z.B. Ihr Schulbuch. Klicken Sie auf weiter und beginnen Sie mit dem Programm. weiter

4 Für alle Lebensvorgänge benötigen die Zellen der Organismen Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP). Den größten Teil dieser Energie erschließen sie sich durch einen Prozess, den wir Atmungskette nennen. Hierbei reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff. Bei diesem Prozess entsteht Klicken Sie die richtige Aussage an! Kohlenstoffdioxid Wasser Ozon Schwefeldioxid

5 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

6 Richtig! Sie haben eine solche Reaktion auch schon einmal kennen gelernt, und zwar im Biologie-Unterricht (Photosynthese). im Biologie-Unterricht (Verdauung). im Physik-Unterricht (Ozonbildung). im Chemie-Unterricht (Knallgasreaktion). Klicken Sie die richtige Aussage an!

7 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

8 Richtig! Nur, in unseren Zellen knallt es doch gar nicht! Es muss also einen Unterschied geben zwischen der Knallgas-Reaktion und den Vorgängen in der Atmungskette. Informieren Sie sich in der Literatur! Auf der nächsten Seite finden Sie drei Aussagen. Klicken Sie diejenige an, die Ihrer Meinung nach die richtige ist! weiter

9 Bei der Knallgasreaktion wird durch einen Funken ein Gemisch aus Wasser- stoff und Sauerstoff gezündet und explosionsartig sehr viel Energie frei. Die Atmungskette ist ein Prozess, der der Knallgasreaktion formal entspricht, nur erfolgt die Energiefreisetzung hier schrittweise, wobei die Energie in energiereichen Molekülen gespeichert wird und nicht schlagartig als Wärme an die Umgebung verloren geht. Bei der Knallgasreaktion wird durch einen Funken ein Gemisch aus Wasser- stoff und Sauerstoff gezündet und explosionsartig sehr viel Energie frei. Die Atmungskette ist ein Prozess, der der Knallgasreaktion formal entspricht, nur erfolgt die Energiefreisetzung hier schrittweise, wobei die Energie in energiearmen Molekülen gespeichert wird und nicht schlagartig als Wärme an die Umgebung verloren geht. Bei der Knallgasreaktion wird durch einen Funken ein Gemisch aus Wasser- stoff und Sauerstoff gezündet und explosionsartig sehr viel Energie frei. Die Atmungskette ist ein Prozess, der der Knallgasreaktion entgegengesetzt verläuft. Die Energie wird aus energiereichen Molekülen gewonnen und schrittweise als Wärme an die Umgebung abgegeben..

10 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

11 Richtig! Man kann den Vorgang der Zellatmung in einfacher Form (Input-Output) auch grafisch darstellen. Auf der folgenden Seite finden Sie einen entsprechenden Vorschlag. weiter

12 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Diese Grafik gibt die Input-Output-Verhältnisse der Atmungskette richtig wieder, da alle Vorgänge in zutreffender Wiese dargestellt sind. nicht richtig wieder, da bei diesem Vorgang Sauerstoff entsteht. nicht richtig wieder, da bei diesem Vorgang ATP gebildet wird. nicht richtig wieder, da bei diesem Vorgang Wasserstoff entsteht.

13 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

14 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Richtig! So ist die Darstellung der Atmungskette inhaltlich stimmig. weiter

15 Den Sauerstoff, der in der Atmungskette benötigt wird, gewinnen die Lebewesen aus der Luft. Wo aber kommt der Wasserstoff her, mit dem der Sauerstoff so Energie liefernd reagiert? Der Wasserstoff wird der Atmungskette aus einem Prozess geliefert, den die Wissenschaftler Zitronensäurezyklus oder Citratzyklus nennen. Informieren Sie sich in der Literatur über den Ablauf des Zitronensäurezyklus und nennen Sie die Produkte, die bei ihm letztlich gebildet werden! weiter

16 Klicken Sie die richtige Aussage an! Der Zitronensäurezyklus gibt Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von GTP gebunden. Der Zitronensäurezyklus gibt Wasserstoff und Kohlenstoff ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von GTP gebunden. Der Zitronensäurezyklus gibt Wasser und Kohlenstoffdioxid ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von GTP gebunden. Der Zitronensäurezyklus gibt Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid ab. Außerdem wird Energie chemisch in Form von ATP gebunden.

17 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

18 Richtig! Nun können wir unsere grafische Darstellung erweitern. Auf der nächsten Seite finden Sie einen entsprechenden Vorschlag. weiter

19 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP Die Grafik stellt die Zusammenhänge richtig dar. Die Grafik stellt die Zusammenhänge nicht richtig dar

20 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

21 weiter Richtig! Ein Zyklus ist ein Kreislaufprozess, der wie ein Rad angetrieben werden muss, wenn er laufen soll. Was treibt den Zitronensäurezyklus an? Das geschieht dadurch, dass ständig Acetyl-Coenzym A (kurz Acetyl-CoA) in ihn eingeschleust wird. Der größte Teil (60-80 %) dieses Acetyl-CoA stammt aus dem Abbau von Fettsäuren. Diesen Abbau von Fettsäuren zu Acetyl-CoA nennt man ß-Oxidation.

22 Was sind denn nun Fettsäuren? Fettsäuren sind Stoffe, die aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) bestehen. Eine bekannte Fettsäure, aus der z.B. Kerzen hergestellt werden, ist Stearinsäure. Sie folgende Summenformel: Vergleichen Sie Stearinsäure mit Glucose (Traubenzucker)! Ein Molekül Stearinsäure enthält mehr Wasserstoff und mehr Sauerstoff als Glucose. Ein Molekül Stearinsäure enthält mehr Wasserstoff und weniger Sauerstoff als Glucose. Ein Molekül Stearinsäure enthält weniger Wasserstoff und weniger Sauerstoff als Glucose. Ein Molekül Stearinsäure enthält weniger Wasserstoff und mehr Sauerstoff als Glucose. C 18 H 36 O 2

23 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

24 Richtig! Aber welche Schlussfolgerung kann man aus diesem Vergleich ziehen? Ein Molekül Fettsäure ist weniger ergiebig für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da es viel weniger Sauerstoff an die Atmungskette liefern kann. Ein Molekül Fettsäure ist ergiebiger für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da es viel mehr Kohlenstoff an die Atmungskette liefern kann. Ein Molekül Fettsäure ist genauso ergiebig für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da die Zusammensetzung eines Moleküls keine Bedeutung für die Energiegewinnung hat. Ein Molekül Fettsäure ist ergiebiger für die Energiegewinnung als ein Molekül Glucose, da es viel mehr Wasserstoff an die Atmungskette liefern kann.

25 Fettsäuren sind Stoffe, die aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) bestehen. Eine bekannte Fettsäure, aus der z.B. Kerzen hergestellt werden, ist Stearinsäure. Sie folgende Summenformel: C 18 H 36 O 2

26 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

27 Richtig! Ehe wir fortfahren, den Zellatmungsprozesse kennen zu lernen, noch eine letzte Verständnisfrage:. Woher beziehen die Zellen die für die Zellatmung benötigten Fettsäuren? Fettsäuren sind Bestandteil der Fette. Sie werden dem Körper vor allem über die Nahrung zugeführt. Fettsäuren sind Bestandteil der Eiweiße. Sie werden dem Körper vor allem über die Nahrung zugeführt. Fettsäuren sind Bestandteil der Fette. Sie werden überwiegend im Körper aus Glucose hergestellt. Fettsäuren sind Bestandteil der Eiweiße. Sie werden überwiegend im Körper aus Fetten hergestellt.

28 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

29 Richtig! Nun kann das Schema der Zellatmung ein zweites Mal erweitert werden. Gehen Sie weiter zur nächsten Seite und schauen Sie sich den Vorschlag an! weiter

30 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Acetyl-CoA Fettsäuren Das vorliegende Schema gibt die Zusammenhänge richtig wieder. Das vorliegende Schema gibt die Zusammenhänge nicht richtig wieder.

31 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

32 Richtig! Und damit haben Sie die Zusammenhänge auch schon fast vollständig erarbeitet. Es muss eigentlich nur noch ein Problem geklärt werden. Klicken Sie die Aussage an, in der das noch zu lösende Problem formuliert ist. Wo kommen die Fettsäuren her, die in die ß-Oxidation eingehen? Wo kommen die restlichen 20 – 40 % Acetyl-CoA her, die in den Zitronensäurezyklus eingeschleust werden? Wo bleibt das Kohlenstoffdioxid, das vom Zitronensäurezyklus abgegeben wird?

33 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

34 Richtig! Und diese stammen aus einem Prozess, den die Wissen- schaftler Glykolyse nennen. Informieren Sie sich wiederum in der Literatur, was im Verlauf der Glykolyse ansonsten noch entsteht! weiter

35 Klicken Sie die richtige Aussage an! Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ADP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Sauerstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Sauerstoff abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA.

36 Sie haben sich leider geirrt! Überlegen Sie, warum Ihre Antwort nicht richtig sein konnte!

37 Richtig! Auf der folgenden Seite finden Sie den endgültigen Vorschlag für ein Schema, das die Zellatmungsprozesse in vereinfachter Form vollständig darstellt. weiter

38 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung weiter Wasserstoff

39 Schaubild gibt Zusammenhänge richtig wieder. Schaubild gibt Zusammenhänge nicht richtig wieder.

40 Sie haben sich leider geirrt! Gehen Sie noch einmal zurück und informieren Sie sich über den Ablauf der Glykolyse!

41 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung weiter Wasserstoff

42 Klicken Sie die richtige Aussage an! Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ADP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Sauerstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Sauerstoff abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA. Die Glycolyse ist ein Prozess, bei dem jeweils ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure zerlegt wird. Dabei werden in der Gesamtbilanz Wasserstoff und Wasser abgegeben. Außerdem entsteht ATP. Aus der Brenztraubensäure wird dann Acetyl-CoA.

43 Richtig! Es ist nicht dargestellt, dass im Verlauf der Glykolyse Energie entsteht. Es ist nicht dargestellt, dass im Verlauf der Glykolyse Wasser entsteht. Es ist nicht dargestellt, dass bei der Glykolyse Brenztraubensäure entsteht. Es ist nicht dargestellt, dass im Verlauf der Glykolyse Wasserstoff entsteht.

44 Sie haben sich leider geirrt. Gehen Sie noch einmal zum Schaubild zurück und überprüfen Sie, welche Stoffe bei der Glykolyse entstehen! zurück zum Schaubild

45 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung weiter Wasserstoff

46 Richtig! Wir können diese Tatsache aber für unsere Betrachtung vernachlässigen. Wenn Sie Lust dazu haben, können Sie überlegen, wo das Wasser bleibt. Ansonsten machen Sie einfach weiter! weiter

47 Im Verlaufe der Zellatmung entsteht an drei Stellen Energie. Klicken Sie die richtige Aussage an! Energie entsteht bei der Glykolyse, bei der ß-Oxidation und in der Atmungskette. Energie entsteht bei der ß-Oxidation, im Zitronensäure- zyklus und in der Atmungskette. Energie entsteht bei der Glykolyse, bei der ß-Oxidation und im Zitronensäurezyklus. Energie entsteht bei der Glykolyse, im Zitronensäurezyklus und in der Atmungskette.

48 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung weiter Wasserstoff

49 Sie haben sich leider geirrt. Gehen Sie noch einmal zum Schaubild zurück und überprüfen Sie, wo überall Energie entsteht! zurück zum Schaubild

50 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung weiter Wasserstoff

51 Richtig! Aber die Energiegewinnung beruht doch auf unterschiedlichen Voraussetzungen. Klicken Sie die richtige Aussage an! Für die Energiegewinnung in der Atmungskette und in der Glykolyse wird Sauerstoff benötigt, für die im Zitronensäurezyklus nicht. Für die Energiegewinnung in der Atmungskette wird Sauerstoff benötigt, für die in der Glykolyse und im Zitronensäurezyklus nicht. Für die Energiegewinnung in der Atmungskette und im Zitronensäurezyklus wird Sauerstoff benötigt, für die in der Glykolyse nicht.

52 Sie haben sich leider geirrt. Gehen Sie noch einmal zum Schaubild zurück und überprüfen Sie, wo Sauerstoff zur Energiegewinnung nötig ist! zurück zum Schaubild

53 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung weiter Wasserstoff

54 Richtig! Entsprechend spricht bei Atmungskette auch von aerober Energiegewinnung, bei der in der Glykolyse und im Zitronensäurezyklus von anaerober Energiegewinnung. weiter

55 Klicken Sie die richtige Aussage an! Der Begriff aerob bedeutet in diesem Zusammenhang fliegend, der Begriff anaerob nicht fliegend. Der Begriff aerob bedeutet in diesem Zusammenhang keinen Sauerstoff benötigend, der Begriff anaerob Sauerstoff benötigend. Der Begriff aerob bedeutet in diesem Zusammenhang Sauerstoff benötigend, der Begriff anaerob keinen Sauerstoff benötigend.

56 Sie haben sich leider geirrt! Gehen Sie noch einmal zurück!

57 Richtig! Nun können wir das Schaubild nochmals ergänzen und erhalten so eine erweiterte Fassung. Sie können sie auf der nächsten Seite studieren. weiter

58 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung Wasserstoff anaerob aerob weiter

59 Bei der Erstellung des Schemas sind verschiedene Farben verwendet worden. Klicken Sie die richtige Aussage an! Die Farben haben keine Bedeutung. Sie sind willkürlich gewählt worden, um dem Schaubild einen motivierendes Aussehen zu geben. Blau steht für Stoffe, die von außen zugeführt werden, gelb für Zwischenprodukte, braun für Abfallprodukte, rot für die eigentlichen Produkte und grün für Prozesse. Blau steht für Stoffe, die von außen zugeführt werden, gelb für Zwischenprodukte, braun für die eigentlichen Produkte, rot für Abfallprodukte und grün für Prozesse.

60 Sie haben sich leider geirrt. Gehen Sie noch einmal zum Schaubild zurück und überprüfen Sie, welche Bedeutung die einzelnen Farben haben könnten! zurück zum Schaubild

61 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung Wasserstoff anaerob aerob weiter

62 Richtig! Nun sind Sie am Ende des Programms angelangt. Wollen Sie Ihre erworbenen Kenntnisse überprüfen bzw. sichern, haben Sie verschiedene Möglichkeiten: a.Sie klicken auf zurück und fangen noch einmal von vorne an. b.Sie bearbeiten einen der Arbeitsbögen, die Sie auf den beiden nächsten Seiten finden und gerne ausdrucken können, indem Sie über Esc das Programm ver- lassen und entsprechende Datei öffnen. Wollen Sie das Programm beenden, drücken Sie Esc. zurückzu den Arbeitsbögen

63 ATP Wasserstoff Sauerstoff Wasser Atmungskette Zitronensäure- zyklus Kohlenstoffdioxid GTP ß-Oxidation Glykolyse Acetyl-CoA Brenz- traubensäure Fettsäuren Glucose ATP Die Zellatmung Wasserstoff anaerob aerob Malen Sie das vorliegende Schema farbig an!

64 Die Zellatmung Füllen Sie das vorliegende Schema aus!


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