Was macht die Zellatmung? - ein Überblick

Die Zellatmung gehört zur Dissimilation. Die Dissimilation ist der Gegenpart zur Assimilation (Abb. 1). Hier laufen abbauende Stoffwechselprozesse ab. Zum Beispiel werden Nährstoffe wie Kohlenhydrate und Fette abgebaut, um dadurch Energie zu gewinnen (z.B. für Bewegungen). Hier unterscheidet man die Zellatmung (aerobe = mit Sauerstoff) sowie die Gärung (anaerobe = ohne Sauerstoff).

Abb.1: Die Dissimilation (Quelle: fehertamas.com)
Abb.1: Die Dissimilation (Quelle: fehertamas.com)

Die Zellatmung oder auch innere Atmung beschreibt die Stoffwechselabläufe, die der Energiegewinnung der Zellen dienen.

Zellen nehmen zur Energieversorgung Traubenzucker (Glucose) auf, der im Cytoplasma und in den Mitochondrien von Eukaryoten (Menschen und Tiere) vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut wird.

Dabei werden in einer Reihe von verschiedenen Reaktionsschritten Wasserstoffatome von den Abbauprodukten der Glucosemoleküle abgetrennt und mit Hilfe von Wasserstoffüberträgern (NADH) zu den Mitochondrien transportiert, wo sie innerhalb der Atmungskette mit Sauerstoff zu Wasser reagieren ("biologische Knallgasreaktion"). Am Ende der Zellatmung gewinnt die Zelle, mit Hilfe der bei der Knallgasreaktion frei werdenden Energie, die energiereiche Verbindung ATP, die für viele Stoffwechselvorgänge als universelle Energiequelle erforderlich ist.

 

Die Zellatmung gliedert sich insgesamt in drei Teilschritte (Abb. 2):

  • die Glykolyse
  • den Citratzyklus  
  • und die Endoxidation in der  Atmungskette
Abb.2: Teilschritte der Zellatmung (© Katharina Scheuermann)
Abb.2: Teilschritte der Zellatmung (© Katharina Scheuermann)

Der Energiegewinn durch die Zellatmung ist für uns überlebenswichtig! Denn ohne Nahrung könnten wir viele Wochen überleben, ohne Wasser nur wenige Tage, ohne Sauerstoff wenige Minuten, aber ohne ATP nur wenige Sekunden.

 

Eine Muskelzelle setzt ihren gesamten ATP-Vorrat in einer Minute um. Das bedeutet, dass pro Sekunde und Zelle 10 Millionen ATP-Moleküle verbraucht, aber auch wieder regeneriert werden. Ein Mensch setzt so täglich circa sein eigenes Körpergewicht an ATP um (Bsp. 70 kg ATP = 8000 kJ/Tag). Im Leistungssport kurzzeitig sogar bis zu 200 kg ATP. Ohne diese Fähigkeit wären körperliche Energieleistungen, wie die 100m in 9,58 Sekunden zu laufen, undenkbar.