Die Zellatmung
Die Zellatmung ist das Gegenstück zur Fotosynthese: Sie baut Traubenzucker wieder ab und macht die darin gespeicherte Energie nutzbar. In dieser Lektion lernst du die Wortgleichung, den Ort in der Zelle und den Unterschied zur Fotosynthese.
- Fach: Biologie
- Klasse 8
- Thema: Zellen
- Dauer: 16 Min
- Niveau: Mittel
Warum jede Zelle atmet
Eine Zelle braucht dauernd Energie: für den Aufbau von Eiweißen, für den Transport von Stoffen durch die Membran, für jede Bewegung. Diese Energie steckt in der Nahrung, aber nicht in einer Form, die die Zelle direkt verwenden kann. Bei der Zellatmung wird Traubenzucker mithilfe von Sauerstoff schrittweise abgebaut, und die dabei frei werdende Energie wird in den Energieträger ATP überführt. ATP ist die Währung, mit der die Zelle bezahlt.
Die Zellatmung ist damit genau die Umkehrung der Fotosynthese. In der Fotosynthese baut eine Pflanze aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mithilfe von Lichtenergie Traubenzucker auf und gibt Sauerstoff ab. Bei der Zellatmung läuft es umgekehrt: Traubenzucker und Sauerstoff werden verbraucht, Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen, und die Energie wird wieder frei. Die Fotosynthese speichert Energie, die Zellatmung holt sie heraus. Beide Vorgänge greifen in der Natur ineinander, deshalb lohnt es sich, sie direkt nebeneinander zu lernen.
Ein zweiter Punkt wird oft falsch erinnert: Zellatmung läuft nicht nur bei Tieren. Auch Pflanzen betreiben Zellatmung, und zwar rund um die Uhr in jeder ihrer Zellen. Tagsüber überlagert die Fotosynthese das nur, weil sie mehr Sauerstoff freisetzt, als die Atmung verbraucht. Nachts steht die Fotosynthese still, die Zellatmung läuft weiter, und dann gibt die Pflanze Kohlenstoffdioxid ab. Der Ort des Geschehens ist in beiden Fällen das Mitochondrium, das deshalb „Kraftwerk der Zelle“ genannt wird – Chloroplasten dagegen gibt es nur in Pflanzenzellen.
Die Wortgleichung der Zellatmung
Links stehen die Ausgangsstoffe, rechts die Endprodukte. Traubenzucker und Sauerstoff werden verbraucht, Kohlenstoffdioxid, Wasser und nutzbare Energie entstehen. In Summenformeln geschrieben lautet die Gleichung: C6H12O6 + 6 O2 wird zu 6 CO2 + 6 H2O + Energie. Ein Molekül Traubenzucker benötigt also sechs Moleküle Sauerstoff, und es entstehen sechs Moleküle Kohlenstoffdioxid und sechs Moleküle Wasser.
Vergleiche das mit der Fotosynthese, dort steht genau dieselbe Gleichung von rechts nach links gelesen, nur mit Lichtenergie auf der Eingangsseite. Wichtig ist aber: Die Zellatmung ist nicht einfach der umgekehrte Film. Sie läuft in anderen Zellbestandteilen, in vielen kleinen Schritten und mit anderen Hilfsstoffen ab. Würde der Zucker in einem Schritt verbrennen, würde die Energie als Hitze verpuffen, statt in ATP zu landen. Von der Energie eines Traubenzuckermoleküls sichert die Zelle so etwa 40 Prozent in ATP, der Rest wird zu Wärme – und genau die hält dich warm.
- T
- Traubenzucker, der energiereiche Ausgangsstoff aus der Nahrung
- S
- Sauerstoff, wird aus der Atemluft über das Blut zur Zelle gebracht
- K
- Kohlenstoffdioxid, wird abgeatmet
- E
- Energie, von der Zelle in ATP gespeichert, der Rest wird Wärme
Die Pflanze im dunklen Zimmer
Eine Zimmerpflanze steht in einem geschlossenen Glaskasten. Du misst den Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft im Kasten: Bei Tageslicht sinkt er, nach dem Abdunkeln steigt er an. Erkläre beide Messwerte.
Gegeben:
- bei Licht: Kohlenstoffdioxidgehalt im Kasten sinkt
- bei Dunkelheit: Kohlenstoffdioxidgehalt im Kasten steigt
- Temperatur und Wasserversorgung bleiben gleich
Gesucht:
Welche Vorgänge laufen wann in der Pflanze ab?Lösung:
- Die Zellatmung läuft immer, also auch bei Licht. Sie verbraucht Traubenzucker und Sauerstoff und gibt Kohlenstoffdioxid ab.
- Bei Licht läuft zusätzlich die Fotosynthese. Sie verbraucht Kohlenstoffdioxid, und zwar mehr, als die Atmung gleichzeitig freisetzt.
- Deshalb sinkt der Kohlenstoffdioxidgehalt bei Licht. Man sieht nur die Differenz beider Vorgänge, nicht die Fotosynthese allein.
- Im Dunkeln fehlt die Lichtenergie, die Fotosynthese stoppt. Die Zellatmung läuft unverändert weiter, also steigt der Kohlenstoffdioxidgehalt.
Beide Vorgänge laufen bei Licht gleichzeitig, gemessen wird die Bilanz. Im Dunkeln bleibt nur die Zellatmung übrig – Pflanzen atmen also rund um die Uhr.
Jetzt bist du dran!
In welchem Zellbestandteil läuft der Hauptteil der Zellatmung ab? Nenne ihn im Singular.
Das Wichtigste in Kürze
- Wortgleichung: Traubenzucker + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie.
- Die Zellatmung ist das Gegenstück zur Fotosynthese: sie holt die Energie heraus, die die Fotosynthese gespeichert hat.
- Ort ist das Mitochondrium; die Energie wird in ATP gesichert, der Rest wird Wärme.
- Der Abbau läuft in vielen kleinen Schritten, damit die Energie nicht als Hitze verpufft.
- Typischer Fehler: „Pflanzen atmen nicht.“ Doch – rund um die Uhr. Tagsüber überdeckt die Fotosynthese die Atmung nur.
Lektion abschließen
Schließe alle Aufgaben ab, um diese Lektion zu beenden.
Das solltest du vorher können
Das kommt als Nächstes
- Atmung und Lunge
- Gärung ohne Sauerstoffin Arbeit