Zellatmung Quiz: Teste dein Wissen

Zellatmung verstehen: Stoffwechselort, Ablauf und häufige Fehler

Die Zellatmung (Zellrespiration) ist der Prozess, mit dem Zellen die Energie chemischer Bindungen – vor allem von Glucose – in ATP umwandeln. Sie läuft in drei Hauptabschnitten ab: der Glykolyse im Cytoplasma, dem Citratzyklus (Krebs-Zyklus) und der Atmungskette mit oxidativer Phosphorylierung in den Mitochondrien. Unter aeroben Bedingungen wird Glucose vollständig zu CO2 und H2O abgebaut; die Bilanz lautet vereinfacht: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O, wobei maximal etwa 30–32 ATP pro Glucose entstehen.

Ein häufiges Missverständnis ist, dass die Zellatmung mit der Lungenatmung identisch sei. Die Atmung im eigentlichen Sinne ist nur die Gasversorgung des Körpers; die Zellatmung ist ein biochemischer Stoffwechselweg in den Zellen. Ebenso falsch ist die Vorstellung, Sauerstoff werde direkt zu CO2 'verbrannt': O2 dient als finaler Elektronenakzeptor der Atmungskette und wird zu Wasser reduziert, während das CO2 aus Decarboxylierungen im Pyruvatumsatz und Citratzyklus stammt. Auch die Annahme, die Glykolyse finde in den Mitochondrien statt, ist falsch – sie läuft im Cytoplasma ab.

Wichtig ist außerdem der Unterschied zwischen Substratkettenphosphorylierung (direkte ATP-Bildung an Enzymen, z. B. in der Glykolyse) und oxidativer Phosphorylierung, bei der ein Protonengradient über die innere Mitochondrienmembran die ATP-Synthase antreibt (Chemiosmose). Bei Sauerstoffmangel läuft stattdessen die Fermentation: Milchsäuregärung in Muskeln oder alkoholische Gärung in Hefen regenerieren NAD+, sodass die Glykolyse weiterlaufen kann – allerdings mit deutlich geringerer ATP-Ausbeute. Wer diese Zusammenhänge kennt, erkennt schnell, warum Aussagen wie 'der Citratzyklus verbraucht Sauerstoff' oder 'Gärung erzeugt CO2 bei Tieren' falsch sind.