ZirkelschlagArbeitsblätter / Themen A–Z / Biologie
Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette
Biologie · Klasse 11–12 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
LehrplanHessen: Q3.2 Fotosynthese und Grundlagen der Zellatmung
Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus und Atmungskette als Bilanz — mit den ATP-Werten, die die Aufgaben vorgeben.
Worum es geht
Glucose wird schrittweise zu CO₂ oxidiert. Die abgegebenen Elektronen tragen NADH und FADH₂ zur Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran; dort treiben sie einen Protonengradienten auf, den die ATP-Synthase nutzt. Wie viel ATP ein NADH liefert, ist nicht ganzzahlig festgelegt. Die Aufgaben nennen deshalb die Werte: 2,5 bzw. 1,5 (neuere Angabe) oder 3 bzw. 2 (ältere Angabe) ATP pro NADH bzw. FADH₂.
Die Bilanz pro Glucose
| Abschnitt (Ort) | Produkte | CO₂ |
|---|---|---|
| Glykolyse (Cytoplasma) | 2 Pyruvat, 2 ATP netto, 2 NADH | 0 |
| oxidative Decarboxylierung (Matrix) | 2 Acetyl-CoA, 2 NADH | 2 |
| Citratzyklus (Matrix), zwei Umläufe | 2 ATP (GTP), 6 NADH, 2 FADH₂ | 4 |
| Atmungskette (innere Membran) | ATP aus 10 NADH und 2 FADH₂; O₂ wird zu H₂O | 0 |
| Gärung | nur die 2 ATP der Glykolyse; NAD⁺ wird regeneriert | — |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Wie viel ATP liefert eine Glucose, wenn ein NADH 2,5 ATP und ein FADH₂ 1,5 ATP liefert (auch das NADH aus der Glykolyse zählt voll)?
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Substratkette | 2 + 2 = 4 ATP | Glykolyse netto 2, Citratzyklus 1 pro Umlauf |
| 2 · NADH zählen | 2 + 2 + 6 = 10 NADH | pro Glucose laufen zwei Pyruvat durch |
| 3 · FADH₂ zählen | 2 FADH₂ | eins pro Citratzyklus-Umlauf |
| 4 · Atmungskette | 10 · 2,5 + 2 · 1,5 = 28 ATP | FADH₂ gibt seine Elektronen erst an Komplex II ab, es werden weniger Protonen gepumpt |
| 5 · Summe | 4 + 28 = 32 ATP | mit 3 und 2 ergäben sich 4 + 30 + 4 = 38 ATP |
Der typische Fehler
Den Citratzyklus nur einmal zählen. Die Werte 3 NADH, 1 FADH₂ und 1 ATP gelten pro Acetyl-CoA. Aus einer Glucose entstehen aber zwei Acetyl-CoA, der Zyklus läuft zweimal. Wer nur einmal zählt, erhält 7 statt 10 NADH und landet weit unter 32.
So prüfst du dein Ergebnis
Kohlenstoff und Elektronen nachzählen. Am Ende müssen alle sechs C-Atome als CO₂ auftauchen: 2 + 4 = 6. Pro Glucose sind es 10 NADH und 2 FADH₂. Beim RQ = V(CO₂)/V(O₂) gilt: Kohlenhydrate 1,0, Proteine etwa 0,8, Fette etwa 0,7.