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Zellatmung – lebensnotwendig für alle Zellen 06:05 min

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Transkript Zellatmung – lebensnotwendig für alle Zellen

Hallo! Bestimmt hast du schon mal von dem Experiment von Joseph Priestley gehört. Stellt man eine Pflanze unter eine luftdicht verschlossene Glasglocke, lebt sie weiter, eine Maus jedoch nicht. Sind sowohl Maus als auch Grünpflanze unter der Glocke, leben beide weiter. Das hat mit der Atmung in den Zellen zu tun, die auch dein Körper zum Überleben braucht. In diesem Video lernst du die Wortgleichung der Zellatmung kennen, die Mitochondrien als Energieproduzenten sowie autotrophe und heterotrophe Stoffwechselprozesse und die Unterschiede bei Tag und bei Nacht. Als Erstes schauen wir uns an, was bei der Zellatmung eigentlich passiert. Darunter versteht man den Vorgang der Energieumwandlung in den Zellen. Die meisten Zellen, egal ob in Pflanzen oder Tieren, nutzen Traubenzucker, also Glucose, als Energiequelle. Diese entsteht bei den Pflanzen beim Abbau von Stärke und bei Tieren durch den Abbau von Glykogen. Glucose und Sauerstoff sind die Ausgangsstoffe, die von der Zelle in die Endprodukte Wasser und Kohlenstoffdioxid umgewandelt werden. Dabei wird Energie freigesetzt für die Aufrechterhaltung der Lebensprozesse und für das Wachstum. Nebenbei entsteht auch Wärme, die an die Umwelt abgegeben wird. Deshalb ist die Temperatur in der Erde rund um diese stark atmenden Keimlinge erhöht. Keimlinge besitzen auch besonders viele Mitochondrien. Das sind die Kraftwerke der Zellen. Wie Chloroplasten haben sie zwei Membrane. Die innere besitzt viele Einstülpungen zur Oberflächenvergrößerung. An dieser inneren Membran findet die eigentliche Stoff- und Energieumwandlung statt. Diese Zellorganellen sind kugel- bis stäbchenförmig und winzig klein, nur ein bis acht Mikrometer lang und kaum unter dem Mikroskop zu erkennen. Jede Zelle enthält Mitochondrien. Will man die biologische Bedeutung von Pflanzen in diesem Zusammenhang verstehen, muss man sich mit autotropher und heterotropher Ernährung auseinandersetzen. Autotrophe Ernährung bezeichnet die Aufnahme anorganischer Stoffe zum Aufbau körpereigener, organischer Stoffe. Heterotrophe Ernährung meint hingegen die Aufnahme „fremder“, organischer Stoffe zum Aufbau körpereigener organischer Stoffe. Nimmt eine Pflanze Licht, Kohlenstoffdioxid und Wasser auf, um Fotosynthese zu betreiben, ist das also ein autotropher Prozess zum Aufbau von körpereigenem organischen Material. Frisst ein Reh diese Grünpflanze, nimmt es organische Stoffe auf. Im Laufe der Verdauung wandelt es wiederum diese „fremden“, organischen Stoffe in körpereigene, organische Stoffe um. Es ernährt sich also heterotroph. Auch Keimlinge im Boden ernähren sich heterotroph von ihren Energiereserven. Sie befinden sich noch unter der Erde. Im Dunkeln können sie noch keine Fotosynthese betreiben, also noch keine Energie gewinnen, um zu wachsen. Sie ernähren sich daher nicht autotroph, sondern heterotroph. Aufgrund des Lichts findet Fotosynthese also nur am Tage statt, die Zellatmung hingegen bei Tag und bei Nacht. Deshalb ist der Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft nachts größer als am Tag. Im Dunkeln nehmen auch Grünpflanzen für die Zellatmung Sauerstoff auf und geben CO2 ab, ohne neuen Sauerstoff zu bilden. Bei Tag werden dann wieder Sauerstoff und Glucose aus CO2 und Wasser und unter der Zufuhr von Lichtenergie aufgebaut. Glucose wird der Zellatmung zugeführt und in Wasser, CO2 und Energie umgewandelt. Fassen wir noch einmal zusammen: Bei der Zellatmung wird bei der Umwandlung von Glucose und Sauerstoff in Kohlenstoffdioxid und Wasser Energie bereitgestellt. Nebenbei wird Wärme an die Umwelt abgegeben. Dieser Prozess findet an der inneren, stark gefalteten Mitochondrienmembran statt. Tagsüber bauen Grünpflanzen aus Wasser, Kohlenstoffdioxid und unter Einwirkung von Licht Glucose und Sauerstoff auf. Dieser Prozess der Fotosynthese ist autotroph, da aus anorganischen Stoffen körpereigene, organische aufgebaut werden. Dem gegenüber steht die heterotrophe Ernährung, bei der organische Stoffe in körpereigene, organische Stoffe umgewandelt werden. Die Glucose wird sowohl tagsüber als auch nachts bei der Zellatmung in Energie umgewandelt. Der CO2-Gehalt in der Luft ist nachts also höher. Ich hoffe, du hast viel gelernt. Tschüss!

32 Kommentare
  1. Hallo Sahra A.,
    ja, haben wir. Schau doch mal auf diese Übersichtsseite:
    https://www.sofatutor.com/biologie/zellbiologie-und-biochemische-grundlagen/stoff-und-energieumwandlungen-in-der-zelle/zellatmung-biochemische-grundlagen
    Hier findest du viele nützliche Infos und weitere Videos rund um das Thema „Zellatmung“.
    Selbstverständlich kannst du auch gerne unsere Suchfunktion nutzen und so weitere Videos zur „Glykolyse“, zum „Citratzyklus“ oder zur „Atmungskette“ finden. 
    Ich hoffe, das hilft dir weiter.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor 7 Monaten
  2. Habt ihr auch ein Video zu den vier Teilschritten der Zellatmung ( Glycolyse, oxidative Decarboxylierung, Citratcyclus & Endoxidation)?

    Von Sahra A., vor 7 Monaten
  3. Bestes Video, mein Hirn bedankt sich inständig:)

    Von Die Denise, vor mehr als einem Jahr
  4. Hallo Alex Bowker3,
    da Pflanzen Fotosynthese und Zellatmung betreiben und somit sowohl Sauerstoff als auch Kohlenstoffdioxid produzieren, können sie länger alleine unter der Glasglocke überleben als Tiere. Aber du hast recht, zusammen überleben sie beide deutlich länger.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als einem Jahr
  5. Ich glaube ihnen ist da ein Fehler unterlaufen.
    Die Pflanze und die Maus können beide nicht alleine überleben unter der Glocke da die Maus sowohl auch als die pflanze limitierten Sauerstoff/ Kohloenstoffdyoxid haben.

    Von Alex Bowker3 1, vor mehr als einem Jahr
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Zellatmung – lebensnotwendig für alle Zellen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Zellatmung – lebensnotwendig für alle Zellen kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die Wortgleichung der Zellatmung.

    Tipps

    Welchen der angegebenen Stoffe atmest du ein, welchen atmest du aus?

    Wenn man Energie braucht, kann das helfen...

    Die Zellatmung ist die Rückreaktion der Fotosynthese!

    Lösung

    Die Zellatmung dient sehr vielen Organismen wie Pflanzen und Tieren zur Energiegewinnung. Dazu wird in den Zellen schrittweise eine Reaktion durchgeführt, die du einfach nachmachen kannst: Traubenzucker wird verbrannt, also mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht. Da dies in den Zellen schrittweise geschieht, entstehen natürlich keine Flammen - aber es wird genauso viel Energie freigesetzt. Ein Teil davon ist für den Organismus nutzbar, ein Teil wird aber auch – wie bei der Verbrennung – als Wärmeenergie abgegeben. Auch die Reaktionsprodukte sind bei der Verbrennung von Traubenzucker und bei der Zellatmung die gleichen: neben Kohlenstoffdioxid ($CO_2$) entsteht Wasser.

  • Beschreibe Aufbau und Funktion der Mitochondrien.

    Tipps

    Wie viele Membranen kannst du in der Abbildung erkennen?

    Chloroplasten sind für die Fotosynthese zuständig.

    Alle Zellen müssen sich mit Energie versorgen!

    Lösung

    In den Mitochondrien finden wichtige Reaktionen der Zellatmung statt. Sie dienen den Zellen zur Energieversorgung, man nennt sie deshalb auch die Kraftwerke der Zellen. Obwohl sie nur wenige $\mu m$ klein sind, sind sie für die Zellen unentbehrlich. Sie kommen daher in allen tierischen und pflanzlichen Zellen vor. Mitochondrien sind in allen Zellen gleich aufgebaut: Sie bestehen aus zwei Membranen. Die innere Membran ist stark gefaltet.

  • Erkläre das Ergebnis von Priestleys Experiment.

    Tipps

    Taucher atmen aus Druckflaschen, die Sauerstoff enthalten.

    Lösung

    Die Maus ist zum Überleben auf organische Stoffe und Sauerstoff angewiesen, sie ist heterotroph. Nach kurzer Zeit unter der Glasglocke steht kein Sauerstoff mehr zur Verfügung. Sie kann daher keine Zellatmung mehr durchführen und stirbt.

    Die Pflanze ist autotroph, benötigt also zum Überleben keine organischen Stoffe. Sie benötigt für die Fotosynthese einige anorganische Stoffe, Wasser und Kohlenstoffdioxid. Beides findet sie zunächst unter der Glasglocke. Nach einer Weile geht das Kohlenstoffdioxid zur Neige. Da die Pflanze jedoch auch die Zellatmung durchführen kann, überlebt sie zunächst. Sobald nicht mehr genügend anorganische Stoffe vorhanden sind, stirbt sie aber auch.

    Beide Lebewesen gemeinsam unter der Glasglocke ergänzen sich: Da die Maus Kohlenstoffdioxid herstellt, kann die Pflanze mehr Fotosynthese betreiben und damit mehr Energie aus dem Sonnenlicht gewinnen. Die Maus erhält Sauerstoff und auch Nährstoffe von der Pflanze und überlebt daher ebenfalls länger.

  • Erkläre, warum Samen nicht zu tief in die Erde gepflanzt werden dürfen.

    Tipps

    Zur Energiegewinnung mit Fotosynthese benötigen Pflanzen Sonnenlicht!

    Glucose als Energielieferant kann ohne Fotosynthese nicht nachgeliefert werden.

    Lösung

    Pflanzen können mehr als wir Menschen: Sie können nicht nur durch Zellatmung Energie aus Glucose gewinnen, sie können die Glucose auch durch Fotosynthese selbst herstellen! Dies können sie aber nur, wenn sie ihre grünen Blätter in das Sonnenlicht halten können. Da Pflanzen erst nach einer Zeit des Wachstums Blätter bilden können, besitzen sie im Samen einen Energievorrat. Dieser Vorrat ist aber begrenzt: Hat die Pflanze ihn aufgebraucht, und noch keine Blätter gebildet, so stirbt sie ab! Glucose kann die Pflanze nur selbst bilden, aber nicht aufnehmen. Ist die im Samen gespeicherte Glucose aufgebraucht, verhungert die Pflanze daher. Wenn der Weg zum Sonnenlicht zu weit ist, kann aus einem Samen daher keine Pflanze wachsen.

  • Definiere die Begriffe autotropher Organismus und heterotropher Organismus.

    Tipps

    Das Wort autotroph stammt aus dem Griechischen und bedeutet soviel wie sich selbst ernährend.

    Das Wort heterotroph stammt ebenfalls aus dem Griechischen und bedeutet soviel wie sich von anderen ernährend.

    Als organische Stoffe werden Stoffe bezeichnet, die von Lebewesen hergestellt wurden, alle anderen Stoffe nennt man anorganische Stoffe.

    Lösung

    Nicht alle Organismen auf der Welt können von den natürlichen Stoffen, die auf unserer Erde zur Verfügung stehen, leben. Sie benötigen Nährstoffe, die von anderen Lebewesen hergestellt werden. Diese Lebewesen ernähren sich also von anderen Lebewesen. Mit dem aus dem Griechischen stammenden Fachwort bezeichnet man sie als heterotroph. Die Organismen, die zum Leben keine von anderen Lebewesen erzeugten Stoffe benötigen, ernähren sich hingegen von anorganischen Stoffen, die Sonne kann als Energiequelle dienen. Sie werden als autotroph bezeichnet.

  • Ordne die Lebewesen den autotrophen oder heterotrophen Organismen zu.

    Tipps

    Die Buche ist ein großer Baum mit vielen grünen Blättern.

    Nicht immer entsteht bei heterotropher Energiegewinnung Kohlenstoffdioxid – auch andere Stoffe wie Milchsäure oder Alkohol können als Reststoff entstehen.

    Schwefelverbindungen sind anorganische Stoffe, die viel Energie enthalten. Die Energie kann genutzt werden, um körpereigene Stoffe zu bilden.

    Musst du organische Stoffe zu dir nehmen, oder genügen dir zum Überleben anorganische Stoffe wie Salz, Kohlenstoffdioxid und Wasser?

    Lösung

    Heterotrophe Organismen nehmen organische Stoffe auf. Daraus stellen sie körpereigene Stoffe her. Sie nutzen die organischen Stoffe aber auch, um daraus Energie zu gewinnen. Diese Energie benötigen sie, da der Aufbau der körpereigenen Stoffe Energie erfordert. Der Regenwurm, der Mensch, aber auch Hefepilze und viele Bakterien nehmen organische Stoffe auf und ernähren sich daher heterotroph. Bei der Energiegewinnung können auch andere Stoffe entstehen als bei der Zellatmung, zum Beispiel Alkohol oder Methan.

    Autotrophe Organismen nehmen keine organischen Stoffe auf, sie brauchen daher eine andere Energiequelle. Pflanzen und Algen nutzen dazu die Energie des Sonnenlichtes, das sie mithilfe der Fotosynthese gewinnen. Aber auch einige anorganische Stoffe wie Schwefelverbindungen in vulkanischen Quellen enthalten Energie, die von speziellen Organismen genutzt werden kann.