2 Fragen zu Energieausbeute

Die Unterschiede zwischen Fermentation und Atmung lassen sich in den folgenden Aspekten zusammenfassen: 1. **Kohlenstofffluss:** - **Fermentation:** Der Kohlenstofffluss in der Fermentation endet oft in organischen Endprodukten wie Ethanol, Milchsäure oder anderen organischen Säuren. Der Kohlenstoff aus dem Glukosemolekül wird nicht vollständig zu CO₂ oxidiert. - **Atmung:** Bei der Atmung wird der Kohlenstoff aus Glukose vollständig zu CO₂ oxidiert. Dies geschieht durch eine Reihe von Stoffwechselwegen, einschließlich Glykolyse, Citratzyklus und oxidative Phosphorylierung. 2. **Energieausbeute:** - **Fermentation:** Die Energieausbeute ist relativ gering. Pro Molekül Glukose werden nur etwa 2 ATP-Moleküle durch Substratkettenphosphorylierung gewonnen. - **Atmung:** Die Energieausbeute ist deutlich höher. Pro Molekül Glukose können bis zu 36-38 ATP-Moleküle gewonnen werden, hauptsächlich durch oxidative Phosphorylierung in der Elektronentransportkette. 3. **Terminale Elektronenakzeptoren:** - **Fermentation:** Es gibt keine externen terminalen Elektronenakzeptoren. Stattdessen werden die Elektronen auf interne organische Moleküle übertragen, die als Elektronenakzeptoren fungieren. - **Atmung:** Die terminalen Elektronenakzeptoren sind extern. In der aeroben Atmung ist der terminale Elektronenakzeptor Sauerstoff (O₂), der zu Wasser (H₂O) reduziert wird. In der anaeroben Atmung können andere Moleküle wie Nitrat (NO₃⁻), Sulfat (SO₄²⁻) oder Kohlendioxid (CO₂) als terminale Elektronenakzeptoren dienen. Diese Unterschiede spiegeln die verschiedenen Wege wider, wie Zellen Energie gewinnen und Kohlenstoffverbindungen verarbeiten.

Die Gluconeogenese ist der Prozess, durch den Glucose aus Nicht-Kohlenhydrat-Vorläufern, wie Pyruvat, synthetisiert wird. Für die Umwandlung von 6 Pyruvatmolekülen in 3 Glucosemoleküle sind insgesamt 6 ATP-Äquivalente erforderlich. Hier ist die Erklärung: 1. **Energieverbrauch**: Die Gluconeogenese ist ein energetisch aufwendiger Prozess. Für die Umwandlung von 1 Molekül Pyruvat in Glucose werden 4 ATP und 2 GTP benötigt. Da 6 Pyruvatmoleküle in 3 Glucosemoleküle umgewandelt werden, ergibt sich folgende Rechnung: - 6 Pyruvat → 3 Glucose benötigt 6 × 4 ATP = 24 ATP und 6 × 2 GTP = 12 GTP. 2. **ATP-Äquivalente**: GTP kann als energetisch gleichwertig zu ATP betrachtet werden, daher wird die gesamte Energieausbeute in ATP-Äquivalenten angegeben. Das bedeutet, dass die Gesamtenergie für die Synthese von 3 Glucosemolekülen aus 6 Pyruvatmolekülen 24 ATP + 12 ATP (aus GTP) = 36 ATP-Äquivalente beträgt. Zusammenfassend benötigt die Gluconeogenese von 6 Pyruvat zu 3 Glucose insgesamt 36 ATP-Äquivalente, was den hohen Energieaufwand für diesen biosynthetischen Prozess verdeutlicht.