Versuch: Atmung

Tierphysiologie (Stoffwechselteil) 3. Semester
Versuch: Atmung
Seiten im Campbell und Tierphsbuch
Zusammenfassung Campbell S. 915 bis 925
RQ Tierphys S. 259
Was sind Tracheen? T. S. 255 / Cam S. 746 f., 917 ff., 1349
Lunge : T. S. 243 ff. / Cam S. 920
Atmungskette : T. S. 53, 54 / Cam. S. 179 – 181, 187
Phosphorylierung: T. S. 54 / Cam. S. 188 f
Glykolyse: T. S. 52 / Cam. S. 180 – 184, 190 – 196
Citratsäurezyklus: T. S. 53 / Cam. S. 180 f, 184 -186, 193- 196, 190
ATP: T. S. 259
chemiosmotische Hypothese: T. S. 55 / Cam. S. 188f, 211, 763, 828
elektrochemische Gradient: Cam. S. 165f, 763, 1331
Christian Freese
2.1.
Tierphysiologie (Stoffwechselteil) 3. Semester
Atemorgane
Respirationsorgane: Lunge, Kiemen, Haut, Tracheen
Tracheen:
Funktion des Gasaustausches sowie Transport zu den
Verbrauchsorganen. (Blut kaum Transport von Sauerstoff)
Stigma = Atemöffnung; enden in sog. Tracheolen (Ort des Austausches)
Meist kleine Tiere wegen der Dauer der Diffusion
Weiterleitung der Gase durch Diffusion und bei größeren Tracheen
auch durch Atembewegung.
Diese entstehen durch die Abflachung des Abdomens Æ
Blutdruckanstieg im Körper Æ Tracheenkanäle werden
zusammengedrückt (Expiration)
bei manchen Larven und Heuschrecken auch durch Muskeln sowie
Flugmuskelatur
Kiemen:
nur 1% Sauerstoff in Wasser gelöst Æ Ventilation des Wassers durch
Ausfaltung der Körperoberfläche
Wasser strömt durch die Kiemen und Sauerstoff wird adsorbiert.
Æ Gegenstromaustausch : dadurch ist volle Sauerstoffaufnahme
gewährleistet da der Partialdruck im Wasser immer höher ist als der des
Blutes.
Blut leitet den Sauerstoff zu den Verbrauchsorganen
Hautatmung:
Sauerstoff wird über die Haut aufgenommen (Diffusion)
meist bei nicht hoch entwickelten Tieren (Protazoen, Plathelminhen)
allerdings auch bei Mollusken und Amphibien (dort aber nicht ohne
Lungenatmung)
abgewandelt davon ist auch die Darmatmung bei Crustacaen
Christian Freese
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Lungenatmung:
lokal begrenztes Atemorgan der meisten Lnadwirbeltiere
bestehend aus 2 Lungenflügeln
umgeben von doppelwandiger Hülle ( Pleura)
Weg: Nase, Luftröhre, Trachea, Bronchien, Bronchiolen, Alveolen
(luftgefüllter Raum am Ende der Bronchiolen, der von Kapilarnetz
umgeben ist)
Unterdruckatmung bei Säugern, Überdruckatmung bei Frosch
Bewegung des Diaphragmas (Zwerchfells) ist Grund der Atmung
es bleibt immer Luft zurück, um das Kolabieren der Alveolen z
verhindern
Gasaustausch der Lunge hängt von den Partialdücken ab
Blut kommt in die Lunge mit Partialdruck von Sauerstoff der geringer
ist als der in der Lunge Æ Gasaustausch durch Diffusion.
Proteine binden Sauerstoff und transportieren es zum Verbraucher
Steuerung der Atmung über verlängertes Mark (medulla oblongata) und
Brücke (Pons)
2.2
Gewinnung der chemischen Energie (ATP)
kataboler Stoffwechsel bedeutet Energie liefernder Stoffwechsel
Gewinnung durch Energie durch Zellatmung Æ aerobe Energiegewinnung
Org. Verbindung + Sauerstoff Æ Kohlendioxid + Wasser + Energie (ATP)
z.B.: der Abbau von Glukose:
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + ATP + Wärme
ATP (Adenintriphosohat) ist ein universeller biologischer Energieüberträger
Ziel eines Organismus ist die Regenerierung des ADP zu ATP. Mit Hilfe der Atmung
wird die dabei benötigte Energie geliefert. Die Energie kommt aus Betriebsstoffen
(Proteine, Kohlenhydrate oder Fett).
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Bei der Übertragung der Energie spielen Redoxreaktionen eine Rolle, bei denen
Elektronen übertragen werden.
Die Zellatmung hat drei große Abschnitte:
Glykolyse
Citratzyklus
Atmungskette
siehe Campbell (perfekte Grafiken)
Glykolyse:
Bei diesem Vorgang wird die Energie der Betriebsstoffe durch
Oxidation zu Pyruvat freigesetzt. Da das Pyruvat noch weitere Energie
beinhaltet wird dies im 2. Abschnitt ausgenutzt.
6er Zucker zu 2 x 3er Zucker werden oxidiert und zu Pyruvat
umgeordnet.
Dabei werden die bei der Oxidation freiwerdenden Elektronen auf
NAD+ übertragen.
Nebenbei findet auch eine sog Substratkettenphosphorylierung statt.
(es entstehen 4 ATP, davon wurden 2 schon verbraucht, Summe 2 ATP)
Summe:
2 ATP gebildet
2 NADH+H+
Citratzyklus: vor dem Citratzyklus wird das Pyruvat zu Acetyl CoA umgesetzt
Æ dabei wird 1 CO2 frei
es entsteht ein NADH+H+
AcetylCoA rein Æ Oxalat
Summe:
4 NADH+H+ , 1 ATP, 1 FADH2
Atemkette:
hier gibt es 4 Komplexe
NADH+H+ überträgt die Elektronen auf Komplex I, FADH2 auf
Komplex II.
Die Komplexe liegen in der Mitochondrieninnenmembran
durch die Abgabe der Elektronen auf einen weiter elektronegativeren
Überträger wird immer so viel Energie frei, das aktiv Protonen aus den
Mitochondrien gepummt werden.
Am Ende werden die Elektronen auf den Sauerstoff übertragen, der sich
dann mit H+ Ionen zu Wasser (metaboles Wasser) verbindet.
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Durch den erhöhten Protonengradienten zwischen Mitochondrien und
Außenmedium folgt ein Ausgleich dieses Unterschieds und somit ein
Einströmen der Protonen (Chemiosmose).
Durch das gebildete Wasser ist der Gradient noch höher, da innen die
Protonen gebunden werden.
Durch die Chemiosmose (Zahnradmodell) wird die beim Einstrom anfallende
Energie zur Bildung von ATP aus ADP + P genutzt. Den Prozess nennt man
Oxidative Phosphorylierung.
2.3.
Aufgaben im Skript
1)
78 % Stickstoff
21 % Sauerstoff
1% Edelgase
0,03% Kohlenstoffdioxid
2)
Kiemen ( Fische)
Lungen (Landwirbeltiere)
Hautatmung (Frösche, Amöben)
Tracheen (Insekten)
3)
Redoxreaktionen: Übertragung von Elektronen
Säure-Base-Reaktionen: Übertragung von Protonen
4)
siehe Skript
5)
siehe oben
6)
ohne den Sauerstoff wäre die Atemkette nicht vollständig und somit kein aerober
Stoffwechsel möglich
7)
Die Sauerstoffatome des Kohlenstoffdioxids kommen vom Betriebstoff
Die Sauerstoffatome des eingeatmeten Sauerstoffs werden zu metabolem Wasser
8)
Elektrochemischer Gradient: Kombination aus chemischem Konzentrationsgefälle und
elektrischem Membranpotential
Zellinneres neg
Zelläußeres pos.
Das Kohlenstoffdioxidvolumen muss nicht auf Normalbedingungen gebracht werden,
da es sofort mit KOH gebunden wird und somit schon rein vorliegt.
9)