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Geprüft am 2026-02-05. Was noch umstritten ist, wird als umstritten gekennzeichnet.
== Eigenschaften == Gewebszellen bilden untereinander Zellkontakte aus, die unter anderem den Zusammenhalt des jeweiligen Gewebes und eine Zell-Zell-Kommunikation bewirken. Dagegen liegen Suspensionszellen (z. B. Blutzellen wie PBMC) meistens einzeln vor. Durch geeignete Messverfahren können Zellkontakte bestimmt werden. Mit einem Rasterkraftmikroskop können einzelne Zellpaare auseinandergezogen werden und die dafür notwendigen Kräfte bestimmt werden. Durch Ansaugen von Flüssigkeit mit einer Mikropipette kann ein konstanter Sog zur Trennung von Zellverbänden verwendet werden. Durch eine Zentrifugation können Zellen bei einer definierten Kraft getrennt werden. Durch eine Fluoreszenzmarkierung von Zellen oder über eine Isotopenmarkierung (meistens 51Cr) können Zellkontakte nachgewiesen werden. Die Hämagglutination (z. B. beim Influenzavirus) und die Rosettierung (z. B. bei Pockenviren oder Plasmodien) sind charakteristische Eigenschaften von manchen Infektionserregern und werden zur Bestimmung anhand ihrer Zelladhäsion verwendet.
Quellen: de.wikipedia.org
Die Zellatmung ist ein Stoffwechselvorgang, bei dem durch Oxidation organischer Stoffe Energie gewonnen wird. Im häufigsten Fall, der aeroben Atmung, die bei allen Eukaryoten und bei vielen Prokaryoten vorliegt, wird dabei Sauerstoff (O2) als Oxidationsmittel genutzt. Als Endprodukte werden Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) frei. Die dabei gewonnene Energie steht in Form von Adenosintriphosphat (ATP) für energieverbrauchende Lebensvorgänge zur Verfügung. Bei Prokaryoten kommt außerdem die anaerobe Atmung vor, bei der anstelle von Sauerstoff andere Stoffe als Oxidationsmittel dienen. Die Zellatmung entspricht, allerdings nur formal, einer „kalten Verbrennung“. Der Vorgang läuft in vielen kleinen Einzelschritten ab, und die freiwerdende Energie kann daher zu großen Teilen gespeichert werden. Der hierbei im Organismus am häufigsten „verbrannte“ Stoff ist Glucose (Traubenzucker). Die Summengleichung lautet in diesem Fall:
Quellen: de.wikipedia.org
Aus einem Molekül Glucose und sechs Molekülen Sauerstoff werden sechs Moleküle Kohlenstoffdioxid und sechs Moleküle Wasser. Dabei werden Glucose zu Kohlendioxid oxidiert und zugleich Sauerstoff zu Wasser reduziert – eine in viele Einzelschritte zerlegte Redoxreaktion. Eine Redoxreaktion kann formal als eine Übertragung von Elektronen betrachtet werden, wobei die Oxidation eines Reaktionsteilnehmers eine Abgabe von Elektronen und die Reduktion eines anderen Teilnehmers eine Aufnahme von Elektronen darstellt. Parallel erfolgen jedoch auch Übertragungen von Protonen, was in der Summe – allerdings im Ablauf getrennt – einer Übertragung von Wasserstoff entspricht.
Quellen: de.wikipedia.org
Die Glykolyse (= Zuckerzerlegung) läuft im Cytoplasma ab. Bei diesem Vorgang wird Glucose gespalten. Zunächst erfolgt eine zweifache Phosphorylierung, wobei erst Glucose-6-phosphat entsteht, das über Fructose-6-phosphat in Fructose-1,6-bisphosphat übergeht. Für diese Prozesse werden 2 Moleküle ATP zu 2 Molekülen ADP dephosphoryliert. Durch die Phosphorylierungen ist der Zucker nun in einem aktivierten Zustand. Dieser C6-Körper wird dann in zwei C3-Körper gespalten, in ein Molekül Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und ein Molekül Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP). Nur das Glycerinaldehyd-3-phosphat wird weiter abgebaut, deswegen wird das DHAP in dieses isomerisiert. Ein weiteres Molekül anorganischen Phosphates wird angelagert und GAP wird oxidiert, wodurch 1,3-Bisphosphoglycerat (1,3bPG) entsteht. Die Elektronen werden auf den Wasserstoffüberträger NAD+ (Nicotinamidadenindinukleotid) übertragen. Im weiteren Schritt wird ein Phosphatrest (Pi) auf ADP übertragen, so dass ATP und Glycerinsäure-3-phosphat (3-PG) entstehen. 3-PG wird zu Glycerinsäure-2-phosphat (2-PG) isomerisiert. Durch Abspaltung von Wasser entsteht daraus Phosphoenolpyruvat (PEP). In diesem letzten Schritt der Glykolyse wird auch der letzte Phosphatrest auf ADP übertragen, so dass Pyruvat und ATP entstehen. Auf dem Weg von GAP zum Pyruvat werden also je Molekül GAP zwei Moleküle ATP durch Phosphorylierung von ADP gebildet. Nettobilanz der Glykolyse:
Quellen: de.wikipedia.org
Der Citratzyklus findet bei Eukaryoten in der Matrix der Mitochondrien und bei Prokaryoten im Cytoplasma statt. Er ist nach dem ersten Zwischenprodukt benannt, dem Citrat, dem Anion der Citronensäure. Zunächst wird das Pyruvat aus der Glykolyse durch eine oxidative Decarboxylierung in Acetat, das Anion der Essigsäure, umgewandelt, wobei CO2 abgespalten (Decarboxylierung) und 2 H-Atome auf NAD+ übertragen werden (Redoxreaktion). Das Acetat wird dabei an Coenzym A (CoA) gebunden, so dass Acetyl-CoA entsteht. Bilanz der oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat:
Quellen: de.wikipedia.org
Das Acetyl-CoA wird dann in den Citratzyklus eingeschleust, indem es mit Oxalacetat zu Citrat kondensiert – durch Aufnahme von Wasser und Abspaltung von Coenzym A. Dabei wird also das Coenzym A regeneriert. Anschließend erfolgen zwei weitere oxidative Decarboxylierungen. Bei der ersten wird CO2 abgespalten und Wasserstoff vom Wasserstoffüberträger NAD+ übernommen (Bildung von NADH), so dass α-Ketoglutarat gebildet wird. Im nächsten Schritt wird mit Hilfe von Coenzym A erneut CO2 abgespalten und Wasserstoff auf NAD+ übertragen. Die darauf folgenden Schritte dienen nur noch der Regenerierung von Oxalacetat, damit der Zyklus wieder von vorn beginnen kann. Dies geschieht über die Moleküle Succinyl-CoA, Succinat, Fumarat und Malat. Bilanz des Citratzyklus (läuft je Molekül Glucose zweimal ab, da aus 1 Mol Glucose 2 Mol Pyruvat und somit auch 2 Mol Acetyl-Coenzym A gebildet werden):
Quellen: de.wikipedia.org
=== Atmungskette === Durch den bisherigen Prozess sind 4 ATP entstanden. Den größten Teil der ATP-Ausbeute liefert jedoch die Atmungskette durch Oxidation der an die Wasserstoffüberträger NAD und FAD gebundenen Wasserstoffatome mit Sauerstoff (O2). Insgesamt stehen 10 NADH (2 aus der Glykolyse, 2 aus der oxidativen Decarboxylierung und 6 (2 mal 3) aus dem Citratzyklus) und 2 FADH2 (Flavinadenindinukleotid) zur Verfügung, also 24 Reduktionsäquivalente. Ein NADH gibt 2 Elektronen (e−) ab, wodurch der am NAD gebundene Wasserstoff als Proton (H+) frei wird und das verbleibende NAD-Molekül positiv geladen wird: NAD+. Weil die so abgegebenen 2 Elektronen auf einem recht hohen Energieniveau liegen (sehr niedriges Redoxpotential des Redoxpaares NADH/NAD+), können mit ihrer Hilfe 10 Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum transportiert werden. Dies geschieht folgendermaßen: Die 2 Elektronen des NADH reduzieren den ersten Komplex (Komplex I) von mehreren Enzym-Komplexen der Atmungskette, die sich zwischen Matrix und Intermembranraum des Mitochondriums befinden. Jedes Elektron wird nun über Redoxreaktionen von einem Enzym-Komplex zum nächsten weitergegeben. Aufgrund der Weitergabe von Elektronen von Komplex zu Komplex wird dieser Vorgang auch als Elektronentransportkette bezeichnet. Durch den Komplex I, den Komplex III und den Komplex IV werden H+-Ionen (Protonen) aus der Matrix in den Intermembranraum transportiert.
Quellen: de.wikipedia.org
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