Warum du einen Teil deines Frühstücks ausatmest, wofür deine Zellen ATP brauchen, wie Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette zusammenarbeiten, und die drei Fehler, die in Klassenarbeiten immer wieder vorkommen.
Bei der Zellatmung reagieren Glucose und Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die Energie der Glucose geht dabei in ATP und Wärme.
Die Glykolyse läuft im Zellplasma, der Rest der Zellatmung im Mitochondrium. Das meiste ATP entsteht an der inneren Mitochondrienmembran.
Bei der Zellatmung entsteht keine neue Energie. Die Energie der Glucose wird nur in ATP und Wärme umgewandelt.
Der erste Teil läuft im Zellplasma, der Flüssigkeit, die die Zelle füllt. Der Rest läuft in kleinen Organellen, die in fast jeder Zelle schwimmen. Muskelzellen haben besonders viele davon.
Der Kohlenstoff im ausgeatmeten CO₂ stammt aus der Nahrung.
Station 1, Zellplasma
Die Glucose mit sechs Kohlenstoff wird in zwei Pyruvat mit je drei Kohlenstoff gespalten.
Unterm Strich bringt das zwei ATP, und NAD⁺ wird zu NADH beladen.
Es entsteht kein CO₂.
Erkennst du an Glucose hinein, zwei Pyruvat heraus.
Station 2, Matrix
Die beiden Pyruvat wandern in die Matrix.
Jedes gibt einen Kohlenstoff als CO₂ ab. Übrig bleibt ein Bruchstück mit zwei Kohlenstoff, gebunden an Coenzym A (Acetyl-CoA).
Dabei werden Überträger beladen.
Erkennst du an Je Pyruvat geht ein CO₂ heraus.
Station 3, Matrix
Das Bruchstück steigt in einen Kreislauf ein. Auf einer Runde gehen zwei Kohlenstoff als CO₂ ab.
Für eine Glucose läuft der Kreis zweimal: vier CO₂, zwei ATP und viele beladene Überträger.
Erkennst du an Ein Kreislauf, CO₂ und viel NADH heraus.
Station 4, innere Membran
Die Überträger geben Elektronen an Eiweiße in der inneren Membran ab.
Mit ihrer Energie werden Protonen aus der Matrix gepumpt: ein Protonengefälle.
Am Ende wird Sauerstoff mit Elektronen und Protonen zu Wasser.
Erkennst du an O₂ hinein, Wasser heraus.
Station 4, innere Membran
Die Protonen strömen durch das Enzym ATP-Synthase zurück und drehen dabei einen Rotor.
So wird aus ADP und Phosphat ATP, hier entsteht das meiste ATP der Zellatmung.
Erkennst du an Protonen strömen zurück, ATP entsteht.
Zusammen etwa 30 bis 32 ATP je Glucose (manche Bücher: 36 bis 38). Ein großer Teil der Energie wird zu Wärme.
Schema mit vereinfachten Molekülen statt Strukturformeln, nicht maßstäblich
ATP (Adenosintriphosphat) trägt drei Phosphate. Löst sich das äußere, wird Energie frei, etwa für einen Muskel, und ADP und Phosphat bleiben übrig.
Die Zellatmung setzt ADP und Phosphat wieder zu ATP zusammen. Das kostet mindestens so viel Energie, wie beim Abgeben frei wird.
Im Video ab 11:46 (auf YouTube ab 11:46, neuer Tab), Kapitel „Typische Fehler“.
Falsch
„Pflanzen atmen nicht, die machen ja Sauerstoff.“
Richtig
Auch Pflanzenzellen atmen, Tag und Nacht. Tagsüber bildet die Photosynthese aber mehr Sauerstoff, als die Pflanze veratmet.
Falsch
„Zellatmung ist das, was die Lunge macht.“
Richtig
Die Lunge tauscht nur Gase aus, das ist die Lungenatmung. Die Zellatmung läuft in den Zellen selbst.
Falsch
„Bei der Zellatmung entsteht Energie.“
Richtig
Energie entsteht nicht neu. Die Zellatmung wandelt die chemische Energie der Glucose in ATP und Wärme um.
Sofort ausgewertet, ohne Anmeldung. Es werden keine Daten gesendet. Die falschen Antworten sind genau die Fehler aus dem Video.
Was wird in deinen Zellen aus dem Sauerstoff, den du einatmest?
Wo bildet die Zelle bei der Zellatmung das meiste ATP?
Was geschieht mit der Energie der Glucose bei der Zellatmung?
Was passiert, wenn ATP in der Zelle Energie abgibt?
Was unterscheidet Lungenatmung und Zellatmung?
Betreiben Pflanzen Zellatmung?
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Erst selbst lösen, dann die Lösung aufklappen.
Klasse 7 bis 10
Musterlösung in drei Teilen
Oberstufe
Musterlösung in vier Teilen
Zwei Seiten: alle Stationen mit Bildern, typische Fehler, Prüfungsaufgaben mit Lösung
Kostenlos. Frei für Schule, Unterricht und Lernen, Logo und URL bleiben drauf.
Wecker überhört. Müsli im Stehen, Jacke, Tür, und du rennst. Der Bus steht schon da. Geschafft. Jetzt sitzt du drin und schnaufst. Atme einmal aus. Ein winziger Teil von dem, was da rauskommt, war heute Morgen noch dein Müsli.
Wie wird aus deinem Frühstück Atemluft, und wozu brauchst du dafür Sauerstoff? Deine Zellen zerlegen den Zucker aus dem Müsli. Sein Kohlenstoff geht als Kohlenstoffdioxid mit dem Atem raus. Der Sauerstoff, den du einatmest, landet in deinen Zellen als Wasser. Das ist Zellatmung. Ich atme übrigens mit Kiemen. Mein Frühstück löst sich also im Meer auf. Erst, wozu du atmest, dann die vier Stationen, die drei häufigsten Fehler und zwei Prüfungsaufgaben.
Also: Wozu atmest du überhaupt? Weil jede deiner Zellen ständig Energie braucht. Auch jetzt, auch im Schlaf. Dein Herz schlägt, dein Gehirn arbeitet, und beim Sprint zum Bus schuften deine Beinmuskeln. Jede dieser Arbeiten kostet etwas. Und bezahlt wird in der Zelle fast immer mit derselben Münze.
Diese Münze heißt A-T-P, ausgeschrieben Adenosintriphosphat. Tri heißt drei: An ihr hängen drei Phosphate, wie drei Perlen an einer Kette. Und wie bezahlt die Zelle damit? Die äußere Perle springt ab. Dabei wird Energie frei, und die treibt zum Beispiel einen Muskel an. Übrig bleiben A-D-P, Adenosindiphosphat, mit nur noch zwei Perlen, und ein einzelnes Phosphat.
Und dann, ist die Münze weg? Nein. A-D-P und Phosphat werden wieder zu A-T-P zusammengesetzt. Die Münze wird aufgeladen. Aber auch das Aufladen kostet Energie, mindestens so viel, wie beim Bezahlen frei wird. Die Zelle druckt also kein neues Geld. Sie lädt leere Münzen auf, und die Energie dafür muss irgendwoher kommen. Merksatz: A-T-P ist die Energie-Münze der Zelle. Sie wird ausgegeben und wieder aufgeladen.
Funfact: Du setzt jeden Tag ungefähr so viel A-T-P um, wie du selbst wiegst. In deinem ganzen Körper steckt davon aber immer nur ungefähr eine Handvoll. Wie geht das zusammen? Jede Münze wird am Tag Hunderte Male ausgegeben und wieder aufgeladen. A-T-P ist also kein Vorrat, den du anlegst, sondern Kleingeld, das ständig im Umlauf ist. Und das Aufladen bezahlt am Ende dein Frühstück.
Im Müsli steckt vor allem Stärke, und deine Verdauung macht daraus Traubenzucker, also Glucose. Eine Glucose ist wie ein großer Geldschein: viel Energie auf einmal, aber keine Maschine in der Zelle nimmt ihn an. Der Getränkeautomat in deiner Schule nimmt ja auch keinen Fünfzig-Euro-Schein. Ich hab's probiert. Also wechselt die Zelle den Schein Schritt für Schritt in Kleingeld, in viele A-T-P-Münzen. Und dafür braucht sie Sauerstoff.
Was dabei herauskommt, verrät die Wortgleichung der Zellatmung: Glucose und Sauerstoff reagieren zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die Energie aus der Glucose landet dabei in A-T-P und in Wärme. Für die Oberstufe mit Formeln: C-sechs-H-zwölf-O-sechs plus sechs O-zwei ergibt sechs C-O-zwei plus sechs H-zwei-O. Das ist die Summengleichung der Zellatmung.
Schau auf die Atome. Links stecken sechs Kohlenstoff in der Glucose. Rechts stecken genau diese sechs in sechs C-O-zwei. Kein Atom kommt dazu, keines geht verloren, sie werden nur neu verteilt. Und der Sauerstoff aus der Luft? Der landet im Wasser. Der Kohlenstoff in deinem Atem stammt also aus deiner Nahrung, heute Morgen zum Beispiel aus deinem Müsli. Merksatz: Glucose und Sauerstoff werden zu Kohlenstoffdioxid und Wasser, die Energie geht in A-T-P und Wärme.
Und die Lunge? Die holt nur den Sauerstoff herein und bringt das C-O-zwei wieder hinaus, mit dem Blut als Transportweg. Die eigentliche Atmung passiert in fast jeder einzelnen Zelle deines Körpers. Darum heißt sie Zellatmung. Der Sauerstoff kommt rein, und das C-O-zwei atmest du aus.
Beweisen kann man das übrigens. Klares Kalkwasser, ein Strohhalm, reinpusten. Milchig! Da ist C-O-zwei drin.
Noch mehr, dann wird's richtig milchig Oh. Wieder klar. Super. So viel bewiesen, dass man nichts mehr sieht. Trotzdem: Milchig heißt, da war C-O-zwei drin. Zu viel macht's wieder klar.
Bleibt die Frage, wo genau in der Zelle das passiert. Der erste Teil läuft im Zellplasma, der Flüssigkeit, die deine Zelle füllt. Der Rest läuft in kleinen Organellen, die in fast jeder deiner Zellen schwimmen: den Mitochondrien. In einer Muskelzelle sind es besonders viele.
Ein Mitochondrium hat zwei Hüllen, also zwei Membranen. Die äußere ist glatt, die innere ist stark gefaltet, so passt viel Fläche hinein. Und ganz innen liegt ein dichter Raum, die Matrix. Merksatz: Die Zellatmung beginnt im Zellplasma und geht in den Mitochondrien weiter. Vier Stationen, ein Weg. Wir gehen ihn mit einem einzigen Zuckermolekül.
Also los, mit einer einzigen Glucose aus deinem Müsli. Sie ist gerade in einer Muskelzelle in deinem Bein angekommen, mitten im Zellplasma. Vor ihr liegen vier Stationen. An jeder halten wir drei Dinge fest: wo sie liegt, wie viel C-O-zwei herauskommt und wie viele Münzen dabei geladen werden.
Station eins liegt gleich hier, im Zellplasma. Die Glucose hat ein Gerüst aus sechs Kohlenstoff-Atomen. Hier wird sie in mehreren kleinen Schritten in zwei Hälften gespalten, mit je drei Kohlenstoff. Darum heißt diese Station Glykolyse, Zuckerspaltung. Aus sechs Kohlenstoff werden zweimal drei. Die zwei Hälften heißen Pyruvat.
Kommt hier schon C-O-zwei raus? Nein. Alle sechs Kohlenstoff stecken noch in den beiden Hälften, und Sauerstoff braucht diese Station auch nicht. Aber ein bisschen Kleingeld fällt schon ab. Die Zelle steckt zwei Münzen hinein und bekommt vier heraus, unterm Strich zwei A-T-P. Ist das schon alles? Nicht ganz. Ein Teil der Energie fährt mit kleinen Überträgern weiter. Ein leerer Überträger nimmt Fracht auf, nämlich Elektronen und Wasserstoff, und ist dann beladen. Im Biobuch heißt der leere Überträger N-A-D-plus, beladen heißt er N-A-D-H.
Merksatz: Die Glykolyse im Zellplasma spaltet Glucose in zwei Pyruvat und bringt zwei A-T-P. Der Großteil der Energie steckt aber noch in den Hälften. Den holt die Zelle im Mitochondrium.
Station zwei wartet direkt hinter dem Eingang. Die beiden Pyruvat wandern durch beide Membranen ins Mitochondrium, bis in die Matrix. Dort gibt jede Hälfte einen Kohlenstoff ab, als C-O-zwei. Das ist das erste Stück Frühstück auf dem Weg nach draußen. Übrig bleibt je ein Bruchstück mit zwei Kohlenstoff, und wieder werden Überträger beladen.
Der Name dieser Station klingt schwer, sagt aber genau das: oxidative Decarboxylierung. Decarboxylierung heißt: Ein Kohlenstoff geht als C-O-zwei ab. Oxidativ heißt: Dabei werden Elektronen abgegeben, an die Überträger. Merksatz: Bei der oxidativen Decarboxylierung in der Matrix gibt jedes Pyruvat ein C-O-zwei ab.
Station drei liegt mitten in der Matrix: der Citratzyklus. Zyklus heißt Kreis. Das Bruchstück mit zwei Kohlenstoff steigt in einen Kreislauf ein, und auf dem Weg einmal herum gehen zwei Kohlenstoff als C-O-zwei ab. Warum ein Kreis? Weil am Ende einer Runde das Molekül wieder da ist, mit dem sie angefangen hat. Es ist sofort bereit für die nächste Runde. Für eine Glucose läuft der Kreis also zweimal, einmal für jede Hälfte.
Und was bringt das? Zweimal zwei, also vier C-O-zwei. Dazu zwei A-T-P und vor allem viele beladene Überträger. Merksatz: Im Citratzyklus in der Matrix wird der restliche Kohlenstoff zu C-O-zwei, und viele Überträger werden beladen.
Zähl mal mit: zwei C-O-zwei aus Station zwei, vier aus dem Kreis. Das sind sechs, genau so viele, wie die Glucose Kohlenstoff hatte. Aber auf der Tafel stehen erst vier Münzen. Wo ist der Rest der Energie? In den beladenen Überträgern. Erst folgen wir einem einzigen Kohlenstoff-Atom, dem ersten, das an Station zwei abgegangen ist.
Es verlässt das Mitochondrium, dann die Zelle, schwimmt mit dem Blut zur Lunge und geht mit deinem Atem hinaus. Auf demselben Weg kommt ihm ein Sauerstoff entgegen. Dieser Kohlenstoff war heute Morgen noch dein Müsli. Und der Sauerstoff, der an ihm vorbeizieht, wird nicht zu C-O-zwei. Er wird zu Wasser.
Und zwar an der inneren Membran. Dort liegt Station vier, die Atmungskette. Hier liefern die beladenen Überträger ihre Fracht ab. Die Elektronen wandern über eine Kette von Eiweißen in der Membran, Stufe für Stufe, und geben dabei Energie ab. Mit dieser Energie werden Protonen, also Wasserstoff-Ionen, durch die innere Membran gepumpt. Sie stauen sich wie Wasser hinter einem Damm. Das nennt man Protonengefälle. Wenn die Protonen zurückströmen, treiben sie einen winzigen Rotor in der Membran an, wie ein Wasserrad. Der Rotor gehört zu einem Enzym, der A-T-P-Synthase. Und die lädt Münze um Münze auf.
Und am Ende der Kette? Da wartet der Sauerstoff. Er nimmt die Elektronen auf, dazu Wasserstoff, und wird zu Wasser. Genau dafür atmest du. Fehlt der Sauerstoff, staut sich die Kette. Die Überträger werden ihre Fracht nicht mehr los, und kaum noch eine Münze wird voll. Merksatz: In der Atmungskette an der inneren Membran entsteht das meiste A-T-P, und Sauerstoff wird zu Wasser.
Damit ist die Tafel voll, und wir können zusammenzählen. Zwei Münzen aus der Glykolyse, zwei aus dem Citratzyklus, und die Atmungskette legt den großen Rest drauf. Zusammen etwa dreißig bis zweiunddreißig A-T-P aus einer einzigen Glucose. Manche Bücher nennen noch sechsunddreißig oder achtunddreißig, nach einer älteren Rechnung. Trotzdem landet nicht alle Energie in Münzen. Ein großer Teil wird zu Wärme. Darum ist dein Körper warm. Dreißig Leute in einem Klassenraum heizen also kräftig mit. Eigentlich hätte die Heizung Hitzefrei verdient.
Neu entstanden ist dabei keine Energie. Sie steckte schon in der Glucose und wurde nur umgepackt, in Münzen und in Wärme. In den Zucker kam sie einmal über das Sonnenlicht, das die Haferpflanze für dein Müsli eingefangen hat. Aus einem großen Schein wird also Kleingeld, und beim Wechseln wird es warm.
Einmal die ganze Tafel. Glykolyse im Zellplasma: kein C-O-zwei, zwei A-T-P. Oxidative Decarboxylierung in der Matrix: zwei C-O-zwei. Citratzyklus in der Matrix: vier C-O-zwei, zwei A-T-P. Atmungskette an der inneren Membran: der große Rest an A-T-P, und Sauerstoff wird zu Wasser. Merksatz: Die Zellatmung zerlegt Glucose in vier Stationen und lädt dabei rund dreißig A-T-P auf. Klingt eindeutig. Trotzdem gehen in Klassenarbeiten genau hier drei Dinge immer wieder schief.
Der erste klingt sogar logisch: „Pflanzen atmen nicht, die machen ja Sauerstoff.“ Nein. Auch Pflanzenzellen haben Mitochondrien und betreiben Zellatmung, Tag und Nacht, im Blatt, im Stängel und in der Wurzel. Tagsüber macht die Photosynthese im Blatt aber mehr Sauerstoff, als die Pflanze veratmet. Darum fällt es nicht auf. Nachts gibt es keine Photosynthese, nur Atmung, und das Blatt gibt C-O-zwei ab. Merksatz: Pflanzen betreiben Zellatmung, Tag und Nacht.
Fehler zwei: „Zellatmung ist das, was die Lunge macht.“ Nicht ganz. Die Lunge tauscht nur Gase aus: Sauerstoff ins Blut, C-O-zwei hinaus. Das heißt Lungenatmung oder äußere Atmung. Die Zellatmung läuft dagegen in den Zellen selbst, auch in Zellen, die nie eine Lunge zu sehen bekommen. Pflanzen und viele Bakterien atmen sogar ganz ohne Lunge. Die Lunge ist der Lieferdienst, die Zelle ist die Küche. Und anders als jeder Pizzadienst nimmt dieser Lieferdienst auf dem Rückweg sogar den Küchenmüll mit. Merksatz: Die Lunge tauscht Gase aus, geatmet wird in der Zelle.
Und Fehler drei, der teuerste in der Klausur: „Bei der Zellatmung entsteht Energie.“ Nein. Energie kann weder neu entstehen noch verschwinden. Die Zellatmung wandelt sie nur um: Was in der Glucose gespeichert war, steckt danach zum Teil in A-T-P, der Rest ist Wärme. Vorher und nachher ist die Summe gleich. Für die Klausur schreibst du: Bei der Zellatmung wird die chemische Energie der Glucose in A-T-P und Wärme umgewandelt. Drei Fehler, die dir ab jetzt nicht mehr passieren. Dann zeig mal, was du kannst.
Erinnerst du dich an den Sprint zum Bus? Genau darum geht es in Aufgabe eins, Klasse sieben bis zehn. Die Aufgabe: „Erkläre mithilfe der Wortgleichung der Zellatmung, warum du beim Sprinten schneller atmest.“ Drück Pause. Ich puste so lange in mein Kalkwasser. Aber diesmal nur ein bisschen.
Die Lösung in drei Punkten. Erstens: Beim Sprinten arbeiten deine Beinmuskeln viel stärker und verbrauchen viel mehr A-T-P. Zweitens: Das A-T-P wird durch Zellatmung wieder aufgeladen. Glucose und Sauerstoff reagieren zu Kohlenstoffdioxid und Wasser, die Energie geht in A-T-P und Wärme. Mehr Zellatmung heißt also: Es wird mehr Sauerstoff gebraucht, und es entsteht mehr C-O-zwei. Drittens: Deshalb atmest du schneller und tiefer. Die Lungenatmung holt mehr Sauerstoff herein und bringt mehr C-O-zwei hinaus, sie beliefert die Zellatmung.
Aufgabe zwei führt von der Lunge ins Mitochondrium, für die Oberstufe. Du siehst das Schema einer Zelle mit einem Mitochondrium, drei Orte sind markiert. Die Aufgabe: „Ordnen Sie den vier Teilschritten der Zellatmung die markierten Orte zu. Erläutern Sie, warum die Atmungskette ohne Sauerstoff zum Erliegen kommt.“ Drück Pause und formuliere.
Volle Punkte gibt es für drei Teile. Erstens, die Orte: Glykolyse im Zellplasma, oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus in der Matrix, Atmungskette an der inneren Mitochondrienmembran. Zweitens: Sauerstoff ist der letzte Empfänger der Elektronen am Ende der Atmungskette. Er nimmt sie zusammen mit Protonen auf, und es entsteht Wasser. Drittens: Fehlt der Sauerstoff, können die Elektronen nicht weitergegeben werden, und die Kette steht still. Es werden keine Protonen mehr gepumpt, das Protonengefälle bricht zusammen, und die A-T-P-Synthase bildet kein A-T-P mehr. N-A-D-H wird nicht mehr zu N-A-D-plus, und ohne N-A-D-plus stoppen auch oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus. Übrig bleibt nur das wenige A-T-P der Glykolyse, und auch das nur, weil die Zelle ihr N-A-D-plus durch Gärung zurückgewinnt. Die Muskelzelle macht dafür aus Pyruvat Milchsäure: die Milchsäuregärung.
Das war die Zellatmung. Merk dir drei Dinge. Erstens: Glucose und Sauerstoff werden zu Kohlenstoffdioxid und Wasser, die Energie geht in A-T-P und Wärme. Zweitens: Die Glykolyse läuft im Zellplasma, alles Weitere im Mitochondrium, das meiste A-T-P an der inneren Membran. Drittens: Energie entsteht dabei nicht neu, sie wird aus der Glucose in A-T-P und Wärme umgepackt. Das Quiz und den Lernzettel zu diesem Video findest du kostenlos auf achtmalklug punkt de. Kleine Hausaufgabe für morgen früh: Nach dem Frühstück einmal kräftig ausatmen. Und deinem Müsli leise Tschüss sagen. Bleib neugierig.
Faktencheck vom 03.11.2026.
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