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Zellatmung – lebensnotwendig für alle Zellen

Entdecke die faszinierende Welt der Zellatmung! Erfahre, wie dieser lebenswichtige Prozess in Mitochondrien abläuft und Energie für das Überleben von Pflanzen, Tieren und anderen Organismen liefert. Interessiert? Tauche ein und erweitere dein Verständnis!

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Die Autor*innen
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Mtoto
Zellatmung – lebensnotwendig für alle Zellen
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse - Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse

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.