Ob wir sitzen, gehen oder angestrengt nachdenken – immer verbrauchen wir Nährstoffe, und damit Energie. Bereitgestellt wird diese in komplexen Stoffwechselvorgängen, die unter dem Begriff Zellatmung zusammengefasst werden. In der interaktiven Animation kann dieser Prozess erkundet werden.
Animation zur Zellatmung starten
So funktioniert die Animation
Die Animation startet mit einer idyllischen Szenerie: Ein kleines Vögelchen sitzt auf einem Baum. Doch als eine Katze sich nähert, muss der Vogel fliehen. Seine Muskeln brauchen für eine erfolgreiche Flucht umgehend Energie.
Schritt für Schritt lässt sich nun der Prozess der Zellatmung spielerisch erforschen. Klickbare Flächen werden dabei in einem Kreis dargestellt. Die Erklärung wird als Sprechertext eingespielt, Untertitel können rechts unten im Spielbildschirm eingeschaltet werden.
Eine Kirsche liefert dem Vogel die wichtige Energiequelle Zucker, die dann in den Mitochondrien zerlegt wird. Der Zucker wird in einen Brennofen geschaufelt und unter Zugabe von Sauerstoff setzt sich die Verbrennung in Gang. Als Abfallprodukte entstehen Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die in der Verbrennung gewonnene Energie kann dann den Muskelzellen zugeführt werden. Diese können nun optimal arbeiten und dem Vogel gelingt die Flucht.
Die einzelnen Phasen der Zellatmung lassen sich auch separat über das Kapitel-Menü am unteren Rand des Spielbildschirms aufrufen.
Die Zellatmung wissenschaftlich erklärt
Der Name "Zellatmung" beinhaltet zwei Informationen: 1. Die Energie wird in den Zellen bereitgestellt; 2. Da es sich um einen Atmungsprozess handelt, liegt die Beteiligung von Sauerstoff nahe.
Eine Zelle enthält verschiedene kleine „Gebilde", die Zellorganellen. Zu diesen Organellen gehören die Mitochondrien, die „Kraftwerke" der Zellen. In den Mitochondrien finden die Hauptschritte der Zellatmung statt: Es wird Stärke in viele Traubenzuckermoleküle gespalten und diese reagieren unter Verbrauch von Sauerstoff weiter.
Diese Reaktion mit Sauerstoff ähnelt der Verbrennung von Benzin im Automotor. Im Automotor wird Benzin verbrannt. Dabei wird Sauerstoff verbraucht. Es entstehen Abgase und Energie. Bei der Atmungskette werden Nährstoffe verbrannt – ebenfalls unter Verbrauch von Sauerstoff – es entstehen die „Abgase" Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Die Funktion der Zellatmung liegt – wie bei der Benzinverbrennung – in der Energiebereitstellung. Durch die Verbrennung von Zucker wird nämlich Energie frei, die der Körper für seine Lebensvorgänge benötigt. Die Nervenzellen des Gehirns zum Beispiel brauchen die Energie zum Denken, während Muskeln sie zum Bewegen benötigen.
Energiegewinnung bei Pflanzen
Auch Pflanzen verbrauchen Energie, können diese aber durch Photosynthese selbst erzeugen. Tiere müssen die Energie – zum Beispiel durch das Fressen von Pflanzen – von außen zuführen.
Pflanzenzellen verfügen ebenfalls über Mitochondrien, die Zellatmung betreiben. Die Stoffwechselvorgänge sind dieselben wie bei Tieren. Den Sauerstoff nehmen Pflanzen über die Spaltöffnungen der Blätter auf; Tiere und Menschen nehmen ihn durch Mund, Luftröhre und Lungen auf.