Detaillierte Schritte der Glykolyse
Die Glykolyse lässt sich in zehn enzymatisch katalysierte Reaktionsschritte unterteilen. Hier werden diese Schritte im Detail erläutert:
- Glucose, ein 6-C-Atom-Molekül (Hexose), ist das Ausgangssubstrat der Glykolyse. Es liegt meist in einer ringförmigen Struktur vor, wird hier aber vereinfacht als Kette dargestellt.
Vocabulary: Hexose - ein Einfachzucker mit sechs Kohlenstoffatomen
- Im ersten Schritt wird eine Phosphatgruppe von ATP auf Glucose übertragen. Dabei entsteht Glucose-6-phosphat. Dieser Schritt verbraucht Energie in Form von ATP.
Example: ATP + Glucose → ADP + Glucose-6-phosphat
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Es folgt eine Umlagerung zu Fructose-6-phosphat, einem Isomer der Glucose.
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Das Enzym Phosphofructokinase überträgt eine weitere Phosphatgruppe von ATP auf Fructose-6-phosphat, wodurch Fructose-1,6-bisphosphat entsteht.
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Fructose-1,6-bisphosphat wird in zwei Triosen (C3-Körper) gespalten: Glycerinaldehyd-3-phosphat (G3P) und sein Isomer Dihydroxyacetonphosphat (DAP). DAP wird in G3P umgelagert.
Highlight: Mit diesem Schritt ist die ursprüngliche Glucose in zwei C3-Einheiten zerlegt.
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G3P wird oxidiert und phosphoryliert. Dabei wird NAD+ zu NADH + H+ reduziert und es entsteht 1,3-Bisphosphoglycerat.
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1,3-Bisphosphoglycerat überträgt eine Phosphatgruppe auf ADP, wodurch ATP gebildet wird. Es entsteht 3-Phosphoglycerat.
Definition: Substratkettenphos
phorylierung - ATP-Bildung direkt während einer Reaktion vom Substrat zu einem Produkt
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Die Phosphatgruppe des 3-Phosphoglycerats wird vom C1 auf das C2 umgelagert. Nach Wasserabspaltung entsteht das reaktionsfreudige Phosphoenolpyruvat (PEP).
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PEP überträgt seine Phosphatgruppe auf ADP, wodurch ein weiteres ATP-Molekül gebildet wird. Das Endprodukt ist Pyruvat.
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Am Ende der Glykolyse liegen zwei Moleküle Pyruvat vor.
Highlight: Pyruvat kann in die Mitochondrien transportiert und dort unter Sauerstoffverbrauch zur weiteren ATP-Synthese genutzt werden.
Die aerobe und anaerobe Glykolyse unterscheiden sich in den nachfolgenden Schritten. Bei der aeroben Glykolyse wird Pyruvat in den Citratzyklus eingeschleust und vollständig zu CO2 und H2O abgebaut. Bei der anaeroben Glykolyse wird Pyruvat zu Lactat oder Ethanol umgewandelt.
Quote: "Die Glykolyse dient der Energiegewinnung. Es ist ein Abbauprozess, bei der Einfachzucker (Glucose) schrittweise mithilfe von Enzymen abgebaut wird."
Die Bilanz der Glykolyse zeigt, dass pro Glucose-Molekül netto zwei ATP-Moleküle und zwei NADH + H+ gebildet werden. Diese einfache Erklärung der Glykolyse verdeutlicht, wie effizient Zellen Energie aus Glucose gewinnen können.
Vocabulary:
- Isomer: Moleküle mit gleicher Summenformel, aber unterschiedlicher Struktur
- Triose: Zucker mit drei Kohlenstoffatomen
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Glykolyse ein komplexer, aber gut regulierter Prozess ist, der für die Energieversorgung der Zelle von fundamentaler Bedeutung ist. Die Glykolyse findet im Cytoplasma statt und nicht in den Mitochondrien, was sie zu einem universellen Prozess in allen Zelltypen macht.
