Die Glykolyse - Zentraler Abbauweg der Kohlenhydrate

Die Glykolyse ist der wichtigste Abbauweg der Kohlenhydrate im Stoffwechsel. Sie findet im Zytoplasma der Zelle statt, wo die Hexose Glucose (C6) in mehreren Reaktionsschritten in zwei Triose-Moleküle (C3) umgewandelt wird. Das Endprodukt dieses Prozesses ist die Brenztraubensäure, auch bekannt als Pyruvat.

Vocabulary: Pyruvat liegt beim pH-Wert der Zelle in dissoziierter Form vor.

Der Glukosestoffwechsel einfach erklärt lässt sich in zwei Phasen unterteilen: die Energieinvestitionsphase und die Energiefreisetzungsphase. Während des Abbaus der Glucose bis zum Pyruvat wird eine geringe Menge ATP und NADH + H+ gebildet.

Highlight: Die Glykolyse Bilanz zeigt, dass aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat-Moleküle, zwei ATP und zwei NADH+H+ entstehen.

Die Glykolyse reaktionsgleichung lautet: C6H12O6 + 2 (ADP+P) + 2 NAD+ → 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 NADH+H+

Der Glykolyse Ablauf umfasst mehrere enzymatische Schritte, die von spezifischen Enzymen katalysiert werden:

1. Hexokinase: Phosphoryliert Hexosen zu Hexose-Phosphat
2. Glucose-6-phosphat-Isomerase: Wandelt Glucose-6-phosphat in Fructose-6-phosphat um
3. Phosphofructokinase: Katalysiert den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Glykolyse
4. Aldolase: Spaltet Fructose-1,6-bisphosphat in zwei Triosen
5. Triosephosphat-Isomerase: Wandelt Dihydroxyacetonphosphat in Glycerinaldehyd-3-phosphat um
6. GAPDH (Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase): Katalysiert die Umwandlung von Glycerinaldehyd-3-phosphat zu 1,3-Bisphosphoglycerat
7. Phosphoglyceratkinase (PGK): Fügt dem 3-Phosphoglycerat eine Phosphatgruppe hinzu
8. Phosphoglyceratmutase (PGAM): Katalysiert die Umlagerung der Phosphatgruppe
9. Enolase: Wandelt 2-Phosphoglycerat in Phosphoenolpyruvat um
10. Pyruvatkinase (PK): Überträgt eine Phosphatgruppe von Phosphoenolpyruvat auf ADP unter Bildung von Pyruvat und ATP

Example: Die Phosphofructokinase ist allosterisch reguliert durch ATP, ADP und AMP, was die Anpassung der Glykolyserate an den Energiestatus der Zelle ermöglicht.

Die aerobe und anaerobe Glykolyse unterscheiden sich in den nachfolgenden Schritten. Bei der aeroben Glykolyse wird das Pyruvat weiter im Citratzyklus und der Atmungskette abgebaut, während bei der anaeroben Glykolyse das Pyruvat zu Laktat oder Ethanol umgewandelt wird.

Definition: Die Substratkettenphosphorylierung Glykolyse ist ein Prozess, bei dem Phosphatgruppen direkt von energiereichen Zwischenprodukten auf ADP übertragen werden, um ATP zu bilden.

Die Glykolyse ist ein universeller Prozess, der in fast allen Organismen vorkommt und die Grundlage für weitere Stoffwechselwege bildet. Sie ist besonders wichtig für die Energiegewinnung in Zellen und spielt eine zentrale Rolle im Kohlenhydratstoffwechsel.