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Sophia
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Die Glykolyse einfach erklärt: Ein zentraler Stoffwechselweg, bei dem Glucose zu Pyruvat abgebaut wird. Dieser Prozess findet im Zytoplasma aller Zellen statt und liefert Energie in Form von ATP. Die Glykolyse besteht aus zwei Phasen: der Vorbereitungsphase und der Ertragsphase. Am Ende entstehen aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat-Moleküle, zwei ATP und zwei NADH. Je nach Sauerstoffverfügbarkeit kann die Glykolyse aerob oder anaerob ablaufen.
15.11.2021
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Die Glykolyse einfach erklärt ist ein fundamentaler Stoffwechselprozess, der in allen lebenden Zellen stattfindet. Dieser Prozess wandelt Glucose in Pyruvat um und erzeugt dabei Energie in Form von ATP.
Definition: Die Glykolyse ist der erste Schritt im Kohlenhydratstoffwechsel, bei dem Glucose zu Pyruvat abgebaut wird.
Die Glykolyse läuft in einer Reihe von zehn enzymatischen Reaktionen ab, die in zwei Hauptphasen unterteilt werden können: die Vorbereitungsphase und die Ertragsphase.
Highlight: Die Glykolyse findet im Zytoplasma der Zelle statt, nicht in den Mitochondrien.
Die Glykolyse Reaktionsgleichung lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen:
Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 Pyruvat + 2 NADH + H+ + 2 ATP + 2 H2O
Diese Gleichung zeigt die Energiebilanz der Glykolyse, bei der netto zwei ATP-Moleküle pro Glucose-Molekül gewonnen werden.
Die Ertragsphase der Glykolyse, auch als Energiegewinnungsphase bekannt, ist der zweite Teil des Glukosestoffwechsels einfach erklärt. In dieser Phase wird Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP) zu Pyruvat abgebaut, wobei Energie in Form von ATP und Reduktionsäquivalenten (NADH) gewonnen wird.
Highlight: In der Ertragsphase werden pro Glucose-Molekül vier ATP und zwei NADH gewonnen, was den Energiegewinn doppelt so hoch macht wie den Verbrauch in der Vorbereitungsphase.
Der erste Schritt der Ertragsphase ist die Oxidation von GAP zu 1,3-Biphosphoglycerat. Bei dieser Reaktion wird NAD+ zu NADH reduziert, was für den weiteren Energiestoffwechsel wichtig ist.
Vocabulary: Substratkettenphosphorylierung - Ein Prozess, bei dem ATP direkt aus energiereichen Zwischenprodukten gebildet wird.
In den folgenden Schritten wird durch Substratkettenphosphorylierung ATP gebildet. Dabei wird eine Phosphatgruppe von 1,3-Biphosphoglycerat auf ADP übertragen, wodurch ATP entsteht. Dieser Vorgang wiederholt sich später noch einmal bei der Umwandlung von Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat.
Example: Bei der Umwandlung von 3-Phosphoglycerat zu 2-Phosphoglycerat findet eine Isomerisierungsreaktion statt, bei der die Phosphatgruppe innerhalb des Moleküls verschoben wird.
Am Ende der Ertragsphase entsteht Pyruvat als Endprodukt der Glykolyse. Die Glykolyse Bilanz zeigt, dass aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat-Moleküle, zwei ATP und zwei NADH entstanden sind.
Die oxidative Decarboxylierung ist ein wichtiger Schritt, der die Glykolyse mit dem Citratzyklus verbindet. Dieser Prozess findet in den Mitochondrien statt und wandelt Pyruvat in Acetyl-CoA um.
Definition: Oxidative Decarboxylierung ist ein Prozess, bei dem ein Carbonylsäuremolekül eine Carboxylgruppe (-COOH) abspaltet und gleichzeitig oxidiert wird.
Der Prozess wird durch den Pyruvatdehydrogenase-Komplex katalysiert und läuft in mehreren Schritten ab:
Vocabulary: Pyruvatdehydrogenase-Komplex - Ein Multienzymkomplex, der die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA katalysiert.
Die Reaktionsgleichung der oxidativen Decarboxylierung lautet:
Pyruvat + NAD+ + CoA-SH → Acetyl-CoA + NADH + H+ + CO2
Highlight: Die oxidative Decarboxylierung ist ein entscheidender Schritt im katabolen Energiestoffwechsel, da sie die Verbindung zwischen Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette herstellt.
Das entstehende Acetyl-CoA dient als "Brennstoff" für den Citratzyklus und ist der Ausgangspunkt für viele weitere Stoffwechselwege. Die bei diesem Prozess freigesetzten Elektronen in Form von NADH werden in der Atmungskette zur ATP-Produktion genutzt.
Example: Neben Pyruvat werden auch andere Moleküle im Citratzyklus, wie Isocitrat und α-Ketoglutarat, oxidativ decarboxyliert.
Die oxidative Decarboxylierung ist ein Beispiel dafür, wie eng die verschiedenen Stoffwechselwege miteinander verknüpft sind und wie effizient der Organismus Energie aus Nährstoffen gewinnt.
Die Glykolyse kann sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen ablaufen, was zu unterschiedlichen Folgeprozessen führt. Dies erklärt den Unterschied zwischen aerober Glykolyse einfach erklärt und anaerober Glykolyse.
Definition: Aerobe Glykolyse findet in Anwesenheit von Sauerstoff statt, während anaerobe Glykolyse ohne Sauerstoff abläuft.
Bei der aeroben Glykolyse wird das entstandene Pyruvat in den Citratzyklus eingeschleust und anschließend in der Atmungskette weiter oxidiert. Sauerstoff dient dabei als finaler Elektronenakzeptor.
Highlight: Die aerobe Glykolyse ist energetisch effizienter, da sie zur vollständigen Oxidation der Glucose führt und mehr ATP produziert.
Die anaerobe Glykolyse tritt ein, wenn kein Sauerstoff verfügbar ist. In diesem Fall wird Pyruvat durch Gärungsprozesse weiter umgewandelt:
Example: Milchsäuregärung findet in Muskelzellen statt, wenn bei intensiver Belastung nicht genug Sauerstoff zur Verfügung steht.
Beide Gärungsprozesse dienen dazu, NAD+ zu regenerieren, damit die Glykolyse weiterlaufen kann. Die Energiebilanz der Glykolyse ist bei der anaeroben Variante geringer, da nur die in der Glykolyse gewonnenen 2 ATP pro Glucose-Molekül zur Verfügung stehen.
Die Vorbereitungsphase der Glykolyse, auch als Energieinvestitionsphase bekannt, findet im Zytoplasma der Zelle statt. In dieser Phase wird Glucose schrittweise zu zwei C3-Molekülen umgewandelt.
Vocabulary: Hexokinase - Ein Enzym, das die Phosphorylierung von Glucose zu Glucose-6-Phosphat katalysiert.
Der erste Schritt der Glykolyse ist die Umwandlung von Glucose zu Glucose-6-Phosphat durch das Enzym Hexokinase. Dieser Schritt verbraucht ein ATP-Molekül, ist aber wichtig, da das phosphorylierte Glucose-Molekül die Zelle nicht mehr verlassen kann.
In den folgenden Schritten wird Glucose-6-Phosphat zu Fructose-6-Phosphat isomerisiert und dann zu Fructose-1,6-biphosphat phosphoryliert, wobei ein weiteres ATP verbraucht wird.
Example: Die Isomerisierung von Glucose-6-Phosphat zu Fructose-6-Phosphat ist ein Beispiel für eine Reaktion, bei der sich die Atomanordnung ändert, aber die Summenformel gleich bleibt.
Der letzte Schritt der Vorbereitungsphase ist die Spaltung von Fructose-1,6-biphosphat in zwei C3-Körper: Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat. Diese werden dann durch eine Isomerase ineinander umgewandelt, sodass am Ende zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat vorliegen.
Highlight: Die Vorbereitungsphase verbraucht insgesamt zwei ATP-Moleküle, bereitet aber die Glucose für die energiegewinnende Ertragsphase vor.
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,,Stoffwechsel“
Zellatmung: Glykolyse/Citratzyklus/Atmungskette /Gärung
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Die Glykolyse einfach erklärt ist ein fundamentaler Stoffwechselprozess, der in allen lebenden Zellen stattfindet. Dieser Prozess wandelt Glucose in Pyruvat um und erzeugt dabei Energie in Form von ATP.
Definition: Die Glykolyse ist der erste Schritt im Kohlenhydratstoffwechsel, bei dem Glucose zu Pyruvat abgebaut wird.
Die Glykolyse läuft in einer Reihe von zehn enzymatischen Reaktionen ab, die in zwei Hauptphasen unterteilt werden können: die Vorbereitungsphase und die Ertragsphase.
Highlight: Die Glykolyse findet im Zytoplasma der Zelle statt, nicht in den Mitochondrien.
Die Glykolyse Reaktionsgleichung lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen:
Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 Pyruvat + 2 NADH + H+ + 2 ATP + 2 H2O
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Highlight: In der Ertragsphase werden pro Glucose-Molekül vier ATP und zwei NADH gewonnen, was den Energiegewinn doppelt so hoch macht wie den Verbrauch in der Vorbereitungsphase.
Der erste Schritt der Ertragsphase ist die Oxidation von GAP zu 1,3-Biphosphoglycerat. Bei dieser Reaktion wird NAD+ zu NADH reduziert, was für den weiteren Energiestoffwechsel wichtig ist.
Vocabulary: Substratkettenphosphorylierung - Ein Prozess, bei dem ATP direkt aus energiereichen Zwischenprodukten gebildet wird.
In den folgenden Schritten wird durch Substratkettenphosphorylierung ATP gebildet. Dabei wird eine Phosphatgruppe von 1,3-Biphosphoglycerat auf ADP übertragen, wodurch ATP entsteht. Dieser Vorgang wiederholt sich später noch einmal bei der Umwandlung von Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat.
Example: Bei der Umwandlung von 3-Phosphoglycerat zu 2-Phosphoglycerat findet eine Isomerisierungsreaktion statt, bei der die Phosphatgruppe innerhalb des Moleküls verschoben wird.
Am Ende der Ertragsphase entsteht Pyruvat als Endprodukt der Glykolyse. Die Glykolyse Bilanz zeigt, dass aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat-Moleküle, zwei ATP und zwei NADH entstanden sind.
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Definition: Oxidative Decarboxylierung ist ein Prozess, bei dem ein Carbonylsäuremolekül eine Carboxylgruppe (-COOH) abspaltet und gleichzeitig oxidiert wird.
Der Prozess wird durch den Pyruvatdehydrogenase-Komplex katalysiert und läuft in mehreren Schritten ab:
Vocabulary: Pyruvatdehydrogenase-Komplex - Ein Multienzymkomplex, der die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA katalysiert.
Die Reaktionsgleichung der oxidativen Decarboxylierung lautet:
Pyruvat + NAD+ + CoA-SH → Acetyl-CoA + NADH + H+ + CO2
Highlight: Die oxidative Decarboxylierung ist ein entscheidender Schritt im katabolen Energiestoffwechsel, da sie die Verbindung zwischen Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette herstellt.
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Biologie - Ökosystem See
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Biologie - Phasen der Zellatmung
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Zellatmung: Glykolyse/Citratzyklus/Atmungskette /Gärung
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