Glykolyse – Konzept und Bilanz | sofatutor.com (2023)

Glykolyse – einfach erklärt

Unser Gehirn und unsere Muskeln benötigen ständig Energie, um zu funktionieren. Doch wie produziert unser Körper diese Energie und in welcher Form? Der Energiebereitstellungsprozess wird aufgerufenZellatmung. SchimmelGlykolyse(auch Glykolyse) ist die erste Stufe der Zellatmung.

ATP besitzt dreiPhosphorest(PI-NUMMER). Bei der Abspaltung des Phosphatrestes wird Adenosindiphosphat abgekürztADPund Energie wird freigesetzt. Sowohl ATP als auch ADP kommen in der Zelle frei vor. Der Ort der Glykolyse ist das Zytoplasma.
In der Evolution ist die Glykolyse einer der ältesten Stoffwechselprozesse, den viele Organismen zur Energiegewinnung nutzen. Sie istanaerobProzess und ist daher erforderlichohne Sauerstoff. Dies deutet darauf hin, dass sich dieser Prozess vor der Entstehung unserer heutigen Atmosphäre entwickelte. Die heutige Atmosphäre zeichnet sich durch einen hohen Sauerstoffgehalt aus, der in der ursprünglichen Atmosphäre nicht vorhanden war. Dieser Stoffwechselweg wurde übrigens erst 1940 vollständig aufgeklärt. Die Forscher Gustav Embden, Otto Meyerhof und Jakub Karol Parnas leisteten wichtige Beiträge, weshalb manchmal auch Glykolyse genannt wirdEmbden-Meyerhof-Parnas-Wegworauf es sich bezieht.

Glykolysegleichung – Erklärung

Es anschauenreine GleichungBei der Glykolyse wird ein Glucosemolekül in zwei Pyruvatmoleküle umgewandelt. Dadurch entstehen zwei ATP-Moleküle.

$ \text{Γλυκόζη} + 2~\text{Fosfat }+ 2~\text{NAD}^+ \longrightarrow 2~\text{Pirogron} + 2~\text{ATP} + 2~\text{NADH/H }^+ + 2~\text{H}_2\text{O} $

NAD ist ein wichtiges Coenzym und an vielen Redoxreaktionen im Stoffwechsel beteiligt. In der Form ist NAD$^+$ ein Oxidationsmittel, NADH/H$^+$ dient als Reduktionsmittel.

Ort der Glykolyse

Die Glykolyse findet bei Eukaryoten in allen lebenden Zellen des Körpers statt. Die beteiligten Enzyme sindZytosollokalisiert, es ist seine flüssige KomponenteZytoplastik.

Der Prozess der Glykolyse

Was passiert bei der Glykolyse? Während der GlykolysePhosphorylierungICHOxidationohne Energie. als EndproduktFeuerwerk, einsTriozamit drei Kohlenstoffatomen.
Der gesamte Reaktionsverlauf lässt sich in zwei Phasen unterteilen:

• 1. Phase:Vorbereitungsphase(Glukosephosphorylierung und Spaltung in C$_3$-Fragmente)
• 2. Phase:Leistungsphase(Umwandlung in Pyruvat)

Vorbereitungsphase der Glykolyse

Sie wird auch als erste Phase der Glykolyse bezeichnetVorbereitungsphaseDieInvestitionsphasedefiniert. In diesem Fall muss zunächst Energie in Form von ATP investiert werden, um Glucose in zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat umzuwandeln. Glukose besteht aus sechs Kohlenstoffatomen und ist daher eines davonHexozän.

1. Glukosephosphorylierung

Im ersten Schritt wird eine Phosphatgruppe an die Glucose gebunden. Dieser Schritt wird auch aufgerufenPhosphorylierungund wird vom Enzym genutztHexokinaseverrückt. ResultierendGlucose-6-phosphat. Dieser Schritt verbraucht Energie und ein ATP-Molekül wird in ADP umgewandelt.

2. Isomerisierung

Der nächste istIsomerisierungTunFruktose-6-phosphatdurch ein Enzym katalysiertGlucose-6-Phosphat-Isomerase. Die Ringstruktur ändert sich, ohne dass sich die Summenformel ändert.

3. Phosphorylierung

Darauf folgt eine zweite Phosphorylierung, die durch Phosphofructokinase i katalysiert wirdFruktose-1,6-bisphosphoranentsteht durch Wiederverwendung eines ATP-Moleküls.

4. Dreierteilung

Der vierte Schritt der Vorbereitungsphase beschreibt die Spaltung des C 6 C-Kohlenhydrats (Hexosen) in zwei C 3 A-Fragmente (Triosen).Fruktose-1,6-bisphosphoranwird zum DreiklangDihydroxyacetonphosphatICHGlycerinaldehyd-3-phosphatAbteilung. Beide Moleküle verfügen über eine Phosphatgruppe und können ineinander umgewandelt werden, bei der Glykolyse kann jedoch nur die 3-Glycerinaldehyd-Variante verwendet werden.

5. Isomerisierung

DihydroxyacetonphosphatICHGlycerinaldehyd-3-phosphatbeides sind Isomere. Da bei der Glykolyse nur Glycerinaldehyd-3-phosphat wiederverwendet werden kann, erfolgt eine UmlagerungDihydroxyacetonphosphatTunGlycerinaldehyd-3-phosphatkatalysiert durch Isomerase.

Leistungsphase

Sie wird auch als zweite Phase der Glykolyse bezeichnetLeistungsphasedefiniert. In der Leckagephase wird Energie freigesetzt. Die folgenden Reaktionen finden pro Glucosemolekül zweimal statt, da sich am Ende der Vorbereitungsphase zwei Triosen gebildet haben.

6. Oxidation

erster WilleGlycerinaldehyd-3-phosphatdurch Oxidation und Einbau der Phosphatgruppe1,3-Bisfosfoglicerynianwurde umgewandelt. Zwei Wasserstoffatome werden auf das Coenzym NAD$^+$ übertragen. Es entsteht NADH/H$^+$.

7. Erste ATP-Erholung

1,3-Bisfosfoglicerynianüberträgt eine seiner Phosphatgruppen auf Adenosindiphosphat, kurz ADP. Dadurch entsteht das erste ATP i3-Phosphoglyceringebildet.

8. Isomerisierung

Außer3-Phosphoglycerinist auf eine Neuordnung zurückzuführen2-Phosphoglycerin.

9. Wasserabscheidung

In der vorletzten Stufe wird Wasser abgetrennt undFosfenolopirogroniangebildet.

10. Zweite ATP-Erholung

Schließlich wird die verbleibende Phosphatgruppe wieder an ADP abgegeben. Zweites ATP iFeuerwerkals Endprodukt der Glykolyse.

Anaerobe und aerobe Glykolyse

Je nachdem, ob Sauerstoff vorhanden ist oder nicht, können wir zwischen wählenanaerobe Glykolyse(ohne Sauerstoff) undaerobe Glykolyse(mit Sauerstoff) Bei den bisherigen Reaktionen war Sauerstoff nicht notwendig, spielt aber im weiteren Stoffwechselprozess von Pyruvat eine Rolle. Ohne Sauerstoff also.anaerobe BedingungenPyruvat wird zu Laktat reduziert. Dabei wird NADH zu NAD$^+$ oxidiert, das zur weiteren Glykolyse mit Sauerstoff, d. h.aerobe BedingungenPyruvat wird zunächst oxidiert und in die Atmungskette eingeführt. Schließlich kann hier ATP generiert werden.

Glykolyse – Energiebilanz

Wie eingangs erwähnt, dient die Glykolyse der Energiegewinnung. Wie ist die Energiebilanz nach den drei Schritten der Glykolyse? Im ersten Schritt werden zwei ATP-Moleküle verbraucht. Nach der Spaltung in Triosen erfolgt die Umwandlung in Pyruvat. Eine Triose ergibt zwei ATP-Moleküle und ein NADH/HA^+$-Coenzym. Insgesamt bringt die dritte Stufe vier ATP-Moleküle und zwei NADH/H$^+$-Coenzyme mit.

Die Energiebilanz der Glykolyse lässt sich wie folgt darstellen:

$ \underbrace{-2~\text{ATP}}_{\text{Vorbereitungsphase}} \underbrace{+4~\text{ATP}+2~\text{NADH/H}^+}_{\text { Gewinnphase}}=\underbrace{+2~\text{ATP}+2~\text{NADH/H}^+}_{\text{Gewinn}} $

NADH/H$^+$ ist im weiteren Verlauf der Zellatmung wichtig, um mehr ATP-Moleküle zu erhalten. Ein Großteil der Energie aus Glukose steckt noch im Pyruvat, dem Endprodukt, das im zweiten Schritt der Zellatmung entstehtCitraticlus, ist implementiert.

Glykolyse - Konzept

Die Glykolyse spielt eine Schlüsselrolle in unserem Stoffwechsel. Es liefert Energie in Form von ATP und NADH + H$^+$, einem wichtigen Reduktionsmittel. Das Endprodukt der Glykolyse ist Pyruvat, das die Grundlage für seine Bildung bildetFettsäuren,AminosäurenICHPorphyrine(HämoglobinICHChlorophyll) Ist.
Die Glykolyse beeinflusst auch den BlutzuckerspiegelBlutzucker. Wenn die Glykolyse ungehindert und kontinuierlich abläuft,Blutzuckerspiegelherunterfallen und einen lebensbedrohlichen Zustand verursachen. Um dies zu verhindern, wird die Glykolyse wirksamist einstellbar.

Glykolyse – Regulierung

Wenn wir aktiv sind, brauchen wir viel Energie. Wenn wir uns ausruhen, ist der Energiebedarf gering. Doch wie funktioniert die Regulierung der Glykolyse?Enzym (Biologie)stirbtIrreversibel, irreversible Reaktionen sind potenzielle Kontrollpunkte im Stoffwechsel. An der Glykolyse sind drei Enzyme beteiligt:Hexokinase,PhosphofructokinaseICHKinaza pirogronianowa. SchimmelPhosphofructokinaseEs ist der wichtigste Glykolyse-Kontrollpunkt bei Säugetieren. IstATPIm Überschuss wird das Enzym gehemmt, der Prozess wird gestopptverlangsamt. Steigt der Energiebedarf durch Aktivität wieder an, erhöht sich der PegelMonofosforan-Adenozynie(AMP) in der Zelle. AMP erhöht die hemmende Wirkung von ATP und die Phosphofructokinase-Aktivität nimmt wieder zu. Die Glykolyse wird angeregt und es wird mehr ATP in der Zelle produziert.

Glykolyse – Zellatmung

Podaerobe BedingungenWenn also Sauerstoff vorhanden ist, kann Glukose vollständig abgebaut werden. Dabei findet eine vollständige Zersetzung zu Kohlendioxid stattZellatmungan Stelle vonGlykolyseDies ist der erste Teil der Zellatmung.

Zusammenfassung der Glykolyse

Häufig gestellte Fragen zum ThemaGlykolyse