22.10.2007, 14:22:35 - [Medizin] - Lukas Brausch
Lizenz:

Die Glykolyse bezeichnet den ersten Teil der Zellatmung in den Zellen der meisten Lebewesen. Ohne diesen Abbau fehlte ein wichtiger Bestandteil des Stoffwechsels, was zwangsweise eine Energiearmut der Zelle mit sich führen würde.
Die Glykolyse hat sich als echtes Erfolgsmodell der Evolution etabliert, da sie bereits seit 3,5 Milliarden Jahren für den Stoffwechsel auf der Erde mitverantwortlich zeichnet und bereits in den ersten Prokaryoten erfolgreich zum Einsatz kam.
Wie die Glykolyse, also der biochemische Abbau von » Glucose zu zwei Molekülen Pyrovat, im Einzelnen vonstatten geht soll im Folgenden gezeigt werden.

Die Glykolyse findet im Cytoplasma der Zelle statt und geht anearob, also ohne Verbrauch von Sauerstoff, vonstatten. Der primäre Ausgangspunkt ist die namensgebende Glucose, welche in zehn biochemischen Schritten nach und nach in Pyrovat umgewandelt wird.
Im ersten Schritt wird die Glucose durch Phosphorylierung zu Glucose-6-phosphat umgewandelt, was durch das Enzym Hexokinase katalysiert wird.
Danach folgt der zweite Schritt; die Umwandlung von Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat, was durch das Enzym Glucosephosphat-Isomerase katalysiert wird.
Nun folgt bereits der dritte Schritt, bei welchem das erzeugte Fructose-6-phosphat durch das Enzym Phosphorfructokinase zu Fructose-1,6-biphosphat umgewandelt wird.
Bei diesen drei Schritten wurden nun bereits zwei Moleküle des Energieträgers » ATP in ADP umgewandelt, was zunächst einmal eine negative Energiebilanz darstellt. Dass dies jedoch notwendig war und später durch den Gewinn weiterer Moleküle zur Speicherung von Energie ausgeglichen wird, werden wir noch im weiteren Verlauf der Glykolyse feststellen können.
Im vierten Schritt der Glykolyse findet nun erneut eine Umwandlung statt, die von einem Enzym katalysiert wird. Die Aldolase wandelt Fructose-1,6-phosphat in Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat um. Im fünften Schritt wird Dihydroxyacetonphosphat durch die Triosephosphatisomerase in Glycerinaldehyd-3-phosphat umgewandelt. Dadurch stehen nun zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat zur Verfügung.
Der sechste Schritt besteht in der Oxidation von Glycerinaldehyd-3-phosphat durch NAD+ und Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase zu 1,3-Bisphosphoglycerat. Dieser Schritt bezeichnet die energieerzeugende Phase. Hierbei werden zwei Moleküle » NADH+H, eine neue energiereiche Phosphatbindung und zwei Moleküle des Energieträgers ATP gebildet.
Im siebten Schritt wird daraufhin unter Verwendung von einem Molekül ATP und Phosphoglyceratkinase 1,3-Bisphosphoglycerat zu 3-Phosphoglycerat umgewandelt, welche auch als Carbonsäure bezeichnet wird. Dies geschieht durch die Übertragung eines Phosphatrestes auf ADP, was wiederum zwei Moleküle ATP erzeugt.
Hier wird ein selbstregulierender Effekt der Zelle deutlich. Steht genügend ADP zur Verfügung, an welches ein Phosphatrest angelagert werden kann, so wird diese Reaktion fortgeführt, während sie bei einem genügend großem Angebot von ATP gehemmt wird. ATP wird als allosterischer Inhibitor und ADP als allosterischer Aktivator bezeichnet.
Im achten Schritt der Glykolyse wird nun 3-Phosphoglycerat, also Carbonsäure, unter Katalysation von Phosphoglyceromutase, zu 2-Phosphoglycerat umgewandelt.
Der neunte Schritt stellt die Umwandlung von 2-Phosphoglycerat in Phosphoenolpyruvat unter Katalysation durch Enolase dar.
Der zehnte und letzte Schritt ist erneut dafür verantwortlich, dass eine Erzeugung von ATP stattfindet. Phosphoenolpyruvat wird unter Zugabe von zwei Molekülen ADP zu zwei Molekülen Brenztraubensäure umgewandelt. Dies hat nun die Erzeugung eines weiteren Moleküls ATP zur Folge und stellt mit der Brenztraubensäure die Basis für den Citratzyklus bereit, welchen wir im nächsten Artikel ein wenig näher beleuchten möchten.

Da die obigen Ausführungen für den geneigten Leser, zugegebenermaßen, einen recht kryptischen Charakter aufweisen könnten, sei hier noch einmal das Grundlegende der Glykolyse zusammengefasst:
In einer zehn Schritte langen Kette von Reaktionen wird bei der Glykolyse Glucose in Brenztraubensäure umgewandelt. Hierbei werden jeweils zwei Moleküle ATP und NADH+H frei, die die Zelle mit Energie versorgen.



Autor: Lukas Brausch
Quellen: Printmedien

Weiterführende Links zum Thema


» Grafische Darstellung der Glycolyse

Spenden-Anzeige

» nach oben