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Glykolyse = der Abbauweg von Glukose zu Pyruvat => findet im Zytosol statt.

Glykolyse bedeutet „Spaltung des Zuckers“ (abgeleitet aus dem Griechischen).

Der C6-Körper Glukose wird dabei über 10 enzymatisch katalysierte Schritte in den C3-Körper Pyruvat umgewandelt.

Pyruvat (manchmal auch noch als Brenztraubensäure bezeichnet) ist ein wichtiger Knotenpunkt im Stoffwechsel. Von Pyruvat aus kann ohne Sauerstoffzufuhr die Milchsäure- oder alkoholische Gärung beginnen, mit Sauerstoff kann Energie über Citratzyklus und Atmungskette gewonnen werden.

Wie fast alle Stoffwechselwege besteht die Glykolyse aus einer initialen Phase der Energieaufwendung und einer anschließenden Phase der Energiegewinnung.

Ablauf der Glykolyse. Die Reaktionsschritte sind hier im Form des C-Körper-Schemas dargestellt.
Ablauf der Glykolyse. Die Reaktionsschritte sind hier im Form des C-Körper-Schemas dargestellt.

Ablauf der Glykolyse:

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In der Glykolyse werden – bezogen auf 1 Mol Glukose – 2 Mol ATP eingesetzt, am Ende 4 Mol ATP gewonnen. Als Nettogewinn bleiben also 2 Mol ATP pro Mol Glukose.

Glukose wird in die Zelle aufgenommen (-> Verknüpfung zu Hormone/Insulin/Diabetes ...) und dann durch das Enzym Hexokinase aktiviert. Dadurch entsteht der phosphorylierte C6-Körper Glukose-6-Phosphat. Glukose-6-Phosphat wird durch eine Isomerase in Fruktose-6-Phosphat umgewandelt.

Dieses Molekül wird in der nachfolgenden Reaktion durch die Phosphofruktokinase ein weiteres Mal aktiviert. Es entsteht Fruktose-1,6-bisphosphat.

Dieses Zwischenprodukt ist sehr symmetrisch. Es ist ein C6-Körper mit 2 Phosphatresten.

Fruktose-1,6-bisphosphat wird nun in zwei C3-Körper gespalten. Das aus dieser Spaltung im Abbauweg der Glykolyse direkt weiterverarbeitete Produkt ist Glycerinaldehyd-3-Phosphat.

Nun folgt die Phase der Energiegewinnung!

Bitte beachten Sie: Durch die Spaltung des C6-Körpers in zwei C3-Körper kann jeder Energiegewinn mit dem Faktor 2 multipliziert werden.

Glycerinaldehyd-3-phosphat wird einer oxidativen Carboxylierung unterzogen, dabei kommt es zur Produktion von 2 ATP und der Entstehung des Produkts 3-Phosphoglycerat. Dieses wird durch eine Isomerase in 2-Phosphoglycerat umgelagert. Unter Wasserabspaltung wird das sehr energiereiche Phosphoenolpyruvat (PEP) gebildet. Erneut kommt es zur ATP-Produktion! Es werden bei der Umsetzung von PEP zu Pyruvat nochmals 2 ATP gebildet.

In der Glykolyse werden – bezogen auf 1 Mol Glukose – 2 Mol ATP eingesetzt, am Ende 4 Mol ATP gewonnen. Als Nettogewinn bleiben also 2 Mol ATP pro Mol Glukose.

Außerdem wird in der Glykolyse pro Mol Glukose 2 x das Redoxäquivalent NADH+H+ erzeugt. Ist Sauerstoff vorhanden, können diese Energieäquivalente in der Atmungskette in ca. 6 ATP umgewandelt werden. Ohne Sauerstoff dienen sie als Elektronenspender für die Gärungsreaktion.

Merke

Glykolyse zusammengefasst:


Lokalisation: Zytosol
Abbau von Glukose (C6-Körper) zu 2 x Pyruvat (C3-Körper)


Investmentphase: von Glukose bis GAP
Phase der Energiegewinnung: GAP bis Pyruvat
Energieausbeute: Pro Mol Glukose werden 2 Mol ATP eingesetzt und 4 Mol ATP gewonnen.
Pro Mol Glukose werden zwei NAD+ zu NADH+H+ reduziert.
Bilanz: 2 Mol ATP/Mol Glukose

Die Glykolyse ist ein guter Start, aber: Nur ein Viertel der Energie der Glukose wurde bisher freigesetzt!

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Autor: Dr. Martina Henn-Sax

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