Glykolyse

Einführung

• Definition: Abbauender Stoffwechselweg (Katabolismus) zur Energiegewinnung.
• Ort: Zytoplasma von Eukaryoten und Prokaryoten.
• Bedeutung: Erster Schritt des Glucoseabbaus; speichert chemische Energie in Form von ATP.
• ATP: Dient als Energiewährung; wichtig für viele Körperreaktionen, z.B. Muskelkontraktion.
• Bedingungen: Kann sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen.

Ablauf der Glykolyse

Allgemeines

• Glucose (C6) wird zu zwei Pyruvat-Molekülen (C3) abgebaut.
• Zwei Phasen: Vorbereitungsphase und Ertragsphase.

Vorbereitungsphase (Energieinvestition)

• Ziel: Umwandlung von Glucose zu zwei C3-Molekülen (Glycerinaldehyd-3-Phosphat, GAP).
• Schritte:
  1. Übertragung von Phosphatgruppen auf Glucose durch Hexokinase; Bildung von Glucose-6-Phosphat.
  2. Umwandlung in Fructose-6-Phosphat durch Phosphoglucoisomerase.
  3. Hinzufügen einer weiteren Phosphatgruppe durch Phosphofructokinase, Resultat: Fructose-1,6-Bisphosphat.
  4. Spaltung in Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und GAP durch Aldolase.
  5. Umwandlung von DHAP in GAP durch Isomerase.
• Ergebnis: Zwei Moleküle GAP pro Glucose.

Ertragsphase (Energiegewinnung)

• Ziel: Bildung von ATP und NADH.
• Schritte:
  1. Oxidation der GAP-Moleküle, Übertragung von Elektronen auf NAD⁺.
  2. Bildung von 1,3-Bisphosphoglycerat (BPG) und NADH.
  3. Übertragung von Phosphatgruppen auf ADP durch Phosphoglyceratkinase (Substratkettenphosphorylierung), Entstehung von ATP.
  4. Verschiebung der Phosphatgruppe durch Phosphoglyceromutase, Bildung von 2-Phosphoglycerat.
  5. Wasserabgabe durch Enolase, Bildung von Phosphoenolpyruvat (PEP).
  6. Übertragung von Phosphatgruppen auf ADP durch PEP, Bildung von ATP und Pyruvat.
• Ergebnis: Nettertrag von 2 ATP, Bildung von 2 NADH und 2 H₂O.

Zusammenfassung der Ergebnisse

• ATP: Pro Glucose 2 ATP (nach Abzug von investierten ATP).
• NADH: 2 Moleküle gebildet.
• Endprodukte: Pyruvat, bei aeroben Bedingungen folgt weitere Energiegewinnung über Pyruvatoxidation, Zytratzyklus und Atmungskette.
• Gesamtausbeute unter aeroben Bedingungen: 32 ATP pro Glucose.

Bedeutung der Glykolyse

• Zentral im katabolen Energiestoffwechsel.
• Universell: Praktiziert von allen Eukaryoten und weit verbreitet bei Bakterien und Archaeen.
• Einziger Energiegewinnungsweg für bestimmte Zellen (z.B. Nierenmark, Spermien).
• Pflanzen: Wichtig unter lichtarmen oder sauerstoffarmen Bedingungen (z.B. Samenkeimung).

Fazit

• Glykolyse als essentieller Prozess für Energiestoffwechsel in vielen Organismen.