Hier erfährst du, wie die Glykolyse abläuft und welche Bedeutung sie für unseren Energiestoffwechsel hat. Du willst die besten Lernvideos für Schüler und Studenten? Dann komm auf studyflix.de oder hol dir unsere kostenlose App! Die Glykolyse ist ein Katabola, also abbauender Stoffwechselweg.
Sie dient zur Energiegewinnung und findet im Zytoplasma der Zellen von Eukaryoten und Prokaryoten statt. Die Glykolyse ist der erste Schritt des Glucoseabbaus. Der Einfachzucker Glucose wird hier schrittweise unter Beteiligung verschiedener Enzyme abgebaut.
Aus dem C6-Molekül, es besteht also aus sechs Kohlenstoffatomen, entstehen zwei C3-Moleküle. Diese kannst du als Pyrowatt bezeichnen. Du kannst dir Glykolyse gut aus dem Altgriechischen merken. Das Wort bedeutet nämlich so viel wie süße Auflösung. Bei dieser Auflösung wird außerdem chemische Energie in Form von ATP-Molekülen gespeichert.
ATP dient quasi als Energiewährung für unseren Körper. Durch die Abspaltung einer seiner drei Phosphatgruppen wird eine große Menge an Energie frei. Diese wird dann für viele wichtige Reaktionen im Körper benötigt, zum Beispiel für die Muskelkontraktion.
Die Glykolyse kann übrigens sowohl bei aeroben als auch an aeroben Bedingungen, also mit oder ohne Luftsauerstoff stattfinden. Sehr gut, schauen wir uns nun Ihren genauen Ablauf an. Abbauenden Stoffwechsel werden energiereiche Makromoleküle wie etwa Kohlenhydrate schrittweise mithilfe von Enzymen in kleine Bausteine, sogenannte Monomere, zerlegt.
Diese sind im Fall des Kohlenhydratabbaus zum größten Teil Glucose. Die Zellen nehmen diesen einfach Zucker auf. In ihnen erfolgt dann eine weitere Zerlegung.
Wie du bereits weißt, stellt die Glykolyse den ersten Teil des Glucoseabbaus dar. Schauen wir uns das Ganze doch mal im Detail an. Du kannst die Glykolyse in zwei Phasen aufteilen.
Die Vorbereitungs-und die Energiegewinnungsphase. Starten wir mit der Vorbereitungs-bzw. Energieinvestitionsphase.
Wie der Name bereits bekannt gibt, müssen die Zellen hier zunächst Energie in Form von ATP investieren. Sie hat also quasi keinen direkten energetischen Nutzen. Sie dient aber dazu, Glucose zu zwei C3-Molekülen namens Glycerinaldehyd-3-Phosphat oder kurz GAP umzuwandeln.
Sie werden im zweiten wichtigen Abschnitt der Glykolyse benötigt. Schauen wir uns die einzelnen Schritte an. Wir beginnen mit einem Glucosemolekül. ATP überträgt mit Hilfe eines Enzyms, der Hexokinase, eine Phosphatgruppe auf den Einfachzucker. Der Schritt ist wichtig, denn durch die Phosphatgruppe kann Glucose die Zelle nicht mehr verlassen.
Im nächsten Schritt lagert sich das Glucosemolekül mit Hilfe der Phosphoglucoisomerase zu Fructose-6-Phosphat um. Die Atome bleiben gleich, es hat sich lediglich die Struktur geändert. Ein zweites ATP-Molekül überträgt nun über die Phosphofructokinase eine weitere Phosphatgruppe.
Da das entstehende Molekül nun zwei Phosphatgruppen besitzt, kannst du dir den Namen Fructose-1,6-Bisphosphat auch ganz einfach merken. Danach wird der Fructosering mithilfe der Aldolase geöffnet und gespalten. Aus der C6-Verbindung entstehen nun zwei C3-Verbindungen.
Dihydroxyacetonphosphat oder kurz DHAP und Glycerinaldehyd-3-Phosphat. oder GAP. Da nur mit GAP weitergearbeitet werden kann, wird DHAP mithilfe einer Isomerase nun zu GAP umgelagert. Am Ende der Investitionsphase sind also aus einem Molekül Glucose zwei Moleküle GAP entstanden.
Sehr gut. Machen wir mit der Ertragsphase weiter. Denn bis jetzt haben wir ja nur Energie in Form von zwei ATP-Molekülen investiert. Du kannst diese auch als Energiegewinnungsphase bezeichnen. Achtung!
Beachte hier immer, dass jede Reaktion zweimal durchlaufen wird, da pro Glucosemolekül auch zwei Moleküle GAP gewonnen werden. Zuerst nehmen die beiden GAP-Moleküle jeweils eine Phosphatgruppe auf und werden oxidiert. Darunter kannst du dir vorstellen, dass die Moleküle jeweils Elektronen abgeben. Diese Elektronen und Wasserstoffprotonen werden hier auf das Oxidationsmittel NAD-Plus übertragen.
Dieses wird also reduziert. Insgesamt entstehen zwei Moleküle NADH und zwei Moleküle 1,3-Bisphosphoglycerat oder BPG. Bei diesem Schritt ist wieder ein Enzym involviert, und zwar die Triosephosphatdehydrogenase. Daraufhin übertragen die beiden BPG-Moleküle nun Phosphatgruppen auf ADP. Dafür sorgt die Phosphoglyceratkinase.
Die Übertragung kannst du auch als Substratkettenphosphorylierung bezeichnen. In dem Schritt werden zweimal ATP und zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat gebildet. Die Phosphatgruppen der beiden Moleküle werden nun vom dritten auf das zweite Kohlenstoffatom verschoben. Es entstehen zwei Moleküle namens 2-Phosphoglycerat. Hier ist die Phosphoglyceromutase beteiligt.
Im nächsten Schritt geben die Phosphoglyceratmoleküle Wasser ab. Dafür sorgt eine sogenannte Enolase. Die zwei entstehenden Moleküle kannst du als Phosphoenolpyruvat oder kurz PEP bezeichnen.
Sie sind sehr energiereich. Wie der Name vermuten lässt, sind wir jetzt fast am Ziel angelangt. Im letzten Schritt übertragen beide PEP-Moleküle noch ihre Phosphatgruppen auf ADP. Es werden zwei Moleküle ATP und Pyruvat, das Endprodukt der Glykolyse, gebildet. Fassen wir nun aber noch einmal zusammen.
Pro Molekül Glucose bildet die Glykolyse also zwei Moleküle ATP. Zunächst werden in der Vorbereitungsphase zwei Moleküle ATP investiert, um dann in der Ertragsphase zweimal zwei ATP-Moleküle zu gewinnen. Somit beträgt der Nettogewinn zwei Moleküle ATP. Zusätzlich werden zwei Moleküle Wasser und zwei Moleküle NADH gebildet. Unter sauerstoffreichen Bedingungen können alle weiteren Abbauwege der Glucose durchlaufen werden.
Diese sind die Pyruvatoxidation, der Zytratzyklus und die Atmungskette. Die Energieausbeute beträgt dann insgesamt 32 ATP-Moleküle pro Glucosemolekül. Ist jedoch kein Sauerstoff vorhanden, kann die Energie hier lediglich über die Glykolyse gewonnen werden. Schauen wir uns zum Schluss noch ihre Bedeutung an.
Die Glykolyse nimmt im Katabolen-Energiestoffwechsel eine zentrale Rolle ein. Alle Eukaryoten praktizieren sie und auch bei Bakterien und Archen ist sie verbreitet. Letztere besitzen zusätzlich noch weitere Wege, um Glucose abzubauen.
Für manche Zellen ist die Glykolyse der einzige Weg, um Energie zu beziehen. Das ist beispielsweise bei Zellen im Nierenmark oder Spermien der Fall. Auch für Pflanzen stellt sie während Licht-und Sauerstoffarmen Bedingungen wie bei der Samenkeimung eine Überbrückung dar, um NADH bereitzustellen.
Jetzt weißt du, was die Glykolyse ist, kennst die einzelnen Reaktionsschritte und weißt über ihre Bedeutung für den Energiestoffwechsel Bescheid. Dir hat das Video gefallen? Für mehr kostenlose Videos komm auf studyflex.de und hol dir unsere App.