top of page

Glykolyse


Das Monosaccharid Glucose dient dem Menschen als Hauptenergiequelle und wird zur Synthese vielzähliger Produkte benötigt. Der Begriff 'Glykolyse' beschreibt eine Reaktionskette, mit deren Hilfe Glucose unter Erzeugung verwertbarer Energie abgebaut wird. Dabei wird ein Glucose-Molekül über eine Reihe von Zwischenschritten zu zwei Pyruvat-Einheiten umgewandelt, wobei zugleich ATP gebildet werden.



Glykolyse Ablauf Übersichtsschema
Übersichtsschema der Glykolyse


Die Reaktionskette der Glykolyse beginnt mit der Phosphorylierung von Glucose zu Glucose-6-phosphat unter ATP-Spaltung. Das Enzym, welches die Übertragung der entsprechenden Phosphatgruppe auf die Hexose katalysiert, heißt Hexokinase. Durch die neue, negativ geladene Phosphatgruppe ist Glucose-6-phosphat (im Unterschied zu Glucose) nicht imstande, die Membran zu passieren und wird damit für die weitere Verarbeitung in der Zelle gehalten.


Glucose-6-phosphat wird (unter zusätzlicher ATP-Spaltung) zu Fructose-6-phosphat umgewandelt und anschließend zu Fructose-1,6-bisphosphat (F-1,6-BP) phosphoryliert. Aldolase katalysiert die Spaltung des C6-Körpers F-1,6-BP in die beiden Isomere Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP). Da die beiden entstehenden C3-Körper ineinander umgewandelt werden können, verlaufen die nachfolgenden Schritte der Glykolyse mit zwei C3-Verbindungen, statt einem C6-Körper.


Wenngleich im Rahmen der bisherigen Schritte zunächst ATP hydrolisiert und damit 'verbraucht' wurde, ist die Gesamtenergiebilanz der Glykolyse, wie bereits auf dem Übersichtsschema zu erkennen, positiv. Der folgende zweite Abschnitt der Glykolyse dient über verschiedene Einzelschritte hinweg der ATP-Synthese.


Aus Glycerinaldehyd-3-Phosphat wird, katalysiert durch GAP-Dehydrogenase die Verbindung 1,3-Bisphosphoglycerat (1,3-BPG), wobei zugleich NAD+ zu NADH reduziert wird. Die Übertragung einer Phosphatgruppe von 1,3-BGP auf Adenosindiphosphat (ADP) mithilfe des Enzyms Phosphoglyceratkinase (Substratkettenphosphorylierung) liefert ATP und 3-Phosphoglycerat.



1,3-Bisphosühoglycerat durch Phoshpglyceratkinase zu 3-Phosphoglycerat: Strukturformeln


3-Phosphoglycerat wird schließlich zu Pyruvat gewandelt, wobei zusätzliches ATP aus ADP gebildet wird: Im ersten Schritt der Umwandlung zu Pyruvat wird 3-Phosphoglycerat durch Umlagerung zu 2-Phosphoglycerat. Der zweite Schritt besteht in einer Dehydratisierung des 2-Phosphoglycerats zu Phosphoenolpyruvat (PEP). Das Enzym Pyruvatkinase katalysiert anschließend die Phosphatgruppenübertragung auf ADP und führt zur Bildung von ATP und Pyruvat.


Um die Zwischenstufen der Glykolyse etwas übersichtlicher zu gestalten, sind die wesentlichen Verbindungen in der folgenden Grafik wiedergegeben:



Glykolyse Ablauf mit Zwischenstufen
Wesentliche Zwischenstufen der Glykolyse


Der Nettoenergiegewinn des Abbaus von Glucose zu Pyruvat im Rahmen der Glykolyse beträgt damit zwei ATP-Einheiten. Je nach Umweltbedingungen und Bedürfnissen des Organismus kann Pyruvat mithilfe verschiedener Stoffwechselwege, wie dem Citratzyklus oder der anaeroben Fermentation, weiterverarbeitet werden.


Glykolyse spielt bei der zellulären Energiebereitstellung eine zentrale Rolle, indem sie Glucose in leichter verwertbare Energieformen abbaut. Zugleich beeinflusst und ermöglicht der Prozess auch weitere metabolische Wege, die für das Überleben und die Funktion von Zellen von zentraler Bedeutung sind.



__


Literatur:


Berg, J.M., Gatto, G.J., Tymoczko, J. L., Stryer, L. (2018). Stryer - Biochemie. Berlin: Springer-Spektrum.


Müller-Esterl, W. (2018). Biochemie. Berlin: Springer-Spektrum.


Bildquellen: Eigene Darstellung, Vincent Krennerich

Commenti


I commenti sono stati disattivati.
bottom of page