Die Glykolyse ist ein wichtiger Teil des Energiestoffwechsels. Das ist der erste SchrittAbbau von Glukose. Bei Umwandlung in zwei MolekülePyruvatEnergie wird in Form von erzeugtATP. Grundsätzlich handelt es sich bei der Glykolyse umZitosolSie kommen in allen Zellen vor, sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten. Der Glykolyse können sich weitere katabole, also abbauende Stoffwechselwege anschließen, bei denen noch mehr ATP als Energieträger gewonnen werden kann.
Das Wort Glykolyse stammt aus dem Altgriechischen und bedeutet so viel wie „süße Auflösung“. Das ist angemessen, schließlich ist der Zucker sozusagen aufgelöst!
etwas Glukose
Bevor die Glykolyse beginnen kann, muss das Molekül von den Zellen aufgenommen werden. Es gibt spezielle Transporter, die speziell für die Struktur von Glukose entwickelt wurden.
Struktur und Aussehen von Glukose
Glukose gehört zur GruppeKohlenhydrateund es ist ein Einfachzucker (Monosaccharid), was ihn von Doppel- oder Mehrfachzuckern (Di- und Polysacchariden) unterscheidet.
Es hat die Summenformel C6H12Ö6. Wie Sie sehen können, ist dies bei Glukose der Fallsechs Kohlenstoffatome, weshalb sie auch genannt werdenHexosenzuordnen. Sie können auch eine findenAldehydgruppe: Also ist Glukose einAldohexose.
So sieht Glukose aus:
Abbildung 1: D-Glucose (links) und L-Glucose (rechts). Quelle: wikipedia.org
Lassen Sie sich nicht davon verwirren, wie viele Glukoseanzeigen Sie finden werden. Auf dem Foto ist die sogenannte Fischer-Projektion zu sehen. D-Glucose und L-Glucose unterscheiden sich lediglich in der Anordnung der OH-Gruppen, sie sind sozusagen spiegelbildlich. Allerdings liegt Glukose wie andere Zuckermoleküle hauptsächlich in Form eines Rings vor, wie Sie später sehen werden.
Wir können unter anderem Glukose aus der Nahrung aufnehmen. Es kommt in verschiedenen Formen vor:
- disaharidnu-Komponente
- Polysaccharidbestandteil (z. B. Stärke in pflanzlichen Lebensmitteln)
- Andere einfache Zucker, die im Körper in Glukose umgewandelt werden können (z. B. Galaktose)
Disaccharide sind Doppelzucker. Sie bestehen daher aus zwei verschiedenen Einfachzuckern und bilden ein neues Molekül.
Klassischer Rohrzucker, also der Zucker, den man zum Kuchenbacken verwendet, ist ein solches Disaccharid. Es handelt sich um Saccharose, eine Zusammensetzung aus Glucose und Fructose.
Einfache Zucker können bei der Verdauung enzymatisch abgetrennt und verarbeitet werden.
Da Glukose einer der wichtigsten Energielieferanten ist, müssen zusätzliche Speichermöglichkeiten vorhanden sein. Andernfalls könnten einige lebenswichtige Prozesse ohne Nahrung nicht weiterlaufen.
Beim Menschen handelt es sich um die Speicherform der GlukoseGlykogen, hochverzweigtes Polysaccharid. Es wird größtenteils drin seinLiveRgespeichert und können im sogenanntenGlykogenolyseauseinander genommen werden.
Man kann sich Glykogen fast wie eine Perlenkette vorstellen, nur dass es zusätzliche Zweige hat. Bei jedem Kügelchen handelt es sich um ein Glukosemolekül, das von der Kette abgetrennt und bei Bedarf verwendet werden kann.
Wie gelangt Glukose in die Zellen, in denen die Glykolyse stattfindet? Dafür gibt es spezielle Förderer, die sogenanntenGLUTs(Abkürzung für Glukosetransporter). In verschiedenen Zellen des Körpers kommen unterschiedliche GLUTs vor. Seine Eigenschaften werden an die Bedürfnisse des jeweiligen Organs angepasst.
Hier ist ein kurzer Überblick über GLUTs. Man muss sie nicht aus der Schule kennen, aber sie zeigen, wie unterschiedlich die Glukoseaufnahme in verschiedenen Zellen sein kann.
| Glukosetransporter | Eigenschaften |
| GLUT1 |
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| GLUT2 |
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| GLUT3 |
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| GLUT4 |
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| Glut5 |
|
Nahrungsbestandteile werden über den Darm aufgenommen und gelangen ins Blut. Hier ist esTransport SGLT1verantwortlich für die Glukoseaufnahme. Zusammen mit Glukose bringt es 2 Natriumionen in die Zelle.
der Prozess der Glykolyse
Nun ist die Glucose im Zytosol angekommen: Die Glykolyse kann beginnen!
Die Glykolyse kann in zwei Hauptteile unterteilt werden:
- Investitionsphase:Im ersten Teil,Körper C6Glucose in zwei Molekülen Glycerinaldehyd-3-phosphat (Körper C3) umgewandelt. Dafür muss Energie in Form von ATP investiert werden.
- Ertragsphase:Im zweiten Schritt wird aus jedem Molekül Glycerinaldehyd-3-phosphat ein Molekül Pyruvat gebildet. Bei diesen Reaktionen entsteht ATP.
Bei der Glykolyse wird nicht nur Energie produziert, sondern auch ATP verbraucht!
Vollständige Arbeit zur Glykolyse10 Reaktionsschritteab.
Erster Schritt: Phosphorylierung von Glucose
Reaktion:
Im ersten Schritt der Glykolyse wird die Glukose erhöhtGlucose-6-phosphatphosphoryliert. Dafür ist ATP erforderlich: Die Phosphatgruppe löst sich ab und es bleibt ADP zurück.
Enzyme:
In den meisten Zellen gibt es ein EnzymHexoquinaseverantwortlich für diese Phase, auch in der Leber vorhandenGlucoquinase. Sie unterscheiden sich in ihrer Regulation: Nur die Glucokinase-Aktivität wird direkt hormonell durch Insulin gesteuert.
Ein Enzym mit der Endung „-kinase“ hat die Funktion, eine Phosphatgruppe auf ein anderes Molekül zu übertragen. Dies kommt normalerweise von ATP. Hexokinase phosphoryliert Hexose, einen Einfachzucker mit sechs Kohlenstoffatomen.
Meta:
Durch das Hinzufügen einer Phosphatgruppe wird verhindert, dass Glukose wieder aus der Zelle austritt. Darüber hinaus ist Glucose-6-phosphat reaktiver als Glucose.
Zweiter Schritt: Isomerisierung
Reaktion:
Glucose-6-phosphat spaltet sich in sein IsomerFruktose-6-phosphatumgewandelt. Sie sind Isomere, weil sie es sindEis-MolekülformelDas haben sie, aber ihre Atome sind anders zusammengesetzt.
Enzyme:
Entsprechend seiner Funktion ist das EnzymGlucose-6-Phosphat-Isomerasegenannt.
Meta:
Aufgrund der unterschiedlichen räumlichen Konformation ist Fructose-6-phosphat im Gegensatz zu Glucose-6-phosphat annähernd symmetrisch. Diese Eigenschaft ist nützlich, da später zwei identische Moleküle mit jeweils drei Kohlenstoffatomen entstehen.
Dritter Schritt: Phosphorylierung
Reaktion:
Wie im ersten Schritt wird die Phosphatgruppe von ATP übertragen, diesmal auf Fructose-6-phosphat. kommt zuFruktose-1,6-bisphosphat.
Enzyme:
Das verantwortliche Enzym heißtPhosphofructokinase-1.
Meta:
Durch das Hinzufügen einer zweiten Ladung wird das Molekül noch reaktiver als zuvor. Außerdem ist es jetzt symmetrisch, da die Phosphatgruppen einander zugewandt sind. So ist es perfekt für die Weitergabe im nächsten Schritt vorbereitet.
Vierter Schritt: Einteilung in Triosen
Reaktion:
Fructose-1,6-bisphosphat wird in zwei Moleküle gespalten:Dihydroxyacetonphosphat(DHAP-Abkürzungspaar) eGlycerinaldehyd-3-phosphat(kurze GAP). Sie haben jeweils drei Kohlenstoffatome und sind wie Glucose und Fructose Isomere.
Enzyme:
Diese Unterteilung inAldolischkatalysiert. Es kommt in verschiedenen Geweben in unterschiedlichen Isoformen vor.
Meta:
Der erste Schritt zur Schaffung zweier identischer C3-Körper, die zur Energieerzeugung genutzt werden können.
Fünfter Schritt: Isomerisierung
Reaktion:
Dihydroxyacetonphosphat wird in sein Isomer gespaltenGlycerinaldehyd-3-phosphatumgewandelt.
Enzyme:
Es ist wieder Isomerase. weil beide Enzymein dreiSie werden Triosephosphat-Isomerase genannt.
Meta:
Es gibt nun zwei identische Moleküle.
Schritt sechs: Oxidation
Ab diesem Schritt sollte kein zusätzliches ATP investiert werden. Stattdessen kann nun Energie durch Phosphorylierung von ADP gewonnen werden.
Achtung! Alle weiteren Reaktionsschritte finden immer zweimal statt, da auch zwei Moleküle vorhanden sind!
Reaktion:Die Lücke schließt sich1,3-Bisphosphoglyceratrostig. Auch anorganisches Phosphat wird gebunden. Gleichzeitig CoenzymSIE+za NADH+H+reduziert.
SIEist eine Kurzform vonNicotinamid-Adenin-Nukleotid. Es handelt sich um ein wichtiges Coenzym, das vor allem an Redoxreaktionen wie z. B. bei der Glykolyse und dem Zitronensäurezyklus beteiligt ist. Es nimmt zwei Elektronen und ein Proton auf und reagiert unter Bildung von NADH. Für die reduzierte Form wird der DatensatzNADH+H+es ist benutzt.
NAD ist auch bekannt als„Elektronenakzeptor“oder„Äquivalente Reduzierung". In der Atmungskette wird das Molekül kontrolliert wieder oxidiert und kann so zur Produktion von ATP beitragen.
Enzyme:
Das verantwortliche Enzym heißtGlycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase. Wie alle Dehydrogenasen ist sie an der Oxidationsreaktion beteiligt, bei der ein Proton übertragen wird.
Meta:
In den folgenden Schritten wird Energie in Form von ATP gewonnen: Dazu muss das Molekül die Phosphatgruppe abspalten. Schritt sechs macht Sie diesbezüglich sensibler.
Siebter Schritt: erste Wiederherstellung von ATP
Reaktion:Nun wurde erstmals die ATP gewonnen. Dazu überträgt 1,3-Bisphosphoglycerat eine Phosphatgruppe auf ADP. Überreste3-PhosphoglyceratIch ATP.
Die Produktion von ATP durch die Übertragung einer Phosphatgruppe nennt manPhosphorylierung auf Substratebene.
Enzyme:
Das Enzym in diesem Reaktionsschritt wird nach seiner Funktion benannt.Phosphoglyceratkinase.
Meta:
ATP-Produktion.
Achter Schritt: Isomerisierung
Reaktion:
Die Phosphatgruppe von C3 wird nach C2 und damit näher an die zweite negative Ladung verschoben. kommt zu2-Phosphoglycerat.
Enzyme:
EnzymPhosphoglyceratmutasees ist benutzt.
Die Mutasegruppe der Enzyme hat die Fähigkeit, die funktionelle Gruppe an eine andere Position innerhalb des Moleküls zu verschieben.
Meta:
Um später eine weitere Phosphatgruppe abspalten zu können, muss das Molekül reaktiver sein. Die Vergrößerung der räumlichen Nähe zwischen negativen Ladungen in einem Molekül macht es instabiler, was diesem Zweck dient.
Schritt neun: Entfernen Sie das Wasser
Reaktion:
2-Phosphoglycerat-Reagira saPhosphoenolpyruvat(FLUG).
Enzyme:
Passenderweise trägt er hier die VerantwortungIn Eile, weil Enol gebildet wird.
Meta:
Auch für diesen Schritt gilt: Das Potenzial des Moleküls, seine Phosphatgruppe abzugeben, muss erhöht werden.
Zehnter Schritt: zweite Wiederherstellung von ATP
Reaktion:
Phosphoenolpyruvat gibt seine Phosphatgruppe an ADP ab und wird zum stabileren EndproduktPyruvat. ATP wird aus ADP gebildet.
Enzyme:
Dieser Schritt unterstütztPiruvatekinazakatalysiert.
Meta:
Ziele sind auch die Produktion von ATP und dessen Umwandlung in Pyruvat, das nun verschiedene Stoffwechselwege durchlaufen kann.
Hinweis: Die letzten Schritte sind doppelt abgelaufen! Dadurch entstehen zwei Moleküle Pyruvat.
Rezension
Sie haben nun alle Schritte der Glykolyse einzeln erlernt! Hier finden Sie alle Schritte im Überblick:
Alle Reaktionen der Glykolyse können in einer Reaktionsgleichung zusammengefasst werden. Das sieht so aus:
Die Rolle der Glykolyse im Stoffwechsel
Die Glykolyse ist einer von vielen Stoffwechselwegen im Körper zur Energiegewinnung. Allerdings ist der Energiestoffwechsel keine Einbahnstraße ohne Abzweigungen und Abkürzungen. Je nach Zell- und Energiezustand können Substrate oder Produkte unterschiedliche Wege einschlagen. Dies gilt auch für Pyruvat als Produkt der Glykolyse.
Anaerobe und aerobe Glykolyse
Klassisch, Sie können zwischen wählenanaerobe und aerobe Glykolyseunterscheiden.
anaerobbedeutet: Es wird kein Sauerstoff benötigt.
Aerobicandererseits bedeutet es: Für die Reaktion wird Sauerstoff verbraucht.
In den vorherigen Schritten der Glykolyse wurde kein Sauerstoff benötigt. Der Unterschied tritt erst später, nämlich im späteren Prozess, in ErscheinungPiruvati.
Anaerobe Glykolyse
Bei der anaeroben Glykolyse wird Pyruvat durch Enzyme abgebautLaktatdehydrogenase (LDH) fürMilchprodukteumgewandelt. Dies ist besonders wichtig in Zellen, in denen dies nicht der Fall istMitochondrieneine schlechte Sauerstoffversorgung haben oder dauerhaft einer solchen ausgesetzt sind. Hierzu zählen z. B. rote Blutkörperchen oder Nierenmarkszellen. aber auch inMuskulaturDie Laktatbildung erfolgt in Abwesenheit von Sauerstoff.
Laktat kann beispielsweise B. NrGluconeogenesedienen der Neuproduktion von Glukose.
Aerobe Glykolyse
Für die aerobe Glykolyse beideswie Sauerstoff Mitochondrienerforderlich. Hierzu wird Pyruvat verwendetAcetyl-CoAdecarboxylirano i neCitratzyklnasgefüttert. FormationReduktionsäquivalente(z. B. NADH), servierenAtmungsketteendlich ATP schaffen.
Energiebilanz der Glykolyse
Wie viel Energie durch die Glykolyse als ATP gebildet werden kann, hängt davon ab, ob eine anaerobe oder aerobe Glykolyse stattfindet. Bei der Berechnung der Energiebilanz werden nicht nur die Reaktionen der Glykolyse selbst berücksichtigt, sondern auch die nachfolgenden Stoffwechselschritte, die die Produkte der Glykolyse verwerten.
Energiebilanz der anaeroben Glykolyse
Die anaerobe Glykolyse liefert nicht viel Energie, aber sie liefertschnell, denn der Zitronensäurezyklus und die Atmungskette müssen nicht funktionieren.
Im ersten Teil der Glykolyse wurden 2 Mol ATP investiert. Wenn also jeder Schritt wiederholt wird, werden 4 Mol ATP gebildet. Letztendlich entsteht daraus ein Gewinn2 mola ATP-a.
Energiebilanz der aeroben Glykolyse
Bei der anaeroben Glykolyse erfolgt die Weiterverarbeitung von Pyruvat inCitratzyklus, ebenso gut wieAtmungsketteAn. Dadurch ist es im Vergleich zu etwas allgemeinerDieses hier, aber es bringt viel ATP.
Die anfänglichen Reaktionen sind die gleichen wie bei der anaeroben Glykolyse, es kommt also zunächst zu einer Verstärkung2 mola ATP-ageht zur Schaukel.
Nachfolgende Reaktionen führen jedoch zu Do32 mola ATP-a.
Regulierung der Glykolyse
Bei der Glykolyse ist die Aktivität vonschwerregelt esirreversible Reaktionenkatalysieren. Diese sind:
- Hexoquinase
- Phosphofructokinase-1
- Piruvatekinaza
Alle von denenschweres kann durch mehrere andere Stoffwechselmoleküle aktiviert oder gehemmt werden. Meistens passiert dasallosterisch.
Jaallosterische Hemmungoder.Aktivierungdes Enzyms bindet der sogenannte Effektor an eine Stelle, die nicht die aktive Stelle ist (Substratbindungsstelle). Diese Bindung wirkt sich jedoch auf das aktive Zentrum aus und verändert dessen Konformation. Je nach Effektor wird das Enzym entweder gehemmt oder aktiviert.
Ein weiterer Regulierungsmechanismus erfolgt durch die Wirkung mehrererHormonewie Insulin oder Glucagon.
Insulinist ein abgeleitetes PeptidhormonPankreasentsteht. Es ermöglicht die Aufnahme von Glukose durch die Zellen und bewirkt den Einbau des Glukosetransporters in die Membran. ANBlutzuckerspiegelwird durch diesen Prozess reduziert.
Glucagonist ein Insulinantagonist. Erhöht sichBlutzuckerspiegel. Zum Beispiel Glykogenolyse undGluconeogeneseangeregt.
Jedes Enzym reagiert spezifisch auf andere Effektoren.
Die Regulierung bestimmter Enzyme der Glykolyse wird in der Schule selten in Frage gestellt. Es ist jedoch als Ausgangspunkt für das Verständnis der Anpassungsfähigkeit des Energiestoffwechsels nützlich.
Regulierung der Hexokinase
In verschiedenen Geweben existieren unterschiedliche Isoformen der Hexokinase. der inLeberDiese Variante wird Glucokinase genannt.
Hexoquinase
Hexokinase ist einerseitsaktivierte Glukosees ist vonGlucose-6-phosphat gehemmt. Das heißt: Das Substrat der Reaktion aktiviert das Enzym, das Produkt hemmt es. Diese Regelung ist allosterisch.
Der Mechanismus, durch den das Reaktionsprodukt das katalytische Enzym hemmt, istHemmung des Endproduktsgenannt. Man kann es sich wie ein Enzym vorstellen, das erkennt, dass es bereits so viel Produkt produziert hat, dass es nicht mehr benötigt wird.
Darüber hinaus steht auch die Hexokinase-Aktivität in indirektem Zusammenhang mitHormone Insulinegluker hat geschlafenin Verbindung gebracht. Insulin hat eine aktivierende Wirkung, da es auch den Glukosespiegel in der Zelle erhöht, während Glucagon eine hemmende Wirkung hat.
Glucoquinase
Die Glukokinase wird durch die Hemmung des Endprodukts mit Glucose-6-phosphat nicht gehemmt. Hormone spielen bei der Regulierung eine wichtigere Rolle. Insulin steigt um caTranskriptionGlucoquinaza imKern, also wird es immer mehr synthetisiert.
Regulierung der Phosphofructokinase-1
Phosphofructokinase-1 ist das wichtigste zu regulierende Enzym. Es wird durch verschiedene Syntheseprodukte des Energiestoffwechsels aktiviert oder gehemmt.
Faustregel:Produkte, die zeigen, dass die Zelle über eine ausreichend große Energiereserve verfügt, hemmen das Enzym allosterisch. Das beinhaltet:
- ATP(als Energiemünze)
- Zitrone(bedeutet hohe Ausbeute inCitratzyklus)
Andererseits wird es durch Stromausfallanzeigen aktiviert. Vor allem ist es soADP, als Folge der Spaltung oder des Verbrauchs von ATP.
Diese Reaktion kennen Sie bereits aus der Investitionsphase der Glykolyse.
Es gibt einen weiteren wichtigen Enzymregulator. Besonders wichtig ist es in der Leber: Ein kleiner Teil des Fruktose-6-phosphats geht nicht in Fruktose-1,6-bisphosphat über, sondern in die andere Richtung. überPhosphofructokinase-2wird sein, vor allem in der GegenwartInsulin, auch im ATP-VerbrauchFruktose-2,6-bisphosphatphosphoryliert. Dieses Molekül aktiviert Phosphofructokinase-1 allosterisch und ist sogar wirksamer als jeder andere Aktivator.
Unter dem Einfluss von HormonenGlucagonwird esFruktose-2,6-Bisphosphataseaktiviert, wodurch Fructose-2,6-bisphosphat wieder zu Fructose-6-phosphat dephosphoryliert wird.
Ein hoher Blutzuckerspiegel führt zur Ausschüttung von Insulin. Insulin erhöht die Synthese von Fructose-2,6-bisphosphat, was die Glykolyse aktiviert. Dadurch wird der Zuckerabbau sichergestellt. Glucagon hat den gegenteiligen Effekt.
Einen Überblick über die Phosphofructokinase-1-Regulation finden Sie hier:
Abbildung 13: Regulation der Phosphofructokinase-1.
Regulierung der Pyruvatkinase
Pyruvatkinase wird nach einem ähnlichen Prinzip reguliert wie Phosphofructokinase-1.
Es wird durch Indikatoren einer hohen Energiebelastung der Zelle gehemmt:
- ATP
- Alanin (eine Aminosäure, die aus Pyruvat gebildet werden kann)
- Acetyl-CoA (wird unter anderem aus Pyruvat gewonnen und kann in den Zitronensäurekreislauf eingespeist werden)
- Langkettige Fettsäuren (können auch zur Energiegewinnung genutzt werden)
Pyruvatkinase hingegen aktiviert Fructose-1,6-bisphosphat. Das ist esFeedforward-Stimulation.
JaFeedforward-StimulationDas Enzym wird durch ein bestimmtes Substrat aktiviert. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um ein direktes Substrat handelt oder ob weitere Zwischenreaktionen (z. B. Pyruvatkinase und Fructose-1,6-bisphosphat) vorliegen.
Dies gewährleistet eine effiziente Weiterverarbeitung verschiedenster Substrate.
Spielen Sie außerdem noch einmalHormoneRolle, hauptsächlich in der Leber-Isoform der Pyruvatkinase. Insulin hat eine aktivierende Wirkung und Glucagon hat eine inaktivierende Wirkung.
Dieses Bild zeigt schnell die Regulation der Pyruvatkinase:
Abbildung 14: Regulation der Pyruvatkinase
Störungen der Glykolyse
Im Allgemeinen gibt es nur wenige Störungen der Glykolyse, die mit dem Leben vereinbar sind, da sie ein wesentlicher Bestandteil des Stoffwechsels ist. Keine Glykolyse, insbesondere bei unsNervensystemund unsere roten Blutkörperchen werden nicht oder nur unzureichend mit ATP versorgt.
existierendeStoffwechselstörungenSie sind meist genetisch bedingt und affektivschwer, die in direktem Zusammenhang mit der Glykolyse stehen. Die Folgen können schwerwiegend sein und Muskelschwäche und Anämie umfassen.
Gefährlich ist auch eine Behinderung der Glykolyse von außen, z.B. B. Giftstoffe. Ein solcher Stoff ist auchArsenal, eine Verbindung von Arsen. Es ist strukturell dem Phosphat sehr ähnlich. Im sechsten Schritt der Glykolyse kann es beispielsweise mit Glycerinaldehyd-3-phosphat anstelle von anorganischem Phosphat reagieren. 1,3-Bisphosphoglycerat kann nicht mehr gebildet werden – die ATP-Produktion ist eingeschränkt.
Glykolyse – Das Wichtigste
- bei der GlykolyseGlucosefürPyruvatdemontiert, also geschaffenATP.
- Die Glykolyse findet stattZitosolBahnhof.
- Glukose ist sicherGLUTsin Zellen aufnehmen.
- Es gibt zwei Hauptphasen:Investitionsphase(ATP-Investitionen) iAnkunftsphase(ATP-Gewinn).
- Es gibt 10 Reaktionsschritte.
- Die Regulierung erfolgt durch die Steuerung von AktivitätenHexoquinase,Phosphofructokinase-1ePiruvatekinaza
- Je nach Weiterverarbeitung des Pyruvats unterscheiden sie sichanaerob(Energiegewinn: 2 ATP) iaerobe Glykolyse(Energiegewinn: ca. 32 ATP).
FAQs
Was ist Glykolyse einfach erklärt? ›
Glykolyse einfach erklärt
Die Glykolyse ist ein kataboler (abbauender), energieliefernder Stoffwechselweg. Er findet bei fast allen Organismen statt, im Zytosol einer jeder Zelle. Es handelt sich bei der Glykolyse um einen Abbauprozess, bei dem der Einfachzucker Glucose schrittweise mithilfe von Enzymen abgebaut wird.
Die Glykolyse ist ein wichtiger Bestandteil des Energiestoffwechsels. Sie ist der erste Schritt des Abbaus von Glucose. Bei der Umwandlung zu zwei Molekülen Pyruvat entsteht Energie in Form von ATP. Grundsätzlich kann die Glykolyse im Zytosol jeder Zelle ablaufen, sowohl bei Prokaryonten, als auch bei Eukaryonten.
Wo läuft die Glykolyse ab? ›Ort der Glykolyse
Die Glykolyse ist der wichtigste Abbauweg der Kohlenhydrate im Stoffwechsel und findet im Cytoplasma jeder Zelle statt.
Die Glykolyse findet im Cytosol einer Zelle statt und kann in zwei Hauptphasen unterteilt werden: die Energie benötigende Phase oberhalb der gestrichelten Linie im Bild unten und die Energie freisetzende Phase unterhalb der gestrichelten Linie.
Wie funktioniert der Glukosestoffwechsel? ›Wie der Glukosestoffwechsel funktioniert. Mehrere Hormone steuern den komplexen Zuckerstoffwechsel. Die zur Energieerzeugung benötigte Glukose kann dann entweder sofort verarbeitet oder mit Hilfe von Insulin als Glykogen gespeichert werden, aus welchem die Glukose bei Bedarf durch Glukagon wieder mobilisiert wird.
Wie wird aus Glucose ATP? ›Unter anaeroben Bedingungen ist das Endprodukt des Glucoseabbaus Lactat. Aus einem Molekül Glucose können zwei Moleküle ATP gewonnen werden. Energiebilanz der anaeroben Glykolyse: Glucose + 2 Pi + 2 ADP → 2 Lactat + 2 ATP + 2 H2O!
Wie viel ATP wird in der Glykolyse gewonnen? ›Da in der Glykolyse von einem Molekül Glucose ausgegangen wird, werden daraus zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat abgebaut. Somit ergibt die Glykolyse netto 2 ATP und 2 NADH: 4 ATP werden zwar gewonnen, jedoch müssen im Verlauf der Reaktionsschritte 2 ATP wieder aufgewendet werden.
Wie kommt Glucose aus dem Blut in die Zelle? ›So gelangt Glucose in die Körperzellen...
Mit Hilfe einer Blutzuckermessung lässt sich feststellen, wie viel Glucose sich im Blut befindet. Das Hormon Insulin hat nun die Aufgabe, die Glucose in die Körperzellen (z.B. die Gehirnzellen oder die Muskelzellen) einzuschleusen und diese mit Energie zu versorgen.
In diesem letzten Reaktionsschritt wird die Phosphatgruppe vom PEP auf ADP übertragen, wodurch noch einmal ATP (Energie) entsteht. Dieser Schritt läuft zweimal ab, da die Glucose zu Beginn in zwei Moleküle aufgespalten wurde, die nun diesen Prozess durchlaufen. Damit ergibt sich ein Energiegewinn von 2 ATP-Molekülen.
Welches Enzym baut Glucose ab? ›Allgemeines. Die Glykolyse hat mehrere Funktionen: Sie baut Glucose unter Bildung von ATP ab und sie stellt Bausteine für Synthesen wie die Bildung von Fettsäuren zur Verfügung. Außerdem fördert sie über die Bildung von Hexose-6-phosphat auch die Glykogensynthese und den Hexosemonophosphatweg.
Wie wird Glucose gebildet? ›
Glucose entsteht in Pflanzen mit Hilfe der Photosynthese aus Wasser und Kohlenstoffdioxid und kann von allen Lebewesen als Energie- und Kohlenstofflieferant verwertet werden.
Wie wird Glucose hergestellt? ›Glucose ist indirekt ein Produkt der Photosynthese: Sie entsteht im Cytosol und in den Vakuolen durch die über die Invertase vermittelte Spaltung von Saccharose; in den Chloroplasten wird sie beim Abbau der Stärke freigesetzt, der durch Amylasen katalysiert wird.
Wie viel ATP aus 1 Glucose? ›ATP-Ausbeute bei vollständiger Oxidation von Glucose
Die Reduktionsäquivalente ergeben in der oxidativen Phosphorylierung 28 ATP. In der Summe sind es pro Glucosemolekül 32 ATP (beim Transport von NADH aus der Glykolyse über den Malat-Aspartat-Shuttle).
Adenosintriphosphat wird in großen Mengen bei der Zellatmung produziert. Diese besteht aus der Glykolyse , dem Citratzyklus und der Atmungskette . Dabei werden Glucose und Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut, sodass etwa 30 ATP Moleküle produziert werden.
Wie wird Glykogen abgebaut? ›Der Abbau des Glykogens (Glykogenolyse) erfolgt ausschließlich durch Abspaltung der endständigen Glucosebausteine. Dabei entsteht hauptsächlich Glucose- 1-phosphat, das zu Glucose- 6-phosphat isomerisiert wird.
Was ist Glucagon einfach erklärt? ›Glukagon ist der Gegenspieler des Insulins, es bewirkt einen Anstieg des Blutzuckerspiegels. Es wird v. a. zwischen den Mahlzeiten ausgeschüttet, wenn der Blutzuckerspiegel niedrig ist. Glukagon wirkt in erster Linie an der Leber. Dort fördert es den Abbau des Glykogens und die Neubildung von Zucker.
Welches Organ regelt den Zucker? ›Spezialisierte Zellen der Bauchspeicheldrüse messen ständig den Blutzuckerspiegel. Liegt er nicht im Bereich zwischen 80−110 mg Glucose pro 100 ml Blut, schüttet die Bauchspeicheldrüse vermehrt eines der beiden Hormone Insulin oder Glukagon aus. Zusammen regulieren sie den Blutzuckerspiegel.
Welches Organ ist für den Zucker zuständig? ›Im Dünndarm werden die Kohlenhydrate durch weitere Enzyme in die einzelnen Bestandteile zerlegt und die Glukose gelangt über die Darmwand schließlich ins Blut. Viel Glukose im Blut ist ein Signal für die Bauchspeicheldrüse. Diese schüttet Insulin aus, ein Hormon, das wie eine Art Türöffner für die Glukose funktioniert.
Wie kommt Energie in Glucose? ›Pflanzen, Menschen, Tiere und alle weiteren Organismen nehmen durch Photosynthese oder die Nahrung Glucose (Traubenzucker) auf. Diese wird im Zuge der Zellatmung in Energie umgewandelt. Sauerstoff und Glucose, werden durch die Zellatmung in Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt. Dabei wird Energie und Wärme frei.
Welche Funktion hat ATP in der Zelle? ›Adenosintriphosphat, kurz ATP, ist die wichtigste Energiewährung im Körper. ATP und dessen Energie ist unabdingbar für alle Menschen und Tiere. Dabei ist es für die Zellen zur Energiebereitstellung sehr wichtig. Adenosintriphosphat (ATP) ist ein Molekül, das als Hauptenergiespeicher für Zellen gilt.
Warum muss bei der Glykolyse Erst Energie investiert werden? ›
Warum muss bei der Glykolyse erst Energie investiert werden? In der Vorbereitungsphase/Investitionsphase muss erst einmal Energie in Form von ATP investiert werden, um Glucose in zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat umzuwandeln.
Was ist die chemische Formel von Glucose? › In welche Organe wird Glucose transportiert? ›Dieser Transporter dient dem Transport der in der Gluconeogenese in der Leber entstandenen Glucose aus den Zellen in das Blut. Dafür muss zunächst Glucose-6-phosphat durch die am Endoplasmatischen Retikulum lokalisierte Glucose-6-phosphatase dephosphoryliert werden.
Welches Organ braucht Glucose? ›Gehirnzellen verbrauchen rund zehn Esslöffel Glukose pro Tag. Jeden Tag, jede Sekunde verbrauchen die Zellen des Körpers große Mengen an Energie, damit der Mensch atmen, denken, laufen und lachen kann. Als Treibstoff dient ihnen hauptsächlich Zucker, genauer: Traubenzucker, auch Glukose genannt.
In welcher Zelle wird das Insulin gebildet? ›Die Bauchspeicheldrüse - medizinisch Pankreas - stellt Insulin in den sogenannten Beta-Zellen her. Diese Zellen befinden sich in speziellen Zellansammlungen, von Experten als Langerhans'sche Inseln bezeichnet, die unregelmäßig über die gesamte Bauchspeicheldrüse verteilt liegen.
Was macht Leber mit Glucose? ›Die Leber nimmt die Glucose aus dem Darmvenenblut auf und sorgt für eine geregelte Abgabe an den restlichen Körper. Die Leber kann überschüssige Glucose speichern und bei Bedarf abgeben. Im Zustand des Hungerns vermag sie Glucose aus anderen Nahrungsbestandteilen selbst herzustellen.
Warum löst sich Glucose in Wasser auf? ›In jedem Glucose-Molekül sind fünf Hydroxygruppen vorhanden, die mit dem Lösemittel Wasser Wasserstoffbrückenbindungen eingehen. Auch in dem Saccharose-Molekül sind trotz einer α-1,2-glykosidischen Bindung viele Hydroxygruppen vorhanden, die zur sehr guten Wasserlöslichkeit des Haushaltszuckers führen.
Ist die Glykolyse aerob oder anaerob? ›Energiegewinnung unter anaeroben Bedingungen
In der Glykolyse wird Energie gewonnen und in Form von zwei Molekülen ATP je Molekül abgebauter D-Glucose bereitgestellt, unabhängig davon, ob Sauerstoff für die Atmungskette vorliegt oder nicht.
Dextrose ist ein anderer Name für Glukose, also Traubenzucker. Sie besteht aus einem Zuckermolekül (Einfachzucker). Im Gegensatz dazu handelt es sich bei „Zucker“ im Zutatenverzeichnis um Saccharose, also einen Zweifachzucker aus Glukose und Fruktose.
Was genau ist Glucose? ›Glukose (Traubenzucker, Dextrose) gehört zu den Kohlenhydraten und ist eine wichtige Energiequelle für den Menschen. Es kann in Form von Glykogen in den Muskeln oder in der Leber gespeichert werden.
Warum wird Glucose schnell ins Blut aufgenommen? ›
Seiner einfachen chemischen Struktur ist es zu verdanken, dass Traubenzucker blitzschnell den Weg in den Organismus findet. Dort angelangt sorgt er innerhalb weniger Sekunden für neue Energie. Nach Aufnahme durch die Nahrung geht Glukose direkt aus dem Darm ins Blut über.
Wie lange dauert es bis Zucker ins Blut geht? ›Normalerweise beginnt der Blutzucker 10-15 Minuten nach einer Mahlzeit zu steigen und erreicht nach einer Stunde sein Maximum. Allerdings handelt es sich hier nur um Richtwerte, denn die PPG (postprandiale Glukose) hängt von mehreren Faktoren ab, wie etwa die Art der Nahrung.
Wie viel ATP kann der Körper speichern? ›Der ATP-Vorrat (in der Muskelzelle ca. 6 mmol/kg Muskel) reicht bei maximaler Kontraktion nur ca. 2−3 Sekunden. Eine Pufferwirkung übernehmen hier Moleküle mit höherem Gruppenübertragungspotenzial als ATP.
Wie entstehen die 38 ATP? ›Komplex IV reduziert letztlich den elementaren Sauerstoff, sodass Wasser entsteht (2 H+ + 1/2 O2 + 2e– ¥ H2O). Glucose wurde somit zu den energiearmen Produkten CO2 und H2O abgebaut. Die Energie aus der Glucose wur- de letztlich in 38 ATP-Moleküle und Wärme umgewandelt.
Wie kommt Energie in die Zelle? ›Die Zellatmung (auch biologische Oxidation/innere Atmung ) ist ein Stoffwechselvorgang, der für die Energiegewinnung in Zellen verantwortlich ist. Er baut Glucose ab und erzeugt Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat).
Was ist der Unterschied zwischen ADP und ATP? ›ATP ist wie eine aufgeladene Batterie, während ADP wie eine tote Batterie ist. ATP kann unter Freisetzung von Energie zu ADP und Pi hydrolysiert werden. ADP kann durch die Zufuhr von Energie und Bildung von ATP "wieder aufgeladen" werden. Dabei wird ein Pi gebunden und ein Wassermolekül abgegeben.
Wie viel ATP hat der Mensch? ›Der ATP-Vorrat (in der Muskelzelle ca. 6 mmol/kg Muskel) reicht bei maximaler Kontraktion nur etwa 2–3 Sekunden. Eine Reserve stellen hier Moleküle mit höherem Gruppenübertragungspotenzial als ATP dar. Säugetiermuskelzellen halten einen Vorrat an Kreatinphosphat (21 mmol/kg Muskel; 0,08 % pro Körpergewicht) bereit.
Was passiert wenn kein ATP vorhanden ist? ›Jede einzelne Zelle im menschlichen Körper bezieht ihre Energie aus ATP. Ist kein ATP vorhanden, stirbt die Zelle ab. Andersrum geht's jedoch auch: Ist viel ATP vorhanden, ist die Zelle besonders aktiv. Deshalb ist es für Biohacker natürlich hochinteressant, die Adenosintriphosphat-Produktion zu erhöhen.
Was ist die Funktion von Glykogen? ›Glykogen dient der kurz- bis mittelfristigen Speicherung und Bereitstellung des Energieträgers Glucose im menschlichen und tierischen Organismus. In Leber- und Muskelzellen wird bei einem Überangebot von Kohlenhydraten Glykogen aufgebaut.
Was sind die Aufgaben von Glykogen? ›Glykogen ist eine Kohlenhydrat-Speicherform, deren Aufbau mit jenem der Stärke verglichen werden kann. Die Hauptspeicherorte befinden sich in der Leber und in den Muskeln. Die in den Leberzellen in Form von Glykogen gespeicherten Kohlenhydrate dienen der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels.
Was ist der Unterschied zwischen Glykogen und Glukagon? ›
Während Insulin den Blutzuckerspiegel senkt, indem es die Zellen für die Aufnahme von Zucker (Glukose) öffnet, dient Glukagon dazu, den Blutzuckerspiegel durch die Bildung von Glukose aus dem in der Leber gespeicherten Glykogen anzuregen.
Was ist der Unterschied zwischen D Glucose und L Glucose? ›Du unterscheidest bei der Glucose also prinzipiell zwei Formen: Die D- und die L-Glucose. Bei der D-Glucose zeigt die Hydroxygruppe (OH) am fünften Kohlenstoffatom in der Fischer-Projektion immer nach rechts. Bei der L-Glucose zeigt die OH-Gruppe am fünften C-Atom nach links.
Wie viel ATP gewinnt man bei der Glykolyse? ›Da in der Glykolyse von einem Molekül Glucose ausgegangen wird, werden daraus zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat abgebaut. Somit ergibt die Glykolyse netto 2 ATP und 2 NADH: 4 ATP werden zwar gewonnen, jedoch müssen im Verlauf der Reaktionsschritte 2 ATP wieder aufgewendet werden.