Glykolyse
Abbau von Glukose zu Pyruvat mit ATP- und NADH-Gewinnung sowie zentralen Regulationsschritten.
Glykolyse - TEST
Überblick
Die Glykolyse ist ein zentraler Stoffwechselweg des Glukoseabbaus und findet vollständig im Zytosol statt. Dabei wird ein Molekül Glukose mit sechs Kohlenstoffatomen zu zwei Molekülen Pyruvat mit jeweils drei Kohlenstoffatomen abgebaut.
Die Glykolyse kann sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen ablaufen und stellt insbesondere in Geweben mit geringer mitochondrialer Kapazität eine wichtige Möglichkeit zur ATP-Gewinnung dar.
Energiebilanz
Die Glykolyse lässt sich in eine Energieinvestitions- und eine Energiegewinnungsphase unterteilen.
Verbrauch: 2 ATP
Bildung: 4 ATP
Nettogewinn: 2 ATP
Bildung: 2 NADH
Endprodukt: 2 Pyruvat
Gesamtbilanz pro Molekül Glukose:
Glukose → 2 Pyruvat + 2 ATP + 2 NADH
Wichtige irreversible Reaktionen
Drei Reaktionen der Glykolyse sind unter physiologischen Bedingungen praktisch irreversibel und besitzen daher eine besondere regulatorische Bedeutung:
Hexokinase/Glukokinase: Glukose → Glukose-6-phosphat
Phosphofruktokinase-1: Fruktose-6-phosphat → Fruktose-1,6-bisphosphat
Pyruvatkinase: Phosphoenolpyruvat → Pyruvat
Die Phosphofruktokinase-1 (PFK-1) stellt den wichtigsten geschwindigkeitsbestimmenden Regulationspunkt der Glykolyse dar.
Regulation der PFK-1
Die Aktivität der PFK-1 spiegelt den energetischen Zustand der Zelle wider.
Aktivatoren:
AMP
ADP
Fruktose-2,6-bisphosphat
Inhibitoren:
ATP
Citrat
Ein hoher Energiezustand hemmt somit die Glykolyse, während Energiemangel ihren Ablauf fördert.
Schicksal des Pyruvats
Unter aeroben Bedingungen wird Pyruvat in den Mitochondrien durch die Pyruvatdehydrogenase zu Acetyl-CoA umgesetzt und kann anschließend in den Citratzyklus eingehen.
Unter anaeroben Bedingungen erfolgt die Reduktion von Pyruvat zu Lactat durch die Lactatdehydrogenase. Dabei wird NADH zu NAD⁺ reoxidiert. Die Regeneration von NAD⁺ ermöglicht das weitere Ablaufen der Glykolyse.
Prüfungsrelevant
Besonders häufig gefragt werden:
Ort der Glykolyse: Zytosol
Nettoausbeute: 2 ATP und 2 NADH
Schrittmacherenzym: PFK-1
wichtigster Aktivator der PFK-1: Fruktose-2,6-bisphosphat
anaerobe Regeneration von NAD⁺ durch die Lactatdehydrogenase
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