Inhalt
- Glykolyse vs. Zellatmung
- Reaktanten der Glykolyse
- Die ersten Schritte der Glykolyse: Investitionsphase
- Die letzten Schritte der Glykolyse: Rückkehrphase
- Glykolyseprodukte
- Wohin gehen Glykolyseprodukte?
Glykolyse ist der erste Schritt, mit dem alle lebenden Zellen Energie aus einem Nährstoffmolekül gewinnen (in diesem Fall Glucoseein Sechs-Kohlenstoff-Zucker). Bei einigen Zellen, insbesondere bei Prokaryoten, ist dies auch der letzte Schritt, da diese Zellen nicht in der Lage sind, die Zellatmung (Glykolyse plus die aeroben Reaktionen, die bei Eukaryoten auftreten) vollständig durchzuführen.
Die Glykolyse findet im Zytoplasma von Zellen statt und führt zu einem Nettogewinn von zwei ATP (Adenosintriphoshat(das Nukleotid, das die Zellen für ihren Energiebedarf verwenden).
Es gibt insgesamt 10 Glykolyse-Schritte, aber Sie müssen sich nicht alle 10 und die damit verbundenen Enzyme merken, um den gesamten Weg genau zu verstehen. Wichtiger als die wörtliche Kenntnis der Reaktionsreihe ist die Kenntnis der Reaktanten, der Produkte und der Bedingungen, unter denen die Glykolyse abläuft.
Glykolyse vs. Zellatmung
Frage: Welche der folgenden sind Produkte von Zellatmung?
A. Glucose; B. Pyruvat; C. Kohlendioxid; D. Acetyl CoA
Die Antwort ist Cnur Kohlendioxid. Glukose ist ein Reaktant der Zellatmung (und der Glykolyse, dem ersten Schritt), während die anderen Zwischenprodukte auf dem Weg zur Gewinnung von insgesamt 36 bis 38 ATP aus Glukose sind, solange Sauerstoff vorhanden ist. Pyruvat ist ein Produkt von Glykolyse; Acetyl CoA wird aus Pyruvat in den Mitochondrien hergestellt und gelangt dort in den Krebszyklus.
Reaktanten der Glykolyse
Glukose mit der Formel C6H12O6hat einen sechseckigen Ring mit sechs Atomen in seiner Mitte, der fünf Kohlenstoffe und ein Sauerstoffatom enthält. Zu Beginn der Glykolyse ist es der einzige Reaktant in der Mischung. Unterwegs werden jedoch Phosphatgruppen für die Phosphorylierungsschritte benötigt (d. H. Die Addition von Phosphatgruppen an Glucosederivate).
Darüber hinaus erfordern die Reaktionen einen Eintrag von zwei Molekülen von NAD+, die während der Glykolyse in ihre hydrierte (reduzierte) Form umgewandelt wird.
Die ersten Schritte der Glykolyse: Investitionsphase
Glucose wird phosphoryliert, wenn sie durch Diffusion durch die Plasmamembran in eine Zelle eindringt. Es wird dann in ein Fructosederivat umgelagert und dann ein zweites Mal phosphoryliert, um zu ergeben Fructose-1,6-biphosphat. Diese beiden Phosphorylierungsreaktionen erfordern die Eingabe von zwei ATP, die zu ADP (Adenosindiphosphat) hydrolysiert werden, damit dies auftritt.
Am Ende dieser Phase wird das Sechs-Kohlenstoff-Molekül in ein Paar von Drei-Kohlenstoff-Molekülen aufgeteilt. Daher müssen die Reaktanten und Produkte in jedem von diesem Punkt an aufgelisteten Schritt verdoppelt werden, um eine ordnungsgemäße Bilanzierung der Glykolyse als Ganzes aufrechtzuerhalten.
Die letzten Schritte der Glykolyse: Rückkehrphase
Während des zweiten Teils der Glykolyse wurden zwei Moleküle mit drei Kohlenstoffatomen aus Glycerinaldehyd-3-phosphat werden umgewandelt in Pyruvat (C3H4O3) in einer Reihe von Schritten. Dies alles beinhaltet Umlagerungen, und eine von ihnen beinhaltet noch einen weiteren Phosphorylierungsschritt.
Ebenfalls in der Rückführungsphase befinden sich zwei Moleküle NAD+ (Nicotinamidadenindinukleotid, ein Elektronenträger, der später bei den Reaktionen der aeroben Atmung benötigt wird) werden in zwei NADH und zwei H umgewandelt+ (ein Wasserstoffion).
Am Ende werden die beiden Phosphatgruppen an jedem der beiden Moleküle mit drei Kohlenstoffatomen zur Herstellung von ATP verwendet, was bedeutet, dass in dieser Phase vier ATP erzeugt werden. Subtrahiert man die beiden in der Investitionsphase benötigten ATP, so ist klar, dass insgesamt Zwei ATP werden während der Glykolyse aus einem Glucosemolekül gewonnen.
Glykolyseprodukte
Die vollständige (Netto-) Reaktion der Glykolyse wird in verschiedenen Quellen unterschiedlich aufgeführt. Diese Unterschiede hängen jedoch von der Entscheidung des Autors ab, ob bestimmte Zwischenprodukte in die Nettoreaktion einbezogen werden sollen. Eine genaue Darstellung ist
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD → 2 C3H4O6 + 2 ATP + 2 H + + 2 NADH
Hierbei ist Pi anorganisches Phosphat, das aus der zuvor erwähnten Hydrolyse von ATP stammt.
Wohin gehen Glykolyseprodukte?
Das Pyruvat gelangt dann in die Mitochondrien, wo es in Acetyl-CoA umgewandelt wird. Dieses Molekül gelangt in den Krebs-Zyklus der aeroben Atmung und schließlich nach den Reaktionen der Elektronentransportkette 36 bis 38 ATP werden bei der Zellatmung aus einem Glukosemolekül erzeugt, einschließlich der beiden ATP aus der Glykolyse.