Was sind die vier Phasen des vollständigen Glukoseabbaus?

Glukose ist ein Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen, der direkt in den Körper aufgenommen oder infundiert werden kann, aber häufiger ein Nebenprodukt des komplexen Kohlenhydrat-, Protein- oder Fettstoffwechsels ist. Glukose kann verwendet werden, um Glykogen und andere Speicherkraftstoffe zu synthetisieren oder weiter abgebaut zu werden, um Energie für Stoffwechselprozesse bereitzustellen, eine Reihe von Reaktionen, die zusammenfassend als Zellatmung bezeichnet werden. Die Phasen des Glucoseabbaus können in vier verschiedene Phasen unterteilt werden.

Der anfängliche Abbau von Glukose erfolgt im Zellzytoplasma. Dies ist eine anaerobe Reaktion der Zellatmung, das heißt, sie benötigt keinen Sauerstoff. Hier wird in einer Reihe von acht Einzelreaktionen ein Glukosemolekül mit sechs Kohlenstoffatomen mit zwei Adenosintriphosphat (ATP)-Molekülen zu zwei Pyruvatmolekülen mit drei Kohlenstoffatomen, zwei H₂O-Moleküle (Wasser) und vier ATP-Moleküle für einen Nettogewinn von zwei ATP-Molekülen. ATP ist eine primäre Energiequelle im menschlichen Stoffwechsel.

Diese Reaktion findet in der Matrix oder im Inneren der Mitochondrien von Zellen statt. Hier werden die beiden Pyruvatmoleküle aus der Glykolyse mit zwei Coenzym A (CoA)-Molekülen zu zwei Acetyl-CoA-Molekülen und zwei Kohlendioxid (CO carbon)-Molekülen kombiniert₂) Moleküle. Diese Reaktion läuft in einem einzigen Schritt ab und ist wie die Glykolyse anaerob.

Diese Reihe von anaeroben Reaktionen, auch Tricarbonsäure (TCA)-Zyklus oder Krebs-Zyklus genannt, findet wie die vorbereitende Reaktion in der mitochondrialen Matrix statt. Hier verbinden sich die beiden Acetyl-CoA-Moleküle aus der vorbereitenden Reaktion mit einer Reihe von Phosphat- und Nukleotidkomponenten zu zwei ATP, vier CO2 und einer Reihe von Nukleotidzwischenprodukten. Diese Vermittler sind entscheidend für die aerobe Atmung, die in der nächsten Phase des Glukoseabbaus auftritt.

In diesem Schritt, der auf den inneren Membranen der Mitochondrien abläuft, kommt schließlich Sauerstoff ins Spiel. Die Transporter in diesem Schema sind Moleküle von NAD und FAD, den oben erwähnten Nukleotidvermittlern. In Gegenwart von sechs Sauerstoffmolekülen werden Protonen von NAD und FAD an andere NAD- und FAD-Moleküle entlang der Kette weitergegeben, wodurch ATP an verschiedenen Stellen extrahiert werden kann. Das Nettoergebnis ist ein Gewinn von 34 ATP-Molekülen.

Beachten Sie, dass nach dieser Phase die gesamte chemische Reaktion für die Glykolyse abgeschlossen zu sein scheint:

C₆H₁₂Ö₆ + 6O₂ --> 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP

Mit zwei ATP aus der Glykolyse, zwei aus dem Zitronensäurezyklus und 34 aus dem Elektron Transportkette pro Glukosemolekül, die Elektronentransportkette ist bei weitem die größte energieerzeugend. Aus diesem Grund kann dem Menschen nicht lange Sauerstoff entzogen werden, und deshalb können sehr intensive (anaerobe) Übungen nicht durchgeführt werden länger als einige Minuten aufrechterhalten: Die meisten physiologischen Funktionen hängen von einer stetigen Nutzung des Elektronentransports ab Kette.