Glykolyse ist die 10-stufige metabolische Atmung des Zuckers Glukose. Der Zweck der Glykolyse besteht darin, chemische Energie zur Verwendung durch eine Zelle zu gewinnen. Wissenschaftler halten die Glykolyse für einen uralten Atmungsweg, da sie in Abwesenheit von Sauerstoff ablaufen kann. So könnte es das Überleben primitiver anaerober Bakterien ermöglichen, die vor dem Sauerstoff der Erde lagen Atmosphäre.
Die Glykolyse erfordert bestimmte Inhaltsstoffe, um zu funktionieren. Zu den Inputs der Glykolyse gehören eine lebende Zelle, Enzyme, Glucose und die Energietransfermoleküle Nicotinamidadenindinukleotid (NAD+) und Adenosintriphosphat (ATP).
Lesen Sie mehr darüber, was Glykolyse ist.
Was ist der Zweck der Glykolyse?
Glykolyse wird in fast jedem lebenden Organismus auf der Erde verwendet und ist vorhanden. Es wird angenommen, dass dies einer der ersten Stoffwechselwege auf der Erde ist, da er keinen Sauerstoff benötigt, der in der frühen Atmosphäre nicht leicht verfügbar war.
Die Glykolyse ist der erste Schritt in den Stoffwechselwegen vieler Organismen, der Zucker in nutzbare Zellenergie umwandelt. Unter Verwendung einer Kombination aller Inputs der Glykolyse verwandelt dieser Prozess einen Zucker mit 6 Kohlenstoffatomen in 2 Pyruvat-, 2 ATP- und 2 NADH-Moleküle, alle davon werden dann in weiteren Stoffwechselwegen wie dem Kreb-Zyklus, Fermentation, oxidativer Phosphorylierung und/oder zellulären verwendet Atmung.
Lesen Sie mehr über das Endergebnis der Glykolyse.
Sechs-Kohlenstoff-Zucker
Der grundlegende Input für die Glykolyse ist Zucker. Normalerweise ist der verwendete Zucker Glukose, aber Enzyme können andere Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen wie Galaktose und Fructose, in Zwischenprodukte, die in den Glykolyseweg stromabwärts vom Ausgangspunkt für Glucose.
Pflanzen und andere autotrophe Organismen erzeugen bei der Photosynthese mithilfe von Sonnenenergie und Kohlendioxid Glukose. Heterotrophe müssen ihren Zucker durch den Verzehr von Pflanzen, Autotrophen und anderen Nahrungsquellen aufnehmen. Der Zucker ist in einer Vielzahl von Lebensmitteln direkt oder als Stärke und Zellulose verfügbar, die in Glukose zerlegt werden. Glukose löst sich in Wasser auf und kann mit Hilfe von Enzymen leicht in oder aus einer Zelle transportiert werden, abhängig von ihren relativen Konzentrationen auf beiden Seiten einer Zellmembran.
Enzyme
Enzyme sind Proteine, die als Katalysatoren für biochemische Reaktionen wirken. Enzyme senken die Energie, die zum Antreiben einer Reaktion benötigt wird, ohne vom Prozess verbraucht zu werden. Glukosetransporterenzyme helfen den Zellen, Glukose zu importieren.
Das erste Enzym im Glykolyseweg ist die Hexokinase, die Glukose in Glukose-6-Phosphat (G6P) umwandelt. Dieser erste Schritt verringert die Glukosekonzentration der Zelle, wodurch zusätzliche Glukose in die Zelle diffundiert. Das G6P-Produkt diffundiert nicht leicht aus der Zelle heraus, so dass Hexokinase tatsächlich ein Glukosemolekül zur Verwendung durch die Zelle einschließt. Neun weitere Enzyme nehmen an der Glykolyse teil, wobei eines in jedem Schritt des Verfahrens verwendet wird.
ATP
ATP ist ein Coenzym, das chemische Energie in den Zellen speichert, transportiert und freisetzt. Ein ATP-Molekül enthält drei Phosphatgruppen, die jeweils von einer hochenergetischen Bindung gehalten werden. ATP liefert chemische Energie, wenn Enzyme eine oder mehrere Phosphatgruppen entfernen. Bei der Umkehrreaktion verbrauchen Enzyme Energie, wenn sie Phosphate zu Vorläufern hinzufügen, was zur Produktion von ATP führt.
Die Glykolyse erfordert zwei ATP-Moleküle, um in Gang zu kommen, produziert jedoch im letzten Schritt vier ATPs, was eine Nettoausbeute von zwei ATPs ergibt.
NAD+
NAD+ ist ein oxidierendes Coenzym, das Elektronen und Protonen von anderen Molekülen aufnimmt und die reduzierte Form NADH erzeugt. In der umgekehrten Reaktion wirkt NADH als Reduktionsmittel, das Elektronen und Protonen abgibt, wenn es wieder zu NAD+ oxidiert wird. NAD+ und NADH werden in einer Vielzahl von biochemischen Stoffwechselwegen verwendet, einschließlich der Glykolyse, die ein Oxidations- oder Reduktionsmittel erfordern.
Die Glykolyse erfordert zwei Moleküle NAD+ pro Glukosemolekül, wodurch zwei NADHs sowie zwei Wasserstoffionen und zwei Wassermoleküle produziert werden. Das Endprodukt der Glykolyse ist Pyruvat, das die Zelle weiter verstoffwechseln kann, um eine große Menge zusätzlicher Energie zu liefern.
