Lebende Zellen ernähren sich von Glukose. Obwohl es einige andere Moleküle gibt, die zur Not dienen können, ist die meiste Energie in lebenden Zellen – einschließlich der Energie, die Ihr Leben ermöglicht – kommt aus der Aufspaltung von Glukose in kleinere Moleküle.
Glykolyse beginnt mit einem 6-Kohlenstoff-Glukosemolekül und endet mit zwei 3-Kohlenstoff-Pyruvatmolekülen, die sich dann in zwei kleinere Citratmoleküle umwandeln. Aber es ist nicht nur ein Ausschnitt: Es sind 10 verschiedene chemische Reaktionen erforderlich, um die Arbeit zu erledigen, und der Prozess kann unterwegs gestoppt werden durch Inhibitoren der Glykolyse.
Enzyme in der Glykolyse
Enzyme sind Proteinmoleküle, die eine chemische Reaktion vorantreiben. Jede chemische Reaktion braucht einen kleinen Energieschub, um in Gang zu kommen, und Enzyme wirken, indem sie den Energieschub reduzieren, bekannt als Aktivierungsenergie.
Es ist nicht so, dass diese chemischen Reaktionen ohne Enzyme überhaupt nicht ablaufen könnten, aber Enzyme machen sie viel wahrscheinlicher.
Drei der 10 Schritte der Glykolyse beinhalten so große Energieänderungen, dass sie fast nie passieren werden ohne Enzyme ablaufen, daher sind diese besonderen Schritte wichtige Punkte für die Regulierung von Glykolyse.
Was die Glykolyse bewirkt
Die Glykolyse ist der erste Schritt im Energiestoffwechsel der Zellen.
Es ist so, als würde man einen Apfel essen. Wenn Sie immer zuerst den Apfel halbieren und schälen und die Schale essen, und erst dann den Apfel in kleinere Bissen und isst sie, dann wäre die Glykolyse nur die Schritte, die Schale zu essen und den Apfel einzuschneiden apple Hälfte. Das Endprodukt sind die beiden Apfelhälften und ein wenig Energie durch den Verzehr der Schale.
Wenn Sie bereits einen Haufen geschälter Apfelhälften hatten oder die Energie aus der Apfelschale nicht brauchten, würden Sie aufhören, an neuen Äpfeln zu arbeiten. Ihre Zellen tun dasselbe, aber das Endprodukt sind Citratmoleküle anstelle von Apfelhälften, und die Energie in Ihrer Zelle wird hineingetragen Adenosintriphosphat, ATP.
Regulationsenzyme
Glukose wird durch ein Transportprotein in eine lebende Zelle transportiert. Das gleiche Protein, das es einbringt, wird es gleich wieder heraustragen, aber nicht, wenn seine Struktur verändert wurde.
Ein Enzym ordnet Atome im Glukosemolekül um, um es in Fruktose umzuwandeln. Dann verbindet das Phosphofructokinase- oder PFK-Enzym eine Phosphatgruppe mit dem Fructosemolekül. Das macht ihn fit für den nächsten Schritt der Glykolyse und verhindert zudem, dass das Transportprotein den Zucker wieder aus der Zelle nimmt.
Wenn bereits viel ATP und auch viel Citrat vorhanden sind, wird PFK viel langsamer. So wie Sie keinen weiteren Apfel in Scheiben schneiden müssen, wenn Sie keinen Hunger haben und viele Scheiben herumliegen, muss PFK nicht eingreifen, wenn viel ATP und viel Citrat vorhanden sind; hohe Konzentrationen dieser Verbindungen reduzieren die Glykolyse.
Regulierung der Glykolyse auf andere Weise
Einige der Schritte der Glykolyse erfordern, dass die Zwischenprodukte ein Wasserstoffatom loswerden, damit sie sich weiter auflösen und mehr Energie liefern können. Wenn es kein anderes Molekül gibt, das das Wasserstoffatom akzeptiert, wird die Glykolyse gestoppt.
In diesem speziellen Fall ist das Molekül, das das Wasserstoffatom aufnimmt, NAD+. Die Glykolyse wird also aufhören, wenn kein NAD+ vorhanden ist.
Die Glykolyserate wird auch in Abhängigkeit von der Menge an Glukose verändert. Wenn nein Glukosemoleküle in die Zelle transportiert werden, dann stoppt die Glykolyse.