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Jetzt geht's ans eingemachte. Mit der von allen Studenten immer beliebten Glycolyse steigen wir ab nun so richtig in die Biochemie ein. Biochemie ... lehrt unter Anderem die Vielzahl an Stoffwechselwegen und -Kreisläufen in Organismen. Der Zentrale "Strang" der sich als Basis des Großteils der anderen Stoffwechselwege zieht ist die Glycolyse - und die wollen wir jetzt näher unter die Lupe nehmen.
Die Glycolyse - eine Erfolgsgeschichte Bearbeiten
Phototrophe Organismen (wie etwa Cyanobakterien oder Pflanzen) sind in der Lage, anorganischen Kohlenstoff ( ) mit Hilfe von Sonnenlight in der wohlbekannten Photosynthese zu organischen Molekülen zu reduzieren und dabei wiederum Sauerstoff zu produzieren. (Den aeroben Organismen in der Oxydativen Phosphorilierung, die wir an späterer Stelle besprechen werden, dringend benötigen.) Chemotrophe Organismen, wie zB Mensch & Tier, Pilze, die meisten Bakterien, uvm. können das nicht. Sie sind auf die von den Pflanzen hergestellten organischen Moleküle angewiesen. Wie wir im vorigen Kapitel gelernt haben, können Organismen längerkettige Zucker kürzen. Glucose und Fructose werden dann von den Organismen durch die Glycolyse weiter abgebaut.
Die Glycolyse baut Zuckermoleküle unter Energiegewinn ab.
Dabei entstehen NADH und ATP.
Alle Reaktionen der Glycolyse werden durch Enzyme kathalysiert und reguliert.
Glycolyse als Stoffwechselweg Bearbeiten
Das Prinzip ist einfach. Im Zucker steckt ne Menge Energie. Wie bei vielen anderen chemischen Reaktionen gibt es aber ein Hindernis zu überwinden: Die Aktivierungsenergie. Der Körper macht das, in dem er Phosphatgruppen an die Zuckermoleküle anlagert, die somit "überladen" und instabil werden. (Das "Kostet" dem Körper Energie in Form von ATP.) Dann zerfallen die Moleküle und sie werden weiter abgebaut. Die freiwerdende Energie wird in Form von Reduktionsäquivalenten (NADH) und in der Form von ATP, der "Energiewährung" der Organismen gespeichert.
Bei der Glycolyse von einem Mol Glucose investiert der Körper 2 Mol ATP und erhält im Gegenzug 4 Mol ATP zurück!
Die Reaktionen Bearbeiten
Zur Zeit gibts die Bilder leider nur auf Russisch, wenn jemand Zeit hat, kann er sie gerne übersetzen :-)
1. Aktivierung der Glucose Bearbeiten
Um die Aktivierungsenergie zu überwinden, muss das Zuckermolekül aktiviert werden. Darum wird eine Phosphatgruppe angehängt, die von einem ATP-Molekül stammt. Aus ATP wird ADP.
2. Umlagerung Bearbeiten
Eine Aktivierung ist noch nicht genug! Doch um eine zweite Phosphatgruppe anzulagern, muss das Molekül erst umgewandelt werden. Aus der Aldose entsteht eine Ketose, die nun Platz für eine weitere Phosphorylierung bietet. (Das 1-C Atom wandert aus dem Ring heraus nach oben)
3. Nochmal aktivieren Bearbeiten
Einmal geht's noch, wie im ersten Schritt kommt hier noch eine Phosphorgruppe hinzu. Auch das kostet uns 1 ATP
4. Die Spaltung Bearbeiten
Nun haben wirs geschafft. Wir haben zwar 2 ATP "verloren", aber das Molekül ist nun vollbepackt mit Phosphor und überladen. Nun wird es in zwei Hälften gerissen. Am besten denken Sie sich beim Lernen wirklich einen Strich durchs Molekül und sehen, was übrig bleibt!
4.1 Isomerisierung Bearbeiten
Von den zwei entstandenen Molekülen wird glücklicherweise nur eins weiterverarbeitet (puh, die Hälfte an Lernzeit erspart...), nämlich das Glycerinaldehydphosphat. Da es somit immer wieder aus dem Reaktionsgleichgewicht entzogen wird, wandelt sich mit Hilfe des Enzyms "Isomerase" allmählich sämtliches Dihydroxyacetonphosphat in unser Glycerinaldehydphosphat um.
5. Anorganisch wird Organisch Bearbeiten
Wie kommt eigentlich das Phosphor in unser Biomolekül ATP? Durch diesen Schritt! Anorganisches Phosphor kann sich nun an unser Glycerinaldehydphosphat anlagern - so nimmt der Körper dieses Element auf!
6. Tag der Abrechnung Bearbeiten
Und nun kommt der heißersehnte Moment, an dem wir ATP zurückgewinnen. Der erst angelagerte Phosphor wird von einem ADP-Molekül geschnappt. Es entsteht unser erstes ATP-Molekül aus der Glycolyse!
