8.2: Energiebedürftige Schritte der Glykolyse

Überblick

Glukose ist die Quelle für fast die gesamte verbrauchte Energie in Organismen. Den ersten Schritt der Umwandlung von Glukose in nutzbare Energie nennt man Glykolyse. Die Glykolyse findet im Zytosol der Zelle in zwei Phasen statt. Die erste Phase ist die energieaufnehmende Phase und die anschließende wird als energieabgebende Phase bezeichnet. In den ersten drei Reaktionsschritten wird die Glucose in verschiedene Formen umgewandelt und bindet sich an zwei Phosphatgruppen, die von zwei ATP-Molekülen abgegeben werden. So entsteht ein instabiler Zucker. In den nächsten beiden Schritten spaltet sich der instabile Zucker in zwei Zuckerisomere, die entweder umgewandelt oder direkt in der nächsten Phase der Glykolyse verwendet werden.

Der Prozess

Zuerst erhält Glukose eine Phosphatgruppe von ATP, die sie in eine reaktionsfähigere Form (Glukose-6-Phosphat) umwandelt. Da die an das negativ geladene Phosphat gebundene Glucose die hydrophobe Zellmembran nicht mehr durchqueren kann, führt das Anhängen der Phosphatgruppe dazu, dass die Glukose im Inneren der Zelle eingeschlossen ist.

Weiter wird die reaktionsfreudigere Form der Glucose in eines ihrer Isomere, Fruktose-6-Phosphat, umgewandelt. Es wird für die nachfolgenden energieaufwendigen Schritte der Glykolyse benötigt.

Fructose-6-Phosphat erhält dann eine Phosphatgruppe von einem zweiten ATP-Molekül. Dieses wandelt Fructose-6-phosphat in Fructose-1,6-bisphosphat, einen instabilen Zucker, um.

Dieser instabile Zucker spaltet sich in zwei unterschiedliche Drei-Kohlenstoff-Zucker-Isomere, Glycerinaldehyd-3-Phosphat und DHAP. Glycerinaldehyd-3-Phosphat kann direkt in der nächsten Stufe der Glykolyse verwendet werden, während DHAP auch in Glycerinaldehyd-3-Phosphat umgewandelt werden muss.