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8.5: Ergebnisse der Glykolyse
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Outcomes of Glycolysis
 
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8.5: Outcomes of Glycolysis

8.5: Ergebnisse der Glykolyse

Nearly all the energy used by cells comes from the bonds that make up complex, organic compounds. These organic compounds are broken down into simpler molecules, such as glucose. Subsequently, cells extract energy from glucose over many chemical reactions—a process called cellular respiration.

Cellular respiration can take place in the presence or absence of oxygen, referred to as aerobic and anaerobic respiration, respectively. In the presence of oxygen, cellular respiration starts with glycolysis and continues with pyruvate oxidation, the citric acid cycle, and oxidative phosphorylation.

Both aerobic and anaerobic cellular respiration start with glycolysis. Glycolysis yields a net gain of two pyruvate molecules, two NADH molecules, and two ATP molecules (four produced minus two used during energy-requiring glycolysis). In addition to these major products, glycolysis generates two water molecules and two hydrogen ions.

In cells that carry out anaerobic respiration, glycolysis is the primary source of ATP. These cells use fermentation to convert NADH from glycolysis back into NAD+, which is required to continue glycolysis. Glycolysis is also the primary source of ATP for mature mammalian red blood cells, which lack mitochondria. Cancer cells and stem cells rely on aerobic glycolysis for ATP.

Cells that use aerobic respiration continue to break down pyruvate after glycolysis via pyruvate oxidation, the citric acid cycle, and oxidative phosphorylation. Pyruvate oxidation converts pyruvate from glycolysis into acetyl-CoA—the primary input for the citric acid cycle. NAD+ for continued glycolysis is replenished during oxidative phosphorylation, when NADH shuttles and donates electrons to the electron transport chain, becoming NAD+.

The energy-carrier ATP is the main product of cellular respiration. Although oxidative phosphorylation produces most of the ATP generated by aerobic respiration, ATP is also produced during glycolysis and the citric acid cycle.

Nahezu alle Energie, die von den Zellen verbraucht wird, stammt aus den Bindungen, aus denen komplexe, organische Verbindungen bestehen. Diese organischen Verbindungen werden in einfachere Moleküle, wie etwa Glucose, aufgespalten. Anschließend extrahieren die Zellen aus der Glucose über viele chemische Reaktionen Energie-ein Prozess, der als Zellatmung bezeichnet wird.

Die Zellatmung kann in Anwesenheit oder Abwesenheit von Sauerstoff stattfinden. Man bezeichnet sie dann jeweils als aerobe oder anaerobe Atmung. In Gegenwart von Sauerstoff beginnt die Zellatmung mit der Glykolyse und setzt sich mit der Pyruvat-Oxidation, dem Citratzyklus und der oxidativen Phosphorylierung fort.

Sowohl die aerobe als auch die anaerobe Zellatmung beginnen mit der Glykolyse. Die Glykolyse ergibt einen Nettogewinn von zwei Pyruvatmolekülen, zwei NADH-Molekülen und zwei ATP-Molekülen (vier produziert minus zwei, die während der energieaufwendigen Glykolyse verwendet werden). Zusätzlich zu diesen Hauptprodukten erzeugt die Glykolyse zwei Wassermoleküle und zwei Wasserstoffionen.

Bei Zellen, welche die anaerobe Atmung durchführen, ist die Glykolyse die Hauptquelle für ATP. Diese Zellen verwenden die Fermentation, um NADH aus der Glykolyse wieder in NAD+ umzuwandeln, das zur Fortsetzung der Glykolyse erforderlich ist. Die Glykolyse ist auch die primäre ATP-Quelle für reife rote Blutkörperchen von Säugetieren, denen es an Mitochondrien fehlt. Krebszellen und Stammzellen sind auf die aerobe Glykolyse für ATP angewiesen.

Aerobe Zellen bauen Pyruvat nach der Glykolyse über die Pyruvat-Oxidation, den Citratzyklus und die oxidative Phosphorylierung weiter ab. Die Pyruvat-Oxidation wandelt Pyruvat aus der Glykolyse in Acetyl-CoA um, den primären Stoff für den Citratzyklus. NAD+ für die fortgesetzte Glykolyse wird während der oxidativen Phosphorylierung wieder aufgefüllt, wenn NADH sich hin und her bewegt und Elektronen an die Elektronentransportkette abgibt, so dass es zu NAD+ wird.

Der Energieträger ATP ist das Hauptprodukt der Zellatmung. Obwohl die oxidative Phosphorylierung den größten Teil des durch die aerobe Atmung erzeugten ATPs produziert, wird ATP auch während der Glykolyse und des Citratzyklus produziert.


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