Glykolyse: Was ist das und was sind ihre 10 Phasen?

Glykolyse ist ein chemischer Prozess die die Atmung und den Zellstoffwechsel ermöglicht, insbesondere durch den Abbau von Glukose.

In diesem Artikel werden wir genauer sehen, was Glykolyse ist und wozu sie dient, sowie ihre 10 Wirkphasen.

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Was ist Glykolyse?

Der Begriff „Glykolyse“ setzt sich zusammen aus dem griechischen „Glykos“, was „Zucker“ bedeutet, und „Lyse“, was „Zersetzung“ bedeutet. In diesem Sinne ist Glykolyse der Prozess, bei dem die Zusammensetzung von Glukose verändert wird, um ausreichend Energie zum Nutzen der Zellen zu gewinnen. Tatsächlich dient es nicht nur als Energiequelle, sondern auch beeinflusst die Zellaktivität auf unterschiedliche Weise, ohne notwendigerweise zusätzliche Energie zu erzeugen.

Es produziert beispielsweise eine hohe Ausbeute an Molekülen, die sowohl den Stoffwechsel als auch die Zellatmung sowohl aerob als auch anaerob ermöglichen. Im Allgemeinen ist Aerobic eine Art von Stoffwechsel, der darin besteht, aus organischen Molekülen aus der Oxidation von Kohlenstoff durch Sauerstoff Energie zu gewinnen. Bei anaeroben Bedingungen ist das zur Erzielung der Oxidation verwendete Element nicht Sauerstoff, sondern Sulfat oder Nitrat.

Gleichzeitig, Glucose ist ein organisches Molekül, das aus einer 6-Ring-Membran besteht im Blut gefunden wird und im Allgemeinen das Ergebnis der Umwandlung von Kohlenhydraten in Zucker ist. Um in die Zellen einzudringen, wandert Glukose durch die Proteine, die für den Transport von außen verantwortlich sind von der Zelle zum Zytosol (intrazelluläre Flüssigkeit, d. h. die Flüssigkeit, die sich im Zentrum des Zellen).

Durch Glykolyse wird Glukose in eine Säure namens "Pivurinsäure" oder "Pyruvat" umgewandelt, die eine sehr wichtige Rolle bei der biochemischen Aktivität spielt. Dieser Prozess kommt im Zytoplasma vor (der Teil der Zelle, der zwischen Kern und Membran liegt). Damit aus Glucose jedoch Pyruvat wird, muss ein sehr komplexer chemischer Mechanismus ablaufen, der aus verschiedenen Phasen besteht.

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Seine 10 Phasen

Die Glykolyse ist ein Prozess, der seit dem zweiten Jahrzehnt des 19. Louis Pasteur, Eduard Buchner, Arthur Harden und William Young begannen, den Mechanismus der Fermentation. Diese Studien ermöglichten es, die Entwicklung und unterschiedliche Reaktionsformen in der Zusammensetzung der Moleküle zu kennen.

Es ist einer der ältesten zellulären Mechanismen, und es ist auch der schnellste Weg, um Energie zu gewinnen und Kohlenhydrate zu verstoffwechseln. Dazu müssen 10 verschiedene chemische Reaktionen ablaufen, aufgeteilt in zwei große Phasen. Die erste besteht darin, Energie zu verbrauchen, indem das Glucosemolekül in zwei verschiedene Moleküle umgewandelt wird; während die zweite Phase die Energiegewinnung durch die Umwandlung der beiden in der vorherigen Phase erzeugten Moleküle ist.

Das heißt, wir werden die 10 Phasen der Glykolyse unten sehen.

1. Hexokinase

Der erste Schritt bei der Glykolyse besteht darin, das D-Glucose-Molekül in ein Glucose-6-Phosphat-Molekül umzuwandeln (ein Glucosemolekül, das an Kohlenstoff 6 phosphoryliert ist). Um diese Reaktion auszulösen, muss ein Enzym namens Hexokinase teilnehmen, das die Funktion hat, Glukose zu aktivieren damit es in Folgeprozessen verwendet werden kann.

2. Phosphoglucose-Isomerase (Glucose-6 P-Isomerase)

Die zweite Reaktion der Glykolyse ist die Umwandlung von Glucose-6-Phosphat in Fructose-6-Phosphat. Dafür ein Enzym namens Phosphoglucose-Isomerase muss wirken. Dies ist die Phase der Definition der molekularen Zusammensetzung, die es ermöglicht, die Glykolyse in den beiden folgenden Stufen zu konsolidieren.

3. Phosphofructokinase

In dieser Phase wird Fructose-6-Phosphat in Fructose-1,6-Bisphosphat umgewandelt, durch die Wirkung von Phosphofructokinase und Magnesium. Es handelt sich um eine irreversible Phase, die dazu führt, dass sich die Glykolyse zu stabilisieren beginnt.

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4. Aldolasse

Nun wird Fructose-1,6-bisphosphat in zwei isomere Zucker aufgeteilt, d.h. zwei Moleküle mit dem gleichen Formel, deren Atome aber unterschiedlich geordnet sind und somit auch unterschiedliche Eigenschaften haben. Die beiden Zucker sind Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP) und die Division entsteht durch die Aktivität des Enzyms Aldolase.

5. Triphosphat-Isomerase

Stufe Nummer 5 besteht darin, das Glycerinaldehydphosphat für die nächste Stufe der Glykolyse zu reservieren. Dazu muss ein Enzym namens Triphosphat-Isomerase innerhalb der beiden in der vorherigen Stufe gewonnenen Zucker (Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat) wirken. Hier endet die erste der großen Etappen, die wir zu Beginn dieser Nummerierung beschreiben, deren Funktion es ist, Energieaufwand zu erzeugen.

6. Glyceraldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase

In dieser Phase beginnt die Energiegewinnung (während der letzten 5 wurde sie nur verbraucht). Wir fahren mit den beiden zuvor erzeugten Zuckern fort und ihre Aktivität ist wie folgt: produzieren 1,3-Bisphosphoglycerat, durch Zugabe eines anorganischen Phosphats zu Glycerinaldehyd-3-phosphat.

Um dieses Phosphat hinzuzufügen, muss das andere Molekül (Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase) dehydriert werden. Dies bedeutet, dass die Energie der Verbindung zuzunehmen beginnt.

7. Phosphoglyceratkinase

In dieser Phase erfolgt eine weitere Übertragung eines Phosphats, um Adenosintriphosphat und 3-Phosphoglycerat bilden zu können. Es ist das 1,3-Bisphosphoglycerat-Molekül, das eine Phosphatgruppe von der Phosphoglycerat-Kinase erhält.

8. Phosphoglyceratmutase

Aus der obigen Reaktion wurde 3-Phosphoglycerat erhalten. Jetzt ist es notwendig, 2-Phosphoglycerat zu erzeugen, durch die Wirkung eines Enzyms namens Phosphoglycerat-Mutase. Letzteres verlagert die Position des Phosphats vom dritten Kohlenstoff (C3) zum zweiten Kohlenstoff (C2), und so wird das erwartete Molekül erhalten.

9. Enolase

Ein Enzym namens Enolase ist dafür verantwortlich, das Wassermolekül aus 2-Phosphoglycerat zu entfernen. Auf diese Weise wird die Vorstufe der Brenztraubensäure gewonnen und wir nähern uns dem Ende des Glykolyseprozesses. Diese Vorstufe ist Phosphoenolpyruvat.

10. Pyruvatkinase

Schließlich erfolgt ein Übergang von Phosphor von Phosphoenolpyruvat zu Adenosindiphosphat. Diese Reaktion erfolgt durch die Wirkung des Enzyms Pyruvatkinase und ermöglicht die vollständige Umwandlung von Glucose in Brenztraubensäure.

Bibliographische Referenzen:

• Glykolyse-10 Schritte Schritt für Schritt erklärt mit Diagramm (2018). MikrobiologieInfo.com. Abgerufen am 26. September 2018. Verfügbar in https://microbiologyinfo.com/glycolysis-10-steps-explained-steps-by-steps-with-diagram/.