Die Glykolyse ist der erste Hauptweg des zellulären Glukosestoffwechsels. Es kommt im Zytoplasma praktisch aller lebenden Zellen vor und wandelt ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Pyruvat um, was zu einem Nettogewinn an ATP und NADH führt.
Die Phasen der Glykolyse
- Energieinvestitionsphase
In der ersten Hälfte der Glykolyse werden zwei ATP-Moleküle verwendet, um Glukose zu phosphorylieren und sie in der Zelle einzuschließen. Glucose wird in Glucose-6-phosphat, dann in Fructose-6-phosphat und schließlich in Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt. Dieser Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen wird dann in zwei Moleküle mit drei Kohlenstoffatomen gespalten: Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und Glycerinaldehyd-3-phosphat (G3P).
- Energieauszahlungsphase
Die zweite Hälfte der Glykolyse erzeugt Energie. Jedes G3P-Molekül wird oxidiert und phosphoryliert, wodurch 1,3-Bisphosphoglycerat entsteht. Die energiereichen Phosphatgruppen werden dann auf ADP übertragen, um ATP zu produzieren. Durch eine Reihe von Schritten wird jedes G3P in Pyruvat umgewandelt, wodurch zwei ATP und ein NADH pro G3P entstehen.
- Nettorendite
Ausgehend von einem Glukosemolekül erzeugt die Glykolyse:
- 2 ATP (netto, nach Abzug der in der Investitionsphase verwendeten 2)
- 2 NADH
- 2 Pyruvatmoleküle
- Regulierung
Die Glykolyse wird in drei wichtigen irreversiblen Schritten reguliert. Phosphofructokinase-1 (PFK-1) ist das wichtigste regulatorische Enzym. Es wird durch AMP und ADP (Signale mit niedriger Energie) aktiviert und durch ATP und Citrat (Signale mit hoher Energie) gehemmt.
- Schicksal von Pyruvat
Abhängig von der Sauerstoffverfügbarkeit kann Pyruvat unterschiedliche Wege einschlagen. Unter aeroben Bedingungen gelangt es in die Mitochondrien und wird für den Zitronensäurezyklus in Acetyl-CoA umgewandelt. Unter anaeroben Bedingungen wird es bei Tieren in Laktat oder bei Hefen in Ethanol umgewandelt.
