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Schritt 9 - ATP-Gewinnung 2 LK

Glycolyse: Schritt 5 - Schritt 6 - Schritt 7 - Schritt 8 - Schritt 9 - Überblick

Phospho-Enol-Pyruvat + ADP ===> Pyruvat + ATP

Der Schritt 9 der Glycolyse
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende.

Wie bereits bei Schritt 8 gesagt, sitzt die Phosphat-Gruppe an der C=C-Doppelbindung "recht locker" und kann leicht abgespalten werden. Genau dies passiert im Schritt 9. Das Enzym Pyruvatkinase überträgt die Phosphatgruppe auf ein ADP-Molekül, und aus dem Phospho-Enol-Pyruvat wird das Endprodukt der Glycolyse, nämlich das Pyruvat (das Salz der Brenztraubensäure).

Die Energiebilanz der Glycolyse sieht jetzt schon wesentlich besser aus: 2 ATP wurden in der Vorbereitungsphase investiert, nach dem Schritt 9 wurden aber 4 ATP (und 2 NADH) gewonnen.

Und was nun?

Gärungen

Das ist alles, was anaerobe Lebewesen aus der Glycolyse herausholen können. Eine energetische Verwertung der beiden NADH-Moleküle zur ATP-Synthese ist in Abwesenheit von Sauerstoff nicht möglich. Trotzdem muss das entstandene NADH wieder abgebaut werden, weil die Zelle sonst bald kein NAD+ mehr zur Verfügung hat. Die anaeroben Lebewesen behelfen sich hier mit den sogenannten Gärungen, die einzig und allein dem Zweck dienen, das verbrauchte NAD+ wiederherzustellen (und für den Menschen Milchsäure und Ethanol herzustellen).

Aerobe Dissimilation

Bei den aeroben Lebewesen schließt sich nun der Citratzyklus an, der aus dem noch sehr energiereichen Pyruvat jede Menge Reduktionsäquivalente in Form von NADH/H+ und FADH2 herausholt. Das sind wasserstoff- und energiereiche Verbindungen, die dann in der Atmungskette mit Sauerstoff reagieren. In einer sehr exothermen Reaktion entsteht dann Wasser, und die abgegebene Reaktionswärme kann genutzt werden, einen Protonengradienten quer über die innere Mitochondrienmembran aufzubauen. Wenn die Protonen dann wieder in Richtung des Konzentrationsgradienten zurückdiffundieren, kann die in dem Gradienten gespeicherte Energie genutzt werden, um jede Menge ATP zu bilden.

Das alles können Sie in den folgenden Abteilungen dieser Homepage nachlesen: Gärungen, Citratzyklus, Atmungskette.

Regulation

Das Enzym Pyruvatkinase wird durch Fructose-1,6-bisphosphat aktiviert. ATP dagegen hemmt die Pyruvatkinase, was ja auch sinnvoll ist, wenn die Zelle gut mit ATP versorgt ist.

Interessant ist Folgendes: Eine Form der Pyruvatkinase wird gehemmt, wenn der Glucose-Spiegel im Blut sinkt. So wird der Abbau weiterer Glucose durch die Zellen verlangsamt, bis der Glucose-Spiegel wieder auf normale Maße angestiegen ist.

Quellen:

  1. Nelson, Cox. LEHNINGER Principles of Biochemistry. Macmillan Learning, New York 2021.
  2. Alberts, Bruce et al. Molekularbiologie der Zelle, 6. Auflage, Weinheim 2017.

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