Wechselbeziehungen zwischen Leber- und Muskelzellen
In den Muskelzellen wird bekanntlich Glycogen gespeichert, sogar mehr, als in der Leber. Während in der Leber ca. 150 g Glycogen gespeichert werden können, sind das bei den Muskelzellen ca. 200 g[2].
Im Gegensatz zur Leber können die Muskeln zwar Glycogen speichern und wieder zu Glucose abbauen, die Glucose kann aber nicht an den Blutkreislauf abgegeben werden, sondern verbleibt in den Muskelzellen.
Steht bei der Muskelbelastung genügend Sauerstoff zur Verfügung, dann findet eine aerobe Dissimilation (Abbau mit Hilfe von Sauerstoff = Oxidation) der so freigesetzten Glucose statt. Einzelheiten dazu finden Sie auf den Seiten zur Glycolyse, zum Citratzyklus und zur Atmungskette.
Bei Sauerstoffmangel, wenn den Muskeln sozusagen bei starker Belastung die "Luft ausgegangen" ist, findet eine anaerobe Dissimilation (Abbau ohne Sauerstoff = Gärung) der Glucose statt. Glucose wird dabei zu Milchsäure umgesetzt. Chemisch ist auch das eine Reduktion; Wasserstoff wird von NADH/H+ (einem Wasserstoff übertragenden Coenzym) auf Pyruvat (einem Abbauprodukt der Glucose) übertragen. Aus dem NADH/H+ wird dadurch das oxidierte NAD+, welches dann wieder bei der Glycolyse, der Zerlegung der Glucose benötigt wird.
Die Milchsäuregärung. Eine public domain-Zeichnung aus der deutschen Wikipedia, erstellt von dem User Yikrazuul.
Der eigentliche energiegewinnende Schritt ist die Bildung von ATP im ersten Schritt dieser Gärung. Der zweite Schritt dient lediglich zur Regeneration des verbrauchten NAD+. Lactat ist übrigens das Salz der Milchsäure.
Das Lactat ist ein im Grunde nicht benötigtes "Abfallprodukt" der Milchsäuregärung; Hauptprodukt ist das ATP, der universelle Energieträger. Das Lactat bzw. die Milchsäure wird in den Blutkreislauf abgegeben. Von dort gelangt das Lactat in die Leber.
In den Zellen der Leber kann aus dem Lactat dann Glucose synthetisiert werden. Dazu wird das Lactat zunächst wieder in Pyruvat umgewandelt, und aus dem Pyruvat kann dann in einer Art umgekehrten Glycolyse neue Glucose hergestellt werden. Diesen Prozess der umgekehrten Glycolyse bezeichnet man auch als Gluconeogenese - Glucoseneubildung. Allerdings handelt es sich nicht um eine rückwärts ablaufende Glycolyse, sondern es sind ganz andere Enzyme und Zwischenprodukte beteiligt, wenn die Glucose aus Pyruvat hergestellt wird. Das erste Zwischenprodukt ist beispielsweise Oxalacetat, ein Stoff, der sonst im Citratzyklus vorkommt, aber nicht in der Glycolyse.
Die Leber gibt nun Glucose an das Blut ab, und von dort gelangt die Glucose wieder in Muskelzellen (und andere Zellen, wo sie gebraucht wird). In den Muskelzellen geht dann wieder der oben beschriebene Vorgang der Milchsäuregärung los, und fertig ist der Cori-Zyklus, wie man diesen Kreislauf auch nennt.
Der Cori-Zyklus. Das Bild steht unter der GNU Free Documentation License und wurde von dem User PDH gezeichnet.