Wörtlich bedeutet das Wort Glykolyse den Abbau von Glukose.
Die Glykolyse ist eine geordnete Folge von Reaktionen, die jeweils von einem Enzym katalysiert werden: Das Produkt einer Stufe wird zum Substrat für das nächste Enzym und so weiter. Es ist ein vollständig zytoplasmatischer Prozess, da alle Enzyme im Zytoplasma verstreut sind.
Die Glykolyse ist in zehn Stufen unterteilt, sodass zehn Enzyme beteiligt sind. Darüber hinaus kann es in zwei Phasen unterteilt werden: eine erste vorbereitende und nicht oxidative Phase und eine zweite oxidative Phase, in der die größte ATP-Produktion stattfindet.
1) Das Ausgangsprodukt der Glykolyse ist Glucose, die zunächst durch einen Phosphorylierungsprozess in Glucose-6-phosphat umgewandelt wird. Die für diese Art der Reaktion verwendeten Enzyme sind die Kinasen . Diese Enzyme übertragen eine Phosphorylgruppe von einem Donorende mit hohem Energiegehalt (im Allgemeinen ATP) zu einer Akzeptoreinheit (in diesem Fall Glucose). Durch die Bindung einer Phosphorylgruppe an Glucose wurde eine Ladung erhalten, die das Molekül in der Zelle "einfängt": Glucose-6-phosphat passiert die Zellmembran nicht spontan; Tatsächlich breiten sich Wasser, Kohlendioxid und im Allgemeinen kleine und neutrale Moleküle spontan in der Zellmembran aus, während die geladenen Spezies diese aufgrund ihrer hydrophoben Natur nicht passieren können. Große Spezies kreuzen die Zellmembranen aufgrund sterischer Probleme nicht. Auf der Membran befinden sich Proteine, die vom Inneren der Zelle nach außen oder umgekehrt transportiert werden können. Einige dieser Spezies können nicht durch einfache Diffusion durch die Membran gelangen. Solche Transportproteine arbeiten gradientenabhängig, also ohne Energieaufwand, können aber auch die Spezies gegen Konzentrationsgradienten transportieren, was in diesem Fall einen gewissen Energieaufwand erfordert.
Kehren wir zur Glucose-Phosphorylierung zurück. im Anfangsstadium bildete sich eine äußere Bindung zwischen dem Orthophosphat und der Hydroxylgruppe des sechsten Glucose-Kohlenstoffs: Der Zucker wurde aktiviert. Diese Phosphorylierung erfordert die Hydrolyse der Anhydridbindung eines ATP-Moleküls, das 7, 3 kcal / mol freisetzt:
Wenn man von der zweiten Reaktion die erste abzieht, erhält man:
Ausgehend von Glucose und Orthophosphat müssen daher 3, 3 kcal / mol zugeführt werden.
Somit nimmt Glucose aufgrund von zwei Phosphatsauerstoffen zwei negative Ladungen an und wird für die Plasmamembran undurchlässig.
Nach dem Essen kann die Glukosekonzentration im Blut (Glykämie) auch 12-14 mM betragen, daher ist es notwendig, die Glukoserate im Blut zu verringern; Unter normalen Bedingungen beträgt der Blutzucker etwa 5 mM. In Blut und Zellen darf die Glukosekonzentration einen bestimmten Wert nicht überschreiten, um zu verhindern, dass dieser Nährstoff giftig wird. Glukose ist in der Tat ein Aldehyd, daher ist sie in hoher Konzentration toxisch (Sie können glykosidierte Proteine haben, die die Struktur ändern und daher teilweise funktionieren).
Dieser erste Schritt der Glykolyse findet in Gegenwart von Glucokinase und Hexokinase statt: Diese beiden Enzyme haben die gleiche katalytische Kapazität, aber das Vorhandensein von beiden ist notwendig.
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