Glykolyse & Krebs-Zyklus: Zelluläre Energiegewinnung
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Glykolyse und Krebs-Zyklus
Der Krebs-Zyklus (auch Zitronensäurezyklus oder Tricarbonsäurezyklus genannt) ist nach seinem Entdecker, Hans Krebs, benannt. Er postulierte die wesentlichen Schritte des Sauerstoffverbrauchs. Basierend auf experimentellen Beobachtungen schlug Hans Krebs einen zyklischen Reaktionsweg vor.
Die Zelle, als funktionelle Einheit aller Organismen, arbeitet hochkoordiniert. Für das Funktionieren dieser 'perfekten Maschine' ist Energie unerlässlich. Zellen nutzen Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat). Dieses Molekül besteht aus Adenin, Ribose und drei Phosphatgruppen. Die Bindungen zwischen den Phosphatgruppen sind energiereich; bei ihrer Spaltung wird Energie freigesetzt, und ATP wird zu ADP (Adenosindiphosphat) umgewandelt.
Doch wie gewinnt die Zelle diese ATP-Moleküle? Die Energie wird hauptsächlich durch zwei zentrale Prozesse gewonnen: die Glykolyse und den Tricarbonsäurezyklus (Krebs-Zyklus). Acetyl-CoA (Acetyl-Coenzym A) ist das wichtigste Ausgangsmolekül für den Krebs-Zyklus.
Glykolyse
Die Glykolyse ist der Stoffwechselweg, bei dem Glukose (aus der Nahrung) durch eine Reihe enzymatischer Reaktionen in zwei Moleküle Pyruvat (Brenztraubensäure) umgewandelt wird. Dieser Prozess findet im Zytosol statt und kann sowohl in Anwesenheit (aerob) als auch in Abwesenheit (anaerob) von Sauerstoff ablaufen. Der Start der Glykolyse erfordert jedoch zunächst einen Energieaufwand.
Der Prozess gliedert sich in zwei Hauptphasen:
Phase 1: Energieinvestitionsphase
Schritt 1: Phosphorylierung von Glukose. Hierbei wird Glukose durch das Enzym Hexokinase unter Verbrauch eines ATP-Moleküls zu Glukose-6-Phosphat phosphoryliert. Dies erhöht die Energie des Moleküls und 'aktiviert' es für die folgenden Schritte.