Mitschrift zur VO Biochemie des Stoffwechsel Prof. Kainz

1. Ein Aldehyd, Glycerinaldehyd-3-phosphat, wird zu einer Carbonsäure, dem 3-Phosphoglycerat,
oxidiert.
2. NAD + wird zu NADH reduziert.
3. ATP entsteht aus P i und ADP auf Kosten der Kohlenstoffoxidation.
Man sollte beachten, dass zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat entstehen und daher zwei
Moleküle ATP erzeugt werden. Diese ATP-Moleküle gleichen die zwei Moleküle ATP aus, die in der
ersten Phase der Glykolyse verbraucht werden.
Erzeugung eines weiteren ATP und die Bildung von Pyruvat:
In den verbleibenden Schritten der Glykolyse wird das 3-Phosphoglycerat in Pyruvat überführt,
gleichzeitig entsteht ATP aus ADP.
Die erste Reaktion ist eine Umlagerung. Die Position der Phosphorylgruppe (PO 3 2- ) verändert sich bei
der Umwandlung von 3-Phosphoglycerat in 2-Phosphoglycerat (von C3 auf C2). In der nächsten
Reaktion wird durch Dehydratisierung (= Wasserentfernung / Dehydrierung = Wasserstoffentfernung)
des 2-Phosphoglycerats ein Enol, das Phosphoenolpyruvat (PEP) gebildet. Die Wasserabspaltung
erhöht das Übertragungspotenzial der Phosphorylgruppe beträchtlich. Dies ist die zweite Reaktion der
Glycolyse (1.R.: 1,3-Bisphosphoglycerat), die eine Verbindung mit einem hohen
Phoshatgruppenübertragungspotenzial liefert.
Die Phosphorylgruppe hält das Molekül (Phosphoenolpyruvat) in seiner instabilen Enolform fest. Nach
der Übertragung der Phosphorylgruppe auf ADP lagert sich das Enol in das stabilere Keton, in Pyruvat,
um.
Das hohe Phosphorylgruppenübertragungspotenzial des Phosphoenolpyruvats beruht in erster Linie auf
der treibenden Kraft der nachfolgenden Enol-Keton-Umwandlung. Dabei wird Pyruvat gebildet und
gleichzeitig entsteht ATP. Den praktisch irreversiblen Transfer einer Phosphorylgruppe von
Phosphoenolpyruvat zu ADP katalysiert die Pyruvat-Kinase. Da die für die Bildung des Fructose-1,6-
bisphosphat verbrauchten ATP-Moleküle bereits zurückgewonnen worden sind, sind die zwei aus
Phosphoenolpyruat erhaltenen ATP-Moleküle ein „Gewinn“.
Die Nettoreaktion der Umwandlung von Glucose in Pyruvat lautet:
Glucose + 2 P i + 2 ADP + 2 NAD + 2 Pyruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + + 2 H 2 O
Pyruvat-Abbau unter anaeroben Bedingungen = Aufrechterhaltung des Redoxgleichgewichts
Damit die Glykolyse kontinuierlich ablaufen kann, muß das bei der Glycerinaldehyd-3-phosphat-
Dehydrogenase-Reaktion entstandenen NADH zu NAD + rückoxidiert werden: Umwandlung von
Pyruvat in Ethanol und Lactat (quasi Müllprodukte)
Pyruvat Ethanol (alkoholische Gärung):
Der erste Schritt ist eine Decarboxylierung des Pyruvats, es entsteht Acetaldehyd. Die Reaktion benötigt
Thiaminpyrophosphat als Coenzym (Coenzym leitet sich von Vitamin Thiamin B 1 ab). Im zweiten
Schritt wird der Acetaldehyd durch NADH zu Ethanol reduziert. Dieser Prozeß regeneriert NAD + .
Pyruvat Lactat (Milchsäuregärung):
Reduktion des Pyruvats durch NADH zu Lactat. NADH wird unter Sauerstoffmangel oxidiert.
Tritt auch in Zellen höherer Organismen bei Sauerstoffmangel auf: z.B. im Muskel bei intensiver
Beanspruchung.
Reaktionswege die in die Glycolyse einmünden
Regulation des Stoffwechsels – Allgemeine Prinzipien
Organismen befinden sich in einem sog. Fließgleichgewicht mit ihrer Umgebung eine
Konstandhaltung der Zusammensetzung durch dauernde Zufuhr von Nährstoffen und eine konstante
Abgabe von Energie und Abfallprodukten.
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