3 Abbau & Aufbau von Glucose 3 36 Schrittmacherenzym. Hier befindet sich daher auch die wichtigste Regulationsstelle innerhalb der Glykolyse (s. 3.1.4, S. 41). 4. Fructose-1,6-Bisphosphat wird jetzt durch die Aldolase A in die beiden Triosen Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP) und Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) gespalten. 5. Diese beiden Triosen sind Isomere und können durch die Triosephosphat-Isomerase ineinander umgewandelt werden. Diese Umwandlung ist nötig, weil bei der Hexose-Spaltung durch die Aldolase vorwiegend Dihydroxyacetonphosphat entsteht, für die Weiterverarbeitung in der Glykolyse jedoch Glycerinaldehyd-3-Phosphat benötigt wird. 6. An das Glycerinaldehyd-3-Phosphat wird nun ein anorganisches Phosphat geheftet, wodurch eine energiereiche Verbindung – das 1,3-Bisphosphoglycerat – entsteht. Das beteiligte Enzym 3-Phosphoglycerinaldehyd-Dehydrogenase benötigt NAD+ als Coenzym, auf das bei der Reaktion zwei Wasserstoffatome übertragen werden. 7. 1,3-Bisphosphoglycerat wird durch die 3-­Phos­phoglyceratkinase phosphorylytisch gespalten, wodurch 3-Phosphoglycerat entsteht. Die energiereiche Phosphosäureanhydridbindung dient zur Synthese von ATP aus ADP. Dieser Vorgang wird Substratkettenphosphorylierung genannt (s. 3.1.1). 8. Das 3-Phosphoglycerat erfährt dann einige Umwandlungen, deren Ziel es ist, den energiearmen Phosphatrest am C3-Atom in eine energiereiche Stellung zu bringen. Zunächst wird dazu das 3-Phosphoglycerat durch die Phosphoglyceratmutase zu 2-Phosphoglycerat umgewandelt. Der Phosphatrest steht jetzt also am C2-Atom. Die Phosphoglyceratmutase benötigt 2,3-Bisphosphoglycerat als Cofaktor. 9/10. Unter Wasserabspaltung durch die Enolase entsteht schließlich der sehr energiereiche Enolester Phosphoenolpyruvat, der den jetzt aktivierten Phosphatrest auf ADP übertragen kann. Hierbei entstehen ATP und Pyruvat. Katalysierendes Enzym dieser zweiten Substratkettenphosphorylierung ist die Pyruvatkinase. Die Pyruvatkinase-Reaktion ist auch die dritte und damit letzte irreversible Reaktion der Glykolyse. 3.1.1 Substratkettenphosphorylierung Von Substratkettenphosphorylierung spricht man immer dann, wenn innerhalb eines Stoffwechselwegs (Substratkette) frei werdende Energie in Form von ATP/GTP gespeichert wird. Die drei Beispiele für eine Substratkettenphosphorylierung in unserem Körper sind –– die 3-Phosphoglyceratkinase-Reaktion (Glykolyse), –– die Pyruvatkinase-Reaktion (Glykolyse) und –– die Succinatthiokinase-Reaktion (Citratzyklus). 3.1.2 Hexokinase/Glucokinase Der erste Schritt der Glykolyse – von Glucose zu Glucose-6-Phosphat – kann durch zwei unterschiedliche Enzyme katalysiert werden: entweder durch die Hexokinase oder durch deren Isoenzym, die Glucokinase. Das ist dann aber auch schon die einzige Gemeinsamkeit, die diese beiden Enzyme aufweisen. In den Physika wurden bislang häufig die Unterschiede zwischen diesen beiden Enzymen gefragt: Während die Hexokinase in der Lage ist, alle Hexosen zu phosphorylieren, ist die GlucokiHexokinase Glucokinase Reaktion Glucose g Glucose-6-P Glucose g Glucose-6-P Substrate alle Hexosen Glucose Affinität hoch (KM niedrig) niedrig (KM hoch) Hemmung durch Glucose6-P / Vorkommen in allen Zellen in Leber und Pankreas Tab. 1: Gegenüberstellung der Isoenzyme Hexokina se und Glucokinase