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3 Abbau & Aufbau von Glucose
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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, S. 36).
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