GlykolyseBearbeiten
Glykolyse ist der Prozess der Aufspaltung eines Glukosemoleküls in zwei Pyruvatmoleküle, wobei die bei diesem Prozess freigesetzte Energie als ATP und NADH gespeichert wird. Nahezu alle Organismen, die Glukose abbauen, nutzen die Glykolyse. Glukoseregulierung und Produktverwendung sind die Hauptkategorien, in denen sich diese Wege zwischen Organismen unterscheiden. In einigen Geweben und Organismen ist die Glykolyse die einzige Methode der Energiegewinnung. Dieser Weg ist sowohl der anaeroben als auch der aeroben Atmung gemeinsam.
Die Glykolyse besteht aus zehn Schritten, die in zwei Phasen unterteilt sind. In der ersten Phase ist der Abbau von zwei ATP-Molekülen erforderlich. In der zweiten Phase wird die chemische Energie aus den Zwischenprodukten in ATP und NADH umgewandelt. Der Abbau eines Glukosemoleküls führt zu zwei Pyruvatmolekülen, die weiter oxidiert werden können, um in späteren Prozessen mehr Energie zu gewinnen.
Die Glykolyse kann in verschiedenen Schritten des Prozesses durch Rückkopplungsregulation reguliert werden. Der Schritt, der am meisten reguliert wird, ist der dritte Schritt. Diese Regulierung soll sicherstellen, dass der Körper nicht zu viele Pyruvatmoleküle produziert. Die Regulierung ermöglicht auch die Speicherung von Glukosemolekülen in Fettsäuren. Es gibt verschiedene Enzyme, die bei der Glykolyse eingesetzt werden. Die Enzyme regulieren den Prozess nach oben, unten und durch Rückkopplung.
GluconeogeneseBearbeiten
Die Gluconeogenese ist der umgekehrte Prozess der Glykolyse. Sie beinhaltet die Umwandlung von Nicht-Kohlenhydrat-Molekülen in Glukose. Zu den Nicht-Kohlenhydratmolekülen, die auf diesem Weg umgewandelt werden, gehören Pyruvat, Laktat, Glycerin, Alanin und Glutamin. Dieser Prozess findet statt, wenn der Körper Glukose benötigt. Die Gluconeogenese findet hauptsächlich in der Leber statt, aber auch in der Niere. Die Leber ist das Organ, das die verschiedenen Nicht-Kohlenhydrat-Moleküle abbaut und sie an andere Organe und Gewebe weitergibt oder sie in der Gluconeogenese verwendet.
Dieser Weg wird durch mehrere verschiedene Moleküle reguliert. Glucagon, adrenocorticotropes Hormon und ATP fördern die Gluconeogenese. Die Gluconeogenese wird durch AMP, ADP und Insulin gehemmt. Insulin und Glucagon sind die beiden häufigsten Regulatoren der Gluconeogenese.
GlykogenolyseBearbeiten
Glykogenolyse bezeichnet den Abbau von Glykogen. In der Leber, den Muskeln und der Niere findet dieser Prozess statt, um bei Bedarf Glukose bereitzustellen. Ein einzelnes Glukosemolekül wird von einem Glykogenzweig abgespalten und dabei in Glukose-1-Phosphat umgewandelt. Dieses Molekül kann dann in Glukose-6-Phosphat umgewandelt werden, ein Zwischenprodukt des Glykolyse-Wegs.
Glukose-6-Phosphat kann dann die Glykolyse durchlaufen. Für die Glykolyse ist nur ein Molekül ATP erforderlich, wenn die Glukose aus Glykogen stammt. Alternativ kann Glukose-6-Phosphat in der Leber und den Nieren wieder in Glukose umgewandelt werden, so dass der Blutzuckerspiegel bei Bedarf erhöht werden kann.
Glukagon in der Leber stimuliert die Glykogenolyse, wenn der Blutzuckerspiegel sinkt, was als Hypoglykämie bezeichnet wird. Das Glykogen in der Leber kann als Reservequelle für Glukose zwischen den Mahlzeiten dienen. Das Leberglykogen dient hauptsächlich dem zentralen Nervensystem. Adrenalin stimuliert den Abbau von Glykogen in der Skelettmuskulatur bei körperlicher Anstrengung. In den Muskeln sorgt Glykogen für eine schnell verfügbare Energiequelle für die Bewegung.
GlykogeneseBearbeiten
Glykogenese bezieht sich auf den Prozess der Glykogensynthese. Beim Menschen kann durch diesen Prozess Glukose in Glykogen umgewandelt werden. Glykogen ist eine stark verzweigte Struktur, die aus dem Kernprotein Glykogenin besteht, das von Verzweigungen aus Glukoseeinheiten umgeben ist, die miteinander verbunden sind. Die Verzweigung des Glykogens erhöht seine Löslichkeit und ermöglicht es, dass eine größere Anzahl von Glukosemolekülen gleichzeitig für den Abbau zugänglich ist. Die Glykogenese findet hauptsächlich in der Leber, den Skelettmuskeln und der Niere statt. Der Glykogeneseweg verbraucht, wie die meisten synthetischen Wege, Energie, da für jedes zugeführte Glukosemolekül ein ATP und ein UTP verbraucht werden.
PentosephosphatwegEdit
Der Pentosephosphatweg ist eine alternative Methode zur Oxidation von Glukose. Er kommt in der Leber, dem Fettgewebe, der Nebennierenrinde, den Hoden, den Milchdrüsen, den Phagozyten und den roten Blutkörperchen vor. Dabei werden Produkte erzeugt, die in anderen Zellprozessen verwendet werden, während NADP zu NADPH reduziert wird. Dieser Stoffwechselweg wird durch Veränderungen in der Aktivität der Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase reguliert.
FruktosestoffwechselBearbeiten
Fruktose muss bestimmte zusätzliche Schritte durchlaufen, um in den Glykolyse-Weg zu gelangen. Enzyme, die sich in bestimmten Geweben befinden, können an Fruktose eine Phosphatgruppe anhängen. Durch diese Phosphorylierung entsteht Fructose-6-Phosphat, ein Zwischenprodukt des Glykolyse-Wegs, das in diesen Geweben direkt abgebaut werden kann. Dieser Weg findet in den Muskeln, im Fettgewebe und in den Nieren statt. In der Leber produzieren Enzyme Fruktose-1-Phosphat, das in den Glykolyse-Weg eintritt und später in Glyceraldehyd und Dihydroxyacetonphosphat gespalten wird.
Galaktose-StoffwechselBearbeiten
Laktose, oder Milchzucker, besteht aus einem Molekül Glukose und einem Molekül Galaktose. Nach der Trennung von der Glukose gelangt die Galaktose zur Leber, wo sie in Glukose umgewandelt wird. Die Galaktokinase verwendet ein Molekül ATP zur Phosphorylierung von Galaktose. Die phosphorylierte Galaktose wird dann in Glukose-1-Phosphat und schließlich in Glukose-6-Phosphat umgewandelt, das in der Glykolyse abgebaut werden kann.