Welche Rolle spielt Glukose bei der aeroben Atmung?

ährend der aeroben Atmung gewinnen Zellen Energie in Gegenwart von Sauerstoff durch eine Reihe von Reaktionen die als Zitronensäurezyklus bezeichnet werden. Glucose liefert ein Schlüsselreaktionszwischenprodukt das für das Auftreten dieser Reaktionen erforderlich ist. Glucose ist ein Zuckermolekül mit sechs Kohlenstoffatomen das in zwei Pyruvatmoleküle mit drei Kohlenstoffatomen zerlegt wird. Diese Pyruvatmoleküle können in Gegenwart von Sauerstoff in den Zitronensäurekreislauf gelangen und eine erhebliche Menge an Energie für die Zelle produzieren.

Glykolyse

Glukose kann direkt aus der Nahrung oder durch Abbau gewonnen werden von Glykogen einem Polymer aus Glucosemolekülen. Während der Glykolyse wird Glukose von der Zelle metabolisiert um Energie zu erzeugen. Die Glykolyse ist in Bezug auf die Energieerzeugung nicht sehr effizient aber der Prozess selbst erzeugt eine Reihe von Zwischenprodukten die für andere Prozesse verwendet werden können. Ein solches Zwischenprodukt ist Pyruvat. In Abwesenheit von Sauerstoff kann Pyruvat durch einen als Fermentation bekannten Prozess in Milchsäure oder Alkohol umgewandelt werden. In Gegenwart von Sauerstoff kann Pyruvat während der aeroben Atmung in den Zitronensäurekreislauf gelangen.

Der Zitronensäurekreislauf

Der Zitronensäurekreislauf ist eine Reihe von Reaktionen die letztendlich eine erhebliche Energiemenge produzieren für die Zelle. Dieser Zyklus kann nur unter aeroben Bedingungen stattfinden d. H. Bedingungen unter denen ausreichend Sauerstoff vorhanden ist. In Gegenwart von Sauerstoff können die am Ende der Glykolyse gebildeten Pyruvatmoleküle durch Reaktion in den Zitronensäurezyklus eintreten mit einer Verbindung namens Acetyl-CoA. Während dieser Reaktion wird Kohlendioxid freigesetzt. Tatsächlich wird Kohlendioxid während des Zitronensäurezyklus in mehreren Schritten freigesetzt. Dies ist zum Teil eine Erklärung dafür warum die aerobe Atmung das Einatmen von Sauerstoff und das Ausatmen von Kohlendioxid umfasst.

Elektronentransportkette

Per Definition erfordert die aerobe Atmung Sauerstoff. Sauerstoff wird benötigt weil er in der Elektronentransportkette benötigt wird.

Die Elektronentransportkette einer Zelle besteht aus einer Reihe von Reaktionen bei denen chemische Reaktionen zwischen Elektronendonoren und Elektronenakzeptoren zum Transfer von Protonen über eine Zellmembran gepaart werden . Bei der aeroben Atmung ist Sauerstoff der ultimative Elektronenakzeptor.

Der Elektronentransfer erzeugt einen Protonengradienten. Wenn die Protonen über die Membran zurückfließen und den Gradienten hinunterfließen entsteht Energie in Form von ATP-Molekülen oder Adenosin-Triphosphat.

Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist kann der Gradient nicht eingestellt werden und diese Reaktionen können nicht auftreten.

Glukose

Obwohl Glukose die Zelle durch Glykolyse mit Energie versorgen kann ist dieser Prozess nicht sehr effizient. Durch die Eingabe von zwei ATP-Energiemolekülen wird die Reaktion gestartet aber letztendlich werden nur vier ATP-Energiemoleküle erzeugt.

Glucose spielt eine größere Rolle für eine effizientere Energieerzeugung indem sie die Pyruvatmoleküle für den Eintritt in die Zelle bereitstellt Zitronensäurezyklus. Am Ende des Zitronensäurezyklus werden für jedes vollständig metabolisierte Glucosemolekül 36 ATP-Energiemoleküle erzeugt.

Glucosequellen

Glucose kann direkt aus der Nahrung gewonnen werden. Glucose ist ein Monosaccharid-Zuckermolekül mit sechs Kohlenstoffatomen das auch als Dextrose oder einfacher Haushaltszucker bezeichnet wird. Es ist auch Teil einer langen Kette von Energiespeichermolekülen die als Glykogen bezeichnet werden. Wenn Zellen mehr Glukose benötigen um mehr Energie zu produzieren kann Glykogen abgebaut werden um einzelne Glukosemonomere freizusetzen die dann in den Glykolysepfad gelangen können. Schließlich können die entstehenden Pyruvatmoleküle in den Zitronensäurekreislauf gelangen sofern Sauerstoff vorhanden ist