Schritt 6 - ATP-Gewinnung ^LK

Der Schritt 6 der Glycolyse
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende.

In diesem Schritt 6 wird das 1,3-Bisphosphoglycerat zur Energiegewinnung genutzt. Unter energetischen Aspekten ist dieser Schritt sogar der wichtigste Schritt der Glycolyse.

Wir erinnern uns: Damit Glucose überhaupt gespalten werden kann, muss sie durch zwei ATP-Moleküle "aktiviert" werden (Schritt 1 und Schritt 3 der Glycolyse, Vorbereitungsphase). Lebende Zellen wollen aber Energie aus dem Glucoseabbau gewinnen, und nicht Energie hineinstecken. Es wird also langsam Zeit, dass die investierte Energie nicht nur zurückgewonnen wird, sondern dass darüberhinaus weitere Energie gewonnen wird.

In dem obigen Schema sehen wir die Reaktion von 1,3-Bisphosphoglycerat zu Glycerat-3-Phosphat (oft auch als 3-Phosphoglycerat bezeichnet). Die in Schritt 5 aufgenommene Phosphatgruppe wird durch das Enzym Phosphoglyceratkinase auf ein ADP-Molekül übertragen, dabei bildet sich ATP, in dem Bild als ADP-P bezeichnet, um klar zu machen, wo die Phosphatgruppe hingeht.

Da die Reaktion pro Glucose-Molekül zweimal abläuft, werden die beiden in den Schritten 1 und 3 investierten ATP-Moleküle im Schritt 6 zurückgewonnen. Die Energiebilanz ist jetzt also ausgeglichen: Zwei ATP-Moleküle wurden investiert, und zwei ATP-Moleküle wurden gewonnen. Und es kommt noch besser: Weil im Schritt 5 bereits zwei NADH-Moleküle gewonnen wurden, ist die Energiebilanz nach dem Schritt 6 sogar positiv, denn aus dem NADH kann später in der Atmungskette ATP gewonnen werden - sofern das Lebewesen in der Lage ist, eine Atmungskette zu betreiben. Anaerobe Organismen können das nämlich nicht, sie beziehen ihr ATP einzig und allein aus der Glycolyse.

Einen solchen Mechanismus zur Synthese von ATP, wie er in den Schritten 5 und 6 stattfindet, nennt man übrigens Substratketten-Phosphorylierung.

Regulation

Die Phosphoglyceratkinase wird lt. engl. Wikipedia durch Phosphat und Citrat aktiviert. Auch Magnesium-Ionen für das Arbeiten des Enzyms notwendig, sie schirmen die negative Ladung der beiden Phosphatgruppen des ADP ab. Das ist wichtig, weil ja die Phosphatgruppe, die auf das ADP übertragen wird, auch schon negativ geladen ist. Eine dritte negativ geladene Phosphatgruppe müsste dann eigentlich vom ADP abgestoßen werden, die Mg²⁺-Ionen verhindern dies aber. In hohen Konzentrationen hemmt Mg²⁺ allerdings das Enzym ^[3].