Glukose ist ein Monosaccharid (Einfachzucker) aus sechs Kohlenstoffatomen und ist der für den Menschen wichtigste Vertreter der Kohlenhydrate, da unsere Nahrungsmittel weitgehend aus diesem Zucker bestehen.

Der Abbau der Kohlenhydrate beginnt bereits im Mund, wo das im Speichel enthaltene Enzym ?-Amylase die Mehrfachzucker in kleinere Einheiten spaltet. Im Darm erfolgt die weitere Verdauung mit Hilfe verschiedener Amylasen, die von der Bauchspeicheldrüse und der Darmschleimhaut abgesondert werden. Hier werden die Bruchstücke in Glukose und gegebenenfalls noch andere Monosaccharide zerlegt. Diese werden nun ins Blut aufgenommen und zur Leber transportiert, welche die Zucker anschließend vorwiegend ins Blut abgibt.

Zum weiteren Abbau der Glukose dient nun die Glykolyse.

Es wird zwischen der aeroben und der anaeroben Glykolyse unterschieden. Aerob bedeutet hierbei allerdings nicht die Notwendigkeit von Sauerstoff für diese Reaktion, sondern dass das Abbauprodukt anschließend in die Atmungskette eingeschleust wird.

Beim anaeroben Kohlenhydratabbau entsteht Laktat und beim aeroben Pyruvat, wobei der Ablauf der Reaktionen zuerst identisch ist. Hierbei entstehen aus einem Mol Glukose zwei Mol Pyruvat.

Die Glykolyse lässt sich grob in zwei Phasen unterteilen, von denen die erste eine Vorbereitungsphase mit Energieaufwand und die zweite eine Energiegewinnungsphase darstellt.

Zu Beginn wird die Glukose durch die Glukokinase unter Energieverbrauch (ATP reagiert zu ADP) zu Glukose-6-phosphat umgewandelt. Dieses wird durch eine Isomerase zum Fruktose-6-phosphat umstrukturiert.

Unter erneutem Verbrauch von Energie (ATP zu ADP) erfolgt die Reaktion zum Fruktose-1,6-bisphosphat, welches über das Enzym Aldolase zu Glyceron-3-phosphat und Glyceral-3-phosphat gespalten wird.

Diese beiden Moleküle stehen in einem Gleichgewicht zueinander, wobei nur das Glyceral-3-phosphat in die zweite Phase übergehen kann und im Folgenden aus dem Glyceron-3-phosphat nachgebildet wird.

In der Energiegewinnungsphase werden nun nacheinander beide Moleküle Glyceral-3-phosphat zu 1,3-Diphosphoglycerat phosphoryliert, wobei die Reaktion von NAD+ zu NADH/H+ notwendig ist.

Anschließend wird ein Phosphatteilchen mittels einer Kinase abgespalten und zur ATP-Bildung verwendet. Es liegt jetzt 3-Phosphorylglycerat vor.

Eine Mutase verlagert nun den verbleibenden Phosphor an das zweite Kohlenstoffatom, wodurch 2-Phosphorylglycerat entsteht.

Unter Wasserabspaltung durch das Enzym Enolase wird Phosphoenolpyruvat gebildet und dieses dann unter erneuter ATP-Bildung zu Pyruvat abgebaut. Der Enegiegewinn fällt hier nach Abzug der ersten Phase mit zwei Molekülen ATP und zwei Molekülen NADH/H+ pro Glukoseteilchen nicht so hoch aus, wie beim Fettabbau.

Das Pyruvat kann allerdings auf aerobem Wege zum Acetyl-Coenzym-A synthetisiert werden und zu einem weiteren Energiegewinn im Citratzyklus und anschließend in der Atmungskette abgebaut werden.

Bei der anaeroben Glykolyse erfolgt stattdessen eine Reaktion des Pyruvats zum Laktat, bei welcher NADH/H+ zu NAD+ regeneriert wird.

Quellen

Schlieper, Cornelia A. „Grundfragen der Ernährung“ 18.Auflage Dr. Felix Büchner- Verlag Handwerk und Technik GmbH Kiel 2005

Becker, Hans, Reichling, Jürgen „Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie“ 4., völlig neu bearbeitete Auflage Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 1999