Glykolyse bei Hefezellen?
Hallo, ich komme leider nicht weiter bei dieser Aufgabe und bittte um Hilfe. Im Unterricht haben wir bis jetzt auch nur die Zellatmung und nicht die Gärung besprochen, wie kann ich das verbinden?
Abbildung 5
Auf welche Abb. bezieht sich die Aufgabe B2?
auf eine Abbildung,die die Phasen der Glykolyse abbildet
Dann wäre es hilfreich, du würdest davon auch noch mal ein Foto in deine Frage einstellen. :)
danke für den Tip,das ändere ich
1 Antwort
Es ist eigentlich ganz einfach. Erst mal zum Grundverständnis:
ATP wird stets gebildet, indem ADP phosphoryliert wird:
(1) ADP + Pi -> ATP.
Bei der Spaltung von ATP entstehen wieder ADP und Pyrophosphat:
(2) ATP -> ADP + Pi.
Und jetzt zur Glykolyse.
Diese kannst du in zwei Phasen einteilen. Während der ersten Phase wird ATP verbraucht. Pro Glucosemolekül sind es zwei ATP. Wir müssen also erst einmal Energie in Form von ATP hineinstecken, weshalb diese Phase Investitionsphase genannt wird. Erst in der zweiten Phase wird ATP gebildet, wir nennen diese zweite Phase deshalb Amortisierungsphase. Pro Glucosemolekül werden in dieser zweiten Phase vier ATP gebildet. Ziehen wir die beiden investierten ATP aus der Investitionsphase ab, erhalten wir in der Glykolyse netto einen Gewinn von zwei ATP.
Nun zum Experiment. Zunächst klappt das mit der Glykolyse in der Lösung mit den Hefezellen ganz gut, wie man an der Bildung des Kohlendioxids erkennen kann. Es entsteht aus dem in der Glykolyse gebildeten Pyruvat durch alkoholische Gärung, neben Kohlendioxid entsteht außerdem auch Alkohol. Zur Gärung vielleicht später noch ein paar Worte, jetzt aber erst mal weiter im Versuch. Nach einiger Zeit kommt die Bildung von Kohlendioxid aber zum Erliegen. Warum? Na ja, ganz einfach: das in der Glykolyse gebildete ATP wird in der Investitionsphase ja verbraucht nach Formel (1). Das dabei frei werdende Pyrophosphat wird jedoch nicht genutzt, um daraus später wieder in der Amortisierungsphase ATP zu bilden, sondern es wird ja an das Substrat geknüpft, um nämlich aus Glucose Glucose-6-phosphat und später dann aus Fructose-6-phosphat Fructose-1.6-bisphosphat zu bilden (Abb. 5 in deinem Buch). Das bedeutet, dass die erste Phase der Glykolyse dem ganzen System Phosphat entzieht. Die Glykolyse kann deshalb nur solange aufrecht erhalten werden, wie in der Lösung freies Phosphat vorhanden ist, um in der Amortisierungsphase damit nach Formel (2) aus ADP das ATP zu bilden. Sobald der Vorrat an Phosphat aufgebraucht ist, hört die Glykolyse auf und damit auch die Gärung. Denn wenn die Glykolyse zum Erliegen kommt, gibt's auch kein Pyruvat mehr als Ausgangssubstrat für die Gärung.
Wenn wir jetzt aber in die Lösung anorganisches Phosphat hinzugeben, ist wieder genug Phosphat vorhanden, damit die Glykolyse wieder in Fahrt kommen kann. Es kann wieder ATP gebildet werden, Pyruvat entsteht und das kann dann wieder zu Alkohol und Kohlendioxid vergoren werden.
Wozu braucht es jetzt aber eigentlich die Gärung? Wie du in der Abb. 5 sehen kannst, wird zur Bildung von 1.3-Bisphosphoglycerat NAD+ als Cosubstrat benötigt, das dabei zu NADH2 reduziert wird. Bei der aeroben Glykolyse wird das NADH2 später in der Atmungskette wieder in NAD+ oxidiert (die Elektronen landen dabei letztendlich auf dem Sauerstoff, der zu Wasser reduziert wird), das dann wieder für die Glykolyse zur Verfügung steht. Bei der anaeroben Glykolyse ist die Glykolyse jedoch mit dem Pyruvat beendet. Irgendwann wäre alles NAD+ zu NADH2 verbraucht und die Glykolyse wäre gestoppt. Die Gärung ist dazu da, NADH2 wieder zu NAD+ zu regenerieren, ohne dass dabei Sauerstoff benötigt wird. Neben der alkoholischen Gärung geht das z. B. auch durch Milchsäuregärung.