Glukoseab- und -aufbau
- Oxidativer Abbau: Glukose [(CH2O]6] wird in der Glykolyse oxidativ (NAD+) in zwei C-3-Körper (Glycerinaldehyd-3-phosphat, dann Pyruvat) zerlegt, wobei die Energieäquivalente ATP und NADH,H+ gewonnen werden. Der End-Abbau von Pyruvat zu CO2 und H2O erzeugt über weitere Reduktionsäquivalente (NADH,H+) den Hauptteil an ATP. Diese Reaktionswege zeigen die Bedeutung von Oxidationsprozessen und die intermediäre Rolle von NADH,H+ (das zu NAD+ regeneriert werden muss) im Katabolismus.
- Photosynthese: CO2 wird assimiliert, und erscheint (unter Vermittlung eines C-5-Körpers, Ribulose 1.5-bisphosphat) als Teil zweier C-3-Körper (3-Phosphoglycerat). Diese werden (in formaler Umkehr des Glycolyseweges) in Glycerinaldehyd-3-phosphat, dann in Glukose umgewandelt. Aus Lichtenergie (h × ν) entsteht im Gesamtprozess das erforderliche ATP und Reduktionsäquivalente in Form von NADPH,H+. Diese Reaktionswege zeigen die Bedeutung von NADPH,H+ im Anabolismus. Bei NADPH,H+-Mangel, aber ausgeglichenem Energiestatus, gibt es die Möglichkeit der gegenseitigen Umwandlung (Malatenzym) oder der Erzeugung von NADPH,H+ durch direkte Oxidation der Glucose (Phosphogluconatweg).
Beteiligte Reaktionszyklen und -wege
- Oxidativer Abbau. Glukose wird nach ihrer Umwandlung in zwei C-3 Körper über Pyruvat in den Citratzyklus eingeführt und von dort aus dem Endabbau zugeleitet. Dabei entsteht Energie in Form von Reduktionsäquivalenten (NADH,H+, FADH2) bzw. von Nucleosid-Triphosphaten (ATP, GTP). Alternativ wird Glukose im Phosphogluconatweg, einem Teil des Pentosephosphatzyklus unter Decarboxylierung oxidativ direkt zu einer Pentose abgebaut, wobei zwei Moleküle NADPH,H+ generiert werden.
- Photosynthese. Assimilation von Kohlendioxid erfolgt durch Addition an eine Pentose; die entstehende Hexose ist instabil und zerfällt in zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat (3-PG). Hier setzen Calvinzyklus und Gluconeogenese ein, wofür die meisten (aber nicht alle) Glycolysereaktionen rückwärts durchlaufen werden (Ausnahmen: Phosphofructokinase und Hexokinase). Das verbliebene Problem, Regeneration der Akzeptor-Pentose (3 Moleküle) aus der Triose (5 Moleküle) wird über den Transaldolase/Transketolase-Weg bewerkstelligt. Dieser ist ein Teil des Pentosephosphatzyklus und schließt formal den Calvinzyklus.
Siehe auch: Glucokinase, Calvin-Zyklus