Spaltung von Traubenzucker

Gesundheitslexikon: Glykolyse

12. August 2019 - 12:39 Uhr

Glykolyse – der schnelle Weg zur Energie

Die Glykolyse ist der zentrale Prozess zur Energiegewinnung in den Zellen. Der Eingangsstoff in den Stoffwechselvorgang ist Glukose, das in mehreren Schritten abgebaut wird. Dabei entsteht Energie, die schnell zur Verfügung steht. Fast alle lebenden Organismen nutzen die Glykolyse zur Energiegewinnung. Deshalb ist anzunehmen, dass sie schon sehr früh in der Entwicklungsgeschichte entstanden ist, schätzungsweise vor 3,5 Milliarden Jahren.

Ablauf einer Glykolyse

Glukose als Eingangsstoff in den Prozess der Glykolyse entsteht in erster Linie durch die Verdauung und Spaltung der Kohlenhydrate und Fette, die durch die Nahrung aufgenommen werden. Nachdem sie im Dünndarm ins Blut aufgenommen und zu den Zellen transportiert wurde, gelangt sie mithilfe des Insulins ins Zellinnere, wo sie entweder in die Mitochondrien aufgenommen oder im Zellplasma als Glykogen gespeichert wird. Dieses kann bei Bedarf zur Glykolyse genutzt werden. Der Prozess findet im Zellplasma statt und umfasst zehn Schritte, in denen die Glukose durch verschiedene Enzyme ab- und umgebaut wird, sodass am Ende pro Glukosemolekül zwei Moleküle Pyruvat (Salz der Brenztraubensäure) und zwei ATP (Adenosintriphosphat) entstehen. Dieser universelle Energieträger wird in den Zellen für verschiedene Funktionen gebraucht, zum Beispiel für die Muskelkontraktion.

Die Glykolyse kann in zwei Hälften aufgeteilt werden. In den ersten fünf Schritten muss Energie zugeführt werden. Dabei werden zwei ATP verbraucht. In den letzten fünf Schritten werden vier ATP gewonnen, sodass die Energiebilanz insgesamt positiv ausfällt. Das entstandene Pyruvat kann je nach Bedarf weiterverwendet werden. Der Großteil wird zu Acetyl-Coenzym A umgewandelt und in den Citratzyklus eingeschleust, wo wieder verschiedene Abbaustufen durchlaufen werden und im Endeffekt unter Sauerstoffverbrauch weitere 36 ATP pro Molekül Glukose entstehen. Wenn mehr Pyruvat entsteht, als im Citratzyklus verwendet werden kann, wird es anaerob zu Laktat umgewandelt.

Was passiert bei einer Glykolyse?

Die Glykolyse ist der Prozess, den alle Nährstoffe durchlaufen, wenn sie zur Energiegewinnung herangezogen werden. Im Gegensatz zu den Kohlenhydraten müssen Fette und Eiweiße weiter zerlegt werden, bis sie zu Glukose abgebaut sind. Die Glykolyse liefert sehr schnell Energie, die zum Beispiel in der Skelettmuskulatur für schnellkräftige und intensive Aktivitäten gebraucht wird. Ihre Kapazität ist aber begrenzt, weil Laktat in der Zelle anfällt, das das Milieu sauer macht und zur Verlangsamung oder zum Abbruch des Bewegungsvorgangs führt. Solche Leistungen können maximal 30 bis 40 Sekunden durchgehalten werden, bei Spitzensportlern manchmal bis zu 60 Sekunden. Typische sportliche Aktivitäten, die durch diese Art der Energiebereitstellung geprägt sind, sind der 400-Meter-Lauf in der Leichtathletik oder der 500-Meter-Eisschnelllauf. Ausdauerbelastungen werden vorwiegend durch die im Citratzyklus bereitgestellte Energie bewältigt. Die Meinung, dass Fett bei dieser Art der körperlichen Betätigung erst nach einer langen Dauer zur Energiegewinnung herangezogen wird, hält sich hartnäckig, ist aber falsch. Fettsäuren sind schon sehr früh maßgeblich an der Energiebereitstellung beteiligt und übernehmen sie nach 60 Minuten sogar ausschließlich. Die Glykolyse läuft als Grundprozess immer im Hintergrund mit, weil sie das Pyruvat zur Verfügung stellen muss, das notwendig ist, um den Citratzyklus in Gang zu halten.