Die aerobe Oxidation - Glycolyse und Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion

Die aerobe Oxidation von Glycogen, bzw. Glucose erfolgt in unterschiedlichen Stufen, die jeweils aus mehreren Reaktionsschritten bestehen. So lassen sich 4 Abbaustufen unterscheiden:

1. Glycolyse
2. Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion
3. Citronensäurezyklus
4. Atmungskette.

Glycolyse
Die Glycolyse ist für den anaerob-lactaciden und den aeroben Energiestoffwechsel identisch. In der Regel wird bei Muskelarbeit Glycogen als Ausgangsstoff zur Energiegewinnung genutzt. In diesem Fall wird der erste Abbauschritt von Glycogen in Glucose-6-Phosphat auch als Glycogenolyse bezeichnet.

Das in der Glycolyse entstandene Pyruvat muss für den weiteren aeroben Abbau in Acetyl-CoA überführt werden.

Bei dieser Umwandlung werden mehrere Enzyme und Coenzyme eingesetzt, z.B. Pyruvatdehydrogenase und die Coenzyme Liponsäure, Thiaminpyrophosphat und Coenzym A (CoA). Alle notwendigen Enzyme werden zu einem großen Multi-Enzymkomplex zusammengefasst, der auch Pyruvatdehydrogenasekomplex genannt wird.

Mit Hilfe dieses Enzymkomplexes wird das Pyruvat zuerst dekarboxiliert, d.h. es wird von ihm CO2 abgespalten. Anschließend wird es dehydriert, d.h. es werden 2 Wasserstoffatome abgetrennt und auf NAD übertragen. Insgesamt ergibt sich folgende Bilanz:

 

Da während der Glycolyse 2 Moleküle Pyruvat entstanden sind, stehen für die weitere Oxidation im Citronensäurezyklus 2 Moleküle Acetyl-CoA zur Verfügung.