Glykolyse - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Jeder Organismus benötigt Energie, die bei vielen Lebewesen durch den Energieträger ATP geliefert wird. Beim Menschen wird ATP während der Glykolyse synthetisiert. Wie läuft die Glykolyse ab?

a) Während der Glykolyse wird Glucose zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Die in der Glucose gespeicherte chemische Energie wird zum Aufbau von 2 ATP genutzt (Energieträger bzw. Energielieferant für Zellen).

b) Bei der Glykolyse entsteht weder Kohlenstoffdioxid, noch nennenswert Wasser, dieses entsteht vor allem in der Atmungskette.

2) Der erste Schritt der Glykolyse ist eine Aktivierung von Glucose. Warum muss Glucose (als energiereicher Stoff) aktiviert werden und wie läuft diese Aktivierung ab?

a) Glucose ist zwar ein energiereicher Stoff, aber sehr reaktionsträge und muss daher "aktiviert" werden. Die Aktivierung der Glucose erfolgt so ab, dass die Zelltemperatur während der Glykolyse erhöht wird. Nach der RGT-Regel wird so die Glykolyse-Reaktion ermöglicht.

b) Glucose ist zwar ein energiereicher Stoff, aber sehr reaktionsträge und muss daher "aktiviert" werden, damit die Glykolyse-Reaktionen ablaufen können. Die Aktivierung der Glucose läuft in zwei Schritten ab, der Bildung von Glucose-6-Phosphat (aus Glucose) und der anschließenden Bildung von Fructose-1,6-bisphosphat

3) Für die Aktivierung der Glucose wird ATP benötigt. Wie viele ATPs werden für die Aktivierung von einem Mol benötigt?

a) Für die Aktivierung der Glucose für die Gykolyse-Reaktion wird pro Molekül Glucose ein ATP-Molekül benötigt. Durch die Abgabe einer Phosphatgruppe bildet sich aus dem ATP das ADP

b) Da die Aktivierung der Glucose in zwei Schritten abläuft, benötigt man zwei ATP-Moleküle für die Aktivierung eines Glucose-Moleküls. Dies beinhaltet auch der Name der aktivierten Verbindung: Fructose-1,6-bisphosphat.

4) Wie laufen die beiden Schritte zur Aktivierung der Glucose während der Glykolyse ab?

a) Im ersten Schritt wird (von ATP) eine Phosphatgruppe auf das Glucose-Molekül übertragen. Daher entsteht aus Glucose der Stoff "Glucose-6-phosphat". Im zweiten Schritt wird Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat umgelagert und anschließend von einem ATP-Molekül noch eine weitere Phosphatgruppe auf Fructose-6-phosphat übertragen. Es entsteht dabei Fructose-1,6-bisphosphat

b) Im ersten Schritt wird die Glucose auf "Zelltemperatur" gebracht. Diese (Aktivieungsenergie) ist notwendig, damit die sehr reaktionsträge Glucose für den Glykolyse-Prozess als Reaktionspartner aktiviert wird. Anschließend wird im zweiten Schritt auf das Glucose-Molekül eine Phosphatgruppe übertragen (zum Glucose-6-phosphat). Diese Aktivierung ist notwendig, da Glucose-6-phosphat negativ geladen ist (Glucose ist ungeladen) und nur so durch die Zellmembran transportiert werden kann

5) Nachdem die Glucose aktiviert ist und die "Reaktionspartner" für die Glykolyse zu Verfügung stehen, kann die Glykolyse beginnen. Wie läuft der nächste Schritt der Glykolyse ab?

a) Nachdem die Glucose aktiviert und umgewandelt wurde, findet die Oxidation von Fructose-1,6-bisphosphat statt. Dabei wird Fructose-1,6-bisphosphat zu Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidiert. Während dieser Reaktion wird Energie freigesetzt, die zum Aufbau von 4 ATP (aus ADP) genutzt wird.

b) Nachdem die Glucose aktiviert und umgewandelt wurde, sind aus einem Glucose-Molekül zwei Moleküle Phosphoglycerinaldehyd gebildet worden (aus einem Molekül Fructose-1,6-bisphosphat entstehen zwei Moleküle Phosphoglycerinaldehyd). Nach dem Aktivierungsschritt erfolgt die Oxidation von zwei Moleküle Phosphoglycerinaldehyd zu Brenztraubensäure (Pyruvat).

6) Wie läuft die Oxidation von Phosphoglycerinaldehyd zu Brenztraubensäure (während der Glykolyse) genau ab?

a) Von dem Phosphoglycerinaldehyd werden im ersten Schritt zwei Wasserstoffatome auf NAD+ übertragen, es bildet sich dabei NADH/H+. Aus dem Phosphoglycerinaldehyd entsteht Phosphoglycerinsäure. Da die Reaktion exotherm ist, reicht die freigesetzte Energie aus, um pro Molekül Phosphoglycerinaldehyd ein ATP-Molekül aufzubauen. Anschließend wird aus der Phosphoglycerinsäure Phosphoenolbrenztraubensäure gebildet. Diese Phosphoenolbrenztraubensäure überträgt die Phosphatgruppe auf ein ADP-Molekül und wird selbst zur Brenztraubensäure bzw. zu Pyruvat

b) Phophoglycerinaldehyd überträgt im ersten Schritt die Phosphatgruppe an ATP. Dabei entsteht das Glycerinaldehyd. Der in der Zelle vorhandene Sauerstoff oxidiert das Glycerinaldehyd zur Glycerinsäure. Unter Abspaltung einer "CO"-Gruppe entsteht aus der Glycerinsäure die Brenztraubensäure bzw. Pyruvat. Bei der Oxidation wird aus einem Molekül Phosphoglycerinaldehyd ein ATP-Molekül gebildet

7) Woher weiß man, dass es sich bei der "Oxidation" von Glucose zur Brenztraubensäure um einen anaeroben Vorgang handelt (Oxidation ohne Sauerstoff). Wie viel Moleküle ATP werden während der bisher betrachteten Glykolyse-Reaktionen aus einem Molekül Glucose gebildet?

a) Die "Oxidation" von Glucose zu Brenztraubensäure "liefert" knapp 200 kJ pro Mol Glucose. Bei der Oxidation von Glucose in Anwesenheit von Sauerstoff (aerober Prozess) könnten bis zu 2900 kJ pro Mol Glucose freigesetzt werden. Zur Aktivierung der Glucose werden 2 ATP benötigt, während der folgenden Reaktion werden aus 4 ADP 4 ATP aufgebaut. Daher werden während der Glucose pro Molekül Glucose zwei Moleküle ATP aufgebaut

b) Die "Oxidation" von Glucose zu Brenztraubensäure "liefert" knapp 200 kJ pro Mol Glucose. Bei der Oxidation von Glucose in Anwesenheit von Sauerstoff (aerober Prozess) könnten bis zu 2900 kJ pro Mol Glucose freigesetzt werden. Zur Aktivierung der Glucose werden 2 ATP benötigt, bei der Oxidation von Phosphogycerinaldehyd zu Phosphoglycerinsäure wird ein ATP aufgebaut. Durch die Übertragung von einer Phosphatgruppe auf ein ADP wird durch die Umwandlung von Phosphoenolbrenzbraubensäure zur Brenztraubensäure ein ATP gebildet. Gesamt betrachtet, liefert die Glykolyse kein ATP. Die Glykolyse wird aber benötigt, da sie die "Ausgangsprodukte" für die sogenannte Atmungskette liefert

Biologie Test – Glykolyse

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