Die aerobe Oxidation von Glucose zur Gewinnung von ATP-Energie erfolgt über die Malat/Aspartat-Shuttle-Systeme und das Glycerophosphat-Shuttle-System.
Malat/Aspartat-Shuttle-System
Das im Zytosol gebildete NADH muss in den Mitochondrien-Matrix überführt werden, um in der Atmungskette oxidiert zu werden. Die innere Mitochondrienmembran ist für NADH undurchlässig. Das Malat/Aspartat-Shuttle-System löst dieses Problem, indem es Elektronen und Protonen vom NADH auf Malat überträgt. Die Malat-Dehydrogenase im Zytosol reduziert Oxalacetat zu Malat unter Oxidation von NADH zu NAD+. Der Dicarboxylat-Translokator transportiert das Malat in die Matrix, wo die Malat-Dehydrogenase es wieder zu Oxalacetat und NADH oxidiert. Das NADH kann nun in der Atmungskette oxidiert werden, was zur Synthese von 2,5 ATP-Molekülen führt.
Glycerophosphat-Shuttle-System
Die Glycerol-3-Phosphat-Dehydrogenase im Zytosol überträgt Elektronen und Protonen vom NADH auf Dihydroxyacetonphosphat, wodurch Glycerol-3-Phosphat entsteht. An der Innenmembran der Mitochondrien oxidiert die Glycerol-3-Phosphat-Dehydrogenase das Glycerol-3-Phosphat wieder zu Dihydroxyacetonphosphat, wobei FADH2 entsteht. Das FADH2 gibt seine Elektronen und Protonen an die Atmungskette ab, was zur Synthese von 1,5 ATP-Molekülen führt.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die aerobe Oxidation von Glucose?
Die aerobe Oxidation von Glucose ist der Prozess, bei dem Glucose in Anwesenheit von Sauerstoff vollständig zu CO2 und H2O abgebaut wird, um Energie in Form von ATP zu gewinnen.
Wie läuft die aerobe Oxidation von Glucose ab?
Die aerobe Oxidation von Glucose erfolgt in mehreren Schritten: Glykolyse im Zytosol, Citratzyklus und oxidative Phosphorylierung in den Mitochondrien. Dabei werden insgesamt 32-36 ATP-Moleküle pro Glucosemolekül gebildet.
Welche Shuttle-Systeme sind an der aeroben Oxidation beteiligt?
Zwei wichtige Shuttle-Systeme ermöglichen den Transport von Reduktionsäquivalenten (NADH, FADH2) aus dem Zytosol in die Mitochondrien-Matrix: das Malat/Aspartat-Shuttle und das Glycerophosphat-Shuttle.
Wie funktioniert das Malat/Aspartat-Shuttle?
Im Malat/Aspartat-Shuttle wird NADH im Zytosol durch Oxidation von Malat zu Oxalacetat reoxidiert. Der Dicarboxylat-Translokator transportiert dann Malat in die Mitochondrien-Matrix, wo es wieder zu Oxalacetat und NADH umgesetzt wird.
Wie funktioniert das Glycerophosphat-Shuttle?
Im Glycerophosphat-Shuttle überträgt die Glycerol-3-Phosphat-Dehydrogenase im Zytosol Elektronen und Protonen vom NADH auf Dihydroxyacetonphosphat, wodurch Glycerol-3-Phosphat entsteht. An der Mitochondrien-Innenmembran wird Glycerol-3-Phosphat wieder zu Dihydroxyacetonphosphat oxidiert, wobei FADH2 entsteht.