Hauptunterschied – Glykolyse vs. Gluconeogenese

Glykolyse und Gluconeogenese sind zwei Stoffwechselprozesse, die im Glukosestoffwechsel von Zellen vorkommen. Die Glykolyse ist der erste Schritt beim Glukoseabbau, bei dem zwei Pyruvatmoleküle produziert werden. Die Glykolyse tritt im Zytoplasma von sowohl prokaryontischen als auch eukaryontischen Zellen auf. Die Glukoneogenese ist die umgekehrte Reaktion der Glykolyse, bei der zwei Pyruvatmoleküle zusammenkommen, um ein Glukosemolekül zu bilden. Es kommt hauptsächlich in der Leber vor und speichert schließlich Glukose in Form von Glykogen. Die Gluconeogenese ist jedoch nicht die Spiegelreaktion der Glykolyse. Die Hauptunterschied zwischen Gykolyse und Gluconeogenese ist das Glykolyse ist am Glukosekatabolismus beteiligt wohingegen Die Gluconeogenese ist am Glukose-Anabolismus beteiligt.

Dieser Artikel befasst sich mit,

1. Was ist Glykolyse? – Prozess, Struktur, Funktion 2. Was ist Gluconeogenese? – Prozess, Struktur, Funktion 3. Was ist der Unterschied zwischen Glykolyse und Glukoneogenese?

Was ist Glykolyse?

Die Reihe von Reaktionen, die Glukose in zwei Pyruvatmoleküle umwandeln, wird als Glykolyse bezeichnet. Die Glykolyse besteht aus zehn Reaktionen, die im Zytoplasma ablaufen. Der gesamte Prozess lässt sich in drei Phasen unterteilen. Während der ersten Stufe wird Glucose durch Phosphorylierung, Isomerisierung und zweite Phosphorylierung in Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt. Durch die Umwandlung von Glucose in Fructose-1,6-bisphosphat werden von der Zelle zwei Ziele erreicht. Die Glukose wird in der Zelle eingeschlossen und in eine Verbindung umgewandelt, die leicht in drei Kohlenstoffeinheiten gespalten werden kann. In der zweiten Stufe wird Fructose-1,6-bispphosphat in drei Kohlenstofffragmente gespalten, die sich leicht ineinander umwandeln lassen. Während der dritten Stufe werden drei Kohlenstofffragmente zu zwei Pyruvatmolekülen oxidiert, wodurch ATP gewonnen wird. Die Nettoreaktion der Glykolyse ist unten gezeigt.

Glucose + 2P i + 2ADP + 2NAD → 2 Pyruvat + 2ATP + 2NADH + 2H⁺ + 2H₂Ö

Glukose ist die Hauptenergiequelle für fast alle Lebensformen auf der Erde. Die Glykolyse ist der erste Schritt des Glukosekatabolismus, der normalerweise als Zellatmung bezeichnet wird, bei dem die Zelle Glukose durch eine Reihe von Reaktionen abbaut, um ATP zu produzieren. ATP treibt fast alle zellulären Prozesse an. Einige Zellen wie Gehirnzellen und Muskelzellen benötigen mehr Energie als normale Zellen, um ihre Funktionen auszuführen. Daher benötigen sie mehr Glukose als die anderen Zellen.

Was ist Gluconeogenese?

Gluconeogenese ist die Produktion von Glukose aus Nicht-Kohlenhydratquellen wie Glycerin, Aminosäuren und Laktat. Die Umwandlung von Pyruvat in Glukose entspricht ungefähr der Umkehrung der Glykolyse. Aber die drei Reaktionen, die die wesentliche Irreversibilität während der Glykolyse ergeben, werden durch vier neue Reaktionen umgangen. Pyruvat in den Mitochondrien wird durch zwei der oben genannten neuen Reaktionen zu Oxalacetat carboxyliert. Oxalacetat wird im Zytoplasma durch die beiden anderen neuen Reaktionen decarboxyliert und zu Phosphoenolpyruvat phosphoryliert. Der andere Unterschied zwischen Glykolyse und Gluconeogenese ist die Hydrolyse von Glucose-6-Phosphat sowie Fructose-1,6-Bisphosphat. Die Gluconeogenese erfolgt in der Leber unter Verwendung von Laktat und Alanin als Rohstoffe. Diese Rohstoffe werden von der aktiven Skelettmuskulatur durch Pyruvat gebildet. Die an der Gluconeogenese beteiligten Reaktionen sind in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Gluconeogenese

Die Glukoneogenese wird wechselseitig mit der Glykolyse reguliert. Wenn ein Weg hoch aktiv ist, wird der andere Weg gehemmt. Die wichtigsten Kontrollpunkte sind die Schritte, die durch die Enzyme Fructose-1, 6-Bisphosphatase und Phosphofructokinase reguliert werden. Wenn Glukose reichlich vorhanden ist, wird die Glykolyse durch das Signalmolekül Fruktose 2,6-Bisphosphat aktiviert, das auch in hohen Konzentrationen vorkommt. Auch die beiden Enzyme Pyruvatkinase und Pyruvatcarboxylase werden reguliert. Auch die allosterische Regulation und die reversible Phosphorylierung sind an der Regulation beteiligt.

Unterschied zwischen Glykolyse und Gluconeogenese

Definition

Glykolyse: Die Reihe von Reaktionen, die Glukose in zwei Pyruvatmoleküle umwandeln, wird als Glykolyse bezeichnet.

Glukoneogenese: Gluconeogenese ist die Produktion von Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Quellen wie Glycerin, Aminosäuren und Laktat.

Rohes Material

Glykolyse: Der Rohstoff der Glykolyse ist Glukose.

Glukoneogenese: Die Rohstoffe der Gluconeogenese sind Laktat, Aminosäuren wie Alanin und Glycerin.

Auftreten

Glykolyse: Die Glykolyse findet im Zytoplasma aller Zellen statt.

Glukoneogenese: Die Gluconeogenese tritt sowohl in Mitochondrien als auch im Zytoplasma auf.

In Gewebe

Glykolyse: Die Glykolyse findet in fast allen Zellen des Körpers statt.

Glukoneogenese: Die Gluconeogenese findet in Leber und Niere statt.

Stoffwechsel

Glykolyse: Die Glykolyse ist ein kataboler Prozess, bei dem die Glukosemoleküle in zwei Pyruvatmoleküle zerlegt werden.

Glukoneogenese: Die Glukoneogenese ist ein anaboler Prozess, bei dem die beiden Pyruvatmoleküle zu einem Glukosemolekül verbunden werden.

Energieverbrauch

Glykolyse: Die Glykolyse ist eine exergonische Reaktion, bei der zwei ATPs produziert werden.

Glukoneogenese: Die Glukoneogenese ist eine endergonische Reaktion, bei der sechs ATPs pro Glukosemolekül verwendet werden.

Korrespondenz

Glykolyse: Die Glykolyse erfolgt durch zehn Reaktionen.

Glukoneogenese: Die beiden im Wesentlichen irreversiblen Reaktionen im glykolytischen Weg werden durch vier neue Reaktionen in der Gluconeogenese umgangen.

Geschwindigkeitsbegrenzender Schritt

Glykolyse: Die an den geschwindigkeitsbegrenzenden Schritten beteiligten Enzyme sind Hexokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase.

Glukoneogenese: Die an den geschwindigkeitsbegrenzenden Schritten beteiligten Enzyme sind Pyruvat-Carboxylase, Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase, Fructose-1,2-Bisphosphatase, Glucose-6-Phosphat-Phosphatase.

Abschluss

Glykolyse und Gluconeogenese sind zwei Prozesse, die am Glukosestoffwechsel beteiligt sind. Glukose ist die Energiequelle fast aller Lebensformen auf der Erde. Glukose wird abgebaut, um während des Prozesses, der Zellatmung genannt wird, Energie in Form von ATP zu erzeugen. Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung, bei der Glukose aus sechs Kohlenstoffatomen in zwei Pyruvatmoleküle mit jeweils drei Kohlenstoffatomen zerlegt wird. Die Glykolyse findet im Zytoplasma fast aller Körperzellen statt. Während des Hungerns sinkt der Blutzuckerspiegel und Leber und Nieren beginnen mit der Produktion von Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Derivaten wie Aminosäuren, Glycerin und Laktat in einem Prozess, der als Gluconeogenese bezeichnet wird. Glukoneogenese und Glykolyse sind wechselseitig regulierte Ereignisse durch die Aufrechterhaltung eines konstanten Blutzuckerspiegels. Der Hauptunterschied zwischen Glykolyse und Gluconeogenese liegt in der Art des Stoffwechsels im Körper.

Referenz:1. Berg, Jeremy M. „Glykolyse ist ein Energieumwandlungsweg in vielen Organismen.“ Biochemie. 5. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 06.04.2017 2. Berg, Jeremy M. „Zusammenfassung“. Biochemie. 5. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 06. April 2017.

Bildhöflichkeit: 1. GlycolysiscompleteLabeled” Von Rozzychan – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia2. „Gluconeogenese-Pfad“ von Unused0026 in der englischen Wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia