Die Hauptunterschied zwischen aerober und anaerober Glykolyse ist das Die aerobe Glykolyse findet in Gegenwart von Sauerstoff statt, während die anaerobe Glykolyse in Abwesenheit von Sauerstoff auftritt. Darüber hinaus führt die aerobe Glykolyse zu einem signifikant effizienten ATP-Produktionsweg, der über den Krebs-Zyklus und die oxidative Phosphorylierung verläuft, während die anaerobe Glykolyse zu einem weniger effizienten ATP-Produktionsweg führt, der entweder durch Ethanolfermentation oder Milchsäurefermentation verläuft.

Kurz gesagt, aerobe und anaerobe Glykolyse sind zwei anfängliche Wege, die zu völlig unterschiedlichen Arten von Zellatmungswegen führen. Beide Arten der Glykolyse beginnen jedoch mit Glukose und enden mit zwei Pyruvatmolekülen. Außerdem werden bei jeder Art der Glykolyse 2 ATP-Moleküle und 2 NADH-Moleküle produziert.

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Was ist Glykolyse?

Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung in allen lebenden Organismen. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten der Zellatmung, die bei lebenden Organismen vorkommen. Sie sind aerobe und anaerobe Atmung. Bei beiden Atmungsarten kommt es zur Glykolyse. Es kommt im Zytosol vor und ist für den Abbau von Glukose in zwei Pyruvatmoleküle verantwortlich. Zunächst wird dem Glucosemolekül durch das Enzym Hexokinase eine Phosphatgruppe hinzugefügt, wodurch Glucose-6-phosphat entsteht. Anschließend wird Glucose-6-Phosphat isomerisiert, wobei Fructose-6-Phosphat gebildet wird. Danach wird Fructose-6-Phosphat in Fructose-1,6-Bisphosphat umgewandelt, das durch die Wirkung des Enzyms Aldose weiter in Dihydroxyaceton und Glyceraldehyd gespalten wird.

Abbildung 1: Glykolyse

Außerdem werden sowohl Dihydroxyaceton als auch Glyceraldehyd leicht in Dihydroxyacetonphosphat und Glyceraldehyd-3-phosphat umgewandelt, das dann zu 1,3-Bisphosphoglycerat oxidiert wird. Hier wird die entfernende Phosphatgruppe in NAD+ eingebaut, wodurch NADH durch die Wirkung der Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase produziert wird. Außerdem wird eine Phosphatgruppe des 1,3-Bisphosphoglycerats auf ADP übertragen, um ein ATP zu produzieren. Dies erzeugt dann ein 3-Phosphoglycerat-Molekül, dessen Phosphatgruppe in die zweite Kohlenstoffposition desselben Moleküls übertragen wird, um ein 2-Phosphoglycerat-Molekül zu bilden. Darüber hinaus entsteht durch die Entfernung eines Wassermoleküls aus dem 2-Phosphoglycerat das Phosphoenolpyruvat (PEP). Schließlich erzeugt die Übertragung der Phosphatgruppe von PEP auf ein ADP-Molekül ein Pyruvat-Molekül. Am wichtigsten ist, dass die Gesamtreaktionen der Glykolyse zwei Pyruvatmoleküle, zwei NADH-Moleküle, zwei ATP-Moleküle und zwei Wassermoleküle produzieren.

Was ist aerobe Glykolyse?

Aerobe Glykolyse ist die Art der Glykolyse, die in Gegenwart von Sauerstoff auftritt. Daher führt es zu einer aeroben Atmung, einer Art von Zellatmung, die in Gegenwart von Sauerstoff stattfindet. Die beiden nachfolgenden Schritte der aeroben Atmung sind der Krebs-Zyklus und die oxidative Phosphorylierung. Pyruvat, das Endprodukt der Glykolyse, wandelt sich in die Matrix der Mitochondrien um und bildet aus Pyruvat Acetyl-CoA, indem Kohlendioxid in einem Prozess namens oxidative Decarboxylierung eliminiert wird. Grundsätzlich tritt Acetyl-CoA in den Krebs-Zyklus ein, der ein einzelnes Pyruvatmolekül zusammen mit GTP, 3 NADH und 1 FADH. vollständig in 3 Kohlendioxidmoleküle oxidiert₂ Molekül. Darüber hinaus sind NADH und FADH₂ Moleküle unterliegen einer oxidativen Phosphorylierung, um ATPs zu produzieren. Die Gesamtausbeute an ATP bei der aeroben Atmung beträgt 30-32.

Abbildung 2: Aerobe Atmung

Manchmal bezieht sich aerobe Glykolyse auch auf einen Zustand namens Warburg-Effekt, bei dem Glukose in Gegenwart von Sauerstoff in Laktat umgewandelt wird. Hier reduziert NADH bei Sauerstoffmangel oder bei einer aeroben Glykolyse von Zellen Pyruvat zu Laktat, anstatt in Mitochondrien durch oxidative Phosphorylierung reoxidiert zu werden. Bedauerlicherweise verringert dies die Gesamtausbeute an ATP bei der aeroben Atmung. Die klinische Bedeutung der aeroben Glykolyse tritt jedoch innerhalb von Krebsstammzellen in einem Tumor auf. Daher weist eine ausgedehnte aerobe Glykolyse auf aggressiven Krebs hin.

Was ist anaerobe Glykolyse?

Anaerobe Glykolyse ist die Art der Glykolyse, die in Abwesenheit von Sauerstoff auftritt. Somit kommt es zu einer anaeroben Atmung. Grundsätzlich gibt es zwei Arten der anaeroben Atmung: die Ethanolfermentation und die Milchsäurefermentation. Die Ethanolgärung findet hauptsächlich in Hefen statt und die Milchsäuregärung findet bei Säugetieren statt. Darüber hinaus wird Laktat in Bakterien durch verschiedene Stoffe wie Propionat ersetzt. Darüber hinaus wird bei der Ethanolfermentation Pyruvat, das Endprodukt der Glykolyse, durch Pyruvat-Decarboxylase in Acetaldehyd umgewandelt, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird. Dann wandelt die Wirkung der Alkoholdehydrogenase Acetaldehyd in Ethanol um. In Ermangelung ausreichender Sauerstoffmengen in den Muskelzellen findet die Milchsäuregärung jedoch statt, indem Pyruvat zu Laktat reduziert wird.

Abbildung 3: Ethanolfermentation

Ähnlichkeiten zwischen aerober und anaerober Glykolyse

Unterschied zwischen aerober und anaerober Glykolyse

Definition

Aerobe Glykolyse bezieht sich auf die Art der Glykolyse, die in Gegenwart von Sauerstoff auftritt, während sich die anaerobe Glykolyse auf die Art der Glykolyse bezieht, die in Abwesenheit von Sauerstoff auftritt.

Auftreten

Im Allgemeinen findet die aerobe Glykolyse in eukaryontischen Zellen statt, während die anaerobe Glykolyse sowohl in prokaryontischen als auch in eukaryontischen Zellen auftritt.

Führt zu

Beteiligung der Mitochondrien

Die aerobe Glykolyse schreitet innerhalb der Mitochondrien weiter fort, während die anaerobe Glykolyse im Zytosol weiter voranschreitet.

Schicksal von Pyruvat

Darüber hinaus ist die aerobe Glykolyse für die Oxidation von Pyruvat zu Acetyl-CoA verantwortlich, während die anaerobe Glykolyse dafür verantwortlich ist, Pyruvat entweder bei der Milchsäuregärung zu Laktat oder bei der Ethanolgärung zu Acetaldehyd zu reduzieren.

Endprodukte

Die Endprodukte der aeroben Glykolyse sind Kohlendioxid und Wasser, während die Endprodukte der anaeroben Glykolyse hauptsächlich Milchsäure oder Ethanol sein können.

Cofaktoren

Insgesamt produziert aerobe Atmung 2 GTPs, 6 NADH und 2 FADH₂, die einer oxidativen Phosphorylierung unterliegen, während die anaerobe Atmung nur 4 NADH-Moleküle produziert, die sich durch Phosphorylierung auf Substratebene regenerieren.

Herstellung von ATP aus Cofaktoren

Cofaktoren bei der aeroben Atmung beinhalten die Produktion von ATP, während die Cofaktoren bei der anaeroben Atmung nicht die Produktion von ATP beinhalten.

ATP-Produktion

Außerdem führt die aerobe Glykolyse zu einem signifikant effizienten ATP-Produktionsweg, der 32 ATPs pro Glukosemolekül produziert, während die anaerobe Glykolyse zu einem weniger effizienten ATP-Produktionsweg führt, der 2 ATPs pro Glukosemolekül produziert.

Abschluss

Aerobe Glykolyse ist die Art der Glykolyse, die in Gegenwart von Sauerstoff auftritt. Daher führt es zu einer aeroben Atmung, die in eukaryontischen Zellen auftritt. Daher führt die aerobe Glykolyse zu einer signifikant effizienten Produktion von ATPs. Im Vergleich dazu ist die anaerobe Glykolyse die Art der Glykolyse, die in Abwesenheit von Sauerstoff auftritt. Somit führt es entweder zu einer Milchsäurefermentation oder zu einer Ethanolfermentation mit einer sehr geringen Produktion von ATPs. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen aerober und anaerober Glykolyse in ihrem Sauerstoffbedarf und der Möglichkeit, ATPs zu produzieren.

Verweise:

1. Naifeh J, Varacallo M. Biochemie, Aerobe Glykolyse. [Aktualisiert am 20. Dezember 2018]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2019 Jan-. Hier erhältlich.2. "Anaerobe Glykolyse." Anaerobe Glykolyse – ein Überblick | ScienceDirect-Themen, hier verfügbar.3. "Anaerobe Glykolyse." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28. November 2019, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Glykolyse einschließlich irreversibler Schritte“ Von Lkate2014 – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 2. „CellRespiration“ Von RegisFrey – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 3. „Ethanol-Fermentation“ Von David B. Carmack Jr. – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia