PBC Basics: Glykolyse

0:41 Vielleicht merken wir es nicht.

0:41 Die werde ich nicht vergessen. Die habe ich in der Prüfung verkackt.

0:44 Ja, aber jetzt besprechen wir es und ihr werdet es nicht vergessen, weil wir es vergessen haben und deswegen ansprechen. Aldolase A, vielleicht deswegen, weil wir den Glucose. Glykolyse ist irgendwie so gefühlt der wichtigste Stoffwechsel. A ist der erste Buchstabe im A-Team.

1:05 Der Vorklinik-Podcast. So, liebe Freunde, herzlich willkommen zurück. Es geht los in eine neue Mini-Series. Eine neue Mini-Staffel über Stoffwechsel. Wir haben vier Folgen über Stoffwechsel vorbereitet. Und auch nochmal hier als kleiner Einstieg für die, die neu sind. Wir sind der Vorklinik-Podcast, der erste und einzige, einzig wahre Vorklinik-Podcast, um ein bisschen Arroganz ausströmen zu wollen.

1:41 Direkt sympathisch machen, weil das ist. Wir sind Klinik- und Vorklinikstudierende aus der Region Heidelberg und wir haben uns gedacht, da ist eine Marklücke, die müssen wir füllen und machen das jetzt schon seit ein, zwei Jährchen und sind sehr motiviert, damit euch jetzt in den Stoffwechsel einzusteigen.

1:57 Und das Allerallerschönste ist, meine Stimme könnte man kennen, wenn man schon mehr Folgen gehört hat. Sumias Stimme könnte man auch kennen, wenn man schon mehr Folgen gehört hat. Aber dem geneigten Zuhörer fällt auf, dass der Dritte im Bunde heute jemand Neues ist. Wer uns auf Instagram befolgt und folgt, kennt ihn schon aus der Recherche-Ecke, aber jetzt hier in Action.

2:24unknown Hallo.

2:25 Herzlich willkommen hinterm Mikro.

2:26 Hallo. Herzlich willkommen.

2:29 Und wir haben vielleicht aus dem ganz aufmerksamen Hörer schon aufgefallen. In einer der letzten Folgen, und zwar in der Folge zu Enzymatik. Genau, Enzymatik. Genau, hat er hier schon ein bisschen Recherche oder nicht nur ein bisschen, sehr viel Recherche betrieben und uns da extrem geholfen. Und jetzt ist es richtig cool, dass du mit am Start bist.

2:45 Genau, und deswegen, jetzt sitzen wir hier mit unserem Keks und haben Hunger.

2:49 Ja, bevor es direkt losgeht, ich habe nämlich erstmal eine Frage an euch. Ich meine, jetzt geht's, es geht um die Glykolyse. Okay. Und es geht darum, Zucker zu verarbeiten. Und wir haben gestern schon vielleicht so ein bisschen aus dem Nähkästchen so plaunern. Wir machen ja gerade so ein bisschen Teambuilding auch mit dabei.

3:03 Und wir haben darüber gesprochen und uns gegenseitig die Frage gestellt, was unsere Henkers Mahlzeit wäre. Was wäre euer Henkers Dessert?

3:11 Hankers Dessert, Creme Brüllé. Ganz einfach. Ganz einfach.

3:17 So Chocolate Lava Cake.

3:20 Oh, okay, das klingt richtig gut. Toll. Ich hab so an Musto Schokolade irgendwie direkt gedacht. Auch nicht schlecht. Finde ich auch gut.

3:26 Ja, zum Muster Schokolade, das ist eine witzige Geschichte, weil zu meinem letzten Geburtstag hat Moritz Muster Schokolade gemacht, in so Weggläschen, hat das mitgebracht. Ich habe mir erstmal nichts Böses beigedacht. Und meinte, ja, das ist vegan. Ich habe jetzt anstatt Ei die Supsche von Kichererbsen reingemacht.

3:43 Also immer im Moment mal witzig. Aber es geht richtig gut. Ja, ich war auch überrascht, weil ich muss auch dazu sagen, es war halt geil. Aber die Vorstellung, dass da eine Kichererbsen-Supfe drin ist, war erstmal ein kleiner Upturner. Aber wer Eier setzen will, kann das mal probieren. Ich fand's gut.

3:57 Nenne das Aquafaber und dann klingt das fancy. Okay.

4:00 Let's go.

4:04 Ganz kurze Werbung.

4:06 Im letzten Semester habe ich endlich gemacht, was ich mir schon sehr lange vorgenommen hatte. Ich habe mich bei der Klausurvorbereitung nicht mehr müde von Text zu Text gekämpft, um hier irgendwie die Fakten reinzuhämmern, sondern ich habe mit den intuitiven und einprägsamen Merkbildern von Meditricks gelernt.

4:20 Merkhilfen wie zum Beispiel der campende Bäcker für den Campylobacter haben mir nicht nur einen Schmunzel auf die Lippen gezaubert, mit solchen kreativen Bildern kann man sich gerade die ganzen vorklinischen Fakten einfach viel besser merken. Probiert es aus. Ihr werdet Spaß haben und viel seltener alles von vorne lernen müssen.

4:37 Wenn ihr Lust bekommen habt, Meditrix mal auszuprobieren, da klickt euch jetzt mit dem exklusiven Code SIDUSINV15. 15% Rabatt auf euer nächstes Meditricks-Abo. Sidusinversus 15. Jetzt sichern. Ganz oft sagen wir euch im Podcast, jetzt wäre ein guter Moment für ein Diagramm, für eine gute Übersicht, ein paar Bilder.

4:56 Und genau das bietet unser neuer Kooperationspartner Kortex mit ihren Skripten, die entlang des IMPP-Katalogs genau das beinhalten, was man für die Vorklinik so braucht. Kurz und knackig im Stichwortformat, keine langen Fließtexte und passende Anki-Karten gibt es auch noch. Das spart einfach echt Zeit beim Lernen.

5:11 Und obendrauf bieten wir euch jetzt mit dem Code SITUSINVESUS die Möglichkeit, euch den Versand zu sparen und euch die Skripte einfach sofort zukommen zu lassen. Link dazu findet ihr in den Shownotes.

5:23unknown Das war's schon.

5:24 Genau, nachdem wir jetzt also alle Basics-Folgen abgehakt haben, geht es nun ans tatsächlich Eingemachte der Biochemie und Physiologie. Beginnen wollen wir das Ganze mit den verschiedenen zellulären Stoffwechselwegen. Wir bleiben also auf zellulärer Ebene und erst später, nachdem wir das alles abgehakt haben, gehen wir über zu den Organen des menschlichen Körpers.

5:46 Die Stoffwechselwege sind ja an sich aus der Biochemie gar nicht mehr wegzudenken. Also die Biochemie schaut sich ja primär auch eben diese Stoffwechselwege an und zusätzlich auch die Edukte und vor allem auch die Produkte. Also wir schauen, was geht rein, was geht raus und welche Enzyme sind eben für diese Stoffwechselwege nötig und wie werden diese reguliert.

6:09 Das ist auch in der Klinik unglaublich wichtig. Die meisten Stoffwechselerkrankungen beruhen nämlich eben auf dem Fehlen oder eben Defekten dieser Enzyme. Die Therapie in der Klinik zeichnet sich eben dadurch aus, dass wir diese Defekte beheben oder irgendwie kompensieren wollen. In der heutigen Folge wollen wir die Glykolyse und danach auch den Glykogenstoffwechsel behandeln.

6:34 Neben der Glucose, die dann in der Glykolyse verarbeitet wird, schauen wir uns am Ende noch die Stoffwechselwege der Kohlenhydrate Fructose, Lactose und Galactose an. Und die Glykolyse ist ja bei euch ein bestimmt bekanntes Thema aus dem Biologieunterricht, das man wirklich gefühlt zehnmal aufarbeitet.

6:56 Und sie bildet tatsächlich den ersten Schritt der Zellatmung. Und was bedeutet Zellatmung an sich eigentlich? Die Zelle gewinnt ja dabei aus organischen Stoffen Energie. Wir können uns ja das Bild wieder zunutze machen, dass die Zelle einer Fabrik ähnelt, die eben Arbeit verrichten muss. Und für diese Arbeit muss sie auch irgendwie angetrieben werden.

7:18 Und dafür wird eben diese Energie benötigt. In der Fabrik wäre das jetzt ein großer Verbrennungsofen, in dem die Kohle verbrannt wird, damit der ganze Laden läuft. Und diese Kohle ist jetzt Symbolbild für unseren organischen Stoff, der verbrannt werden muss, in diesem Fall die Glucose. Grob kann man, jetzt je nach Quelle, die man sich anschaut, die Zellatmung in drei Teile unterteilen.

7:41 Einmal die Glykolyse, den Zitratzyklus und die Atmungskette. Diese Stoffwechselwege stehen jetzt aber auf keinen Fall alleine, wie in jedem lebendigen und offenen System sind die Stoffwechselwege mit anderen Wegen in einer Vielzahl verknüpft. Und neben diesen drei gibt es natürlich auch andere, wie zum Beispiel die Gluconeogenese oder der Pentose-Phosphatweg.

9:16 Ja, und dem Ganzen wollen wir uns jetzt ein bisschen weiter annähern. Bei der Glykolyse geht es ja primär erstmal, wie muss es ja losgehen? Die Glucose soll in den Körper kommen. Wir essen unser Muster Schokolade, unseren Chocolate Lava Cake und der Nahrungszucker wird dann aus dem Darm, aus dem Darmepithel, in die Blutbahn aufgenommen und dann eben über den ganzen Körper verteilt.

9:39 Wie das ganz genau passiert, wird dann in der anderen Folge nochmal aufgearbeitet. Für uns reicht jetzt erstmal, dass wir spezifische Glucose-Transporter haben, die Gluttransporter. Das sind Transportproteine in der Zellmembran, die diese Glucosemoleküle aus der Blutbahn zum Beispiel aktiv in die Zelle transportieren.

9:57 Und zum Teil wird das eben auch hormonell gesteuert, wie zum Beispiel Insulin. So, und jetzt wollen wir uns die Schritte der Glykolyse gleich mal genauer anschauen. Erstmal aber wichtig, so, wo findet das Ganze jetzt statt? Die Glucose befindet sich ja jetzt erstmal im Zellinneren, haben wir gerade gesagt, über die Gluttransporter.

10:15 Und die Glykolyse selbst ist jetzt auch erstmal im Zytosol lokalisiert.

10:20 Und hier schon mal unser erster Lernhinweis an euch. Das ist ganz wichtig, bei zellulären Stoffwechselwegen immer die Zellkompartimente mitzulernen. Also wenn ihr einen Stoffwechselweg lernt, lernt auch immer gleichzeitig mit, wo das Ganze abläuft. Denn das ist einerseits extrem wichtig, um die Zusammenhänge zu verstehen, wie dann dieser Stoffwechselweg mit anderen zusammenhängt, aber andererseits auch eben klausurrelevant.

10:44 Das wird sehr oft gefragt.

10:46 Und apropos klausurrelevant, ich muss auch ganz ehrlich zugeben, dass ich festgestellt habe oder beziehungsweise dass ich so ein bisschen vernachlässigt habe, wie wichtig es ist, diese Glykolyse zu können. Also es gibt so Sachen, da kann man sagen, okay, das kann ich so ein bisschen auf Lücke lernen, wenn ich die Zeit nicht habe.

11:02 Glykolyse ist wirklich was, da sollte man wirklich die Schritte drauf haben.

11:06 Und auch beim Physikum werden manchmal als Falschantworten die Strukturformeln gegeben. Also tatsächlich lohnt es sich da, auch mal einen Blick auf die Formel zu werfen.

11:16 Ja, das stimmt.

11:17 Also wir wollen jetzt ja keine Angst schaffen, auf gar keinen Fall. Ich muss einfach nur sagen, ich saß dann irgendwie mal so zwei Wochen vorm oder kurz, ja, ein, zwei Wochen vor einem mündlichen Physikum habe und gemerkt, oh Scheiße, irgendwie sitzt das nicht richtig. Das heißt, das wäre auf jeden Fall was, wo ich eu empfehlen kann, da jetzt keine Lücke zu lassen.

11:32 Also Kohlenhydrate ist schon der Killer. Okay, dann fangen wir an. Welcher Stoffwechselweg wäre kein Stoffwechselweg, wenn man nicht unterteilen könnte? Glykolyse, zweiphasig, Phase 1, Energie, Investitionsphase.

11:48 Ganz genau. Und zwar die Glucose wird jetzt erstmal gespalten. Also die Glucose ist ein C6-Körper, sechs Kohlenstoffatome and erste Schritt phosphoryliert. Das heißt, with hilfe der Hexokinase entsteht Glucose 6-Phosphat. Die Hexokinase is an besonders Enzym with gewebspezifischen ISO formen. Andrew in the labor and pancreas finds the Hexokinase, or heißt die Hexokinase is about genau the same as the glucokinase.

12:13 It's also another name. We have Hexo stays for 6, also 6 C-Atome. Phosphoisomerase is eighteen, das ist das Schön in einer B-Chemie, es wird irgendwie jedes Enzym danach benannt, entweder Hin- oder Rückreaktion. So, dritter Schritt. Fructose 6 Phosphat wird jetzt nochmal phosphoryliert. Also wir brauchen, wir geben im Prinzip jetzt nochmal Energie rein.

12:55 Und zwar mit Hilfe von ATP. Und die Phosphofruktokinase, die macht dann Fructose 1,6 Bisphosphat und ADP daraus. Und diese Phosphofruktokinase ist jetzt ganz, ganz zentral hier. Das ist das Schlüsselenzym der Glykolyse. Und das ist das Enzym, was reguliert wird und eine irreversible Reaktion katalysiert.

13:18 Also das ist so das Wichtigste, was man sich aus der Glykolyse merkt. Diese Phosphofruktokinase. Und wie Leo gerade schon gesagt hat, Phase 1 ist erstmal energieintensiv. Also man merkt hier irgendwie, das ist eher kontraintuitiv, wir brauchen gerade schon energy, es wird ATP verbraucht. We werden aber später sehen, es lohnt sich und der Energie gewinnen, der kommt dann noch.

13:39 Der vierte Schritt is dann, dass Fructose 1,6 bis Phosphat gespalten wird, und zwar von der Aldolase A zu Glycerin, Aldehydriphosphat und Dhydroxy Acetonphosphat. So, Aldolase A merken wir uns hier. Das ist wichtig. Denn es gibt noch eine Aldolase B für einen Fruktosestoffwechsel. Aber jetzt in dem Fall, A, vielleicht merken wir uns hier.

14:01 Die werde ich nicht vergessen. Die habe ich in der Prüfung verkackt.

14:04 Ja, aber jetzt besprechen wir es und ihr werdet es nicht vergessen, weil wir es vergessen haben und deswegen ansprechen. Aldolase A vielleicht deswegen, weil wir den Glucose, Glykolyse ist irgendwie so gefühlt der wichtigste Stoffwechsel. A ist der erste Buchstabe im A-Team, so steht ganz am Anfang. Aldolase A in der Glykolyse.

14:21 Der letzte Schritt aus der ersten Phase ist jetzt die Isomerisierung. Das heißt, wir haben ja Glycerin-Aldihydreiphosphat und Dihydroxyacetonphosphat. Aber nur das Glycerin-Aldihydreifosphat kann jetzt weiter verstoffwechselt werden in der Glykolyse. Und deswegen wird das Dihydroxyacetonphosphat isomerisiert durch die Triosephosphat-Isomerase.

14:46 Ja, macht Sinn. Genau, zweite Phase, jetzt geht's ab, jetzt kriegen wir endlich mal irgendwas bei raus. Aber man muss ja, das ist ja so ein bisschen kapitalistisch, das System. Man muss immer erst was investieren, bevor man was rausbekommt. Naja. Okay, was jetzt wichtig ist, wir haben jetzt gerade in der letzten Reaktion oder in der vierten Reaktion einen C6-Körper, ein 2C3 zerhackt und wir gehen jetzt den Weg eines C3-Körpers weiter.

15:07 Sprich, man muss sich vorstellen, dass alles immer doppelt abläuft, aber der Übersichtlichkeit halber geben wir jetzt quasi einem Glycerin-Aldud-3-Phosphat hinterher und nicht beiden. Aber muss man sich quasi immer eine 2 vorne dran denken.

15:22 Genau, der C3-Körper, der wird jetzt oxidiert bzw. dehydriert. Das Glycerin-Ad-3-Phosphat reagiert mit einem NAD Plus und einer anorganischen Phosphatgruppe, die jetzt einfach so in der Zelle rumfliegt, zu Glycerin-Aldihyd 1-3-Bisphosphat und eben NADH ⁇ H. Das Ganze wird katalysiert von der Glycerin-Ad 1-Phosphat-Dehydrogenase.

15:49 Dann kommt schon der erste energieliefernde Schritt der Glykolyse, die sogenannte Substratkettenphosphorylierung. Und das ist auch ein extrem wichtiger Punkt, den man auch gerne in mündlichen Prüfungen nennen kann, dieses Wort, Substratkettenphosphorylierung. Was bedeutet das?

16:07 Das ist ja übrigens ein gutes Hangman-Word.

16:10 Auf jeden Fall. Ja, mit Y drin, ne? Extrem lang. Genau, die Substratkettenphosphorylierung bedeutet einfach nur, dass im Laufe einer langen Reaktionsreihe, ihr merkt ja schon, die Glykolyse ist jetzt nicht gerade der kürzeste Reaktionsweg, aber im Laufe eben einer solchen Reaktionsreihe wird ein Phosphat eines anderen Substrates, in diesem Fall jetzt vom Glycerin-Alyt 1-3-Bisphosphat, auf ein ADP übertragen und es entsteht ATP, also der universelle Energieträger der Zelle sozusagen.

16:47 Bei dem ersten Mal, dass die Substratkettenphosphorylierung im Rahmen der zweiten Phase durchgeführt wird, wird, wie eben gesagt, eine Phosphatgruppe vom Glycerin-Ald 1-3-Phosphat auf ADP übertragen. Es entsteht 3-Phosphoglycerat und ATP. Wir haben also schon die Investitionen, die wir in der ersten Phase getätigt haben, wieder reingewonnen.

17:14 Der Schritt wird von der Phosphoklyceratkinase katalysiert und nochmal, wie der Leo bereits erwähnt hat, eine kleine Erinnerung. Stöchiometrisch entstehen hier zwei Moleküle ATP, wenn wir ein Glucosemolekül investieren. Das heißt, wir sind wieder bei Null. Wir haben zwei investiert, zwei Moleküle ATP in der ersten Phase und haben auch gerade zwei Moleküle ATP gewonnen.

17:37 Weiter geht es mit einer Umwandlung. Das 3-Phosphoglycerat wird von der Phosphoglycerat-Mutase einfach in ein 2-Phosphoglycerat umgewandelt. Also statt 3 jetzt 2. Als Zwischenstufe der Reaktion kann man sich noch merken, dass das 2-3-Bisphosphoglycerat entsteht, welches auch extrem wichtig ist für Hämoglobin und dessen Sauerstoffbindungskurve.

18:02 Dazu aber dann in der Folge über Blut nochmal mehr. Es folgt jetzt eine Dehydratation, das 2-Phosphoglycerat wird zum Phosphenolpyruvat und H2O. Ja, also die Enolase katalysiert einfach diese Reaktion. Aus dem 2-Phosphoglycerat wird sozusagen H2O rausgenommen, es entsteht Phosphoenolpyruvat. Also PEP.

18:27 Also PEP, genau. Und jetzt kommt wieder eine Substratkettenphosphorylierung. Das Phosphenolpyruvat reagiert mit ADP zu Pyruvat und ATP. Stoichiometrisch hier wieder zwei Moleküle ATP. Die Reaktion wird von der Pyruvatkinase katalysiert. Und jetzt haben wir auch die Glykolyse abgeschlossen. Denn letztendlich wird das entstandene Pyruvat im Enzymkomplex ab der sogenannten Pyruvat-Dehydrogenase weiterverstoffwechselt und dem Zitratzyklus zugeführt.

19:04 Was dann weiter geschieht, hört ihr in der nächsten Folge. Stichwort ist hier die oxidative Dekarboxylierung.

19:10 Genau. Wir wären nicht Sidus Inversus, wenn wir keine Merkhilfe dazu hätten. Und zwar haben sich die beiden Herrschaften gegenüber einen sehr, sehr netten Satz ausgedacht. Und zwar Hexen ist komisch, aber dehydrieren kann mutieren. Endpraktisch. Ja, auf jeden Fall.

19:30 Man hört deine Kritik auf jeden Fall raus.

19:32 Ja, es ist ein spannender Satz, aber ich muss dazu sagen, mir wäre auch nichts Besseres eingefallen. Weil grundsätzlich geht es darum, dass die wichtigen Enzyme quasi in der richtigen Reihenfolge genannt werden. Also die Hexen, die Hexokinase ist die Isomerase, also die Phosphoxose-Isomerase, glaube ich.

19:53 Dann komisch ist dann eine Kinase. Und zwar die Phosph, die Phosphophruktokinase. Genau, Phosphruktokinase.

20:02 Das Schlüsselenzym.

20:03 Schlüsselenzym, dann das Aber von A ist die Aldolase, Dehydrieren die Dehydrogenase, also die Glycerin-Aldehydra-Phosphatdehydrogenase. Danach bekommt wieder ein K Phosphoglyceratkinase, M mutieren die Phosphoglyceratmutase, entpraktisch, also die Enolase und zuletzt die Rovatkinase. Also Hexen ist komisch, aber Dehydrieren kann mutieren, entpraktisch.

20:29 Vielleicht nützt es euch was. Ich hätte, glaube ich, so eine Merkehfe gern gehabt, weil das ist echt krampf, sich die Emperso zu merken. Deswegen sind wir mal gespannt. Jetzt ist nur nur ganz entscheidend, dass man die Glykolyse in zwei Stadien betrachten muss. Und zwar einmal, haben wir genug Sauerstoff oder haben wir zu wenig Sauerstoff?

20:51 Der normale Weg, den wir ja jetzt gehen, ist eigentlich die aerobe Glykolyse. Das heißt, wenn wir Sauerstoff haben, dann ist unser Ziel, mit der Atmungskette, in der Atmungskette dann ATP zu generieren. Wenn jetzt anaerobe Bedingungen vorliegen, dann läuft eben auch die anaerobe Glykolyse ab. Was bedeutet das jetzt konkret?

21:09 Pyruvat wird mit NADH ⁇ über die Lactat oder mit Hilfe der Lactat der Hydrogenase zu Lactat und NAD Plus umgewandelt.

21:21 Ja, und jetzt die Frage, warum machen wir das überhaupt? Weil das ist ja ein bisschen schwierig. Für alle die, die noch quasi das Schulwissen, wie ihr meinte, aus der Atmungskette noch haben, wissen, dass die Atmungskette ohne Sauerstoff nicht abläuft. Ja, das kommt alles noch in zwei Folgen aller Ruhe, aber ich gehe mal davon aus, dass die meisten das einfach schon mal gehört haben.

21:39 Wenn diese Atmungskette nicht mehr abläuft, dann kann kein NADH mehr zu NAD Plus umgewandelt werden. Weil das quasi, das ist die Kohle der Atmungskette, wenn man das Bild weiterverfolgen will. Ist ja grundsätzlich erstmal nicht schlimm, weil die bleiben ja trotzdem da, diese Energieäquivalente. Problem ist aber nur, dass irgendwann ist, wenn die Glykolyse weiter und weiter und weiter läuft, alles NAD plus zu NADH umgewandelt.

22:06 So. Das ist ja auch grundsätzlich erstmal auch mal kein Problem, aber das bedeutet, dass die Glykolyse am Anfang der zweiten Phase stehen bleibt. Das bedeutet, ich kann keine Energieäquivalente mehr aus der zweiten Phase gewinnen. Was ja in dem Sinne doof ist, weil in den ersten investiere, ich investiere, ich investiere, ich krieg's aber hinten nichts bei raus.

22:27 Das ist natürlich ein bisschen Kacke. Und das Einzige, was fehlt, ist dieses doofe NAD Plus. Und deswegen hat sich halt eben genau die Natur diese Lactatdihydrogenase ausgedacht, sprich, ich wandle dieses NADH wieder zu NAD plus zurück um. Dabei geht halt Pyruvat drauf von mir aus, aber gerade wenn die Zelle übel am Schwitzen ist, weil sie keinen Sauerstoff mehr hat, ist es ja relativ egal, Hauptsache Energie.

22:53 Und deswegen heißt es halt quasi alles dafür tun, dass diese Glykolyse läuft. Wenn ich später wieder ein bisschen runtergekommen bin und wieder genug Sauerstoff habe, kann man dieses Laktat auch zurück zu Leber schieben und die Leber kann das wieder zurück zu Pyruvat machen und NADH gewinnen. Also alles fein, es ist nicht komplett verloren, aber akut brauche ich es halt nicht.

23:09 Und deswegen ist halt die Idee, Glykolyse am Leben erhalten. Alles dafür tun, dass ich wieder NAD Plus kriege, um wieder den Laden im Laufen zu halten. Und deswegen gibt es da quasi so ein bisschen diesen kleinen Umweg, um so einen kleinen Sauerstoffschuld zu überbrücken. Das ist eigentlich ganz nett, aber kann für Verwirrung sorgen.

23:28 Ist dann eigentlich nur so ein kleiner Nebenweg.

23:30 Und so schlecht ist die Bilanz tatsächlich gar nicht, wenn man sich chemisch die Reaktion von einem Glucosemolekül zu zwei Lactatmolekülen anschaut. Da ist das nämlich eine extrem stark hexagone Reaktion und die dabei frei werdende Energie kann dann über Zwischenschritte auch in ATP konserviert werden.

23:51 Das heißt, das ist eine sehr gut. Heißt, das ist eigentlich eine Win-Win-Situation für die Zelle. Sie regeneriert zum einen NAD plus, aber kann auch kleine Mengen an Energie wieder regenerieren. Genau, und wo wir schon mal bei Bilanzen sind, können wir auch die gesamte Glykolyse zu einer kurzen und knappen Bilanz zusammenfassen.

24:15 Das ist ja so, dass wir mehrmals erwähnt haben, dass alles, was die Zellatmung betrifft, sich auf die Energiebereitstellung für die Zelle konzentriert. Also wir wollen wirklich Energie für die Zelle generieren. Das heißt, wir stellen auch, um alles zusammenzufassen, in eine Energiebilanz auf. Ich schaue, was stecke ich rein, was bekomme ich raus.

24:41 Und so können wir auf einen Blick sagen, aha, ich muss so und so viel investieren an organischen Stoffen. Wir erinnern uns an die Kohle aus der Fabrik am Anfang der Folge und erhalte so und so viele Moleküle ATP. Im Fall der Glykolyse ist das jetzt so, dass wir, wie bereits erwähnt, ein Glucosemolekül investieren in der ersten Phase und auch zwei Moleküle ATP.

25:03 Wir erhalten aber ja in der zweiten Phase vier Moleküle ATP. Das heißt, die Nettobilanz beläuft sich auf zwei ATP-Moleküle. Wenn wir das Ganze weiterführen und auch die restlichen Schritte der Zellatmung beachten, können wir feststellen, okay, mit ein bisschen rumgerechnet, das auch bestimmt in den zweiten und dritten Folgen der Reihe behandelt wird.

25:27 Ein Glucosemolekül liefert uns 32 Moleküle ATP. Das könnt ihr euch schon mal vorab so als Faustregel merken. Ja, das ist schon krank.

25:35 Also das ist schon ein bisschen mehr als die zwei aus der ersten Runde, deswegen ist es schon sehr wichtig. Aber welcher Stoffwechselweg bitte nicht reguliert. Das ist natürlich auch sehr wichtig, dass ich eben, wenn ich schon die Möglichkeit habe, Glucose so krank zu verbrennen, dass ich es nicht unnötig mache.

25:52 Und deswegen gibt es halt sehr, sehr viele Möglichkeiten, da zu interferieren und Gas zu geben und anzuhalten und was weiß ich. Und das ist auch sowas, ich glaube, das wird noch mehr gefragt als die eigentliche Glykolyse selbst.

26:03 Ja, ich habe das ja vorher schon so ein bisschen angerissen. Also alle Reaktionen bis auf drei der Glykolyse sind reversibel, also können in beide Richtungen ablaufen. Und diese drei sind jetzt aber wichtig, und zwar die Hexokinase, die Phosphofroginase und die Pyruvatkinase. Und diese drei Enzyme sind eben alle nicht reversibel, oder die Reaktionen sind nicht reversibel, but regulierbar.

26:27 Die Genexpression dieser Enzyme wird jetzt eben hormonal and chemisch gesteuert. Auf der einen Seite das Insulin and the freie glucose, die induzieren die Expression dieser Enzyme, ist ja auch klar. And C AMP hemmed at the other side of the expression. Can you just verrend that? Then it's so it has an allosterische regulation.

26:57 What is this not? And damage each arbeitsweise, also your affinity to your substrat. So give me the drien mal kurz durch. Hexokinase wird gehemmt von Glucose 6 Phosphat, also dem eigenen Produkt. And this concept, dass ein Produkt, das eigene Syntheseen hemmt, kommt eben in der Biochemie ziemlich häufig vor anderes Schutzmechanismus for Überproduktion.

27:27 Das zweite Enzym is jetzt eben die Phosphofruktokinase I und auch sehr wichtig, weil eben das Schlüsselenzym der Glykolyse. Das wird jetzt unterschiedlich allosterisch reguliert. Auf der einen Seite, ADP und Citrat hemmen die Phosphofruktokinase 1. Sie sind ja Indikatoren für genügend Energie in der Zelle.

27:46 Und ADP AMP, also die im Prinzip Gegenspieler zum ATP und Fructose 6-Phosphat und Fructose 2-6-Bisphosphat stimulieren die Phosphofruktokinase 1. Auch dazu gleich nochmal weiter im Detail. Das dritte Enzym ist jetzt die Pyruvatkinase. Die wird durch Alanin und ATP gehemmt und durch Fructose 1-6-Bisphosphat stimuliert.

28:11 Dann könnt ihr mich jetzt auch fragen, wo das Alanin auf einmal herkommt. Dazu müsste man noch ein bisschen tiefer in so Proteingeschichten einsteigen, weil es gibt so, wenn man so als Vorgriff immer so Paare, die bestehen aus einer Ketosäure und einer Aminosäure, die man einander umwandeln kann. Und da ist halt Alanin quasi der passende Partner zum Pyruvat.

28:31 Und logischerweise, wenn der Partner viel vorhanden ist, kann man noch schnell viel Pyruvat herstellen, dass man als Vorgriff, das wird klarer, wenn wir in die Proteine tiefer reingehen.

28:40 Es zeigt eben, dass die Stoffwechselwege alle einfach miteinander zusammenwirken.

28:44 Richtig. Und jetzt würde ich behaupten, gehen wir nochmal in die einzelnen Schritte nochmal rein, weil die werden leider auch etwas, hätte eher gefragt werden.

28:52 Genau, und ein besonders komplexer Schritt, beziehungsweise ein besonders komplexer Mechanismus ist die Regulation des Schlüsselenzyms. Das hat die Sumir ja auch gerade angeschnitten, die Phosphofruktokinase 1 als Schlüsselenzym der Glykolyse wird vor allem von Fruktose 2,6-Bisphosphat stimuliert. Das Ganze ist eine allosterische Regulation, macht aber an sich Sinn, denn die Regulation der Glykolyse richtet sich ja nach dem Energiebedarf der Zelle.

29:25 Also generell, wie Sumir bereits gesagt hat, Stoffe, die angeben, dass sich genügend Energie in der Zelle befindet, zum Beispiel das ATP, hemmen die Glykolyse und Gegspieler ADP, AMP eben, die wirken eben stimulierend. Und die Fruktose 2-6-Bisphosphat, also dieser Stoff, wirkt auf den ersten Blick ein wenig verwirrend und deswegen widmen wir dem ganzen Stoff jetzt ein bisschen mehr Aufmerksamkeit, damit das für die nächste Prüfung bei euch allen auch wunderbar sitzt.

29:55 Genau, weil der kam bis jetzt ja noch nirgendwo vor, ist aber der größte Stimulant oder das größte Stimulant. Worum es geht, dass dieses Fructose 2,6-Bisphosphat entsteht dann quasi an so einem Nebenweg. Bedeutet, wenn wir viel Fructose 6-Phosphat haben und Fructose 6-Phosphat ist ja ein Zwischenschritt der Glykolyse, dann schnappt sich das ein anderes Enzym, und zwar die Phosphofruktokinase 2.

30:20 Sehr wichtig. Und hängt da auch unter ATP-Verbrauch ein Phosphat dran, aber halt eben ans zweite C und nicht ans erste. Deswegen kann dieser Stoff auch nicht weiter in der Glykolyse verwandt werden. Aber es hat eben ein super, super großer Aktivat der Phosphofruktokinase 1. Und ohne diesen Aktivator funktioniert die kaum, muss man einfach sagen.

30:41 Abgebaut wird das Ganze dann wieder hydrolytisch unter Abspaltung des Phosphatrests zu Fruktose 6 Phosphat. Also ich verliere bei der ganzen Reaktion schon eine energiereiche Bindung, aber es ist halt sehr, sehr wichtig für die Zelle, dass man diese, dass man das nur dann abbaut, wenn man es doch gerade wirklich braucht, weil es wäre ja super Schwachsinn, unsere Kohle zu verheizen, wenn wir gerade gar keine Wärme brauchen.

31:03 Das wäre absolut riesenschwachsinn. Und deswegen ist es sehr, sehr wichtig, dass wir da sehr effizient arbeiten. Man hat festgestellt, dass dieses Enzym für die Synthese und den Abbau tatsächlich ein großes sind. Also das sind ein Enzym mit zwei Untereinheiten. Und das nennt man dann ein bifunktionelles Tandem-Enzym.

31:21 Und ja, quasi so, wie es, also wie es quasi der Name sagt, kann das beides. Was sehr wichtig ist, dass dieses Enzym in verschiedenen Organen verschieden reguliert ist, was quasi darauf ankommt, ob man quasi gerade Erleber ist, die ja mehr so fürs Speichern da ist, oder fürs Herz, wo gerade der Punk abgehen muss, wenn wir gerade am Laufen sind.

31:45 Genau, und in unserem Fall dieses bifunktionelle Tandem-Enzym PfKFB sozusagen, also einfach nur die zwei Enzyme von Synthese und Abbau zusammengeschrieben, die Phosphofinase 2, Fructose 2-6 bis Phosphatase. Woher weiß die jetzt eigentlich, ob sie jetzt gerade Fructose 2-6 bis Phosphat abbauen oder aufbauen soll?

32:08 Also das ist ja ein Enzym, katalysiert aber gegensätzliche Reaktionen. Und das weiß dieses Enzym eben durch die körpereigene hormonelle Regulation. Denn das Enzym unterliegt diesem Kammspiegel, also der intrazellulären Kammkonzentration, von der wir es auch schon hatten.

32:29 Ganz kurzer Zwischenbemerkung. Kamm und CAP sind genau das gleiche, sind einfach verschiedene Höchstumpfungen.

32:36 So ein bisschen so ein Biochemie, Biochemie-Ding, glaube ich.

32:39 Ja, genau. Also nur, dass ihr nicht verwirrt seid, Kamm, CAP ist dasselbe, je nachdem, was ihr verwenden wollt.

32:45 Genau, und dieser Kamm-Spiegel eben wird wiederum, wie bereits erwähnt, hormonell gesteuert. Ja, genau, wie ihr bereits vielleicht feststellen könntet, dieser Kohlenhydratstoffwechsel unterliegt eben ganz, ganz vielen Ebenen und durch die wollen wir euch jetzt einmal führen. Hormonell haben wir auf der einen Seite das Insulin und das wiederum senkt den intrazellulären Kampfspiegel, in dem Insulin die Phosphodiesterase 3b stimuliert.

33:17 Die Diesterase spaltet dann das Kampf wieder zu AMP und eine Kamm-abhängige Proteinkinase A, die auch extrem wichtig ist für alle möglichen Stoffwechselwege, wird dadurch inaktiviert. Die braucht nämlich das Kamp, um zu arbeiten. Auf der Gegenseite hormonell stehen Glucagon und Adrenalin. Die beiden haben einen beta-atrinären Rezeptor, den ihr ja auch schon aus der Folge der G-Proteine kennt.

33:44 Der ist wiederum GS-Protein gekoppelt. Das heißt, eine Adenylarzyklase wird stimuliert und dadurch wird die Kamm-Produktion angeregt und damit auch die intrazelluläre Kamm-Konzentration in die Höhe getrieben. Genau, jetzt wollen wir diesen Weg des KAMMS weiterverfolgen. Also KAM stimuliert, wie bereits erwähnt, eine KAMP-abhängige Proteinkinase.

34:08 Und was phosphoryliert die jetzt? Also es liegt ja im Namen, eine Kinase, die phosphoryliert eben andere Proteine und in unserem Fall eben dieses umwobene Tandem-Enzym, das wir gerade besprochen hatten. Liegt das Tandem-Enzym jetzt in phosphorylierter Form vor, also wir erinnern uns, Kamp-Konzentration ist in diesem Fall erhöht, dann überwiegt die Phosphatase-Aktivität.

34:32 Das heißt, Fructose 2-6-Bisphosphat, das sich sowieso schon in der Zelle befindet, wird hydrolytisch zu Fructose 6-Phosphat gespalten. Dadurch fällt eben die Stimulation der Phosphofruktokinase 1 weg.

34:48 Also zusammenfassend kann man sagen, dass Glucagon und Adrenalin oder auch andere Katechylamine die Glykolyse hemmen. Das gilt jetzt aber erstmal nur für die Leber, weil es macht ja Sinn, dass wenn wir jetzt gerade weglaufen vom Säblezahntiger, dass die Leber jetzt gerade keine Energieabbau ist und das sollten ja bestenfalls jetzt die Mokis machen.

35:05 Und deswegen muss man dazu sagen, dass im Fall der Leber wird bei Adrenalin- und Glucagona-Ausschüttung das Ganze gehemmt. Andersrum, bei Insulinstimulation wird auch die Glykolyse stimuliert. Bedeutet, die Phosphoprotein, äh Phosphoprotein doch, Phosphatase, kann das Tandem-Enzym dephosphorylieren. Dadurch überwiegt die Chinase-Aktivität des Enzyms und somit habe ich mehr von diesem Phospho-Fructose 2-6-Bis Phosphat-Stimulanz, was mir die Glykolyse schön antreibt.

35:43 Wie gerade eben schon erwähnt, das Heimtückisch ist leider in anderen Organen anders, je nachdem, wo wir uns gerade bewegen, weil das Adrenalin ja uns davor retten soll, dass wir vom Säbelzandiger gefressen werden.

35:55 Genau, primär kann man nämlich feststellen, dass dieses Tandem-Enzym zwei Isoformen, beziehungsweise mehrere Isoformen hat, aber die zwei wichtigsten kommen eben in der Leber und im Herzen vor und unterscheiden sich auch. Also sie reagieren einfach anders auf eine steigende Kammkonzentration. Der Mechanismus, den wir gerade eben besprochen haben, läuft so in der Leber ab.

36:19 Also Insulin stimuliert die Glykolyse und Glucagon und die Katechulamine hemmen die Glykolyse. Merkt euch, das ist nur in der Leber so. Im Herzmuskel ist das Ganze genau umgedreht. Da agiert nämlich dieses phosphorylierte Tandem-Enzym ganz, ganz anders. Es senkt jetzt nicht mehr die Fruktose 2-6 bis Phosphat-Konzentration, sondern synthetisiert Fructose 2-6 bis Phosphat.

36:46 Aber wenn wir uns die Zusammenhänge der Hormone, des Kamm, Haushalts und des Tandemenzyms vor Augen führen, kann man sich diesen Unterschied zwischen Leber und Herz auch richtig gut herleiten. Also wir, wie der Leo schon bereits erwähnt hat, stellen uns vor, wir rennen vor Säbelzahntiger weg. Da werden Katechulamine Tag.

37:06 Normaler Dienstag. Da werden in dieser Stresssituation eben ganz, ganz viele Katechulamine ausgeschüttet. Die wiederum lassen den Kampfspiegel ansteigen und stimulieren die Glykolyse. Und warum ist das jetzt so? Also in der Stresssituation soll die Leber ja nicht die Glucose abbauen, sondern eben durch Gluconeogenogenese die Glucose eher aufbauen und an peripheres Gewebe umverteilen, zum Beispiel an den Skelettmuskel, den ich ja auch zum Wegrennen brauche.

37:35 Aber im Herzen läuft das eben andersrum ab, weil das Herz dann vermehrt Energie braucht und mehr eben Pumpleistung zum Beispiel erbringen muss. Und dadurch macht es ja Sinn, brauche ich einen erhöhten Glucoseabbau.

37:52 Genau, also grundsätzlich ist es halt so reguliert, wie es Sinn macht. Das ist halt ganz schön. Also auch wenn man sich jetzt nicht ganz merken kann, was wie wann phosphoryliert aktiviert und ein deinaktiviert ist, ist das Schöne, dass es wirklich Sinn macht. Und auch da wieder kann man sich das von oben runterleiten.

38:08 Also quasi überlegen, ich weiß, was Adrenalin machen soll, Säbelzantiger und so. Wie muss es dann also unten drunter aussehen, dass ich das bekomme, was ich gern hätte? Die allergrößte Frage, die man sich jetzt immer noch stellen kann, wir haben so viel über die Phosphofruktokinase geredet, dass man jetzt schon ein halbes Buch drüber schreiben könnte, warum gerade dieses Enzym ist das dritte Enzym in der Kette.

38:28 In jedem anderen Stoffwechselweg ist das erste Enzym, das Schüsselenzym. Der Punkt ist, dass ihr Kohlenhydratstoffwechsel hat, sehr, sehr komplex ist und es darauf noch viele andere Dinge gibt, die euch nächste Folge erwarten. Also seid gespannt. Denn das allererste Enzym, sprich die Hexokinase, macht uns aus Glucose Glucose 6, Phosphat.

38:49 Und das dient als Ausgangsstoff von sehr, sehr vielen Wegen. Von Glykogenstoffwechsel, von der Pentose, Phosphatweg, vieles mehr, aber auch der Sicherung der Glucose. Denn wir haben ganz am Anfang über die Glutttransporter geredet, das diffundiert vollkommen frei, aber nur dann, wenn es nicht geladen ist.

39:08 Wenn ich jetzt so ein schönes Phosphat da dran pömpel, dann ist da eine schöne dicke, negative Ladung dran und dann mag der Transporter das nicht mehr. Und dann kann ich mir die Glucose durch die Phosphorollierung quasi in der Zelle festhalten und kann dann überlegen, möchte ich sie jetzt in Glykogen umwandeln, möchte ich sie in die Glykolyse geben, möchte ich sie den Pentosephosphat weggeben.

39:25 Da haben wir quasi alle Zeit der Welt, sich das in Ruhe auszusuchen. Und deswegen ist für die Glykolyse isoliert, dann das dritte Enzym hat sich soweit entwickelt, dass es das Schlüsselenzym ist, damit ich hier jetzt die Glykolyse konkret regulieren kann, ohne auch andere Stoffwechselwege zu beeinflussen.

39:43 Genau. Also, was haben wir heute gelernt? Im Rahmen der Glykolyse kommt es zur Substratkettenphosphorylierung, bei welcher Phosphatgruppen auf ADP übertragen werden und somit unser Energielieferant hergestellt wird. Die drei Enzyme mit irreversiblen Reaktionen der Glykolyse sind die Hexokinase, die Phosphofruktokinase I und die Pyruvatkinase.

40:07 Die sind somit auch ein großer Punkt der Regulation. Und als Merkspruch des Tages halten wir fest, Hexen ist komisch, aber dehydrieren kann mutieren, end praktisch. Für die Enzyme des Glykolystoffwechsels. Somit, Freunde, wenn ihr uns vielleicht auch einen Merkspruch zuschicken könntet, der ein bisschen weniger abgefangt ist, würden wir uns freuen.

40:37 Deswegen auf Instagram, der Fucklinie Podcast, meldet euch mal, schreibt mal, was ihr so über die Glykolyse denkt. Es gibt doch viele NC-Fragen, Merksprüche und vieles, vieles mehr von uns zu sehen auf dieser Instagram-Seite. Deswegen lasst mal ein Herzchen da. Wir finden es sehr süß. Genauso wie Sternchen auf allen möglichen Podcast-Portalen helfen auch immer, uns Feedback zu geben von euch, ob es euch gefällt und ob es euch nicht gefällt.

41:01 Und das war's im Sonntag mit Nacht.

41:27 Für die Inhalte in diesem Podcast übernehmen wir keine Gewäre. Der Podcast kann den Besuch von Vorlesungen nicht ersetzen. Wir empfehlen das Studium von einstiegiger Fachliteratur über den Inhalt des Podcasts hinaus.

41:36 Für riesigen Moniebewirkungen fragen Sie an Arzt und Apotheker.