EL-MO II Moleküle, Schulbuch

138 9.3 KOhLENhYDRATSTOFFWEChSEL Die Verdauung der Kohlenhydrate Die Zerlegung der Kohlenhydrate in Monosaccharide erfolgt sehr rasch und beginnt bereits im Mund durch Enzyme. Daher beginnt Brot, das lang gekaut wird, nach ei- niger Zeit süßlich zu schmecken. Der Abbau von Stärke und von Disacchariden wird im Magen weitgehend abgeschlossen. Im Darm erfolgt die Aufnahme der Monosac- charide ins Blut. Nicht verdaute Zucker (Lactose bei Lactoseunverträglichkeit oder nicht zur Ernäh- rung geeignete Monosaccharide) verbleiben im Darm und gelangen in den Enddarm, wo normalerweise die Entwässerung der Faeces (= Exkremente) eintritt. Durch den hohen osmotischen Druck, den die Zucker dort verursachen, wird die Entwässerung unterbunden und es kommt zu Durchfällen. Die im Blut aufgenommenen Monosacharide – im Folgenden soll hauptsächlich Glu- cose betrachtet werden – bilden dort den Blutzucker . Er ist eine rasch zur Verfügung stehende Energiereserve für den Organismus. Der Blutzuckerspiegel muss immer auf einer ziemlich konstanten Konzentration gehalten werden (ca. 0,1 %). Sinkt er zu stark, steht keine Energiereserve zur Verfügung; steigt er zu stark an, werden die osmotischen Verhältnisse im Blut ungünstig. Beides kann zu lebensbedrohlichen Zuständen führen. Die überschüssige Glucose des Blutes wird, gesteuert vom Hor- mon Insulin , zum Polysaccharid Glycogen kondensiert und als Nährstoffreserve in Zellen und Leber gespeichert. Die Hormone Glucagon und Adrenalin wieder steuern den Abbau von Glycogen zu Glucose und erhöhen den Blutzuckerspiegel bei Bedarf. Störungen dieser Steuerung sind als Zuckerkrankheit bekannt. Die häufigste Stö- rung ist eine Mangelproduktion des Hormons Insulin (Diabetes mellitus), das in schweren Fällen gespritzt werden muss. Heute steht für diesen Zweck gentechnisch produziertes Humaninsulin zur Verfügung. Der 2. Abbauschritt für Kohlenhydrate ist der Glucoseabbau . Er kann aerob erfolgen. Das Endprodukt ist dann wie beim Fettabbau Acetyl-Coenzym A. Allerdings hat der aerobe Abbauweg einen entscheidenden Nachteil. Seine Geschwindigkeit ist durch die Geschwindigkeit der Aufnahme und Verteilung von Sauerstoff im Organismus begrenzt. Sie reicht für den „normalen“ Energiebedarf aus, plötzliche Energiebe- darfsspitzen aber können so nicht abgedeckt werden. Für diesen Zweck gibt es den anaeroben Abbauweg, der unabhängig vom Sauerstoff Blutzucker direkt zur Ener- gieproduktion nützt. Die Glycolyse Aerober und anaerober Glucoseabbau verlaufen ebenfalls bis auf die letzten Schrit- te gleichartig ab. Den Reaktionsweg nennt man Glycolyse (Abb. 138.1) oder nach seinen Entdeckern Embden-Meyerhof-Weg (Gustav Embden, Otto Meyerhof: End- gültige Aufklärung des Stoffwechselweges, 1940). Zum Eintritt in die Glycolyse muss das Glucose-Molekül aktiviert werden. Dies erfolgt durch Reaktion mit ATP. Aus Glucose wird der Phosphorsäureester Glucose-6-phos- phat. Die Aktivierung kostet also Energie in Form von ATP. Glucose-6-phosphat wird anschließend durch ein Enzym in Fructose-6-phosphat umgelagert. Dieses wird un- ter Verbrauch eines weiteren Moleküls ATP in Fructose-1,6-bisphosphat umgewan- delt. (Merke! Diphosphat: 2 Phosphatgruppen, die kondensiert sind – Säureanhydrid bzw. Salz der Diphosphorsäure, zB ADP Adenosindiphosphat. Bisphosphat: 2 ge- trennte Phosphatgruppen in 1 Molekül, hier als Phosphorsäureester an 1. und 6. Stelle der Fructose.) Nun wird die Hexose in 2 Triosen gespalten. Es entsteht ein Glyceral-3-phosphat und ein Glyceronphosphat. Diese 2 Triosen sind enzymatisch leicht ineinander umwan- delbar, was im Folgenden auch notwendig ist, da der Abbauweg nur über Glyceral- 3-phosphat weitergeht. Ab nun muss die ATP-Bilanz doppelt gerechnet werden, da aus einer Hexose nun 2 Triosen wurden. H C C C C C O OH H OH H OH H OH CH 2 OH H ADP ATP H C C C C C O OH H OH H OH H OH CH 2 H O P CH 2 C CH 2 OH OH H OH H H C C C HO O ATP O P CH 2 C CH 2 OH H OH H H C C C HO O O P H 2 C C CH 2 OH O O P H 2 C HC C O OH P O H O P ADP Abb. 138.1: Der Abbau der Glucose H 2 C HC C O OH P O O P NAD NADH P 2 2 2 2 ATP 2 2 2 H 2 C HC C 2 2 ATP O OH 2 ADP P 2 O O 2 ADP H 2 C HC C OH O O O P CH 2 C C O O O P CH 3 C C O O O 3-Phosphoglycerat 1,3-Bisphosphoglycerat 2-Phosphoglycerat Phospho- enol- pyruvat Pyruvat Glucose Glucose-6- phosphat Fructose-6- phosphat Fructose-1,6- bisphosphat Glyceron-phosphat Glyceral-3-phosphat 9 der STOFFWeCHsel Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv