Glykolyse und Citratzyklus

Für die meisten Gewebe ist Glucose neben Fettsäuren der wichtigste Energielieferant. Wenn genügend O2 vorhanden ist, wird Glucose durch die Reaktionskette der Glykolyse (griech. Abbau von Zucker) im Cytosol zu Pyruvat (Anion der Brenztraubensäure, pyruvic acid) und darauf durch den Pyruvatdehydrogenase-Multienzymkomplex in den Mitochondrien zu Acetyl-CoA (aktivierte Essigsäure) und CO2 abgebaut (aerobe Glykolyse). Acetyl-CoA wird weiter über den Citrat-Zyklus oxidativ zu CO2 abgebaut. Die Oxidation der entstehenden Reduktionsäquivalente (NADH und FADH2) durch O2 in der Atmungskette ist gekoppelt mit der Synthese von ATP. Diese „oxidative Phosphorylierung“ ist der Hauptlieferant von ATP in eukaryontischen Zellen (etwa 30 mol ATP/mol Glucose). Zellen können Glucose auch ohne Koppelung mit O2-abhängigen Oxidationsvorgängen zur Gewinnung von ATP nutzen (anaerobe Glykolyse). Bei der Milchsäuregärung wird Glucose nichtoxidativ über Pyruvat zu Lactat (Anion der Milchsäure) abgebaut. Bei Mensch und höheren Tieren wird Glucose nur unter bestimmten Bedingungen auf diese Weise abgebaut: in den Erythrozyten, die keine Mitochondrien besitzen, und in der Muskulatur, wenn bei hoher Leistung der O2-Nachschub nicht mehr ausreicht. Bei der alkoholischen Gärung der Hefe wird Pyruvat anaerob zu Ethanol und CO2 abgebaut. Der anaerobe Abbau von 1 mol Glucose zu Lactat oder Ethanol liefert nur 2 mol ATP.