Glukosemetabolismus

Glukosemetabolismus bezeichnet die biochemischen Prozesse, durch die Zellen Glukose aufnehmen, verarbeiten und in Energie sowie Vorstufen für andere Biochemikalien umwandeln. Der zentrale Weg ist die Glykolyse, die Glukose im Cytosol in Pyruvat zerlegt und kurzzeitig ATP und NADH liefert.

Unter aeroben Bedingungen wird Pyruvat durch Pyruvatdehydrogenase zu Acetyl-CoA decarboxyliert, das in den Citratzyklus eintritt. Dort entstehen NADH, FADH2 und GTP; die Elektronentransportkette in den Mitochondrien nutzt diese Reduktionsäquivalente, um ATP zu erzeugen. Unter anaeroben Bedingungen oder bei intensiver Muskelarbeit kann Pyruvat zu Lactat reduziert werden, was die Regeneration von NAD+ sicherstellt.

Zusammen mit dem Pentosephosphatweg liefert der Glukosemetabolismus NADPH und Ribose-5-Phosphat für Biosynthese und Nukleotidproduktion. In der Leber und in anderen Geweben kann Glukose durch Glukoneogenese neu synthetisiert werden, während in vielen Geweben der Energiebedarf die Glykolyse dominiert.

Glykogenstoffwechsel umfasst Glykogensynthese als Speicherung von Glukose und Glykogenolyse als Freisetzung bei Bedarf. Regulation erfolgt maßgeblich durch Hormone: Insulin fördert Glukoseaufnahme sowie Glykogensynthese; Glukagon und Adrenalin erhöhen Glykogenolyse und Glukoneogenese, um Blutzucker zu stabilisieren.

Bedeutung: Glukosemetabolismus ist zentral für die körpereigene Energieversorgung, Lern- und Nervenfunktion, Zellproduktion und den Stoffwechsel. Fehler oder Störungen this führen zu Erkrankungen wie Diabetes mellitus oder Stoffwechselstörungen. Fruktose und Galaktose können in-specificen Schritten in die Glykolyse eingeschleust werden und so den Metabolismus ergänzen.