Regenerationsphase der Glycolyse

Bei anaeroben Lebewesen, also Organismen, die ganz ohne Sauerstoff leben müssen, kann die Glycolyse nicht so ohne weiteres ablaufen. Schauen wir uns noch einmal die Gesamtbilanz der Glycolyse an:

Tatsächlich wird bei diesen neun Schritten an keiner Stelle Sauerstoff benötigt, also sollte ein anaerobes Lebewesen diese Schritte ohne Probleme durchführen können. Trotzdem gibt es ein Problem: Irgendwann ist der Vorrat an NAD⁺ aufgebraucht. Auch der ADP/P_i-Vorrat könnte theoretisch irgendwann erschöpft sein, aber das ist kein Problem für eine lebende Zelle. Bei allen wichtigen Vorgängen in der Zelle wird ATP verbraucht, und dabei entsteht neues ADP/P_ii. Daher ist es eher unwahrscheinlich, dass der Zelle ein ADP-Mangel droht. Beim NAD⁺sieht das aber etwas anders aus. Nicht alle Zellvorgänge verbrauchen NADH, sondern nur diejenigen, bei denen eine Verbindung reduziert werden muss. So könnte es tatsächlich irgendwann einmal zu einem NAD⁺-Mangel kommen. Dies zu verhindern, ist die Aufgabe der Regenerationsphase. Rein formal gehört diese Regenerationsphase nicht mehr zur Glycolyse, soll aber trotzdem auf diesen Seiten kurz behandelt werden.

Bei einer aeroben Zelle, also einer Zelle, der genug Sauerstoff zur Verfügung steht, ist die Regeneration des verbrauchten NAD⁺kein Problem, denn in der Atmungskette, dem letzten Abschnitt der aeroben Dissimilation, wird ja jede Menge NAD⁺wieder hergestellt, wenn das NADH/H⁺ mit dem Luftsauerstoff reagiert.

Eine anaerobe Zelle muss andere Wege einschlagen, umNAD⁺zu gewinnen. Der übliche Weg heißt hier: Gärung. Es wird irgendeine organische Verbindung genommen und reduziert. Bei dieser Reduktion wird Wasserstoff benötigt, der von den NADH-Molekülen "abgezweigt" wird, die bei der Glycolyse entstanden sind. Bei einer solchen Gärung entsteht dann die reduzierte organische Verbindung als Nebenprodukt, und das Hauptprodukt der Gärung ist das NAD⁺, das dann wieder in die Glycolyse eingeführt werden kann.

Einzelheiten zu den einzelnen Gärungsarten, zum Beispiel zur alkoholischen Gärung, finden Sie auf der Seite "Gärungen".