Futile Cycle

00:01 Eine der Überlegungen, die wir bei Stoffwechselwegen haben, ist, dass wenn Stoffwechselwege zusammenbrechen und Dinge tun, die zur gleichen Zeit auftreten, es zu Problemen bei den Zellen kommen kann. Wir bezeichnen dies als Substratzyklus.

00:15 Wir sehen auf dem Bildschirm den schematischen Weg für die Glykolyse und die Glukoneogenese.

00:19 Diese beiden Wege überschneiden sich nun stark, und der eine Weg ist teilweise die Umkehrung des anderen Weges.

00:27 Wir sehen, dass die Richtung der Glykolyse sich nach unten bewegt, wie Sie hier sehen können und der Gluconeogenese-Weg von unten beginnt und sich nach oben bewegt.

00:35 Mit Ausnahme des Oxalacetats, das unten rechts im Gluconeogenese-Weg steht, gibt es keinen wirklichen Unterschied in den Molekülen der beiden Wege.

00:45 Der Stoffwechselweg auf der linken Seite, die Glykolyse, erzeugt ATP-Energie.

00:50 Als Ergebnis der Oxidation erzeugt sie außerdem 2 reduzierte Elektronenträger, bekannt als NADH.

00:56 Die Gluconeogenese hingegen beginnt mit Pyruvat, bewegt sich nach oben und erfordert 4 ATPs, 2 GTPs und die 2 NADHs.

01:07 Weil viele der Reaktionen der Glykolyse und der Gluconeogenese an der gleichen Stelle ablaufen, besteht die Sorge, dass beide Reaktionen zur gleichen Zeit ablaufen. Wenn das passiert dann werden die Produkte der Gluconeogenese direkt wieder in der Glykolyse verbrannt. Die Zwischenprodukte die in der Glykolyse entstehen werden verbrannt und fließen in die Gluconeogenese ein.

01:28 Wenn dies geschieht, haben wir etwas was man einen Substratzyklus nennt.

01:30 Die Zelle baut Dinge auf und baut gleichzeitig Dinge ab, ohne jegliche produktive Energieabgabe. Dies ist in der Tat energieaufwendig.

01:40 Der Substratzyklus ist also etwas, was eine Zelle vermeiden sollte.

01:43 Die Folgen eines Substratzyklus sind auf dieser Folie dargestellt.

01:47 Das Ergebnis der Glykolyse sind 2 Pyruvate, 2 ATPs, und 2 NADHs sowie einige andere Moleküle.

01:55 Die Ergebnisse der Gluconeogenese sind Glucose plus 2 NADs plus 4 ADPs und 2 GDPs und 6 Phosphate.

02:03 Sie sehen, dass der Ausgang der Glykolyse zum Beginn der Gluconeogenese wird.

02:06 Aber auch der Ausgang der Gluconeogenese kann zum Beginn der Glykolyse werden.

02:12 Nun, das wäre alles schön und gut, außer die Tatsache, dass wenn diese beiden zusammen ablaufen der Gluconeogenese-Weg mehr Triphosphat-Energie verbraucht als der Glykolyse-Weg erzeugt.

02:24 Wenn der Substratzyklus läuft, dreht er sich also im Kreis und der Ausgang dieses Kreises ist einfach Wärme und Verlust von Triphosphatenergie. Das ist etwas, was eine Zelle vermeiden sollte.