Wo die Glykolyse läuft, wie die Zelle erst 2 ATP investiert und dann 4 erntet, und warum sie ohne NAD⁺ stockt und die Milchsäuregärung im Sprint aushilft.
Die Glykolyse läuft im Cytoplasma der Zelle, nicht im Mitochondrium. Sie spaltet eine Glucose in zwei Pyruvat und braucht dafür keinen Sauerstoff.
In der Glykolyse steckt die Zelle zuerst 2 ATP hinein und gewinnt danach 4 ATP. Netto bleiben je Glucose 2 ATP und 2 NADH.
Die Glykolyse braucht NAD⁺, um GAP zu oxidieren, und davon hat die Zelle nur wenig. Mit genug Sauerstoff holt die Atmungskette NAD⁺ zurück, im Sprint die Milchsäuregärung.
Die Glykolyse läuft im Cytoplasma, auch Zellplasma genannt, nicht im Mitochondrium. Glucose hat 6 Kohlenstoff (C6), Pyruvat hat 3 (C3).
Sauerstoff kommt in der Gleichung nicht vor.
Investitionsphase
Ein ATP gibt eine Phosphatgruppe an die Glucose ab und wird zu ADP.
Es entsteht Glucose-6-phosphat. Es ist geladen und bleibt in der Zelle.
Erkennst du an ATP hinein, ADP heraus, ein Phosphat am Zucker.
Investitionsphase
Die Zelle baut den Zucker zu Fructose-6-phosphat um.
Ein zweites ATP hängt eine Phosphatgruppe an das andere Ende. So entsteht Fructose-1,6-bisphosphat.
Erkennst du an Noch ein ATP hinein, an jedem Ende ein Phosphat.
Investitionsphase
Der Zucker bricht in der Mitte in zwei gleich große Hälften mit je 3 Kohlenstoff und einer Phosphatgruppe.
Eine Hälfte ist GAP, die andere wird zu GAP umgebaut.
Erkennst du an Aus einer C6-Kette werden zwei C3-Hälften.
Gewinnphase, je Hälfte
GAP gibt zwei Wasserstoffatome ab und wird oxidiert.
NAD⁺ nimmt zwei Elektronen und ein Proton auf, ein H⁺ bleibt frei: NADH + H⁺.
Dazu kommt freies Phosphat, ohne ATP.
Erkennst du an NAD⁺ hinein, NADH + H⁺ heraus.
Gewinnphase, je Hälfte
Jede Hälfte gibt ihre zwei Phosphatgruppen direkt an ADP ab: Substratkettenphosphorylierung.
So entstehen 2 ATP je Hälfte. Übrig bleibt Pyruvat.
Erkennst du an ADP hinein, ATP und Pyruvat heraus.
In Wirklichkeit sind es zehn Schritte. Ab der Spaltung läuft alles zweimal, einmal für jede Hälfte.
Schema: Kugeln und Fähnchen statt Formeln
Die Elektronen aus NADH gelangen über Umwege zur Atmungskette im Mitochondrium, erst dort wird Sauerstoff gebraucht. So wird NAD⁺ wieder frei.
NADH gibt seinen Wasserstoff direkt an Pyruvat ab, so entsteht Lactat. Dabei wird NAD⁺ frei, und die Milchsäuregärung braucht keinen Sauerstoff.
Im Video ab 0:40 (auf YouTube ab 0:40, neuer Tab), Kapitel „Wo und was“.
Falsch
„Die Glykolyse läuft im Mitochondrium.“
Richtig
Die Glykolyse läuft im Cytoplasma, außerhalb der Mitochondrien. Erst danach wandert das Pyruvat ins Mitochondrium, wenn genug Sauerstoff da ist.
Falsch
„Die Glykolyse braucht Sauerstoff.“
Richtig
In ihrer Gleichung kommt kein Sauerstoff vor, sie läuft mit und ohne. Sauerstoff braucht erst die Atmungskette, die NAD⁺ zurückholt.
Falsch
„Die Glykolyse bringt 4 ATP je Glucose.“
Richtig
Gebildet werden 4 ATP, aber 2 hat die Zelle vorher investiert. Netto bleiben 2 ATP und 2 NADH je Glucose.
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Wo läuft die Glykolyse in einer Muskelzelle?
Welche Aussage über Glykolyse und Sauerstoff stimmt?
Wie viel ATP gewinnt die Zelle in der Glykolyse netto je Glucose?
Wie entsteht das ATP in der Energie-Gewinnphase der Glykolyse?
Warum stockt die Glykolyse, wenn alles NAD⁺ zu NADH beladen ist?
Was leistet die Milchsäuregärung im Muskel beim Sprint?
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Erst selbst lösen, dann die Lösung aufklappen.
Grundlegendes Niveau
Tipp In eine Bilanz gehören auch die Ausgangsstoffe: NAD⁺, ADP und Phosphat.
Musterlösung in drei Teilen
Erhöhtes Niveau
Musterlösung in vier Teilen
Zwei Seiten: der Ablauf in Bildern, typische Fehler, Prüfungsaufgaben mit Lösung
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Sportunterricht, zweihundert Meter. Auf der Zielgeraden brennen deine Oberschenkel, die Beine werden schwer. Im Ziel stützt du die Hände auf die Knie und atmest noch lange heftig weiter, obwohl du längst stehst.
Woher hatten deine Beine auf den letzten Metern die Energie, wenn der Sauerstoff gar nicht so schnell nachkam? Ein guter Teil kam aus einem Weg, der keinen Sauerstoff braucht. Er spaltet Zucker schnell in zwei Hälften und holt dabei ein wenig Energie heraus: die Glykolyse. Wir schauen, wo sie läuft, wie sie erst investiert und dann erntet, warum sich das lohnt, und am Ende kommen zwei Prüfungsaufgaben.
Also hinein in deinen Oberschenkel. Er besteht aus langen Muskelfasern, und jede Faser ist eine einzige, sehr lange Zelle. Gefüllt ist sie mit Cytoplasma, auch Zellplasma genannt. Genau hier, im Cytoplasma, läuft die Glykolyse. Das Mitochondrium da hinten kennst du: Dort läuft der größte Teil der Zellatmung, die insgesamt Sauerstoff braucht. Die Glykolyse läuft nicht darin. Sie kommt vorher, draußen im Cytoplasma.
Funfact: Deine roten Blutkörperchen haben, wenn sie fertig gereift sind, gar keine Mitochondrien mehr. Ihr A-T-P kommt allein aus der Glykolyse. Zurück in deine Muskelfaser. Was macht die Glykolyse genau? Sie startet mit Glucose, einem Zucker mit sechs Kohlenstoff-Atomen. Am Ende stehen zwei Pyruvat mit je drei Kohlenstoff. Pyruvat ist das Salz der Brenztraubensäure.
Darum heißt sie Glykolyse, übersetzt Zuckerspaltung. Dabei gewinnt die Zelle etwas A-T-P, ihren Energieträger: netto zwei Stück je Glucose. Außerdem belädt sie zwei Träger mit Wasserstoff, zwei N-A-D-H. Wie das geht, kommt gleich. Fällt dir an dieser Gleichung etwas auf? Sauerstoff kommt darin nicht vor. Die Glykolyse braucht ihn nicht.
Merksatz: Die Glykolyse läuft im Cytoplasma, braucht keinen Sauerstoff und macht aus einer Glucose zwei Pyruvat. Und all das aus einem einzigen Glucose-Molekül.
Moment. Einem einzigen? Wie viele stecken dann in einem Gramm Traubenzucker? Ich zähl mal nach. Eins, zwei, drei, vier Ich rechne doch lieber. Rund drei Trilliarden. Eine Drei mit einundzwanzig Nullen. Alle acht Arme zählen mit, acht pro Sekunde. Fertig wäre ich in über zehn Billionen Jahren. Ich fang schon mal an. Deine Muskelfaser zählt zum Glück nicht, sie spaltet, jedes Molekül in zehn Schritten. Fürs Verständnis reichen zwei Phasen: Erst investiert die Zelle, dann erntet sie.
Erst investieren also. Das klingt seltsam, die Zelle will ja Energie gewinnen. Trotzdem steckt sie zuerst zwei A-T-P hinein. Ein A-T-P trägt drei Phosphatgruppen. Eine davon gibt es an die Glucose ab und wird selbst zu A-D-P, mit nur noch zwei. Das Anhängen einer Phosphatgruppe heißt Phosphorylierung.
Die erste Phosphatgruppe sitzt an einem Ende des Zuckers. Dann baut die Zelle die Glucose zu einem anderen Zucker um, zu Fructose, dem Fruchtzucker. Das zweite A-T-P hängt eine Phosphatgruppe an das andere Ende. Jetzt hat der Zucker sechs Kohlenstoff und an jedem Ende eine Phosphatgruppe. Sein Name sagt genau das: Fructose-eins-sechs-bisphosphat. Eins und sechs sind die Nummern der Kohlenstoff-Atome, bis heißt zweimal.
Und jetzt passiert, was der Name Glykolyse verspricht. Der Zucker bricht in der Mitte durch. Es entstehen zwei Bruchstücke mit je drei Kohlenstoff und je einer Phosphatgruppe. Eins davon heißt Glycerinaldehyd-drei-phosphat, kurz G-A-P. Das andere wird in einem kleinen Schritt umgebaut und ist dann ebenfalls G-A-P. Ab hier läuft also alles doppelt.
Merksatz: In der Energie-Investitionsphase steckt die Zelle zwei A-T-P hinein und spaltet einen Zucker mit sechs Kohlenstoff in zwei mit drei. Kontostand bis hierher: minus zwei A-T-P. Die müssen wieder herein.
Jetzt beginnt die Energie-Gewinnphase. Folgen wir einem der beiden G-A-P die Bahn hinunter, das andere macht genau dasselbe. Als Erstes gibt G-A-P zwei Wasserstoffatome ab, also zwei Elektronen und zwei Protonen. Wer Elektronen abgibt, wird oxidiert. Das nennt man Oxidation.
Abgeholt wird diese Ladung von einem Träger namens N-A-D-plus. Stell ihn dir als leeres Wägelchen vor. Es nimmt die zwei Elektronen und ein Proton auf und heißt dann N-A-D-H. Das zweite Proton bleibt frei, darum schreibt man N-A-D-H plus H-plus. Im selben Schritt baut die Zelle noch eine Phosphatgruppe ein, diesmal aus freiem Phosphat im Cytoplasma, ganz ohne A-T-P. Merksatz: G-A-P wird oxidiert, N-A-D-plus wird zu N-A-D-H.
Jetzt trägt jedes Bruchstück zwei Phosphatgruppen. Die gibt es nacheinander ab, direkt an A-D-P. So wird aus A-D-P ein A-T-P. Weil das Substrat selbst, also das Bruchstück, die Phosphatgruppe weiterreicht, heißt das Substratkettenphosphorylierung. Am Ende der Bahn bleibt ein Pyruvat übrig. Merksatz: Bei der Substratkettenphosphorylierung gibt ein Substrat seine Phosphatgruppe direkt an A-D-P.
Zeit für die Netto-Bilanz. Jedes Bruchstück liefert zwei A-T-P, beide zusammen also vier. Investiert hat die Zelle zwei. Vier minus zwei macht netto zwei A-T-P je Glucose. Dazu kommen zwei N-A-D-H und zwei Pyruvat. Merksatz: Netto bringt die Glykolyse zwei A-T-P und zwei N-A-D-H je Glucose.
Einen Haken hat die Sache. N-A-D-plus gibt es in der Zelle nur wenig. Jedes G-A-P braucht ein leeres Wägelchen. Sind alle beladen, stockt die Glykolyse genau bei dieser Oxidation. Zucker da, A-D-P da, und trotzdem Stillstand. Es fehlt am Leergut.
Die vollen Wägelchen müssen ihre Ladung also wieder loswerden. Mit genug Sauerstoff, also aerob, klappt das im Mitochondrium: Über Umwege landen die Elektronen aus N-A-D-H in der Atmungskette, und erst dort wird der Sauerstoff gebraucht. Auch das Pyruvat wandert dann ins Mitochondrium und wird weiter abgebaut.
Und im Sprint? Da kommt die Atmungskette nicht schnell genug hinterher. Die Muskelzelle nimmt eine Abkürzung: N-A-D-H gibt seinen Wasserstoff direkt an das Pyruvat ab. Aus Pyruvat wird Lactat, das Salz der Milchsäure. Das ist die Milchsäuregärung. Sie ist anaerob, braucht also keinen Sauerstoff.
Lactat ist nicht das Ziel. Seine Bildung ist der Trick, mit dem die Glykolyse weiterlaufen kann.
Abfall ist Lactat übrigens nicht. Der Körper verwertet es weiter, zum Beispiel im Herzen und in der Leber. Einmal die ganze Tafel. Investiert: zwei A-T-P. Geerntet: vier A-T-P und zwei N-A-D-H. Netto: zwei A-T-P und zwei N-A-D-H. Bei der Milchsäuregärung geht das N-A-D-H gleich ans Pyruvat, übrig bleiben zwei A-T-P und zwei Lactat. Merksatz: Ohne N-A-D-plus keine Glykolyse. Mit genug Sauerstoff holt die Atmungskette es zurück, im Sprint die Milchsäuregärung.
Zurück an den Anfang der Bahn, zu den zwei investierten A-T-P. Warum muss die Zelle überhaupt zuerst investieren? Drei Gründe. Grund eins: festhalten. Glucose gelangt durch Transporter in der Zellmembran in die Zelle. Mit der ersten Phosphatgruppe wird sie zu Glucose-sechs-phosphat. Das ist geladen und passt nicht mehr durch diese Transporter. Die Glucose bleibt in der Zelle.
Ein bisschen wie das Sicherungsetikett an einer neuen Jacke. Nur piept hier nichts. Es passt einfach nicht durch. Grund zwei: spaltbar machen. Erst mit einer Phosphatgruppe an jedem Ende lässt sich der Zucker in zwei Hälften brechen, die beide eine Phosphatgruppe tragen. So können beide Hälften als G-A-P denselben Weg nehmen und ernten.
Grund drei: Es lohnt sich. Zwei A-T-P hinein, vier heraus. Die Phosphatgruppen machen den Zucker reaktionsbereit, erst dann laufen die nächsten Schritte. Merksatz: Erst festhalten und spalten, dann ernten.
Festhalten, spalten, ernten: Jetzt bist du dran. Aufgabe eins, grundlegendes Niveau. Im Schema einer Muskelzelle siehst du drei Kästchen, A, B und C. Nenne den Ort der Glykolyse und stelle ihre Bilanz je Glucose auf. Drück Pause. Ich ess solange meinen Traubenzucker auf. Zählen dauert mir zu lange.
Die Lösung in drei Punkten. Erstens, der Ort: Kästchen B, das Cytoplasma, nicht das Mitochondrium. Zweitens: Aus einer Glucose werden zwei Pyruvat, und Sauerstoff wird dafür nicht gebraucht. Drittens, die Bilanz: zwei A-T-P investiert, vier gebildet, netto zwei A-T-P. Dazu werden zwei N-A-D-plus zu zwei N-A-D-H reduziert.
Aufgabe zwei, erhöhtes Niveau. Beim Sprint steigt das Lactat im Blut. Erkläre, warum die Glykolyse im Muskel bei starker Belastung weiterlaufen kann, obwohl die Atmungskette nicht mehr hinterherkommt. Drück Pause.
Erstens: Für die Oxidation von G-A-P braucht die Glykolyse N-A-D-plus, und davon gibt es in der Zelle nur wenig. Zweitens: Die Atmungskette gewinnt N-A-D-plus aus N-A-D-H nicht schnell genug zurück. Drittens: Bei der Milchsäuregärung wird Pyruvat mit dem Wasserstoff von N-A-D-H zu Lactat reduziert. Dabei wird N-A-D-plus frei, und das Lactat gelangt ins Blut. So läuft die Glykolyse weiter und liefert zwei A-T-P je Glucose.
Das war die Glykolyse. Merk dir drei Dinge. Erstens: Im Cytoplasma wird eine Glucose zu zwei Pyruvat gespalten, Sauerstoff braucht es dafür nicht. Zweitens: Zwei A-T-P hinein, vier heraus, netto zwei A-T-P und zwei N-A-D-H. Drittens: Ohne N-A-D-plus stockt die Glykolyse, im Sprint holt die Milchsäuregärung es zurück. Das Quiz und den Lernzettel zu diesem Video findest du kostenlos auf achtmalklug punkt de. Und wenn im Sportunterricht jemand ruft: Noch eine Runde! Ich bin dabei, meine Glykolyse läuft. Fragt sich nur, wer die Wägelchen zurückbringt. Bleib neugierig.
Faktencheck vom 11.11.2026.
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