Kurz gesagt: Bei der Substratkettenphosphorylierung überträgt ein Enzym eine Phosphatgruppe direkt von einem energiereichen Zwischenprodukt auf ADP oder GDP. Das passiert zweimal in der Glykolyse (Phosphoglyceratkinase und Pyruvatkinase) und einmal im Citratzyklus (Succinyl-CoA-Synthetase). Die oxidative Phosphorylierung braucht dagegen Atmungskette, Protonengradient und ATP-Synthase. Sie liefert deutlich mehr ATP, funktioniert aber nur mit Mitochondrien und Sauerstoff.
Die Frage, ob eine Zelle ohne Mitochondrien ATP bilden kann, klingt nach einer Fangfrage. Die Antwort ist eindeutig ja, und sie führt direkt zur Substratkettenphosphorylierung. Erythrozyten leben ausschließlich davon. Auch im arbeitenden Muskel, wenn die oxidative Kapazität nicht ausreicht, liefert dieser Weg schnell zusätzliches ATP. Diese Seite zeigt dir die drei Enzyme, die du kennen musst, und die Unterschiede zur oxidativen Phosphorylierung.
Gemeinsam ist allen drei Reaktionen ein Zwischenprodukt mit hohem Gruppenübertragungspotenzial. In der Glykolyse sind das 1,3-Bisphosphoglycerat und Phosphoenolpyruvat, im Citratzyklus die Thioesterbindung des Succinyl-CoA. Weil Glucose in zwei C3-Körper gespalten wird, laufen die beiden Glykolyse-Schritte pro Glucose zweimal ab.
| Enzym | Reaktion | Ausbeute pro Glucose |
|---|---|---|
| Phosphoglyceratkinase | 1,3-Bisphosphoglycerat zu 3-Phosphoglycerat | 2 ATP |
| Pyruvatkinase | Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat | 2 ATP |
| Succinyl-CoA-Synthetase | Succinyl-CoA zu Succinat | 2 GTP oder ATP (je nach Isoform), über zwei Acetyl-CoA |
Aus den beiden Glykolyse-Schritten ergeben sich 4 ATP brutto. Da zuvor Hexokinase und PFK-1 je ein ATP investieren, bleiben netto 2 ATP. Genau diese Rechnung fragt das Lernheft in Modul 5 ab.
Lernheft 11
Der Energiestoffwechsel in 18 Modulen, jeweils mit Erklärseite, Fallfrage und Auflösung mit Abrufcheck.
29,90 €
Lernheft ansehenBeim Pyruvatkinase-Mangel fehlt dem Erythrozyten ein ATP-liefernder Schritt. Die Zellen können ihre Ionenpumpen und ihre Form schlechter aufrechterhalten und werden früher abgebaut, es entsteht eine hämolytische Anämie. Typisch ist außerdem ein Anstieg der vorgeschalteten Zwischenprodukte, darunter 2,3-Bisphosphoglycerat, was die Sauerstoffabgabe an das Gewebe erleichtert. Diese Verbindung von Glykolyse und Sauerstoffbindungskurve ist eine beliebte Fächerübergreifende Frage zwischen Biochemie und Physiologie.
Häufige Verwechslung
Die Succinyl-CoA-Synthetase bildet GTP oder ATP durch Substratkettenphosphorylierung, obwohl sie im Mitochondrium liegt. Ort und Mechanismus sind zwei verschiedene Fragen. Die ATP-Ausbeute dieses Wegs bleibt dabei deutlich begrenzt.
Merke dir die Reihenfolge der energiereichen Verbindungen: zuerst ein Acylphosphat (1,3-Bisphosphoglycerat), dann ein Enolphosphat (Phosphoenolpyruvat), schließlich ein Thioester (Succinyl-CoA). Zeichne die Glykolyse als Linie, markiere die beiden ATP-Investitionen links und die beiden ATP-Erträge rechts. So hast du die Brutto-Netto-Rechnung immer vor Augen.
Die direkte Bildung von ATP oder GTP, indem ein Enzym eine Phosphatgruppe von einem energiereichen Zwischenprodukt auf ADP oder GDP überträgt.
Netto 2 ATP pro Glucose. Brutto entstehen 4 ATP, zuvor werden 2 ATP investiert.
Nicht unmittelbar. Die Glykolyse läuft aber nur weiter, wenn NAD+ regeneriert wird, ohne Sauerstoff über die Laktatbildung.
Bei der Succinyl-CoA-Synthetase, die Succinyl-CoA zu Succinat umsetzt und dabei GTP oder ATP bildet.
Erythrozyten verlieren einen ATP-liefernden Schritt. Ohne ausreichendes ATP werden sie früher abgebaut.
Wenn du die ATP-Bildung mit Fallfragen festigen willst.
29,90 €
Lernheft ansehenWenn du das ganze Fach strukturiert für das Physikum lernen willst.
29,90 €
Kurs ansehenWenn du Bilanzfragen unter Prüfungsbedingungen kreuzen willst.
19,99 €
Fragen ansehenMedizin Helden ist ein unabhängiges Lernangebot und steht in keiner Verbindung zum IMPP oder zu den Landesprüfungsämtern. Alle Angaben sind sorgfältig geprüft (Stand: November 2026), aber ohne Gewähr. Verbindlich sind die Veröffentlichungen des IMPP, die Approbationsordnung und die Auskünfte deiner Fakultät.
