Warum ist Glukose unsere primäre Energiequelle?

Ich fand das eine tolle Frage. Vor allem, weil er auf zwei Fragen hinweist. Die erste ist, „warum Kohlenhydrate verwendet werden, um Energie zu speichern“ im Allgemeinen. Die zweite lautet: "Warum Glukose und nicht andere Kohlenhydrate?" im Speziellen.

Der Glukosestoffwechsel (und die Glykogenspeicherung) ist ein zentraler Genweg – er findet sich in Bakterien , Archaeen und Eukaryoten. Das Beste, was wir zu Frage eins sagen können, ist wahrscheinlich, dass sich dieser Weg, wie @rwst betont, an einem kritischen Punkt der Formulierung von Lebewesen auf der Erde als nützlich erwiesen hat. Wenn Sie sich die Wege des Glukosestoffwechsels ansehen, können Sie sehen, dass Glyceratverbindungen und Pyruvat die eigentlichen Zwischenprodukte sind, die zur Energieerzeugung verwendet werden. Das erste, was an diesen Molekülen erwähnenswert ist, ist, dass sie eine gute Mischung aus Kohlenstoff und Sauerstoff haben, was die Gewinnung von Energie erleichtern würde – die Erzeugung von CO2 aus diesen Verbindungen kann sogar älter sein als die Existenz von atmosphärischem Sauerstoff. Glukose und Fruktose (die im Stoffwechselweg eigentlich aus Glukose gewonnen werden) sind also selbst Speichermoleküle, die leicht in kleinere Moleküle zerlegt werden können.

Zur zweiten Frage: Es gibt einige Möglichkeiten, Sauerstoff um den Kohlenhydratring herum anzuordnen. Warum Glukose? Die Vorteile von Glukose sind wahrscheinlich subtil. Die strukturellen Eigenschaften von Glykogen könnten ein Grund dafür sein, dass die Verwendung von Glucosemonomeren für Glykogen so wichtig ist. Es gibt keine Beweise, die ich dafür finden kann, daher ist es immer möglich, dass Glukose nur das erste Hexose-Kohlenhydrat war, das biologisch verwendet wurde. Es ist jedoch schwer vorstellbar, dass die Struktur von Glukose keine Rolle in der Zellstruktur spielt.

Dies ist nur eine Vermutung, aber ich hoffe, etwas gebildet, also widerlege mich. Die Etablierung von Glukose als Nahrungsmolekül ist hauptsächlich mit der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten in der Umwelt, dh Pflanzen als Nahrung, verbunden. Bevor sich Pflanzen jedoch entwickelten, gab es nur Bakterien, und sie verwenden Glukose als eines von vielen Oligosacchariden. Aber wichtiger als Glukose ist Trehalose, weil sie weniger toxisch ist und in großen Mengen in der Zelle gesammelt werden kann. Die einzigen Reserven für Glukose sind Glykogen und die Bakterienzellwand, die abgebaut werden können. Meiner Vermutung nach ist der Grund für die bloße Existenz von Glykolyse/Glukoneogenese-Wegen also die bakterielle Zellwand, die synthetisiert und abgebaut werden muss. Erst später wurden diese Wege differenziert, als Landpflanzen auftauchten und Tiere, die sie bevölkerten.

Es ist einfach nicht wahr, dass alle lebenden Organismen oder sogar die meisten Organismen eine Ahnenversion der Glykolyse gemeinsam haben.

Verschiedene Versionen von Glykolyse und Fermentation waren später koevolutionär nach Gedanken, die nach der Atmung auftauchten; und warum? Glukose war nicht ohne weiteres verfügbar, als das Leben entstand.

Tatsächlich verwenden viele Prokaryoten zwei weitaus ältere alternative Wege, um Glukose abzubauen: den Pentosephosphatweg oder den Enter-Duodoroff-Weg.

Glukoneogenese, das ist jetzt anders. Alle Arten können Glukose herstellen, und der größte Teil dessen, was viele Lehrbücher als Glykolyse-Weg identifizieren, ist eigentlich die Glukoneogenese, die rückwärts läuft.

Das Problem ist: Das Einfangen von Lichtenergie zur Herstellung von Saccharose und anderen Kohlenhydraten ist ein hochspezialisiertes Phänomen aus einem evolutionären POV, das nicht wirklich Teil der Photophosphorylierung und Photoreduktion in Prokaryoten oder sogar Cyanobakterien ist.

Und wie sieht es mit der Atmung bei Prokaryoten aus? Die meisten verlassen sich nicht auf Glukosereserven als Vorläufer.

Was ist mit Eukaryoten? Es gibt viele Einstiegspunkte in die aerobe Atmung und NICHT NUR die Glykolyse.

Warum also wird Glukose so viel Bedeutung beigemessen? Glucose ist die Vorstufe von Lignin, Cellulose und Chitin. Lignocellulose, auch Pflanzentrockenmasse (Biomasse) genannt, ist der auf der Erde am häufigsten verfügbare Rohstoff für den Transfer in die zweite trophische Ebene.