8. Citratcyklus Flashcards
In welchem Teil der Zelle findet der Citratzyklus statt?
Mitochondrien
Diese Proteine haben einen festgebundenen FAD- oder FMN-Kofaktor.
Flavoproteine
Das ist die Zwischenstufe in der Umwandlung von Citrat in Isocitrat.
cis-Aconitase
Das ist der Ort der Succinat-Dehydrogenase.
innere Membran
Dieses Intermediat befindet sich sowohl am Anfang als auch am Ende des Citratzyklus.
Oxalacetat
Das ist eines der Produkte des Citratzyklus.
Kohlenstoffdioxid
Diese Substanz ist toxisch, weil sie mit Sulfhydrylgruppen in Nachbarschaft von Dihydrolipoylgruppen reagiert und deren Reoxidation zu Lipoamid blockiert.
Arsenit
Dieser Typ der Enzymregulation hemmt den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex.
Phosphorylierung
So nennen wir die metabolischen Reaktionen, die die Zwischenprodukte des Citratzyklus regenieren, die für Biosynthesereaktionen gebraucht werden.
anaplerotisch
Kohlenstoffatome von Kohlenhydraten gelangen in den Citratzyklus in Form von _____
Acetyl-CoA
Im Citratzyklus wird ______ durch Substratkettenphosporylierung hergestellt.
GTP
E_1 des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes benötigt das Coenzym ____ für eine einwandfreie Aktivität.
Thiaminpyrophosphat
E_2 des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes beinhaltet eine Lipoylgruppe, die kovalent an einen _______ -Rest des Enzyms gebunden ist.
Lysin
______ ist ein Enzym des Citratzyklus, das auch ein Bsp. eines Eisen-Schwefel-Proteins ist.
Aconitase
Der ______ -Zyklus ist ein Prozess in dem Pflanzen und einige Bakterien C2-Bausteine (Acetylgruppen) in C4-Bausteine (Succinate) für die Glucosesynthese, Energieproduktion und Biosynthese umwandeln.
Glyoxylat
Generell wird der Citratsäurezyklus durch einen _____ (hohen, niedrigen) Energiezustand gehemmt.
hohen
_____ ist das erste Intermediat des Citratzyklus, das oxidiert wird.
Isocitrat
Beri-Beri wird ausgelöst durch einen Mangel an _____
Thiamin
Der Citratzyklus ist auch bekannt als
a. Krebs-Zyklus
b. Cori-Zyklus
c. Tricarbonsäurezyklus
d. A und C
e. A, B und C
A und C
Welches Molekül startet den Citratzyklus in dem es mit Oxalacetat reagiert?
a. Pyruvat
b. Acetyl-CoA
c. Oxalacetat
d. Alle drei treffen zu.
e. Nichts davon trifft zu.
Acetyl-CoA
Welche(s) Enzym(e) ist (sind) verantwortlich für folgende Reaktion? Pyruvat + CoA + NAD+ → Acetyl CoA + NADH + H+ + CO2
a. Acetyl-CoA-Synthetase
b. Pyruvat-Decarboxylase
c. Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex
d. A und B
e. A, B und C
Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex
Welche Schritte (in der richtigen Reihenfolge) sind an der Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-CoA beteiligt?
a. Decarboxylierung, Oxidation, Bildung des CoA-Esters
b. Decarboxylierung, Bildung des CoA-Esters, Oxidation
c. Oxidation, Decarboxylierung, Bildung des CoA-Esters
d. Oxidation, Bildung des CoA-Esters, Decarboxylierung
e. Nichts davon trifft zu.
Decarboxylierung, Oxidation, Bildung des CoA-Esters
Welche der folgenden Vitamine sind Vorläufer von Coenzymen, die nötig sind zur Herstellung des Acetyl-CoA aus Pyruvat?
a. Thiamin, Riboflavin, Niacin, Liponsäure und Pantothensäure
b. Thiamin, Riboflavin, Niacin, Liponsäure, Pantothensäure und Biotin
c. Thiamin, Riboflavin, Niacin und Biotin
d. Thiamin, Riboflavin und Liponsäure
e. Nichts davon trifft zu.
Thiamin, Riboflavin, Niacin, Liponsäure und Pantothensäure
Welches der genannten Moleküle dient als “flexibler Schwingarm”, wenn es das Reaktionsintermediat von einer aktiven Seite zur nächsten befördert?
a. FAD
b. NAD+
c. Lipoamid
d. Thiaminpyrophosphat
e. Coenzym A
Lipoamid
Die Herstellung von Citrat aus Acetyl-CoA und Oxalacetat ist eine _______-Reaktion.
a. Oxidations
b. Reduktions
c. Kondensations
d. Ligations
e. Nichts davon trifft zu.
Kondensations
Welche chemische/n Reaktion/en ist/sind an der Umwandlung von Citrat in Isocitrat beteiligt?
a. Hydratisierung gefolgt von Dehydratisierung
b. Oxidation
c. Oxidation mit nachfolgender Reduktion
d. Dehydratisierung gefolgt von Hydratisierung
e. A und B
Dehydratisierung gefolgt von Hydratisierung
In welcher Reaktion wird GTP (oder ATP) direkt im Citratzyklus hergestellt?
a. Umwandlung von Succinyl-CoA zu Succinat
b. Decarboxylierung von α-Ketoglutarat
c. Umwandlung von Isocitrat in α-Ketoglutarat
d. Alle 3 treffen zu.
e. Nichts davon trifft zu
Umwandlung von Succinyl-CoA zu Succinat
In welchem Schritt des Citratzyklus wird FADH2 hergestellt?
a. Umwandlung von Succinat in Malat
b. Umwandlung von Succinat in Oxaloacetat
c. Umwandlung von Succinat in Fumerat
d. Umwandlung von Malat in Oxaloacetat
e. Nichts davon trifft zu.
Umwandlung von Succinat in Fumerat
Wie viele ATP- oder GDP-Äquivalente können in einem Durchlauf des Citratzyklus maximal hergestellt werden?
a. 10
b. 6
c. 9
d. 12
e. Nichts davon trifft zu.
10
Der Glyoxylat-Zyklus ermöglicht es Pflanzen zu überleben, bei ausschließlicher Nutzung von
a. Pyruvat.
b. Acetat
c. Oxalacetat
d. Alles trifft zu.
e. Nichts davon trifft zu.
Acetat
Geben Sie die Nettoreaktionsgleichung des Citratzyklus an.
Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi →2 CO2 + 3 NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoA
Warum ist die Isomerisierung von Citrat zu Isocitrat ein notwendiger Schritt im Citratzyklus?
Citrat ist ein tertiärer Alkohol, der nicht oxidiert werden kann. Die Isomerisierung wandelt den tertiären Alkohol Citrat zum sekundären Alkohol Isocitrat um, der oxidiert werden kann.
Nennen Sie die 5 Koenzyme, die für die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat und α-Ketoglutarat benötigten werden und geben Sie die dafür benötigten essentiellen Nährstoffe (Vitamine) an.
- Thiaminpyrophosphat: Thiamin, Vitamin B1
- Lipoamid: Liponsäure
- NAD+: Niacin
- FAD: Riboflavin, Vitamin B2 5. Coenzym A: Pantothensäure
Erklären Sie warum GDP energetisch äquivalent zum ATP im Metabolismus ist.
Das Enzym Nucleosiddiphosphat-Kinase transferiert reversibel eine Phosphorylgruppe von GTP auf ADP nach folgender Reaktion: GTP + ADP ↔ GDP + ATP Umgekehrt kann eine Phosphorylgruppe von ATP auf GDP unter der Bildung von GTP transferiert werden
Welche Reaktion verbindet die Glycolyse und den Citratsäurezyklus?
Pyruvat + CoA + NAD+ → Acetyl-CoA + NADH + H+ + CO2
Warum ist der beobachtete Elektronentransfer von FADH2 auf NAD+ ungewöhnlich?
Dies ist ungewöhnlich, da die Elektronen von FADH2 auf NAD+ transferiert werden. Normalerweise findet der Transfer in die andere Richtung statt.
Welche Energiequelle begünstigt die Bildung von Citrat aus der Kondensation von Oxalacetat und Acetyl-CoA?
Citrat-Synthase katalysiert die Bildung von Citryl-CoA aus der Kondensation von Acetyl-CoA und Oxalacetat. Bei der Hydrolyse des Thioesters des Citryl-CoA erhält man Citrat und das CoA wird regeneriert. Die Hydrolyse der hochenergetischen Thioesters begünstigt die Bildung von Citrat.
Inwiefern ähneln sich die Decarboxylierungen von α-Ketoglutarat und Pyruvat?
Bei beiden handelt es sich um α-Ketosäuren, die decarboxyliert werden und beide beinhalten die Bildung eines Thioesters mit CoA, das ein hohes Transferpotential besitzt. Die enzymatischen Komplexe und Mechanismen sind ähnlich und die Dihydrolipoyl-Dehydrogenase-Komponenten sind identisch.
Wie viele ATP-Äquivalente werden bei der vollständigen Oxidation von einem Pyruvat zu 3 CO2 gebildet?
Bei der vollständigen Oxidation von 1 Pyruvat durch die Pyruvat-Dehydrogenase und den Citratzyklus entstehen 4 NADH, 1 FADH2 und 1 GTP. 2.5 ATP entstehen, wenn 2 Elektronen von NADH zum Sauerstoff über eine Elektronentransportkette transferiert werden. 1.5 ATP entstehen, wenn 2 Elektronen von FADH2 zum Sauerstoff über eine Elektronentransportkette transferiert werden. Energetisch ist 1 GTP gleichwertig zu 1 ATP. Also werden insgesamt 12.5 ATP-Äquivalente hergestellt.
Für die Reaktion der Isocitrat-Dehydrogenase ist ΔG˚′ = -21 kJ/mol, jedoch ist ΔG˚′ = +29.7 kJ/mol für die Reaktion der Malat-Dehydrogenase. Bei beiden Reaktionen handelt es sich um die Oxidation eines sekundären Alkohols. Erklären Sie warum die Reaktion bei Isocitrat so exergonisch ist.
Die Oxidation des Isocitrats bildet Oxalsuccinat als Zwischenprodukt. Die Decarboxylierung des Oxalsuccinats erzeugt gasförmiges CO2, welches die Rückreaktion verhindert. Die Umwandlung von Malat zu Oxalacetat erzeugt kein CO2 und ist endergonisch. Der Austritt des CO2 macht die Umwandlung des Isocitrats zum α-Ketoglutarat energetisch sehr günstig.
Inwieweit ist Succinat-Dehydrogenase einzigartig im Vergleich zu anderen Enzymen im Citratsäurezyklus?
Es ist das einzige Enzym, das in der Mitochondrienmembran sitzt und das direkt mit der Elektronentransportkette der oxidativen Phosphorylierung zusammenhängt.
Verlassen die Kohlenstoffatome der Carboxylatfunktion von Acetyl-CoA den Citratzyklus in Form von CO2? Erläutern Sie bitte.
Nein, die Kohlenstoffe, die den Zitratzyklus als CO2 verlassen, stammen vom Oxalacetat. Durch dessen Kondensation mit Acetyl-CoA und dessen weiterer Umsetzung entsteht jedoch im Laufe des Citratzyklus Succinat. Dabei handelt es sich um ein symmetrisches Molekül, wodurch die Herkunft der Kohlenstoffatome nicht mehr eindeutig den Kohlenstoffatomen der Acetylgruppe von Acetyl-CoA bzw. des Oxalacetats zu geordnet werden kann. Somit kann in einer weiteren Runde des Citratzyklus auch das in den Decarboxylierungsreaktionen freigesetzte CO2 aus Acetyl-CoA stammen.
Welche dieser Komponenten wird oxidiert durch einen Multienzymkomplex, der 5 versch. Koenzyme benötigt?
?
Geben Sie die Reaktion im Citratzyklus an, bei der die Energie in Form einer Phosphoanhydridbindung durch Substratkettenphosphorylierung gebunden wird. Geben Sie den Namen des Enzyms an, das die Reaktion katalysiert und geben Sie die Struktur der Reaktanden und Produkte dieser Reaktion an.
Nennen Sie eine Sequenz metabolischer Reaktionen durch die alle 6 Kohlenstoffatome des Citrats aus 2 Pyruvat-Molekülen stammen könnten.
