8. Citratcyklus

Question 1

In welchem Teil der Zelle findet der Citratzyklus statt?

Answer 1

Mitochondrien

Question 2

Diese Proteine haben einen festgebundenen FAD- oder FMN-Kofaktor.

Answer 2

Flavoproteine

Question 3

Das ist die Zwischenstufe in der Umwandlung von Citrat in Isocitrat.

Answer 3

cis-Aconitase

Question 4

Das ist der Ort der Succinat-Dehydrogenase.

Answer 4

innere Membran

Question 5

Dieses Intermediat befindet sich sowohl am Anfang als auch am Ende des Citratzyklus.

Answer 5

Oxalacetat

Question 6

Das ist eines der Produkte des Citratzyklus.

Answer 6

Kohlenstoffdioxid

Question 7

Diese Substanz ist toxisch, weil sie mit Sulfhydrylgruppen in Nachbarschaft von Dihydrolipoylgruppen reagiert und deren Reoxidation zu Lipoamid blockiert.

Answer 7

Arsenit

Question 8

Dieser Typ der Enzymregulation hemmt den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex.

Answer 8

Phosphorylierung

Question 9

So nennen wir die metabolischen Reaktionen, die die Zwischenprodukte des Citratzyklus regenieren, die für Biosynthesereaktionen gebraucht werden.

Answer 9

anaplerotisch

Question 10

Kohlenstoffatome von Kohlenhydraten gelangen in den Citratzyklus in Form von _____

Answer 10

Acetyl-CoA

Question 11

Im Citratzyklus wird ______ durch Substratkettenphosporylierung hergestellt.

Answer 11

GTP

Question 12

E_1 des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes benötigt das Coenzym ____ für eine einwandfreie Aktivität.

Answer 12

Thiaminpyrophosphat

Question 13

E_2 des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes beinhaltet eine Lipoylgruppe, die kovalent an einen _______ -Rest des Enzyms gebunden ist.

Answer 13

Lysin

Question 14

______ ist ein Enzym des Citratzyklus, das auch ein Bsp. eines Eisen-Schwefel-Proteins ist.

Answer 14

Aconitase

Question 15

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.

Answer 15

Glyoxylat

Question 16

Generell wird der Citratsäurezyklus durch einen _____ (hohen, niedrigen) Energiezustand gehemmt.

Answer 16

hohen

Question 17

_____ ist das erste Intermediat des Citratzyklus, das oxidiert wird.

Answer 17

Isocitrat

Question 18

Beri-Beri wird ausgelöst durch einen Mangel an _____

Answer 18

Thiamin

Question 19

Der Citratzyklus ist auch bekannt als

a. Krebs-Zyklus
b. Cori-Zyklus
c. Tricarbonsäurezyklus
d. A und C
e. A, B und C

Answer 19

A und C

Question 20

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.

Answer 20

Acetyl-CoA

Question 21

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

Answer 21

Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex

Question 22

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.

Answer 22

Decarboxylierung, Oxidation, Bildung des CoA-Esters

Question 23

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.

Answer 23

Thiamin, Riboflavin, Niacin, Liponsäure und Pantothensäure

Question 24

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

Answer 24

Lipoamid

Question 25

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.

Answer 25

Kondensations

Question 26

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

Answer 26

Dehydratisierung gefolgt von Hydratisierung

Question 27

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

Answer 27

Umwandlung von Succinyl-CoA zu Succinat

Question 28

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.

Answer 28

Umwandlung von Succinat in Fumerat

Question 29

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.

Answer 29

10

Question 30

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.

Answer 30

Acetat

Question 31

Geben Sie die Nettoreaktionsgleichung des Citratzyklus an.

Answer 31

Acetyl-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + Pi →2 CO₂ + 3 NADH + 3H⁺ + FADH₂ + GTP + CoA

Question 32

Warum ist die Isomerisierung von Citrat zu Isocitrat ein notwendiger Schritt im Citratzyklus?

Answer 32

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.

Question 33

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.

Answer 33

1. Thiaminpyrophosphat: Thiamin, Vitamin B1 2. Lipoamid: Liponsäure 3. NAD+: Niacin 4. FAD: Riboflavin, Vitamin B2 5. Coenzym A: Pantothensäure

Question 34

Erklären Sie warum GDP energetisch äquivalent zum ATP im Metabolismus ist.

Answer 34

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

Question 35

Welche Reaktion verbindet die Glycolyse und den Citratsäurezyklus?

Answer 35

Pyruvat + CoA + NAD⁺ → Acetyl-CoA + NADH + H⁺ + CO₂

Question 36

Warum ist der beobachtete Elektronentransfer von FADH₂ auf NAD⁺ ungewöhnlich?

Answer 36

Dies ist ungewöhnlich, da die Elektronen von FADH₂ auf NAD⁺ transferiert werden. Normalerweise findet der Transfer in die andere Richtung statt.

Question 37

Welche Energiequelle begünstigt die Bildung von Citrat aus der Kondensation von Oxalacetat und Acetyl-CoA?

Answer 37

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.

Question 38

Inwiefern ähneln sich die Decarboxylierungen von α-Ketoglutarat und Pyruvat?

Answer 38

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.

Question 39

Wie viele ATP-Äquivalente werden bei der vollständigen Oxidation von einem Pyruvat zu 3 CO2 gebildet?

Answer 39

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.

Question 40

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.

Answer 40

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.

Question 41

Inwieweit ist Succinat-Dehydrogenase einzigartig im Vergleich zu anderen Enzymen im Citratsäurezyklus?

Answer 41

Es ist das einzige Enzym, das in der Mitochondrienmembran sitzt und das direkt mit der Elektronentransportkette der oxidativen Phosphorylierung zusammenhängt.

Question 42

Verlassen die Kohlenstoffatome der Carboxylatfunktion von Acetyl-CoA den Citratzyklus in Form von CO2? Erläutern Sie bitte.

Answer 42

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.

Question 43

Welche dieser Komponenten wird oxidiert durch einen Multienzymkomplex, der 5 versch. Koenzyme benötigt?

Answer 43

?

Question 44

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.

Answer 44

Question 45

Nennen Sie eine Sequenz metabolischer Reaktionen durch die alle 6 Kohlenstoffatome des Citrats aus 2 Pyruvat-Molekülen stammen könnten.

Answer 45