Citratcyclus Flashcards
In welchen Zellkompartimenten findet der Citratcyclus statt?
Der Citratcyclus (außer der Succinat-Dehydrogenase) findet in der Mitochondrien-Matrix statt.
Succinat-DH befindet sich in der inneren Mitochondrienmembran.
Wie ist der Zweck des Citratcyclus?
Im Citratcyclus wird Acetyl-CoA (welches aus dem Kohlenhydrat-, Protein- und Lipidstoffwechsel stammt) abgebaut, damit es in der anschließenden oxidativen Phosphorylierung zur Energiegewinnung (ATP) genutzt werden kann.
Wei sieht die Bilanz des Acetyl-CoA Abbaus aus?
In jeder Runde des Citratcyclus wird ein CoA zu zwei CO2 oxidiert.
Aus welchen Untereinheiten besteht der Pyruvatdehydrogenase (PDH)-Komplex und wo ist er lokalisiert?
Was für eine Wirkung hat er?
Der PDH-Komplex ist eines der größten Multienzym-Komplexe (7,8 x 10^6Da) und liegt in der Mitochondiren-Matrix.
Er besteht aus:
E1: Pyruvatdehydrogenase (22 Untereinheiten) mit Thiaminpyrophosphat als prosthetische Gruppe –>dehydrierende Decarboxylierung von Pyruvat.
E2: Dihydrolipoyl-Transacetylase (66), 2 Liponamide als prothetische Gruppe –>Transfer des Acetylrestes auf CoA.
E3BP (E3 Binding Protein): 6 Untereinheiten, 1 Liponamid als prosthetische Gruppe –>Oxidiert das Liponamid an E2.
E3: Dihydrolipoyl-Dehydrogenase (6), FAD als prosthetische Gruppe –>oxidiert Liponamid in E3BP, überträgt Elektronen auf NAD
Der PDH-Komplex dehydriert und decarboxyliert das aus dem Glucoseabbau stammende Pyruvat zu Acetyl-CoA
Wie kann der Pyruvatdehydrogenase-Komplex reguliert werden?
Interconventionierung:
Phosphorylierung der Serinreste der E1-Untereinheit inaktiviert E1.
Dephosphorylierung aktiviert sie.
Die Interconvention wird durch an den Komplex gebundene Kinase und Phosphatase durchgeführt, welche selbst nur durch Metaboliten reguliert sind.
Allosterische Regulation:
- die dephosphorylierte aktive Form wird durch Acetyl-CoA und NADH gehemmt.
- erhöhte Spiegel an PPi, ADP und Pyruvat hemmen die Kinase, die den PDH-Komplex phosphorylieren und inaktivieren würde.
- Ca2+ und Mg2+ aktivieren die Phosphatase. Alle diese Metaboliten wirken also aktivierend auf den PDH-Komlex.
Wie läuft der Citratcyclus ab?
- Die Citratsynthase addiert Acetyl-CoA an Oxalacetat. CoA wird freigesetzt, die Reaktion liegt ganz auf der Seite der Citratbildung.
- Aconitase wandelt Citrat in Isocitrat um. –>Erzeugung von 1 NADH + H+
- Isocitratdehydrogenase dehydriert Isocitrat zu enzymgebundenem Oxalsuccinat, das sofort zu alpha-Ketoglutarat decarboxyliert (Abspaltung von CO2).
- alpha-Ketoglutaratdehydrogenase setzt alpha-Ketoglutarat in Succinyl-CoA um. –>Erzeugung von 1 NADH + H+
- Succinyl-CoA-Synthetase spaltet CoA von Succinyl-CoA ab und ersetzt dieses zunächst durch Phosphat. Das Phosphat wird durch Substratkettenphosphorylierung auf GDP übertragen, Succinat geht aus der Reaktion hervor.
Wie läuft der Citratcyclus ab?
- Die Citratsynthase addiert Acetyl-CoA an Oxalacetat. CoA wird freigesetzt, die Reaktion liegt ganz auf der Seite der Citratbildung.
- Aconitase wandelt Citrat in Isocitrat um. –>Erzeugung von 1 NADH + H+
- Isocitratdehydrogenase dehydriert Isocitrat zu enzymgebundenem Oxalsuccinat, das sofort zu alpha-Ketoglutarat decarboxyliert (Abspaltung von CO2).
- alpha-Ketoglutaratdehydrogenase setzt alpha-Ketoglutarat in Succinyl-CoA um. –>Erzeugung von 1 NADH + H+
- Succinyl-CoA-Synthetase spaltet CoA von Succinyl-CoA ab und ersetzt dieses zunächst durch Phosphat. Das Phosphat wird durch Substratkettenphosphorylierung auf GDP übertragen, Succinat geht aus der Reaktion hervor.
- Succinatdehydrogenase oxidiert Succinat zu Fumarat. –>Erzeugung eines FADH2
- Fumarase lagert reversibel ein Wasser an Fumarat, es entsteht Malat.
- Malatdehydrogenase oxidiert Malat zu Oxalacetat –>Erzeugung von 1 NADH + H+
Wie viele NADH + H+ und wie viele FADH2 entstehen aus einer Runde des Citrtacyclus?
Wie viel CO2 und wie viel GTP entsteht?
Wie viel ATP kann man aus der Oxidation von NADH + H+ und FADH2 gewinnen?
Wie viel ATP gewinnt man insgesamt durch die Oxidation der Acetylgruppe?
Es werden 3 NADH + H+ und ein FADH2 pro Runde erzeugt.
Außerdem gehen 2 CO2 und 1 GTP hervor.
1 NADH + H+ liefert 2,7 ATP.
1 FADH1 liefert 1,6 ATP.
Ein oxidierter Acetylrest liefert 10,7 ATP.
Wie wird der Citratcyclus reguliert?
Der wichtigste Regulator des Citratcyclus ist der zelluläre Energiebedarf.
Der strategisch wichtigste Kontrollpunkt ist die Pyruvatdehydrogenase.
Bei höheren ATP-Spiegeln wird sie allosterisch gehemmt –>es entsteht weniger Acetyl-CoA.
Eine gesteigerte Fettsäureoxidation (z.B. wegen Hungerzuständen, Diabetes) führt auch indirekt zu vermehrter ATP-Synthese und dadurch zu Hemmung der PDH –> Schonung der Glucosevorräte.
NADH-Anstieg (durch die Zellatmung) regulieren die Aktivität auch herunter.
Ca2+ hingegen ist ein Aktivator für viele Prozesse und signalisiert häufig einen erhöhten Energiebedarf.
Wozu dient der Citratcyclus neben dem Abbau von Glucose, Amino- und Fettsäuren noch?
Welche anapletorischen (auffüllenden) Reaktionen sind wichtig?
Der Citratcyclus hat auch aufbauende Funktionen.
Anapletorisch wichtige Reaktionen sind die Reaktion der Transaminasen, der Pyruvatcarboxylase und des Malatenzyms.
