Citratzyklus Flashcards
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
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
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.
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 vom FADH2 ans 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 Pyruvat-Dehydrogenase und dem 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 ̊′ = +29.7kJ/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 dieUmwandlung 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.
Nennen Sie eine Sequenz metabolischer Reaktionen durch die alle 6 Kohlenstoff-Atome des Citrats aus 2 Pyruvat-Molekülen stammen könnten.
