Fragen CZ

Question 1

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

Answer 1

1. Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi 

2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + GTP + CoA

Question 2

2. 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 2

2. 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 3

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

Answer 3

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

Question 4

4. 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 4

4. 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 5

5. Welche Reaktion verbindet die Glycolyse und den Citratsäurezyklus?

Answer 5

5.
O2CCH2CH2C SCoA
O
\+ GDP + Pi O2CCH2CH2CO2 + GTP
succinyl-CoA synthetase
succinyl-CoA succinate

Question 6

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

Answer 6

6. Pyruvat + CoA + NAD+ Acetyl-CoA + NADH + H++ CO2

Question 7

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

Answer 7

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

Question 8

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

Answer 8

8. 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 9

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

Answer 9

9. 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 DihydrolipoylDehydrogenase-Komponenten
   sind identisch.

Question 10

10. 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 10

10. 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.

Question 11

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

Answer 11

11. 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 12

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

Answer 12

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

Question 13

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

Answer 13

13. 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.