Mitschrift zur VO Biochemie des Stoffwechsel Prof. Kainz

Der Thioester Succinyl-CoA besitzt eine energiereiche Binddung. Der ∆G°´-Wert für die Hydrolyse des
Succinyl-CoA beträgt ungefähr –33,5 kJ mol -1 und ist damit dem Wert für ATP (–30,5 kJ mol -1 )
vergleichbar. Bei der Citrat-Synthase-Reaktiion treibt die Spaltung einer Thioesterbindung die Synthese
der C 6 -Einheit Oxalacetat und einem C 2 -Fragment an. Die Spaltung der Thioesterbindung des Succinyl-
CoA ist mit der Phosphorylierung eines Nucleosiddiphosphats, meistens GDP, gekoppelt.
Dies ist der einzige Schritt des Citratzyklus, der direkt eine Verbindung mit einem hohem
Phosphorylgruppenübertragungspotenzial durch Substratkettenphosphorylierung erzeugt.
Reaktionen von Substanzen mit 4 Kohlenstoffatomen beherrschen den letzten Abschnitt des
Citratzyklus: Die Regenerierung des Oxalacetats. Eine Methylengruppe (CH 2 ) wird in drei Schritten in
eine Carbonylgruppe (C=O) umgewandelt: durch eine Oxidation, eine Hydratisierung und eine zweite
Oxidation. Dabei wird nicht nur Oxalacetat für einen weiteren Durchgang des Zyklus regeneriert,
sondern es wird auch noch mehr Energie in Form von FADH 2 und NADH gewonnen:
Reaktion 6: Oxidation von Succinat zu Fumarat
Bindung wird durch Oxidation zur Doppelbindung
Reaktion 7: Hydratisierung von Fumarat zu L-Malat
Das Enzym Fumarase katalysiert die Hydratisierung der trans-Doppelbindung von Fumarat, zeigt jedoch
bei Maleat, dem cis-Isomer von Fumarat, keine Wirkung.
Reaktion 8: Oxidation von Malat zu Oxalacetat
Unter thermodynamischen Standardbedingungen liegt das Gleichgewicht der Reaktion weit auf der
linken Seite. In intakten Zellen wird Oxalacetat dem Gleichgewicht jedoch laufend durch die stark
exergonische Citrat-Synthase-Reaktion entzogen. Dadurch wird die Oxalacetatkonzentration in der Zelle
extrem niedrig gehalten und das Malat-Dehydrogenasegleichgewicht in Richtung der Bildung von
Oxalacetat verschoben.
= hoher Bedarf an Oxalacetat wird recht rasch entzogen
KATABOLISCHER LIPID-STOFFWECHSEL
Bei Fettsäuren handelt es sich um reine Reihe von Substanzen, die eine lange Kohlenwasserstoffkette
und eine endständige Carboxylgruppe enthalten. Fettsäuren sind u.a. Brennstoffmoleküle. Sie werden als
Triacylglycerine (auch als Neutralfette oder Triglyceride) gespeichert, die ungeladene Ester des
Glycerins darstellen. Aus Triacylglycerinen mobilisierte Fettsäuren werden oxidiert, um den
Energiebedarf einer Zelle oder eines Organismus zu decken. Oxidation und Synthese von Fettsäuren
sind Prozesse, die als Reaktion auf Hormonwirkungen wechselseitig reguliert werden.
Der Abbau und die Synthese von Fettsäuren sind relativ einfache, im wesentlichen entgegengesetzt
verlaufende Prozesse. Beim Abbauvorgang wird eine aliphatische Verbindung in eine Reihe aktivierter
Acetyleinheiten (Acetyl-CoA) gespalten, die dann im Citratzyklus weiterverarbeitet werden. Eine
aktivierte Fettsäure wird oxidiert, sodaß eine Doppelbindung entsteht; an diese Doppelbindung wird
durch Hydratisierung Sauerstoff angelagert. Der Alkohol wird zur Carbonylform oxidiert, und
schließlich wird der C 4 -Körper durch Coenzym A gespalten, wodurch Acetyl-CoA und eine um zwei
Kohlenstoffatome kürzere Fettsäurekette entstehen. Enthält die Fettsäure eine gerade Zahl von
Kohlenstoffatomen und ist gesättigt, wird dieser Prozeß einfach wiederholt, bis die Fettsäure vollständig
in Acetyl-CoA-Einheiten umgewandelt ist.
Triacylglycerine sind hochkonzentrierte Speicher für Stoffwechselenergie, da sie in reduzierter und
wasserfreier Form vorliegen. Bei vollständiger Oxidation liefern Fettsäuren ungefähr 38 kJ g -1 ,
gegenüber ca. 17 kJ g -1 bei Kohlenhydraten und Proteinen. Die Ursache dieses großen Unterschieds in
der Energieausbeute liegt darin, dass Fettsäuren in einem weit höher reduzierten Zustand vorliegen.
Ferner sind Triacylglycerine ausgesprochen unpolar und werden deshalb in nahezu wasserfreier Form
10