Mitschrift zur VO Biochemie des Stoffwechsel Prof. Kainz

Lipoamids
Der Citrat-Cyklus im Überblick:
Acetyl-CoA gibt seine Acetylgruppe an die C4-Verbindung Oxalacetat weiter, das entstehende Citrat
reagiert zu Isocitrat.
Dieses wird unter CO 2 -Abspaltung zur C 5 -Verbindung α-Ketoglutarat dehydriert, dieses gibt auch CO 2
ab und bildet Succinat.
Es folgt eine aus drei Schritten bestehende Reaktion des Succinats zu Oxalacetat. Dieses steht nun für
den weiteren Umlauf zur Verfügung.
In jedem Umlauf tritt eine Acetylruppe in Form von Acetyl-CoA in den Cyklus ein.
Zwei Moleküle CO 2 werden abgegeben.
Jedes mal wird ein Molekül Oxalacetat zur Bildung von Citrat benutzt, ersteres wird nach einer Reihe
von Reaktionen wieder regeneriert.
Vier der acht Schritte sind Oxidationen, bei denen die Energie der Oxidation durch die Bildung von
reduzierten Cofaktoren (NADH und FADH 2 ) mit hohem Wirkungsgrad konserviert wird.
Neben der Energiegewinnung dienen die C 4 - und C 5 -Zwischenprodukte als Biosynthesevorstufen für
eine Vielzahl von Verbindungen eine Rolle. Dabei verbrauchte Zwischenprodukte werden durch sog.
analplerotische (= auffüllende) Reaktionen wieder nachgeliefert.
Die einzelnen Reaktionen des Citratcyklus:
Reaktion 1: Die Bildung von Citrat aus Oxalacetat und Acetyl-CoA
Das Oxalacetat kondensiert zuerst mit Acetyl-CoA unter Bildung von Citryl-CoA, das dann zu Citrat
und CoA hydrolysiert wird. Die Hydrolyse des Citrol-CoA, eines sehr energiereichen Thioesters,
verlagert die Gesamtreaktion weit in Richtung der Citratsynthese.
Reaktion 2: Umwandlung von Citrat in Isocitrat
Für die folgende oxidative Decarboxylierung ist die tertiäre Hydroxylgruppe im Citratmolekül nicht
günstig angeordnet. Deshalb wird Citrat zu Isocitrat isomerisiert, damit sich die C 6 -Einheit oxidativ
decarboxylieren lässt. Diese Isomerisierung wird durch eine Dehydratisierung und eine darauf folgende
Hydatisierung erreicht. Das Resultat ist ein Austausch eines H-Atoms und einer OH-Gruppe.
Reaktion 3: Oxidative Decarboxlierung von Isocitrat zu α-Ketoglutarat
Erste von insgesamt vier Oxidations-Reduktions-Reaktionen im Citratcyklus.
Isocitrat + NAD + α-Ketoglutarat + CO 2 + NADH
Die Geschwindigkeit der α-Ketoglutarat-Bildung ist mit entscheidend für die Gesamtgeschwindigkeit
des Zyklus. Diese Oxidation erzeugt im Zyklus das erste NADH, einen Elektronencarrier mit hohem
Übertragungspotenzial.
Reaktion 4: Oxidative Decarboxylierung von α-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA
Die zweite oxidative Decarboxylierung, diese ähnelt der des Pyruvats, das ebenfalls eine α-Ketosäure
ist. Bei beiden Reaktionen findet die Decarboxylierung einer α-Ketosäure statt, worauf die Bildung einer
Thioesterbindung mit CoA folgt, die ein hohes Übertragungspotenzial besitzt. Der Komplex, der die
oxidative Decarboxylierung des α-Ketoglutarats katalysiert, ist homolog zum Pyruvat-Dehydrogenase-
Komplex.
Reaktion 5: Umwandlung des energiereichen Succinyl-CoA in Succinat unter Bildung von GTP (bzw.
ATP)
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