Biochemie des Stoffwechsels - StV Biologie Salzburg

Zusammenfassung: Biochemie des Stoffwechsels August 2012
Lactic acidosis
Laktatazidose entsteht bei einer PDH-Deffizienz. Das Pyruvat wird nicht oxidiert und sammelt sich im
Cytoplasma an. Bei der Umwandlung zu Laktat kommt es somit zur Ansäuerung im Blut, wobei die
Protonen durch Bicarbonat im Blut neutralisiert werden.
4. Citrat-Zyklus
4.1. Überblick
Acetyl-CoA gibt seine Acetylgruppe an Oxalacetat weiter und es entsteht Citrat. Dieses reagiert weiter zu
Isocitrat. Es kommt zur CO2-Abspaltung und α-Ketoglutarat entsteht. Eine weitere CO2-Abspaltung führt
zur Bildung von Succinat. Succinat wird in drei Reaktionsschritten zu Oxalacetat umgesetzt, welches für
einen weiteren Umlauf zur Verfügung steht.
In dieser 8-Schritte Reaktion sind vier davon Oxidationen, deren Energie in reduzierten Cofaktoren
(NADH, FADH2) konserviert wird. Neben der Energiegewinnung stehen Zwischenprodukte als
Biosynthesevorstufen zur Verfügung und verbrauchte Intermediate werden durch anaplerotische
Reaktionen wieder nachgeliefert.
4.2. Reaktionsschritte
Reaktion 1: Bildung von Citrat aus Oxalacetat und Acetyl-CoA
Es wird kein ATP verbraucht. Der Methylgruppe wird ein Proton entzogen (sie wird basisch) und es wird
ein nukleophiler Angriff auf das Oxalacetat gestartet. Das Intermediat Citroyl-CoA wird hydratisiert,
wodurch die Schwefelbindung gelöst wird. Unter Abspaltung von CoA entsteht Citrat. Enzym: Pyruvat
Carboxylase
Reaktion 2: Umwandlung von Citrat in Isocitrat
Citrat ist ein tertiärer Alkohol und kann somit nicht oxidiert werden. Es erfolgt eine Umwandlung zu D-
Isocitrat, welcher ein sekundärer Alkohol ist. In Lösung kommen etwa 90% Citrat, 4% cis-Aconitate
(Intermediat) und 6% Isocitrat vor, allerdings zieht die nachfolgende exergonische Reaktion das
Gleichgewicht nach rechts (∆G°‘= +6,3 kJ/mol).
Reaktion 3: Oxidative Decarboxylierung von Isocitrat zu α-Ketoglutarat
Das NAD + -gebundene Enzym Isocitrat Dehydrogenase katalysiert das Isocitrat zu einem Keton, wobei die
Reduktionsäquivalente reduziert und CO2 abgegeben wird. Endprodukt ist α-Ketoglutarat. Diese
Reaktion ist wichtig, da hier das erste NADH entsteht.
Reaktion 4: Oxidative Decarboxylierung α-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA
Die vierte Reaktion ist vergleichbar mit der Reaktion der Pyruvat Dehydrogenase. Der Ketokörper
unterläuft einer oxidativen Decarboxylierung, wodurch Succinyl-CoA, NADH und CO2 entstehen.
Succinyl-CoA ergibt zusammen mit Glycin die Bausteine für Häm-Gruppen.
Reaktion 5: Umwandlung des Succinyl-CoA in Succinat (unter GTP-Bildung)
Durch eine Synthetase wird die energiereiche Verbindung Succinyl-CoA aufgespalten, damit ATP bzw.
GTP aus ADP bzw. GDP geformt werden kann. Edukte sind daher der Metabolit, ein anorganisches
Phosphat und ein Nukleosiddiphosphat. Produkt ist Succinat, GTP und CoA werden abgespalten.
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