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Zur Erinnerung... -Durch die Gluconeogenese wird aus kleinen Molekülen die nicht zu den Kohlenhydraten gehören (Glycerin, Aminosäuren, Lactat) Glucose.

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Präsentation zum Thema: "Zur Erinnerung... -Durch die Gluconeogenese wird aus kleinen Molekülen die nicht zu den Kohlenhydraten gehören (Glycerin, Aminosäuren, Lactat) Glucose."—  Präsentation transkript:

1 Zur Erinnerung... -Durch die Gluconeogenese wird aus kleinen Molekülen die nicht zu den Kohlenhydraten gehören (Glycerin, Aminosäuren, Lactat) Glucose hergestellt. -Die Gluconeogenese ist nicht einfach die Umkehrung der Glycolyse. Die irreversiblen Schritte der Glycolyse werden bei der Gluconeo- genese unter Energieaufwand umgangen. -Pyruvat wird unter Energieverbrauch in den Mitochondrien zu Oxalacetat und anschließend im Cytosol zu Phosphoenolpyruvat umgewandelt. -Spezifische Phosphatasen spalten Phosphatgruppen von F-1,6BP bzw. G-6-P ab und erlauben so die Synthese der Glucose. -Biotin ist ein Vitamin, welches als prosthetische Gruppe CO 2 -Gruppen übertragen kann (Coenzym bei Carboxylierungen wie z.B. die Bildung von Oxalacetat aus Pyruvat).

2 Vorbereitungsphase Die Abschnitte der Energiegewinnung Abbau zum AcCoA unter Gewinnung von ATP Vollständige Oxidation und effiziente ATP- Gewinnung

3 Der Citratzyklus/Tricarbonsäurezyklus/ Krebs-Zyklus -Der Citratzyklus ist der erste Teil der aeroben Verbrennung von Brennstoffen. -Die Brennstoffe werden maximal oxidiert zum CO 2. -Nahezu alle Brennstoffe werden im Citratzyklus oxidiert. -Mehr als 95% der in der Zelle generierten Energie kommt durch den Citratzyklus und der anschließenden oxidativen Phosphorylierung. -Der Citratzyklus generiert kein ATP (nur ein wenig GTP)! Es werden Reduktionsäquivalente für die anschließende Atmung gebildet. -Der Citratzyklus läuft in den Mitochondrien ab.

4 Matrix äußere Membran innere Membran/ Cristae

5 Dieser C2-Körper kommt von Pyruvat In diesen Verbindungen werden die Reduktionsäquivalente gespeichert 2 C1-Körper werden maximal oxidiert Citrat

6 Das Acetyl-CoA: Der Brennstoff des Citratzykluses -es werden C2-Einheiten aus der Glycolyse in den Citratzyklus in Form von Acetyl-CoenzymA eingeschleust. Pyruvat +CoA+NAD + Acetyl-CoA+CO 2 +NADH+H + ADP mit 3-Phosphat Coenzym A Vitamin

7 Coenzym A ist Carrier von aktivierten C2-Einheiten Ein Thioester dessen Hydrolyse stark exergonisch ist : Acetyl-CoA + H 2 OAcetat+CoA G°=-31kJ/mol

8 Die Herstellung von Acetyl-CoA aus Pyruvat -Umwandlung erfolgt in der Mitochondrien-Matrix durch den Pyruvat-Dehydrogenasekomplex: Pyruvat +CoA+NAD + Acetyl-CoA+CO 2 +NADH Ein Multiprotein- Komplex mit einer Masse von 4-10Mio Dalton!

9 Der Pyruvat-Dehydrogenasekomplex -Complex enthält 5 Cofaktoren: Thiaminpyrophosphat (B1) Liponamid (Liponsäure) FAD (Riboflavin) CoA (Pantothensäure) NAD (Niacin) katalytische Cofaktoren stöchiometrische Cofaktoren Drei Schritte: Decarboxylierung, Oxidation und Übertragung auf CoA

10 Der erste Schritt: Die Decarboxylierung von Pyruvat Prosthetische Gruppe:TPP dieses Proton hat ein pK s von 10, es ist also leicht zu dissoziieren. Das Carbanion kann nucleophil das Pyruvat angreifen. Generell: TPP kann -Ketosäuren decarboxylieren

11 Carbanion von TPP -Ketosäure wirkt als Elektronenfalle Hydroxyethylgruppe Die Pyruvat-Dehydrogenase Komponente E1: 1. Decarboxylierung von Pyruvat 2. Oxidation zum Acetat 1. Decarboxylierung

12 Der zweite Schritt: Oxidation der Hydroxyethylgruppe und Übertragung auf Liponamid S hat Oxidationszahl -1

13 die S-S-Brücke wird reduziert (-1 auf -2) das C wird Oxidiert (+1 auf +3) Die Oxidation zur Acetylgruppe

14 Die Übertragung des Acetylrests auf das Coenzym A E2 (Dihydrolipoyl-Transacetylase)

15 Die Regeneration des oxidierten Liponamids: (= Funktion von E3, eine Dehydrogenase) Dihydrolipoyl-Dehydrogenase

16 Das Flavinadenindinucleotid (FAD) = Acceptor für zwei Wasserstoffe Proteine mit dieser prostethischen Gruppe heißen Flavoproteine Riboflavin (B2)

17 Pyruvat- Dehydrogenase Dihydrolipoyl- Transacetylase Dihydrolipoyl- Dehydrogenase

18 Vorteil: Die Organisation in Multienzym-Komplexe optimiert die Effizienz der Katalyse und verhindert Nebenreaktionen Transacetylase Dehydrogenase

19

20 Das Einschleusen von Acetylgruppen in den Citratzyklus: Die Reaktion der Citrat-Synthase die Hydrolyse des Thioesters treibt die Reaktion an Aldolkondensation Synthasen:Enzymklasse, die zwei Einheiten ohne ATP-Verbrauch miteinander verbindet.

21 H+ vom His erleichtert die Enolform-Ausbildung

22 His erleichtert die Bildung einer OH-Gruppe und damit den nucleophilen Angriff

23 Hydrolyse des Citryl-CoAs

24 Die Aconitase katalysiert eine isomerisierungs-Reaktion Aconitase ist ein Eisen-Schwefel Protein Vorbereitung der Decarboxylierung

25 Die Dehydrogenase-Reaktion mit anschließender Decarboxylierung Isocitrat-Dehydrogenase eine ß-Ketosäure ist instabil und spaltet CO 2 ab!

26 -Ketoglutarat-Dehydrogenase -Der Reaktionsmechanismus ist identisch zur Umwandlung von Pyruvat zum Acetyl-CoA (der Dehydrogenase-Komplex ist homolog E1, E2 bzw. identisch E3). Abspaltung von CO 2 über TPP!

27 Die Spaltung des Thioesters generiert GTP -Hydrolyse hat DG°=-33kJ/mol Succinyl-CoA Synthase Die Spaltung des Acetyl-CoAs ist mit der Herstellung von Citrat gekoppelt. Hier wird bei einer analogen Reaktion GTP generiert!

28 Die Regeneration des Oxalacetats Änderung von G° reicht nicht für NADH-Herstellung Succinat-DH Fumarase Malat-DH

29 Succinat Immer das gleiche...

30 Die Nettogleichung des Citratzyklus Acetyl-CoA+3NAD + +FAD+GDP+Pi+2H 2 O 2CO 2 +3NADH+FADH 2 +GTP+2H + +CoA Die elektronen der Oxidation vom Acetylrest sind nun alle in NADH bzw. FADH2 gefangen. CH3-C-CoA O Elektronen 2 CO 2


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