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

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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 CO2-Gruppen übertragen kann (Coenzym bei Carboxylierungen wie z.B. die Bildung von Oxalacetat aus Pyruvat).

2 Vollständige Oxidation
Die Abschnitte der Energiegewinnung Vorbereitungsphase 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 CO2. -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 äußere Membran innere Membran/ Cristae Matrix

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

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+CO2+NADH+H+ Coenzym A ADP mit 3‘-Phosphat Vitamin

7 Coenzym A ist Carrier von aktivierten C2-Einheiten
Ein Thioester dessen Hydrolyse stark exergonisch ist : Acetyl-CoA + H2O Acetat+CoA DG‘°=-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+CO2+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 pKs von 10, es ist also leicht zu dissoziieren. Das Carbanion kann nucleophil das Pyruvat angreifen. Generell: TPP kann a-Ketosäuren decarboxylieren

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

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

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

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 Dihydrolipoyl- Dehydrogenase Pyruvat- Dehydrogenase Dihydrolipoyl- Transacetylase

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

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

23 Hydrolyse des Citryl-CoA‘s

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 CO2 ab!

26 a-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 CO2 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
Succinat-DH Fumarase Malat-DH Änderung von DG‘° reicht nicht für NADH-Herstellung

29 Immer das gleiche... Succinat

30 Die Nettogleichung des Citratzyklus
Acetyl-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H++CoA Die elektronen der Oxidation vom Acetylrest sind nun alle in NADH bzw. FADH2 gefangen. O 2 CO2 CH3-C-CoA Elektronen