Der Zitronensäurezyklus BCSLa: Seminar zum biochemischen Grundpraktikum für das Lehramt Dozent: Prof. Dr. Jauch Referent: Birk Gabriele Datum: 06. Oktober 2010
BCSLa: Der Zitronensäurezyklus Gliederung Geschichtlicher Hintergrund/ Entdeckung Definition Ablauf des Zitronensäurezyklus (ZSZ) Funktion der Produkte ZSZ Literatur BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
1. Geschichtlicher Hintergrund 1937: Entdeckt von Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981) „Krebs- Zyklus“ 1953: Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für diese Entdeckung Quelle: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1953/krebs-bio.html (zuletzt eingehen am 28.08.2010) BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
BCSLa: Der Zitronensäurezyklus 2. Definition Zitronensäurezyklus auch Krebs- Zyklus, Tricarbonsäurezyklus oder Citratzyklus genannt Citratzyklus: „Zentraler Kreislauf im Stoffwechsel; produziert NADH für die Atmungskette und Vorstufen für Aminosäuren, Hämsynthese, Gluconeogenese, Pyrimidinsynthese. Lokalisation: in der mitochondrialen Matrix.“ (Rehm, Biochemie light, S.120f) allg.: wichtiger Schritt für den Stoffwechsel des Körpers! Hauptaufgabe: Produktion von NADH für die Atmungskette Umwandlung des NADH mit Sauerstoff zu ATP (=Energie) Hämsynthese: Herstellung des Hämoglobin Gluconeogenese: Herstellung von Glucose aus Oxalacetat Pyrimidinsynthese: Citratcyclus liefert die Bausteine für die Pyrimidinbasen DNA BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
BCSLa: Der Zitronensäurezyklus Der Citratcyclus oxidiert in acht Schritten einen Acetyl- Rest (CH3-CO-) zu Kohlenstoffdioxid. Die dabei gewonnenen Reaktionsäquivalente werden auf NAD+ und Ubichinon übertragen und von diesen an die Atmungskette weitergegeben. vgl. Komplex II in der Atmungskette (Referat gestern) BCSLa: Der Zitronensäurezyklus Quelle: BCLa- Skript, Prof. Dr. Jauch
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E1: Citratsynthase Rotes: Acetylrest Citrat gibt dem Cyclus seinen Namen Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E2: Aconitase Citrat wird zu Isocitrat isomerisiert. Entstehung eines Stereoisomeren Verlauf der Reaktion ist stereospezifisch Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E3: Isocitratdehydrogenase 1. OH- Gruppe des Isocitrat wird durch NAD+ zum Keton oxidiert Oxidation 2. Decarboxylierung des Ketons Ketoglutarat oder 2- Oxoglutarat Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E4: α- Ketoglutaratdehydrogenase Oxidation und Decarboxylierung durch Katalisierung mit a- ketoglutarte dehydrogenase Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E5: Succinyl- CoA- Synthetase GTP + ADP GDP + ATP GTP = Guanosin- triphosphat , welches in ATP umgewandelt werden kann. Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E6: Succinatdehydrogenase Oxidation des Succinat mit FAD zu Fumarat Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf Acetyl- Rest vom Beginn ist nun vollständig zu CO2 oxidiert und das Trägermolekül Oxalacetat zu Succinat reduziert. In den folgenden drei Schritten erfolgt eine Regenerierung des des Succinat wieder zu Oxalacetat. BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E7: Fumarase Konjugierte Addition von Wasser an die olefinische Doppelbildung des Fumarat Bildung von (S)- Malat (Salz der Apfelsäure) Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus E8: Malatdehydrogenase Oxidation des (S)- Malat mit NAD+ zu Oxalacetat Der Kreis ist geschlossen und kann nun von neuem beginnen!! Quelle: http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
BCSLa: Der Zitronensäurezyklus Quelle: BCLa- Skript, Prof. Dr. Jauch
3. Ablauf des Zitronensäurezyklus FAZIT: geschlossene Reaktionsfolge, so dass das Reaktionsprodukt der letzten Stufe das Edukt der ersten Reaktion bildet. Quelle: BCLa- Skript, Prof. Dr. Jauch BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
4. Funktionen der Produkte Zitronensäurezyklus E1: Citrat = Vorstufe für Fettsäuren E3: α- Ketoglutarat = Vorstufe für Aminosäuren E4: Succinyl- CoA = Vorstufe für Porphyrinsynthese E7: Malat = Bausteine für Pyrimidinsynthese E8: Oxalacetat = Vorstufe für Gluconeogenese BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
BCSLa: Der Zitronensäurezyklus 4. Literatur Sekundärliteratur: Bruice: Organische Chemie, 5. Auflage, München 2007. Jauch: Skript BCLa, Saarbrücken, 2009. Koolman/ Röhm: Taschenatlas der Biochemie, 3. Auflage, Stuttgart 1994. Rehm/ Hammar: Biochemie light, 4. Auflage, Frankfurt am Main 2008. Stryer: Biochemie, 6. Auflage, München, 2007. Internetquellen: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1953/krebs-bio.html (zuletzt eingesehen am 28.08.2010) http://www.danielmetzsch.de/citrat.pdf (zuletzt eingesehen am 28.08.2010) BCSLa: Der Zitronensäurezyklus
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