Wo findet der citratzyklus statt

Der Citratzyklus ist eine zyklische Reaktionsfolge, bestehend aus acht Reaktionen. Er hat eine zentrale Stellung im Stoffwechsel: Das Acetyl-CoA, welches beim Abbau fast aller Energieträger des Organismus anfällt, wird hier zu CO2 oxidiert und die dabei freiwerdende Energie in Form der Reduktionsäquivalente FADH2 und NADH+H+ gespeichert. Auch dient der Citratzyklus als Lieferant für Substrate verschiedener Biosynthesen.

• Ziele
  1. Abbau von Acetyl-CoA zu CO2 und Bildung der Reduktionsäquivalente FADH2 und NADH+H+
  2. Bereitstellung von Substraten für verschiedene Synthesevorgänge der Zelle
• Ort: Mitochondriale Matrix
• Ausgangsstoffe: Acetyl-CoA und Oxalacetat
• Prinzip und Reaktionsschritte
  • Phase 1: Oxidation von Acetyl-CoA zu zwei CO2 unter Bildung von Succinat (Acetyl-CoA + Oxalacetat → Citrat → Isocitrat → α-Ketoglutarat + CO2↑ → Succinyl-CoA + CO2↑ → Succinat)
  • Phase 2: Regeneration des Ausgangsstoffes Oxalacetat aus Succinat (Succinat → Fumarat → Malat → Oxalacetat)

Die Zwischenprodukte des Citratzyklus: Zitronen im Koma sind super für meine Oma!

Den Citratzyklus kann man in zwei Phasen einteilen: 1. Die Oxidation von Acetyl-CoA zu zwei CO2 unter Bildung von Succinat und 2. die Regeneration des Ausgangsstoffes Oxalacetat aus Succinat .

Phase 1: Oxidation von Acetyl-CoA

Hirntumore
Bei einigen Hirntumoren (insb. Astrozytomen) kann eine Mutation der Isocitratdehydrogenase nachgewiesen werden. Dadurch wird Isocitrat zunächst regulär in α-Ketoglutarat umgewandelt, welches dann aber zu 2-Hydroxyglutarat reduziert wird. Letzteres stimuliert als Onkometabolit die Methylierung bestimmter DNA-Abschnitte. Die Prognose bei Astrozytomen mit dieser Mutation ist interessanterweise besser als bei Astrozytomen ohne diese Mutation.

Phase 2: Regeneration des Oxalacetats

Im Citratzyklus entstehen insgesamt drei Moleküle NADH+H+, ein Molekül FADH2 und ein Molekül GTP. Die Reduktionsäquivalente NADH+H+ und FADH2 werden in der Atmungskette oxidiert, die dabei freiwerdende Energie zur Bildung von ATP verwendet. Pro Molekül NADH+H+ entstehen dabei etwa 2,5 ATP, pro FADH2 etwa 1,5 ATP .

• 7,5 ATP (aus 3 NADH+H+)+ 1,5 ATP (aus 1 FADH2) + 1 ATP (aus 1 GTP) = 10 ATP

Wozu dient der Citratzyklus bzw. was ist sein Ziel?

Welche Umwandlungen bzw. Reaktionsschritte finden jeweils in Phase 1 und Phase 2 des Citratzyklus statt?

Reaktionsschritte des Citratzyklus

Beschreibe die ersten drei Reaktionen in Phase 1 genauer (u.a. beteiligte Enzyme, Reaktionstyp)!

Was geschieht in der vierten (vorletzten) Reaktion von Phase 1 des Citratzyklus? Beschreibe das beteiligte Enzym etwas näher!

Mit welcher Reaktion endet die Phase 1 des Citratzyklus?

Wie wird in Phase 2 des Citratzyklus der Ausgangsstoff regeneriert? Benenne auch die Reaktionstypen und beteiligten Enzyme! Welches Enzym hat hier eine Doppelfunktion?

Woher kann das im letzten Schritt des Citratzyklus benötigte Malat auch stammen und wie wird es in den Citratzyklus eingeschleust?

Regulation des Citratzyklus

Welche Rolle spielt die Isocitratdehydrogenase bei der Regulation des Citratzyklus?

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Citratzyklus

Einleitung

Reaktionen des Citratzyklus

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1. Rassow et al.: Duale Reihe Biochemie. 2. Auflage Thieme 2008, ISBN: 978-3-131-25352-1 .
2. Heinrich et al. (Hrsg.): Löffler/Petrides: Biochemie und Pathobiochemie. 9. Auflage Springer 2014, ISBN: 978-3-642-17971-6 .
3. Berg et al.: Biochemie. 7. Auflage Springer Spektrum 2012, ISBN: 978-3-827-42988-9 .
4. Dettmer et al.: Biochemie. 1. Auflage Elsevier 2012, ISBN: 978-3-437-41784-9 .