Lernpaket 2

Card Set Information

Author:
Ch3wie
ID:
288872
Filename:
Lernpaket 2
Updated:
2014-12-16 10:15:46
Tags:
Pyruvatdehydrogenase PDH Citratzyklus Atmungskette
Folders:
Biochemie
Description:
Biochemie - Lernpaket 2
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  1. Funktion und Aufbau der PDH
    • Funktion:
    • setzt Pyruvat zu Acetyl-CoA um

    • Aufbau:
    • -> Enzymkomplex im Mitochondrium

    • - PDH (E1) 
    •    -> Thiaminpyrophosphat (Vit B1)

    • - Dihydroliponamid-Acetyltransferase (E2)
    •    -> Liponsäure(-amid)
    •    -> Coenzym A

    • - Dihydroliponamid-DH (E3)
    •    -> FAD
    •    -> NAD+

    • außerdem:
    • - regulatorische Kinase-Untereinheit
    • - regulatorische Phosphatase-Untereinheit
  2. PDH-Reaktion
    • Schritt 1:
    • - Thiazolring des TPP gibt leicht Proton ab, reaktives Carbanion entsteht

    • -> kräftiger Elektronenzug auf Carboxylgruppe
    • -> CO2 und 2 e- spalten sich ab




    • Schritt 2:
    • - akt. Acetaldehyd wird von TPP auf Liponamid übertragen (E2)
    •  -> Disulfidbrücke des Liponamids öffnet sich
    •  -> Acetaldehyd an ein S,
    •  -> 2. S nimmt mit Proton die zwei e- auf, die sich mit CO2 abgespalten haben

    ! Acetaldehyd zu Acetylgruppe oxidiert !




    Schritt 3:


    - Liponamid überträgt Acetylgruppe auf CoA

    ! Dihydroxyliponamid-Acetyltransferase (E2) bildet also Acetyl-CoA




    Schritt 4:

    • - reduziertes Liponamid muss wieder regeneriert werden
    •  -> Liponamid schwenkt zu Dihydroliponamid-Dehydrogenase (E3)
    • -> beide SH-Gruppen durch prosthetisches FAD oxidiert
    • -> FADH2 gibt e- an NAD+ weiter



    Insgesamt:

    Pyruvat + CoA + NAD+ -> Acetyl-CoA + CO2 + NADH+H+
  3. Regulation der PDH
    • -> PDH phosphoryliert INAKTIV (an Serinrest E1)
    • -> cAMP kann Mitomembran nicht passieren

    • PDH-Kinase:
    • +: Acetyl-CoA, NADH (-> Phosphorylierung!)
    • -: Pyruvat, ADP, Ca

    • PDH-Phosphatase:
    • +: Ca, Mg

    • PDH:
    • -: Acetyl-CoA, NADH (klass. Produkthemmung)

  4. Citratzyklus
    Schritt 1:



    • - OH und COO- des zentralen C-Atoms haben 2 Möglichkeiten der räumlichen Anordnung, Enzyme erkennen dies und es werden immer CO2's des ursprünglichen Oxalacetats abgespalten, NICHT die von Acetyl-CoA!!
    • - Citrat = Anion der Zitronensäure

    Schritt 2:

    • - Citrat hat keine HO-C-H- und keine -CH2-CH2-Gruppe
    •    -> kein Substrat für NAD+- oder FAD-abhängige Dehydrogenasen!



    Schritt 3:



    - Isocitrat-DH katalysiert nur Oxidation, Decarboxylierung spontan!

    Schritt 4:




    • - Succinyl-CoA + Glycin = δ-Aminolävulinsäure
    •    -> 1. Metabolit der Hämsynthese
    •    -> Porphyrin-Synthese

    • MERKE!
    • - CO2 und NADH entstehen im CC bei
    •    - Isocitrat-DH
    •    - a-Ketoglutarat-DH
    • außerdem bei PDH
    • -> dieses CO2 bildet den Großteil des gesamten abgeatmeten CO2

    Schritt 5:



    - Energie zur GTP-Synthese aus Spaltung der Thioesterbindung

    Schritt 6:




    - Zusammenhang Atmungskette!

    Schritt 7+8:



    Enzyme: Fumarathydratase und Malat-DH

    • - Fumarat als Substrat für DH ungeeignet
    •    -> F. + Wasser = Malat
    •    -> Malat hat HO-C-H-Gruppe

    Reaktionsgleichung Citratzyklus:

    • Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + 2H2O + Pi
    • -> 2CO2 + CoA + 3 NADH + FADH2 + GTP

    Energieausbeute:

    • 3 NADH - 7,5 ATP
    • 1 FADH2 - 1,5 ATP
    • 1 GTP - 1 ATP
    • -> 10 ATP

    Regulation:

  5. Elektronentransportierende Coenzyme der Atmungskette
  6. Atmungskette
    Komplex I - NADH-Ubichinon-Oxidoreduktase:



    • - Reduktion von Ubichinon löst Konformationsänderung aus (durch helikales Transmissionselement)
    • -> 4 H+ transportiert

    Komplex II - Succinat-DH, Succinat-Ubichinon-Oxidoreduktase

    - komp. Hemmung durch Malonat (klassisch)



    Komplex III und Q-Zyklus - Cytochrom-bc1- Komplex, Ubichinol-Cytochrom-c-Oxidoreduktase

    • - 11 Untereinheiten, u.a.
    •  - Cytochrom b (2 Häm gebunden)
    •  - Cytochrom c1 (1 Häm gebunden)
    •  - Rieske-Eisen-Schwefel-Protein (mit Fe-S-Zentrum Typ 2F/2S)

    Ablauf:

    - wenn Ubichinon 2 e- aufnimmt, erhält es gleichzeitig 2 Protonen (aus Matrixwasser)

    • - Ubichinol wandert dann zu Bindestelle an KIII
    •  -> AUSSENseite der Innenmenbran (zum IMR gerichtet)
    •  -> 2e- an KIII, 2H+ an IMR

    • - je 1 e- über 2Fe/2S zu Cytochrom c,
    • - jedes 2. e- innerhalb KIII übber Häm bL und Häm bH zu 2. Ubichinon-Bindestelle (INNENseite der Innenmenbran - zur Matrix gerichtet) an der außerhalb KIII ein Ubichinon liegt
    • - dieses nimmt 2 e- und 2 H+ (aus Matrix) auf, geht zu 1. Bindestelle usw.

    -> Q-Zyklus erlaubt Export von 4 H+ pro 2 e-



    Komplex IV - Cytochrom-c-Oxidase

    • - durch e-Übertragung auf O2 entsteht Energie
    • -> 2 H+ rausgepumpt


    • Aufbau:
    •  - CuA-Zentrum (2 Cu-Ionen)
    •  - Häm-a-Gruppe (Cytochrom a)
    •  - Häm- a3-Gruppe (Cytochrom a3)
    •  - CuB-Zentrum (1 Cu-Ion)

    Ablauf:

    • - je 1e- von Cyt c auf CuA-Zentrum,
    • -> Cyt a -> Cyt a3
    • -> Fe von Cyt a3 nimmt wohl mehrere e- gleichzeitig auf und gibt diese dann zusammen an fest gebundenes O2 ab (zeitweise Fe4+, O2 von anderer Seite an CuB fixiert)
    • -> 2 Protonen aus Matrix für 1/2 O2 verbraucht, gleichzeitig 2 exportiert

  7. Ubichinon
    - Isoprenoid (besteht aus 10 Isopreneinheiten + Benzochinongruppe)

    • Ubichinon
    •      + 1 e- + H+
    • -> Semichinon
    •      + 1 e- + 1 H+
    • -> Ubichinol (QH2)

    • sammelt e- von:
    • - K I
    • - K II- ETF-Ubichinon-Oxidoreduktase (aus β-Oxidation via FADH2)
    • - Glyc-3-Ph-DH (aus Glykolyse via NADH2)
  8. Wie gelangt NADH aus Glykolyse in das Mitochondrium?
    1) Malat-Aspartat-Shuttle



    2) Glycerophosphat-Shuttle

    • NADH gibt e- an Dihydroxyacetonphosphat ab
    • -> α-Glycerophosphat
    • dieses gibt e- an Glycerophosphatoxidase (GPOX) ab
    • -> Bildung von enzymgebundenem FADH2
    • dieses gibt e- dann an Ubichinon ab
  9. Citratzyklus - Funktion, Lokalisation und Reaktionsgleichung
    • Umwandlung von Acetyl-CoA (aus ox. Decarboxylierung, β-Oxidation, Aminoabbau) in CO2
    • Frei werdende Energie in Form von NADH und FADH2 fixiert und dann zur Atmungskette für ATP-Synthese
    • alle Enzyme im Mitochondrium
    • Reaktionsgleichung:
    • Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + 2H2O + P
    • -> 2 CO2 + CoA + 3NADH + FADH2 + GTP
  10. Energiebilanz von Pyruvat zu CO2
    • Pyruvat + 4 NAD+ + FAD + GDP + 2H2O + Pi
    • -> 3 CO2 + 4 NADH + FADH2 + GTP
  11. Hemmstoffe Atmungskette
    • Rotier mal gegen den Kreis aus Oliven:
    • Rotenon (u. Barbiturate) hemmt Komplex I
    • Malonat hemmt Komplex II
    • Antimycin hemmt Komplex III
    • Kohlenmonoxid hemmt Komplex IV
    • Aurovertin hemmt Komplex V
    • Oligomycin hemmt ebenfalls Komplex V

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