SfdgM 2

Sind Carrier im Citratzyklus, d.h. sie nehmen die Reduktionsäquivalente (Elektronen) auf. NAD+ und FAD werden somit zu NADH+/H+ und FADH2

Ist Carrier der umgewandelten Energie

• Ort: Zytosol der Zelle
• Schritt 1: Phosphorylierung der Glukose: -1 ATP
• Schritt 3: Phosphorylierung von Fructose-6-Phosphat : -1 ATP
• Schritt 7: Dephosphorylierung von 2 Molekülen 1,3.Bisphosphoglycerat: + 2 ATPs
• Schritt 10: Dephosphorylierung von 2 Molekülen Phosphoenolpyruvat
• Schritt 6: Oxidation von 2 Molekülen Glycerinaldehyd-3-phosphat: +2 NADH

• Im Mitochondrium
• Bildung von 2 NADH

• Im Mitochondrium
• 2 ATP aus 2 Molekülen Succinyl-CoA
• 6 NADH bei Oxidation von jeweils 2 Molekülen Isocitrat, alpha-Ketoglutarat und Malat
• 2 FADH2 bei Oxidation von 2 Molekülen Succinat

Bemerkung zum Bild: Rote Pfeile zeigen cataplerotische, blaue Pfeile zeigen anaplerotische Stoffwechselwege, die eng mit dem Citratzyklus verbunden sind

• Im Mitochondrium
• 2 NADH aus Glykolyse liefern jeweils 1.5 ATP (bei NADH-Transport über Glycerin-3-phosphat-Shuttle) = 3 ATPs
• 2 NADH aus oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat liefern jeweils 2.5 ATPs = 5 ATPs
• 2 FADH2 aus Citratzyklus liefern jeweils 1.5 ATPs = 3 ATPs
• 6 NADH aus dem Citratzyklus liefern jeweils 2.5 ATP = 15 ATPs

30 ATPs (Wenn bei Atmungskette der NADH-Transport über Glycerin-3-phosphat-Shuttle passiert)

32 ATPs, wenn der Malat-Aspartat-Shuttle in der Atmungskette gebraucht wird.

ATP: Im ruhenden Muskel eine Konzentration von etw. 4mM (reicht für eine Kontraktion von ca. 1 sek.)

Kreatinphosphat: Deswegen wird bei schwerer Muskelarbeit (z.B. 100 m Lauf) durch Kreatinphosphat das ATP regeneriert durch Übertragung von Phosphorylgruppe. Der Kreatinphosphat reicht für etw. 4 sek. Danach muss ATP aus dem Stoffwechsel gebildet werden. 

Körper hat folgende Energiereserve in den Organen:

• Fettgewebe: 330kj Glucose, 560‘000kj T.g., 170kj m. EW
• Muskel: 5000kj Glucose, 2000kj  t.g., 100‘000 m. EW
• Leber: 1700kj Glucose, 2000kj T.g., 1700 mobilisierbare Proteine
• Blut: 250kj Glucose, 20kj Triacylglycerine, 0kj mobilisierbare Proteine
• Gehirn: 30kj Glucose, 0kj T.g., 0 m. EW

Der Körper braucht im Hungerzustand andere Energiereserven:

• Glucose-Verbrennung nimmt ab
• Ab dem 2. Hungertag werden vermehrt Ketonkörper produziert
• Die Fettverbrennung nimmt minimal zu, oder bleibt etwa gleich

• Pyruvat wird de-carboxyliert durch den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex
• Pyruvat + CoA + NAD+ -> Acetyl-CoA + Co2 + NADH
• Dies ist eine irreversible Reaktion! (d.h. wenn Pyruvat für Gluconeogenese gebraucht wird, wird dies nicht durch Acetyl-CoA regeneriert)
• Co2 Bildung im 1. Schritt bei der Decarboxylierung
• NADH Bildung im 2. Schrit durch Oxidation von 2 e-
• 3. Schritt CoA wird am der Acetyl-Gruppe angehängt

Refeeding Syndrom sind lebensbedrohliche Symptome, welche durch eine Zufuhr einer normalen Nahrungsmenge v.a. von KH,  nach einer längeren Unterernährung auftreten können.

Arrhytmien können durch die unterschiedlichen Elektrolytkonzentrationen intra- und extrazellulär insbesondere zur Aufrechterhaltung des Ruhepotentials der Nervenzellen benötigt werden -> es kommt zu neurologischen Ausfallerscheinungen

• Mittelpunkt des Stoffwechsels der Zelle
  • Zugang zum aeroben Abbau
  • Quelle für
    • Bausteine in Biosynthesen von AS
    • Nukleotiden
    • Porphyrinen (Häm)
    • ATP (wird nicht hauptsächlich in diesem Zyklus selbst gebildet!)

siehe Bild

Bemerkung: gelb = ketogene AS (vollständig ketogen sind nur Leu und Lys), rot = glucogene AS

Ketogene AS= werden beim Abbau nur in Ketonenkörper bzw. Acetyl-CoA umgewandelt. Nur Leucin, Lysin, Tryptophan sind ketogen

Glucogene AS: werden beim Abbau zu einem Zwischenprodukt des Citratzyklus umgewandelt. Z.b. Pyruvat. Diese können somit für die Gluconeogenese herangezogen werden.

• Schleust einen C2-Baustein in den Citratzyklus ein
• CoA hat eine hohe Enthalpie (-31.4kj* mMol) , d.h.es wird Wärme freigesetzt = exotherme Reaktion

• Proteasome sind einfach gesagt die „Abfallverwerter“ der Zelle
• Nur die mit Ubiquitin gekennzeichneten Proteine werden abgebaut
• Die proteolytisch aktiven Zentren sind in der Innenseite des Proteasoms
• Proteine werden zu Bruchstücke von Peptiden aus 7-9 AS abgebaut
• Ubiquitin wird erhalten und rezykliert
• Hemmstoffe der Proteasome
  • Bortezombi: Indikation bei Multiplem meyelom, Symptome Calcium erhöht, Renal failure, Anemia, Bone Lesions (CRAB), Wirkung: Erhalt pro-apoptotischer Faktoren

Das bei der Desaminierung von Aminosäuren frei gewordene Ammoniak stellt ein Zellgift dar und muss dementsprechend gebunden oder ausgeschieden werden. Es wird in der Leber durch Kompartimentierung abgetrennt

• Nach der Transaminierung: Transport des Ammoniaks mit Glu und Ala in die Leber und Übertrag auf Carbamoylphosphat
• Das Reaktionsgleichgewicht Glutamat -> alpha-Ketoglutarat liegt stark rechts, weil Ammoniak (als Harnstoff) rasch entfernt wird
• Glutamat-Dehydrogenase ist leberspezifisch und dort in den Mitochondrien lokalisiert
• Dadurch wird das toxische Ammoniak separiert

Pyruvat-Carboxylase katalysiert (mit Hilfe von Biotin) ATP-abhängige Carboxylierung von Pyruvat zu Oxalacetat

• Für Gluconeogenese (bei genügender Energieladung)
• Auffüllung /Sicherstellung des Citratzyklus (bei ungenügender Energieladung)
• Auffüllung des Aspartat-Zyklus
• Für das Malat-Aspartat-Shuttle um Wasserstoff resp. Elektronen aus Zytosol ins Mitochondrium zu bringen
• Für Citrat-Malat-Pyruvat-Zyklus  zur Generierung von NADPH/H+ (Biosynthese von Fettsäuren)

• Fehlet dieses Enzym kommt es zu einer Erhöhung von Pyruvat und „weiterem Ungleichgewicht“ im Körper > zeigt sich meistens in einer Azidose
• Man versucht dieses Ungleichgewicht im Säure-Basen-Haushalt zu beseitigen
• Substitution von
  • Thiamin und Liponsäure, als Cofaktor für Abbau von Pyruvat zu Acetyl –CoA
  • Ersatz der AS Apartat, Asparagin, Glutamat und Glutamin (werden normalerweise direkt od. indirekt aus Oxalacetat gebildet
  • Citrat um Citratzyklus aufzufüllen

• Elektronen von NADH und FADH2 fliessen durch 4 Proteinkomplexe und werden auf Sauerstoff übertragen
• Sauerstoff wird dann zu Wasser reduziert
• 3 der Komplexe pumpen Protonen durch die Menbran nach aussen -> Aufbau eines pH-Gradienten und eines elektrischen Transmembranpotentioals = protonenmotorische Kraft
• Protonen strömen durch einen weiteren Proteinkomplex von ATP Synthase zurück und treiben so die ATP-Synthese an

Komplex 1-4 = Respirasom

• Komplex 1 = NADH-Q-Oxidoreduktase (systemischer Name) od. NADH-Dehydrogenase ist ein Flavoprotein mit FMN als prosthetische Gruppe, das den Wasserstoff (von NADH/H+) aufnimmt. Dann erfolgt Übertragung der Elektronen auf Eisen-Schwefel-Komplexe -> dann auf Ubichinon. Bei dieser Reaktion werden 4 Protone (Wasserstoff ohne Elektrone) in den Intermembranraum geschleust.
• Komplex 2 = Succinat-Q-Reduktase od. Succinat-Dehydrogenase. Als Protetische Gruppe enthält sie FAD (welches im Citratzyklus zu FADH2 reduziert wird). Der Wasserstoff von FADH2 wird auf Eisen-Schwefel-Komplexe(Fe-S) übertragen und von dort auf Ubichinon (Ubichinol, QH2 entsteht). Pumpt keine H+
  • Ubichinon als Carrier der Elektronen zwischen Komplex 1 und 2 zu Komplex 3
• Komplex 3 = Q-Cytochrom-c-Oxidoreduktase od. Cytochrom-c-Reduktase. Übernimmt die Elektronen vom Ubichinol und gibt sie über die prosthetische Guppen (Häm bH, B1, C und FE-S) an das Cytochrom C weiter. Zudem werden wieder 4 Protonen aus der Mitochondrien-Matrix in den Intermembranraum gepumpt.
  • Cytochrom C  fungiert als Carrier zw. Komplex 3 und 4
• Komplex 4 =  Cytochrom-c-Oxidase od. Cytochrom-Oxidase. Nehmen Elektronen entgegen und übertragen diese auf Sauerstoff, der dann (mit 2H) zu Wasser reduziert wird. Als prosthetische Gruppe fungieren Häm a, a3 und Kupfer. Hier werden nochmals 2 Protonen in den Intermembranraum gepumpt.
  • Der Intermembranraum enthält nun viele Protone während in der Mitochondrien-Matrix es nur wenige hat. Diese unterschiedliche Ladung macht den Protonengradienten genannt. Die Kraft die in diesem Gradienten steckt, wird als protonenmotorische Kraft bezeichnet.

Berkrung zum Bild: Namen etc. aus dem Text merken (von Jenzer), Bild braucht teilweise andere Namen.

• Erzeuger einer protonenmotorische Kraft (Delta-p) (Ladungstrennung analog Batterie)
  • Delta P = chemischer (pH) Gradient (Proton = sauer, ) + elektrischer Gradient
• Dadurch Antrieb der ATP-Synthese
• Funktion des Protonengradienten: Freisetzung des ATP aus der Synthase

Mit der ATP-Synthase auch „Komplex 5“ genannt

• Molekularer Motor, aus Rotor (F1) und Stator (Fo)
  • Protonenleitende Einheit (Fo) lässt die Protonen entland des Gradienten wieder in die Mitochondrienmatrix zurück fliessen. (Enthällt 2 Halbkanäle und Asparginsäure (Warum wird das in PPP erwähnt??))
  • Katalytische Einheit „Rotationskatalyse“ (F1) befindet sich auf der Matricseite der Mitochondrien. Hier wird aus ADP und P -> ATP.

• Alle Fettlösliche (ADEK) und Vitamin C

Bestandteil von Rhodopsin

• Photorezeptormolekül der Stäbchen der Netzhaut = Opsin + 11-cis-Retinal verbunden mit Lysinrest des Opsins

• Vit. A-Mangel ergibt Xerophtalmie (Corneaverhornung) und Nachtblindheit (Verarbeitungsstörung der ins Sehpigment eintretenden Photonen)
• Einfluss auf Reproduktion, Wachstum und Differenzierung von Zellen, embryonale Entwicklung

• Carboxyliert Glutamatresten (der Faktoren 2,7,9,10 in der Leber und des Osteocalcins) für bessere Ca2+ Bindung in Blutgerinnung und Knochenstoffwechsel
• Formen
  • K1 Phyllochinon
  • K2 Menachonin (Bildung durch Bakterien in Darm)
  • K3 Menadion
  • K4 Hydroxychinon
• Antagonisten
  • Coumarinederivate, orale Antikoagulanzien wie Sintrom, Marcoumar

• Prosthetische Gruppe von Carboxy-transferasen (d.h. es transferiet CO2)
• Ersatz von Oxalacetat durch biotinabhängige Carboxylierung von Pyruvat zu Oxalacetat (anstatt Decarboxylierung zu Acetyl-CoA)
  • Siehe Frage zu Pyruvat-Carboxylase!
• Avidin in rohem Eiweiss bildet stabilen Komplex mit Biotin und kann bei permanentem Verzehr zu Biotinmangel führen

Beim Coenzym A

Kupfer und Eisen: welche Rolle übernehmen diese Metallionen im Körper?

• Übernehmen Co-Faktoren-Funktion
• Cu als Co-Faktor bei Coeruloplasmin-Biosynthese (Oxidation von Fe(2) zu Fe(3) für die Transferrinbindung)
• Eisen und Kupfer bei Fenton-like Reaktion (was immer das heissen mag…)

• in über 200 Enzymen, v.. Metalloproteasen
  • Schutzfaktor in der Wundheilung, Acrodermatitis und weiteren Entzündlichen Krankheiten
  • Inhibiert Aktivierung von NF-κB
  • Scavenger von ROS
  • Schutzfaktor bei Macula Degeneration
• Zinkfinger: bei Nukleinsäuresynthese (RNA / DNA – Polymerase)
• Alkalische Phosphatase: (Biomarker Prostatatumoren)
• Cytosolische Zn/Cu-Superoxiddismutase (Oxidationsschutz, s. reaktive Sauerstoffderivate ROS)

• Co-Faktor der Glutathionperoxidase (Pentosephosphat Shunt, Oxidationsschutz, s. reaktive Sauerstoffderivate ROS)

• mitochondriale Superoxiddismutase (Oxidationsschutz, s. reaktive Sauerstoffderivate ROS)

• Xanthinoxidase