Biochemie 2

• Induktion der Synthese durch Insulin → Signal für Sättigungszustand des Organismus 
• Induktion des Abbaus durch Glukagon (Leber) oder Adrenalin (Muskel)

Signalkaskade: 

• Adrenalin bzw. Glukagon binden an G-Protein gekoppelten 7-Helixrezeptor auf der außenseite der Plasmamembran.
• Damit wird die Adenylat-Cyclase aktiviert. Diese bildet num im Innern der Zelle den sekundären Botenstoff cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) us ATP. 
• cAMP stimuliert Protein-Kinase A, welche die Phosphorylasekinase phosphoryliert. Diese aktiviert die Phosphorylase und deaktiviert die Glykogen-Synthase. 
• Resultat: Glykogen-Abbau 

Oxidativer Teil: (irreversibel)

Dabei findet Oxidationsreaktionen statt, wobei NADPH und CO2 gewonnen wird. Irreversible Oxidation des G6Ps ird anhand der NADP+-Spiegel reguliert. 

Nicht-Oxidativer Teil: 

Reversibler Teil des Pentophosphatwegs, dabei werden die C4-, C5, C6 und C7-Zucker ineinander transformiert, er dient nicht der Erzeugung weiterer Reduktionsäquivalente. 

• Hohe Bedarf an NADPH (Situation 3)

Unter Beteiligung der GLuconeogenese kann G6P bei wiederholte Durchlaufen des Pentophosphatwegs vollständig zu CO2 oxidiert werden. 

• Bedarf an Ribose-5-Phosphat bei Zellteilung (Situation 1)

Durch Entzug von Fructose-6-Phosphat und Glyerinaldehyd-3-Phosphat aus der Glykolyse kann unabhängig von NADPH Ribose-5-Phosphat synthesiert werden. 

• Bedarf an ATP (Situation 4 + Bedarf an NADPH)

Fructose-6-Phosphat und Glycerinaldehyd-3-Phosphat können in die Glykolyse einfließen und werden dort zur Pyruvat abgebaut. 

• Bedarf an Ribose-5-Phosphat und NADPH gleichzeitig (Situation 2)

Gluconeogenese:= Glucosesyntheses aus Molekülen, die nicht zu den Kohlenhydrten gehören. Diese Molek+le werden zuerst in Pyruvat umgewandelt oder treten bei späteren Zwischenstufen wie Oxalacett und DHAP in den Stoffwechselweg ein. Vorstufen sind meistens Lactat, AS und Glycerin. 

Pyruvat-Carboxylase ist ein mitochondriales Enzym, während die anderen Ezyme der Gluconeogenese sich hauptsächlich in Cytoplasma befinden. Das Oxalacetat als Produkt der von Pyruvatcarboxylase katalysierte Reaktion muss daher ins ins Cytoplasma transportiert werden.

Oxalacetat wird als Aspartat oder Malat ins Cytosol aus der Mitochondrien transportiert. Auf der Cytosolseite wird es wieder in Oxalacetat umgewandelt und in der Glukoneogenesis verwendet. 

• NADH-abhängige Malatdehydrogenese in Mitochondrien
• Nach dem Transport in Cytoplasma, wird es durch eine NAD+-gekoppelte Malatdehydrogenase wieder zu Oxalacetat oxidiert. 
• Die Bildung von Oxlacetat aus Malat liefert NADH, welche im weiteren Verlauf bei Gluconeogenese benötigt wird. 

Oxalacetat wird dann durch PEP-Carboxylase decarboxyliert und phosphoryliert, um PEP zu bilden. 

Dabei laufen die katabole und anabole Rektionen gleichzeitig. Gegenläufige Reaktionen wie die Phosphorylierung von F6P zu F-1,6-BP bzw. dessen Rückreaktion (Reaktion der Fluconeogenese) mittels Hydrolyse laufen in diesem Fall gleichzeitig ab und das nennt man Susbtratzyklus. 

Eine Möglichkeit ihrer Nutzen besteht darin, dass Substratzyklen Stoffwechselsignale verstärken (Effizienz der Regulation wird unter Energieverlust erhöht). 

• Hummeln halten eine Thoraxtemperatur von 30 °C durch Substratzyklus mit voll aktiver Phosphofructokinase und Fructose-1,6-bisphosphatase im Flugmuskel aufrecht → Wärmeerzeugung durch ATP-Hydrolyse

• Honigbiene mit kaum aktiver Fructose-1,6-bisphosphatase kann dagegen bei niedrigen Temperaturen nicht fliegen