regulation der glykolyse: phosphofructokinase · (tricarbonsäurezyklus, krebs-zyklus) &...
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Regulation der Glykolyse: Phosphofructokinase
Abbauwege des Pyruvats
Weitere Oxidation(zu CO2)
Alkoholische Gärung
Pyruvat-Decarboxylase
Alkohol-Dehydrogenase
Glucose + 2 Pi + 2 ADP + 2 H+
2 Ethanol + 2 CO2 + 2 ATP ++ 2 H2O
NAD+ wird bei der Gärung regneriert,somit das Redoxgleichgewicht in der Zelle aufrechterhalten
Auch bei der Milchsäuregärung wird NAD+ regeneriert
LactatDehydrogenase
Citratzyklus(Tricarbonsäurezyklus, Krebs-Zyklus)
&
Oxidative Phosphorylierung
Überblick „Zellatmung“
Citratzyklus Oxidative Phosphorylierung
Mitochondrium
Überblick Citratzyklus
Coenzym A
β-Mercapto-ethylamin
Pantothenat
Reaktive Gruppe
3‘-Phophoadenosindiphosphat
Acteyl-Coenzym A
Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex:Bildung von Acetyl-CoA aus Pyruvat
Pyruvat + CoA + NAD+ Acetyl-CoA + CO2 + NADH
Citratzyklus 1: Bildung von Citrat
Oxalacetat Acetyl-CoA Citroyl-CoA Citrat
Citrat Synthase
Mechanismus der Citrat Synthase
Citratzyklus 2: Bildung von Isocitrat über cis-Aconitat
Aconitase
Aconitase enthält einen 4Fe-4S Clusterim aktiven Zentrum
Citratzyklus 3: Oxidation von Isocitrat zu α-Ketoglutarat und CO2
Oxalsuccinat
Isocitrat Dehydrogenase
Citratzyklus 4: Oxidation von α-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA und CO2
α-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex
Citratzyklus 5: Umwandlung von Succinyl-CoA in Succinat
Succinyl-CoA-Synthetase
Citratzyklus 6: Oxidation von Succinat zu Fumarat
Succinat-Dehydrogenase
Oxidation
Flavinadenindinukleotid (FAD)
Flavinmononukleotid
AMP
FAD / FADH2
Oxidierte Form(FAD)
Reduzierte Form(FADH2)
Citratzyklus 7: Hydratisierung von Fumarat zu Malat
Fumarase
Citratzyklus 8: Oxidation von Malat zu Oxalacetat
Oxalacetat
Malat-Dehydrogenase
Stöchiometrie des Citratzyklus
Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O
2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + CoA
Kontrolle des Citratzyklus
Rolle des Citratzyklusin der Biosynthese
Oxidative Phosphorylierung(Atmung)
Oxidative Phosphorylierung
Komplex I
Komplex III
Komplex IV
Komplex II
Mitochondriale Elektronentransportkette(Atmungskette)
Komplex I Komplex III Komplex IV
Matrix
Intermembran-raum
FMN
FeS
FeS
4 H+
4 H+ 2 H+
Q
Cyt. c
FeS
Cyt c1 CuA
CuB
Cyt a
Cyt a3
1/2 O + 2 H2+
H O2
Cytochrom c-Oxidase
Cytochrom bc -Komplex
1
Cyt b
Mitochondriale Elektronentransportkette(Atmungskette)
Komplex II Komplex III Komplex IV
Matrix
Intermembran-raum
FAD
FeS
FeS
4 H+ 2 H+
Q
Cyt. c
FeS
Cyt c1 CuA
CuB
Cyt a
Cyt a3
1/2 O + 2 H2+
H O2
Cytochrom c-Oxidase
Cytochrom bc -Komplex
1
Cyt b
Succinat-Q-Reductase
Das Redoxpotential bestimmt den Elektronenfluß in der Atmungskette
Oxidationsstufen von Flavinen
SemichinonZwischenprodukt
FlavinmononucleotidFMN (oxidiert)
FlavinmononucleotidFMNH2 (reduziert)
Eisen-Schwefel-Cluster
Cytochrome vom c-Typ
Komplex I und II übetragen Elektronen auf Coenzym Q(Ubichinon)
Gekoppelte Elektronen-Protonen Transfer Reaktionen
Oxidationsstufen von Chinonen
Coenzym QUbichinon (oxidiert)
Coenzym QUbichinon (reduziert)
SeminchinonZwischenprodukt
Struktur desCytochrom bc1-Komplex(Komplex III)
Struktur der Cytochrom c - Oxidase
Mechanismus der Cytochrom-c-Oxidase
Chemiosmotische Hypothese
ATP-Synthase(F1F0-ATPase)
Nobelpreis für Chemie 1997J. Walker, P. Boyer
Struktur desATPase F1-Komplexes
Abrahams et al., Nature 1994
α3β3Hexamer
Konformationsänderung der β-Untereinheit führt zu ATP - Freisetzung
Bindungswechsel-Mechanismus der ATP Synthase
ATP-Synthase (F1F0-ATPase)
3 ATP pro 360º↔ 10 Protonen
3,33 Protonen proATP
ATP Ausbeute bei vollständiger Oxidation von Glucose
+ 32 FADH2 aus dem Citratzyklus liefern jeweils 1,5 ATP
+ 156 NADH aus dem Citratzylkus liefern jeweils 2,5 ATP
+ 30Nettoausbeute pro Glucose
+ 52 NADH aus der oxidativen Decarboxylierung des Pyruvat liefern jeweils 2,5 ATP
+ 32 NADH der Glykolyse liefern jeweils 1,5 ATP (da NADH Transport über Glycerin-3-phosphat Shuttle)
Oxidative Phosphorylierung
Bildung von 2 FADH2
Bildung von 6 NADH
+ 2Bildung von 2 GTP aus 2 Succinyl-CoA
Citratzyklus
Umwandlung von Pyruvat in Acteyl-CoA (Bildung von 2 NADH)
Bildung von 2 NADH (Oxidation von 2 Molekülen Glycerinaldehyd-3-phosphat)
+ 2Dephosphorylierung von 2 Molekülen PEP
+ 2Dephosphorylierung von 2 Molekülen 1,3-BPG
-1Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat
-1Phosphorylierung der Glucose
ATPGlykolyse
Der kleinste Motor der Welt
Regulierte Entkopplung: Thermogenese
UCP:Uncoupling
protein
Hemmung der Atmungskette
Elektronentransfer von cytosolischen NADH:Glycerin-3-phosphat Shuttle
Elektronentransfer von cytosolischen NADH:Malat-Aspartat Shuttle