19.5
Der Zitronensäurezyklus: Ausgabe
Das Hauptziel des Zitronensäurezyklus ist es, Energie aus den Elektronen zu gewinnen, die aus Zuckermolekülen wie Glukose gewonnen werden.
Beim Eintritt in den Zitronensäurezyklus durchläuft Acetyl-CoA eine Reihe von Reaktionen, bei denen es seine Acetylgruppe als Kohlendioxid verliert.
Während der oxidativen Schritte des Zyklus werden die Elektronen auf NAD+ übertragen, wodurch NADH entsteht.
GTP, das aus der Umwandlung von Succinyl-CoA in Succinat entsteht, wird leicht in ATP umgewandelt.
In der nächsten Reaktion werden die Elektronen aus der Succinatoxidation verwendet, um FAD zu FADH2 zu reduzieren.
Somit erzeugt jede Umdrehung des TCA-Zyklus zwei CO2 -Moleküle, drei NADH, ein FADH2 und ein ATP.
Der Zyklus muss zweimal durchlaufen werden, da bei der Oxidation jedes Glukosemoleküls zwei Pyruvate entstehen.
Daher erzeugt der Zitronensäurezyklus für jedes oxidierte Glukosemolekül vier CO2-, sechs NADH-, zwei FADH2- und zwei ATP-Moleküle.
Die aus dem TCA-Zyklus erzeugten Coenzyme NADH und FADH2 werden während der oxidativen Phosphorylierung verwendet, um mehr ATP zu produzieren.
Der Zitronensäurezyklus wird als amphibolischer Stoffwechselweg bezeichnet, da er sowohl anabol als auch katabolisch wirkt. Die zyklischen Reaktionen gleichen den Fluss der Substrate aus, um der Zelle eine optimale Konzentration an NADH und ATP zu liefern.
Regulierung des Zitronensäurezyklus
Der Zitronensäurezyklus wird auf verschiedene Weise reguliert, einschließlich der Rückkopplungshemmung, der Regulierung der Enzymaktivitäten und der damit verbundenen anaplerotischen oder kataplerotischen Wege.
Das Hauptsubstrat des TCA-Zyklus – Acetyl-CoA – wird durch die Wirkung des Pyruvatdehydrogenase (PDH)-Komplexes produziert. Bei übermäßiger Produktion kann Acetyl-CoA den PDH-Komplex hemmen. Darüber hinaus kann die hohe Konzentration der Produkte NADH und ATP auch die Aktivität des PDH-Komplexes stark hemmen und anschließend den Zitronensäurezyklus hemmen.
In ähnlicher Weise können die Enzyme Citrat-Synthase, Isocitrat-Dehydrogenase und ɑ-Ketoglutarat-Dehydrogenase einer allosterischen Regulierung über Produkte und Zwischenverbindungen wie NADH, ATP und Succinyl-CoA unterliegen, die während des TCA-Zyklus erzeugt werden.
Recycling von TCA-Zykluszwischenprodukten
Im Falle einer Überproduktion werden die Zwischenprodukte des TCA-Zyklus über einen als Kataplerose bezeichneten Prozess auf andere Wege geleitet, wo sie als Vorläufer für die Biosynthese fungieren. Diese zugeführten Zwischenprodukte werden kataplerotische Moleküle genannt. Unter Bedingungen begrenzter Verfügbarkeit kann der TCA-Zyklus jedoch die Zwischenmetaboliten aus anderen Stoffwechselwegen aufnehmen, um den Zyklus am Laufen zu halten. Dieser Mechanismus wird als Anaplerose bezeichnet, und die zugeführten Verbindungen werden als anaplerotische Moleküle bezeichnet.
Das Hauptziel des Zitronensäurezyklus ist es, Energie aus den Elektronen zu gewinnen, die aus Zuckermolekülen wie Glukose gewonnen werden.
Beim Eintritt in den Zitronensäurezyklus durchläuft Acetyl-CoA eine Reihe von Reaktionen, bei denen es seine Acetylgruppe als Kohlendioxid verliert.
Während der oxidativen Schritte des Zyklus werden die Elektronen auf NAD+ übertragen, wodurch NADH entsteht.
GTP, das aus der Umwandlung von Succinyl-CoA in Succinat entsteht, wird leicht in ATP umgewandelt.
In der nächsten Reaktion werden die Elektronen aus der Succinatoxidation verwendet, um FAD zu FADH2 zu reduzieren.
Somit erzeugt jede Umdrehung des TCA-Zyklus zwei CO2 -Moleküle, drei NADH, ein FADH2 und ein ATP.
Der Zyklus muss zweimal durchlaufen werden, da bei der Oxidation jedes Glukosemoleküls zwei Pyruvate entstehen.
Daher erzeugt der Zitronensäurezyklus für jedes oxidierte Glukosemolekül vier CO2-, sechs NADH-, zwei FADH2- und zwei ATP-Moleküle.
Die aus dem TCA-Zyklus erzeugten Coenzyme NADH und FADH2 werden während der oxidativen Phosphorylierung verwendet, um mehr ATP zu produzieren.
- Citratzyklus - Entscheidender Stoffwechselweg, der Acetyl-CoA abbaut, um ATP & NADH zu produzieren.
- Amphibolischer Weg - Ein biologischer Weg, der sowohl katabolen als auch anabolen Prozessen dient.
- Pyruvat-Dehydrogenase (PDH) Komplex - Enzymkomplex, der Pyruvat in Acetyl-CoA umwandelt.
- Anaplerose - Prozess, durch den Zwischenprodukte (anaplerotische Moleküle) im Citratzyklus aufgefüllt werden.
- Katapleurose - Prozess, bei dem überschüssige TCA-Zyklus-Zwischenprodukte (kataplerotische Moleküle) für andere biosynthetische Wege umgeleitet werden.
- Definieren Sie den Citratzyklus – Erklären Sie die Rollen und Funktionen, die er bei der Energieproduktion spielt (z. B. Citratzyklus).
- Kontrastieren Sie Anaplerosis vs. Kataplerosis – Erklären Sie die wichtigsten Unterschiede und Rollen im Citratzyklus (z. B. Anaplerosis).
- Erkunden Sie den PDH-Komplex – Diskutieren Sie, wie er zum Citratzyklus beiträgt (z. B. Pyruvatdehydrogenase-Komplex).
- Erklären Sie die amphibole Natur des TCA-Zyklus - Eine kurze Beschreibung, wie er sowohl Abbau- als auch Syntheseprozesse unterstützt.
- Im Kontext anwenden – Diskutieren Sie die Relevanz dieses Zyklus im gesamten Zellstoffwechsel.
- Was ist der Citratzyklus und wie trägt er zur ATP-Produktion bei?
- Wie wird der Pyruvat-Dehydrogenase (PDH)-Komplex im Citratzyklus reguliert?
- Was sind Anaplerosis und Kataplerosis in Bezug auf den Citratzyklus?
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