Biochemie - Biologische Oxidation an der LMU München

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Mitochondrien

Recyceln ATP aus ADP
Enthalten die Komplexe der Atmungskette (Intermembranraum) , die Enzyme des Citrat-Zyklus und der FS-Oxidation (Matrix)
Eigene DNA
Zwei Membransysteme: äußere (permeable) und innere Membran (undurchlässig)
Zwei Kompartimente: Intermembranraum und Matrix

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Ort der Oxidativen Phosphorylierung (ATP-Gewinnung, Atmungskette)

Intermembranraum

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Ort der FS-Oxidation

Matrix

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Ort des Citrat-Zyklus

Matrix

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Transportsysteme zwischen Mitochondrien und Zytoplasma

Elektrogene Carrier: Adenin-Nucleotid-Carrier
Elektroneutrale, protonenkompensierte Carrier: Phosphat-Carrier
Elektroneutrale Austausch-Carrier: Citrat-Malat Shuttle, Ketoglutarat-Malat-Carrier
Neutrale Carrier: Carnitin-Acyltransferase

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Substratkettenphosphorylierung

Verbindung mit Gruppenübertragungspotential wird gebildet
Die Energie wird genutzt um ADP zu ATP zu phosphorylieren
Funktioniert ohne Sauerstoff
Läuft nur in eine Richtung ab
Zwischenprodukt 1: energiereich
Zwischenprodukt 2: energiereiches Phosphat

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Beispiele substratkettenphosphorylierung

Glykolyse

1,3-bisphosphoglycerat + ADP + H+ zu 3 Phosphoglycerat + ATP
Phosphoenolpyruvat + ADP zu Pyruvat + ATP

Citrat-Zyklus

Succinyl-CoA + Pi + ADP zu Succinat + CoA + ATP

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Gründe für das hohe Phospgorylgruppenübertragungspotential von ATP

Mesomerie: Pyrophosphat hat mehr Resonanzformen als die Phosphorylgruppe von ATP
Elektrostatische Abstoßung: die Triphosphateinheit von ATP bei pH=7 fast 4 negative Ladungen
Erhöhung der Entropie: durch Spaltung entstehen zwei Produkte
Stabilisierung durch Hydratation: Wasser bindet besser an ADP und Pi als an die Säureanhydridbindungen

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Weitere energiereiche Substanzen mit Phospgorylgruppenübertragungspotential

Kreatinphosphat
1,3-bisphosphoglycerat
Phosphoenolpyruvat
Succinyl-CoA

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Pyruvat-Dehydrogenase

Irreversible Reaktion
Vom pyruvat zu Acetyl-CoA
Oxidative Decarboxylierung
Besteht aus drei Komponenten
E1: Pyruvat-Dehydrogenase Komponente
E2: Dihydroliponid-Acetyltransferase
E3: Dihydroliponamid-Dehydrogenase
5 Coenzyme: TPP, Liponsäure, FAD, CoA und NAD+

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Regulation des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex

E2 wird durch Acetyl-CoA gehemmt
E3 wird durch NADH gehemmt
E1 wird durch die Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase inaktiviert und durch die Phosphatase wieder aktiviert
Die Phosphatase wird stimuliert durch Ca2+, Adrenalin und Fettsäuren
Niedrige Energieladung (Pyruvat und ADP) des Körpers hemmen die Kinase

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Regulation der Isocitrat-Dehydrogenase

Aktiviert durch ADP
Inhibiert durch ATP und NADH
Bei einer Hemmung häuft sich Citrat an, das im Zytoplasma die Phosphofructokinase hemmt

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