Biochemie - biologische Oxidation an der LMU München

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Mitochondrien

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Ort der Oxidativen Phosphorylierung (ATP-Gewinnung, Atmungskette) 

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Ort der FS-Oxidation
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Ort des Citrat-Zyklus 

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Transportsysteme zwischen Mitochondrien und Zytoplasma 

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Substratkettenphosphorylierung 

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Beispiele substratkettenphosphorylierung 
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Gründe für das hohe Phospgorylgruppenübertragungspotential von ATP

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Weitere energiereiche Substanzen mit Phospgorylgruppenübertragungspotential 

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Pyruvat-Dehydrogenase 

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Regulation des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex
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Regulation der Isocitrat-Dehydrogenase

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Biochemie - biologische Oxidation

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

Biochemie - biologische Oxidation

Ort der Oxidativen Phosphorylierung (ATP-Gewinnung, Atmungskette) 
Intermembranraum 

Biochemie - biologische Oxidation

Ort der FS-Oxidation
Matrix

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Ort des Citrat-Zyklus 
Matrix

Biochemie - biologische Oxidation

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 

Biochemie - biologische Oxidation

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 

Biochemie - biologische Oxidation

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

Biochemie - biologische Oxidation

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

Biochemie - biologische Oxidation

Weitere energiereiche Substanzen mit Phospgorylgruppenübertragungspotential 
  • Kreatinphosphat
  • 1,3-bisphosphoglycerat 
  • Phosphoenolpyruvat 
  • Succinyl-CoA 

Biochemie - biologische Oxidation

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+

Biochemie - biologische Oxidation

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 

Biochemie - biologische Oxidation

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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