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Oxidative Decarboxylierung

Ist Sauerstoff vorhanden, dann sind im Prinzip alle Schritte, die nach dem Substrat Pyruvat im abbauenden Stoffwechsel folgen, schon Teile der Atmungskette. Dies wird deutlich sichtbar an der Lokalisierung dieser Stoffwechselvorgänge. Wir wechseln das Kompartiment! Vom Zytosol, dem Ort der Glykolyse, wird nun Pyruvat in die Mitochondrien transportiert.

Die innere Mitochondrienmembran ist der Ort der Atmungskette, die Matrix des Mitochondriums Ort der oxidativen Decarboxylierung und des Citratzyklus.

Merke

Ortswechsel! Oxidative Decarboxylierung findet in der Matrix der Mitochondrien statt!

Mitochondrium

Der Zellstoffwechsel findet in jeder Körperzelle statt. Die Leber kann allerdings als Hauptstoffwechselorgan angesehen werden, da hier die Regulation des Blutglukosespiegels lokalisiert ist.

Mitochondrien stellen den Ort des Citratzyklus und der Atmungskette dar. Die Schritte der Glykolyse sind im Zellplasma oder Zytoplasma der Zelle lokalisiert. Alle der oxidativen Decarboxylierung nachfolgenden Schritte des aeroben katabolen Stoffwechsels werden in den Mitochondrien durchgeführt.

Es finden sich morphologische Ähnlichkeiten zwischen Chloroplasten und Mitochondrien! So zeigen Mitochondrien ebenfalls eine Doppelmembranstruktur. Die äußere Membran ist Ionen gegenüber durchlässig, die innere mitochondriale Membran auf die Belange der Endoxidation hin optimiert und nicht permeabel für Protonen.

In der für die Zellatmung essentiellen innere Mitochondrienmembran finden sich vier Komplexe. Dabei kommt es in den Komplexen I, III und IV zum Protonentransport durch die Membran. Die Elektronenakzeptoren bzw. -donatoren innerhalb der inneren Mitochondrienmembran sind meist Eisen-Schwefel-Proteine.

Die oxidative Decarboxylierung (Enzym = Pyruvat-Decarboxylase) verbindet die Glykolyse mit der Atmungskette. Unter Abspaltung von CO2 wird Pyruvat in Anwesenheit des Redoxäquivalents NAD+ zu Acetat oxidiert (oder, ebenso gängig, decarboxyliert). Mithilfe des gleichen Enzyms wird das Acetat mit Coenzym A verestert.

Pyruvat
Pyruvat ist ein zentraler Punkt. Hier laufen Kohlenhydrat- und Aminosäure-Stoffwechsel zusammen.

Die oxidative Decarboxylierung kann nur unter Anwesenheit von Sauerstoff stattfinden! Ist kein Sauerstoff vorhanden fehlt das benötigte NAD+! Als Bilanz der oxidativen Decarboxylierung entstehen aus einem Mol Pyruvat:

  • 1 Mol NADH+H+
  • 1 Mol AcetylCoA
  • 1 Mol CO2
Oxidative Decarboxylierung

Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion

Ausgehend vom Substrat Pyruvat, werden CO2 und Wasserstoff (auf NAD+ übertragen) vom Pyruvat abgespalten. Eine Veresterung mit SH-CoA erzeugt Acetyl-CoA als Produkt.

Merke

Pyruvat ist ein zentraler Punkt. Hier laufen KPohlenhydrat- und Aminosäurestoffwechsel zusammen.

Die oxidative Decarboxylierung kann nur in Anwesenheit von Sauerstoff stattfinden! Ist kein Sauerstoff vorhanden, fehlt das benötigte NAD+.

Als Bilanz der oxidativen Decarboxylierung entstehen aus einem Mol Pyruvat:

  • 1 Mol NADH+H+
  • 1 Mol Acetyl-CoA
  • 1 Mol CO2

Merke

Die Reaktion der Pyruvat-Dehydrogenase ist irreversibel. Ist das Pyruvat einmal in Acetyl-CoA umgewandelt, kann es nicht mehr zurück auf die „Pyruvat-Seite".

Video: Oxidative Decarboxylierung

Ist Sauerstoff vorhanden, dann sind im Prinzip alle Schritte, die nach dem Substrat Pyruvat im abbauenden Stoffwechsel folgen schon Teile der Atmungskette. Dies wird deutlich sichtbar an der Lokalisierung dieser Stoffwechselvorgänge. Wir wechseln das Kompartiment! Vom Cytosol, dem Ort der Glykolyse wird nun Pyruvat in die Mitochondrien transportiert.

Merke

oxidative Decarboxylierung:

Lokalisation: mitochondriale Matrix

von Pyruvat zu AcetylCoA

findet nur unter Anwesenheit von Sauerstoff statt

Energieausbeute: pro Mol Glukose 2 Mol NADH+H+

Multiple-Choice
Nennen Sie die Ausgangsstoffe der "oxidative Decarboxylierung"?
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Hinweis:

Bitte kreuzen Sie die richtigen Aussagen an. Es können auch mehrere Aussagen richtig oder alle falsch sein. Nur wenn alle richtigen Aussagen angekreuzt und alle falschen Aussagen nicht angekreuzt wurden, ist die Aufgabe erfolgreich gelöst.

Mehr als ein Ausgangsstoff kann benötigt werden! Bitte beachten: Was sind Produkte (=Endprodukte), was sind Edukte (Ausgangsstoffe)?
Rufen Sie sich die Pyruvat-Oxidation in den Kopf...was passiert hier, was entsteht!

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Autor: Dr. Martina Henn-Sax

Dieses Dokument Oxidative Decarboxylierung ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Stoffwechsel.

Dr. Martina Henn-Sax verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses StoffwechselStoffwechsel
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Stoffwechsel

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        • Einleitung zu Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
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