Biochemie

Pyruvatdehydrogenasereaktion

Pyruvatdehydrogenase zur Produktion von Acetyl-CoA, unserem Verbindungsglied zwischen Glykolyse und Citratzyklus. Alle relevanten Fakten.

Tjarven

Tjarven

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Pyruvatdehydrogenasereaktion
💡
Das sind meine Notizen, die ich erstellte hatte zur Vorbereitung aufs Physikum.

Pyruvat nach der Glykolyse

  • Pyruvat wird in der Glykolyse produziert und muss in den Zitronensäurezyklus (Citratzyklus) überführt werden, um in der Atmungskette Energie zu erzeugen.
  • Der Link zwischen Pyruvat und Zitronensäurezyklus ist Acetyl-CoA.
  • Acetyl-CoA kann auf zwei Wegen generiert werden: aerobe Verarbeitung und anaerobe Verarbeitung.

Aerobe Verarbeitung: Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex (PDH-Komplex)

  • Der PDH-Komplex ist ein Multi-Enzym-Komplex, der aus drei Enzymen und fünf Co-Faktoren besteht.
  • Sobald Acetyl-CoA durch den PDH-Komplex generiert worden ist, kann es nicht mehr zurück zu Pyruvat carboxyliert werden.
Reaktionsschritte des PDH-Komplexes
  1. Decarboxylierung von Pyruvat zu einem Hydroxyethyl-Rest.
  2. Oxidation dieses Hydroxyethyl-Rests zu einem Acetyl-Rest.
  3. Transfer des Acetyl-Rests auf CoA, wodurch Acetyl-CoA entsteht.
  4. Regeneration der Co-Enzyme.
Co-Faktoren des PDH-Komplexes
  • Thiaminpyrophosphat (TPP)
  • Lipoamid
  • CoA
  • FAD
  • NAD⁺
  • Merkspruch: "Tiere lieben Cola und fantastische Nahrung".

Regulation des PDH-Komplexes

  • Der PDH-Komplex enthält eigene Regulationsenzyme, unabhängig von cAMP.
  • Zwei Zustände:
    • Aktiver Zustand (dephosphoryliert)
    • Inaktiver Zustand (phosphoryliert)
  • Regulation durch die Co-Enzyme Acetyl-CoA und ATP:
    • Hohe Konzentrationen signalisieren Energieüberschuss.
    • Hemmen die aktive Pyruvat-Dehydrogenase.
  • Inaktivierung durch Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase.
  • Rolle der Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase im Warburg-Effekt:
    • Krebszellen aktivieren diese Kinase und fördern aerobe Glykolyse trotz Sauerstoffangebot.

Anaerobe Verarbeitung: Lactat-Dehydrogenase (LDH)

  • LDH reduziert Pyruvat zu Lactat und regeneriert dabei NAD⁺.
  • NAD⁺ ist ein zentrales Coenzym für viele Redoxreaktionen und ein Coenzym des PDH-Komplexes.
  • Unter aeroben Bedingungen wird NAD⁺ normalerweise durch die Atmungskette regeneriert.

Bedeutung von LDH-Werten im Labor

  • Erhöhte LDH-Werte sind unspezifische Marker für Zelluntergang.
  • Beispiele: Herzinfarkt, Hämolyse.

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Warburg-Effekt
- Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase inaktiviert den PDH-Komplex.
- Aktivierte Kinase in Krebszellen führt zu erhöhter aerober Glykolyse trotz ausreichendem Sauerstoff.
- Erhöhtes Lactat bei Krebserkrankungen.
- Krebspatienten bemerken manchmal einen unangenehmen Körpergeruch infolge erhöhter Lactatkonzentrationen.

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