Allgemeines
Citratzyklus = Drehscheibe des Stoffwechsels
Zitronengelber Zyklon-Strudel = innerhalb des runden Förderbands
Der Citratzyklus ist ein zyklischer Stoffwechselweg. Daher wird er auch Drehscheibe des Stoffwechsels genannt. Hier erfolgen die letzten Schritte der Nährstoff-Verwertung von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten.
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Allgemeines
3 Phasen mit insgesamt 8 Reaktionsschritten
3 Farben des Förderbands mit 8 Stationen
Der Citratzyklus läuft in drei Phasen ab. In Phase 1 (violetter Abschnitt) wird Acetyl-CoA (C₂-Körper) zur zweifachen Decarboxylierung vorbereitet. In Phase 2 (blauer Abschnitt) wird die Acetyl-Gruppe zu CO₂ abgebaut. Schließlich dient Phase 3 (rötlicher Abschnitt) der Regeneration von Oxalacetat.
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Allgemeines
Ausgangssubstrat: Acetyl-CoA
Hereinspaziert kommt: Atze-Tüll-Koala
Acetyl-CoA (2 C-Atome) wird in den Citratzyklus eingespeist.
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Allgemeines
Acetyl-CoA aus Proteinen, Kohlenhydraten, Fetten
Im Wagen des Atze-Tüll-Koala ist Fleisch, Brot, Butter
Acetyl-CoA kann beim Abbau von Zucker, Fett und Proteinen gewonnen werden.
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Erste Phase
Phase 1: Vorbereitung von Acetyl-CoA zur Decarboxylierung
Violetter Abschnitt: Vorbereitung des Atze-Tüll-Koalas
Die erste Phase bereitet Acetyl-CoA auf die zweifache Decarboxylierung vor. Sie beinhaltet zwei Reaktionsschritte.
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Erste Phase > Reaktion 1
Enzym: Citratsynthase
Mit zitronengelbem Shirt + Kappe: der Synthase-Hase
Die Citratsynthase katalysiert den ersten Reaktionsschritt der ersten Phase.
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Erste Phase > Reaktion 1
Synthese von Citrat (C₆) aus Acetyl-CoA + Oxalacetat
"Zitrat-Zyklon" gemacht aus Atzenbrille + Tüllrock + Opal-Ochsenatze
In der Reaktion der Citratsynthase wird die Acetyl-Gruppe des Acetyl-CoA auf Oxalacetat übertragen.
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Erste Phase > Reaktion 1
Substrat: Acetyl-Gruppe (C₂) des Acetyl-CoA
Atzenbrille + Tüllrock des Atze-Tüll-Koala
Erstes Substrat ist der C₂-Körper der Acetyl-Gruppe.
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Erste Phase > Reaktion 1
Substrat: Oxalacetat (C₄)
Ochsen-Opalstein (mit Atzenbrille)
Das zweite Substrat der Citratsynthase-Reaktion ist der C₄-Körper Oxalacetat.
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Erste Phase > Reaktion 1
Produkt: C₆ Körper
Produkt: Zitronendrink
Nun benötigt man als drittes Substrat nur noch Wasser, um den C₆-Körper Citrat zu synthetisieren.
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Erste Phase > Reaktion 1
CoA wird bei Reaktion 1 freigesetzt
Koala verlässt Fabrik (ohne Tüllrock & Brille)
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Erste Phase > Reaktion 1
Citratsynthase weit unter Vmax, kinetische Kontrolle
Synthase-Hase ist gelangweilt, Geschwindigkeitsanzeiger am Kittel
Die Citrat-Synthase arbeitet regulär weit unter ihrer Maximalgeschwindigkeit Vmax. Werden mehr Substrate geliefert (= mehr Energiebedarf der Zelle), kann die Citrat-Synthase ihre Geschwindigkeit also daran anpassen.
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Erste Phase > Reaktion 1
Citrat für Cholesterin-Biosynthese
Zitronendrinks im Cholesteringerüst
Citrat kann als Synthesevorstufe für Fettsäuren und Steroide verwendet werden.
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Erste Phase > Reaktion 2
Citrat wird zu Isocitrat isomerisiert
Zitronendrink wird in Isolierschicht eingepackt
Um die Decarboxylierungs-Schritte und die Energiegewinnung in der folgenden 2. Phase zu ermöglichen, muss Citrat zu Isocitrat umgewandelt werden.
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Erste Phase > Reaktion 2
2. Enzym: Aconitase
2. Mitarbeiter: ist aggro, hat Nietengürtel (Aggro-Niet-ase)
Das Enzym der zweiten Reaktion (in Phase 1) ist die Aconitase. Ihr Name leitet sich von cis-Aconitat ab, was ein Zwischenprodukt der Umlagerung von Citrat zu Isocitrat ist.
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Zweite Phase
Phase 2: Enzym ist Isocitrat-Dehydrogenase
Blauer Abschnitt: Dehydrator
Diese dritte Reaktion des Citratzyklus katalysiert die Isocitrat-Dehydrogenase.
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Zweite Phase > Reaktion 3
Oxidative Decarboxylierung
CO₂-Wolke entsteht
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Zweite Phase > Reaktion 3
Isocitrat (C₆) zu alpha-Ketoglutarat (C₅) decarboxyliert
Isolierter Zitrodrink zu Ketten-Gluthaufen & CO₂-Wolke
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Zweite Phase > Reaktion 3
Alpha-Ketoglutarat für Synthese von Glutamat & GABA
Glut fällt auf glühende Tomate & Gabel
Alpha-Ketoglutarat kann für die Synthese von Glutamat & GABA dienen.
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Zweite Phase > Reaktion 3
Elektronen als 2 H-Atome auf NAD⁺ übertragen
2-Haar-Helferlein wird an 1. Nadel übergeben
Beim 3. Reaktionsschritt werden Elektronen in Form von 2 H-Atomen auf das Coenzym NAD⁺ übertragen.
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Zweite Phase > Reaktion 3
NAD⁺ mit 2 Elektronen zu NADH+H⁺ reduziert (H⁺ in Lösung)
Mit 2 Haaren und farblich reduzierte Nadel (ein Haar schwebt)
Die 2 gewonnenen Elektronen reduzieren NAD⁺ zu NADH + H⁺. Das H⁺ bleibt in Lösung.
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Zweite Phase > Reaktion 4
α-Ketoglutarat-Dehydrogenase (4. Enzym)
Zweiter Dehydrator
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Zweite Phase > Reaktion 4
α-Ketoglutarat-Dehydrogenase ≙ Pyruvat-Dehydrogenase
Sticker auf Dehydrator ≙ Pyro-Wal
Die Reaktion der alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase verläuft nach dem gleichen Prinzip wie die Reaktion der Pyruvat-Dehydrogenase (PDH). Wie die PDH ist auch die alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase ein Multienzymkomplex aus 3 Enzymen, der die Cofaktoren TPP, Liponamid, Coenzym A, FAD und NAD⁺ benötigt.
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Zweite Phase > Reaktion 4
Oxidative Decarboxylierung
Aufsteigende CO₂-Wolke
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Zweite Phase > Reaktion 4
α-Ketoglutarat (C₅) zu Succinyl-CoA (C₄) decarboxyliert
Ketten-Glut wird zu Such-Koala & CO₂-Wolke
In der 4. Reaktion wird der C₅-Körper alpha-Ketoglutarat zum C₄-Körper Succinyl-CoA decarboxyliert (2. CO₂-Wolke). Ab diesem Zeitpunkt ist der C₂-Körper Acetyl-CoA, der anfangs in den Citratzyklus eingespeist wurde, durch die doppelte Decarboxylierung komplett "in CO2-aufgelöst" worden (C₂-Körper → 2 CO₂).
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Zweite Phase > Reaktion 4
Großteil des täglich produzierten CO₂s aus Citratzyklus
2 CO₂-Wolken
In der zweiten Phase des Citratzyklus finden zwei Decarboxylierungen statt, bei denen jeweils CO₂ frei wird. Der Großteil des CO₂s, welches wir täglich ausatmen, stammt aus diesen zwei Reaktionen.
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Succinyl-CoA ist Startmolekül für Häm-Biosynthese
Such-Koala hat Hamburger in Brotdose
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Beteiligung am Abbau ungeradzahliger Fettsäuren
Teils verspeiste (ungeradzahlige) fettige Fritten
Succinyl-CoA ist außerdem am Abbau der ungeradzahligen Fettsäuren über Propionsäuren beteiligt.
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Am Abbau von Keton-Körpern beteiligt
Brotdose aus biologisch abbaubarem Beton
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Enthält energiereiche Thioesterbindung
Energiereiches Bio-Getränk
Die energiereiche Thioesterbindung von Succinyl-CoA macht die Gewinnung des Energieträgers GTP erst möglich.
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
2 Elektronen als 2 H-Atome auf NAD⁺ übertragen
2-Haar-Helferlein gibt 2 Haare an farblich reduzierte Nadel
Wie schon bei der dritten Reaktion werden auch hier durch die Dehydrogenase 2 Elektronen in Form von 2 H-Atomen gewonnen. Diese Elektronen reduzieren NAD⁺ zu NADH + H⁺.
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Zweite Phase > Reaktion 5
Synthetase spaltet CoA von Succinyl-CoA → Succinat (C₄)
Hase in synthetischem Kittel verwandelt Such-Koala → Such-Spinat
Das Enzym ist die Succinyl-CoA-Synthetase, auch Succinat-Thiokinase genannt. Sie spaltet von Succinyl-CoA das CoA ab und es entsteht Succinat.
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Zweite Phase > Reaktion 5
Synthetasen verbrauchen/bilden ATP oder GTP
Synthetase-Hase mit synthetisch-gelbem Kittel
Synthetasen verknüpfen zwei Moleküle durch eine kovalente Bindung und benötigen dazu Energie, die aus der Spaltung energiereicher Nukleosidtriphosphate wie ATP oder GTP stammt. Im Gegensatz dazu brauchen Synthasen keine zusätzliche Energie für die Additionsreaktion.
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Zweite Phase > Reaktion 5
GTP
Batterie mit gelbem 3er-Blitz
In Succinyl-CoA sind Succinat und CoA über eine energiereiche Thioesterbindung verbunden. Bei der Spaltung dieser Thioesterbindung wird genug Energie frei, um Guanosin-Triphosphat (GTP) über den Mechanismus der Substratkettenphosphorylierung zu bilden.
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Zweite Phase > Reaktion 5
Substratkettenphosphorylierung
Suppenschüssel an Kette mit phosphorgrünem Inhalt
Von einer Substratkettenphosphorylierung spricht man, wenn während einer Substratreaktion in einem Stoffwechselweg eine energiereiche Phosphorbindung gewonnen wird.
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Dritte Phase > Reaktion 6
Phase 3: Enzym ist Succinat-Dehydrogenase
Auf rotem Abschnitt: Dehydrator
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Dritte Phase > Reaktion 6
Dehydrierung von Succinat (C₄) zu Fumarat (C₄)
Dehydrator macht Such-Spinat zu Rauch(lat. fumare)-Rad
Durch das 6. Enzym, die Succinat-Dehydrogenase, wird Succinat zu Fumarat.
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Dritte Phase > Reaktion 6
Succinat-Dehydrogenase = Komplex II der Atmungskette
Dehydrator = hat blauen Atmungsketten-Propellerhelm
Die Succinat-Dehydrogenase stellt den Komplex II in der Atmungskette dar. Sie sitzt daher fest in der inneren Mitochondrienmembran.
38/42
Dritte Phase > Reaktion 6
Übertragung von 2 H auf FAD → FADH₂
2-Haar-Helferlein gibt 2 Haare an farblich reduzierten Faden
Durch die Succinat-Dehydrogenase werden zwei Elektronen in “Begleitung” von zwei Protonen (also einfach 2 H) auf den Elektronenträger FAD übertragen. FAD wird zu FADH₂ reduziert.
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Dritte Phase > Reaktion 7
Hydratisierung von Fumarat → zu Malat (Salz d. Apfelsäure)
Hydrant wäscht Rauch-Rad → malader Apfel entsteht
Bei der Hydratisierung (Addition von H₂O) durch die Fumarat-Hydratase (=Fumarase) von Fumarat entsteht Malat, das Salz der Apfelsäure.
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Dritte Phase > Reaktion 8
Oxidation von Malat zu Oxalacetat durch Malat-Dehydrogenase
Malader Apfel wird zu Opal-Ochsen-Atze durch Dehydrator
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Dritte Phase > Reaktion 8
NAD⁺ mit 2 Elektronen zu NADH+H⁺ reduziert
2-Haar-Helferlein gibt 2 Haare an farblich reduzierte Nadel
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Einleitung
Geschichte
/
Quint
Basis
Expert
Beschreibung
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Die 8 Reaktionen des Citratzyklus in drei Phasen.
fAsdnn34#SD6%4mgLS9(#k-mn
https://www.meditricks.de/pharmazie/wp-content/plugins/meditricks-mt-quiz/include/
n
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Allgemeines
Zitronengelber Zyklon-Strudel = innerhalb des runden Förderbands
Der Citratzyklus ist ein zyklischer Stoffwechselweg. Daher wird er auch Drehscheibe des Stoffwechsels genannt. Hier erfolgen die letzten Schritte der Nährstoff-Verwertung von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten.
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3 Farben des Förderbands mit 8 Stationen
Der Citratzyklus läuft in drei Phasen ab. In Phase 1 (violetter Abschnitt) wird Acetyl-CoA (C₂-Körper) zur zweifachen Decarboxylierung vorbereitet. In Phase 2 (blauer Abschnitt) wird die Acetyl-Gruppe zu CO₂ abgebaut. Schließlich dient Phase 3 (rötlicher Abschnitt) der Regeneration von Oxalacetat.
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Hereinspaziert kommt: Atze-Tüll-Koala
Acetyl-CoA (2 C-Atome) wird in den Citratzyklus eingespeist.
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Im Wagen des Atze-Tüll-Koala ist Fleisch, Brot, Butter
Acetyl-CoA kann beim Abbau von Zucker, Fett und Proteinen gewonnen werden.
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5
Erste Phase
Violetter Abschnitt: Vorbereitung des Atze-Tüll-Koalas
Die erste Phase bereitet Acetyl-CoA auf die zweifache Decarboxylierung vor. Sie beinhaltet zwei Reaktionsschritte.
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6
Erste Phase > Reaktion 1
Mit zitronengelbem Shirt + Kappe: der Synthase-Hase
Die Citratsynthase katalysiert den ersten Reaktionsschritt der ersten Phase.
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Erste Phase > Reaktion 1
"Zitrat-Zyklon" gemacht aus Atzenbrille + Tüllrock + Opal-Ochsenatze
In der Reaktion der Citratsynthase wird die Acetyl-Gruppe des Acetyl-CoA auf Oxalacetat übertragen.
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Erste Phase > Reaktion 1
Atzenbrille + Tüllrock des Atze-Tüll-Koala
Erstes Substrat ist der C₂-Körper der Acetyl-Gruppe.
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Erste Phase > Reaktion 1
Ochsen-Opalstein (mit Atzenbrille)
Das zweite Substrat der Citratsynthase-Reaktion ist der C₄-Körper Oxalacetat.
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Erste Phase > Reaktion 1
Produkt: Zitronendrink
Nun benötigt man als drittes Substrat nur noch Wasser, um den C₆-Körper Citrat zu synthetisieren.
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Erste Phase > Reaktion 1
Koala verlässt Fabrik (ohne Tüllrock & Brille)
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Erste Phase > Reaktion 1
Synthase-Hase ist gelangweilt, Geschwindigkeitsanzeiger am Kittel
Die Citrat-Synthase arbeitet regulär weit unter ihrer Maximalgeschwindigkeit Vmax. Werden mehr Substrate geliefert (= mehr Energiebedarf der Zelle), kann die Citrat-Synthase ihre Geschwindigkeit also daran anpassen.
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Erste Phase > Reaktion 1
Zitronendrinks im Cholesteringerüst
Citrat kann als Synthesevorstufe für Fettsäuren und Steroide verwendet werden.
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Erste Phase > Reaktion 2
Zitronendrink wird in Isolierschicht eingepackt
Um die Decarboxylierungs-Schritte und die Energiegewinnung in der folgenden 2. Phase zu ermöglichen, muss Citrat zu Isocitrat umgewandelt werden.
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Erste Phase > Reaktion 2
2. Mitarbeiter: ist aggro, hat Nietengürtel (Aggro-Niet-ase)
Das Enzym der zweiten Reaktion (in Phase 1) ist die Aconitase. Ihr Name leitet sich von cis-Aconitat ab, was ein Zwischenprodukt der Umlagerung von Citrat zu Isocitrat ist.
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Zweite Phase
Blauer Abschnitt: Dehydrator
Diese dritte Reaktion des Citratzyklus katalysiert die Isocitrat-Dehydrogenase.
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Zweite Phase > Reaktion 3
Isolierter Zitrodrink zu Ketten-Gluthaufen & CO₂-Wolke
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Zweite Phase > Reaktion 3
Glut fällt auf glühende Tomate & Gabel
Alpha-Ketoglutarat kann für die Synthese von Glutamat & GABA dienen.
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Zweite Phase > Reaktion 3
2-Haar-Helferlein wird an 1. Nadel übergeben
Beim 3. Reaktionsschritt werden Elektronen in Form von 2 H-Atomen auf das Coenzym NAD⁺ übertragen.
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Mit 2 Haaren und farblich reduzierte Nadel (ein Haar schwebt)
Die 2 gewonnenen Elektronen reduzieren NAD⁺ zu NADH + H⁺. Das H⁺ bleibt in Lösung.
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Zweite Phase > Reaktion 4
Sticker auf Dehydrator ≙ Pyro-Wal
Die Reaktion der alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase verläuft nach dem gleichen Prinzip wie die Reaktion der Pyruvat-Dehydrogenase (PDH). Wie die PDH ist auch die alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase ein Multienzymkomplex aus 3 Enzymen, der die Cofaktoren TPP, Liponamid, Coenzym A, FAD und NAD⁺ benötigt.
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Quintessence
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Zweite Phase > Reaktion 4
Ketten-Glut wird zu Such-Koala & CO₂-Wolke
In der 4. Reaktion wird der C₅-Körper alpha-Ketoglutarat zum C₄-Körper Succinyl-CoA decarboxyliert (2. CO₂-Wolke). Ab diesem Zeitpunkt ist der C₂-Körper Acetyl-CoA, der anfangs in den Citratzyklus eingespeist wurde, durch die doppelte Decarboxylierung komplett "in CO2-aufgelöst" worden (C₂-Körper → 2 CO₂).
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Zweite Phase > Reaktion 4
2 CO₂-Wolken
In der zweiten Phase des Citratzyklus finden zwei Decarboxylierungen statt, bei denen jeweils CO₂ frei wird. Der Großteil des CO₂s, welches wir täglich ausatmen, stammt aus diesen zwei Reaktionen.
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Such-Koala hat Hamburger in Brotdose
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Teils verspeiste (ungeradzahlige) fettige Fritten
Succinyl-CoA ist außerdem am Abbau der ungeradzahligen Fettsäuren über Propionsäuren beteiligt.
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Brotdose aus biologisch abbaubarem Beton
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
Energiereiches Bio-Getränk
Die energiereiche Thioesterbindung von Succinyl-CoA macht die Gewinnung des Energieträgers GTP erst möglich.
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Zweite Phase > Exkurs Succinyl-CoA
2-Haar-Helferlein gibt 2 Haare an farblich reduzierte Nadel
Wie schon bei der dritten Reaktion werden auch hier durch die Dehydrogenase 2 Elektronen in Form von 2 H-Atomen gewonnen. Diese Elektronen reduzieren NAD⁺ zu NADH + H⁺.
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32
Zweite Phase > Reaktion 5
Hase in synthetischem Kittel verwandelt Such-Koala → Such-Spinat
Das Enzym ist die Succinyl-CoA-Synthetase, auch Succinat-Thiokinase genannt. Sie spaltet von Succinyl-CoA das CoA ab und es entsteht Succinat.
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Zweite Phase > Reaktion 5
Synthetase-Hase mit synthetisch-gelbem Kittel
Synthetasen verknüpfen zwei Moleküle durch eine kovalente Bindung und benötigen dazu Energie, die aus der Spaltung energiereicher Nukleosidtriphosphate wie ATP oder GTP stammt. Im Gegensatz dazu brauchen Synthasen keine zusätzliche Energie für die Additionsreaktion.
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Zweite Phase > Reaktion 5
Batterie mit gelbem 3er-Blitz
In Succinyl-CoA sind Succinat und CoA über eine energiereiche Thioesterbindung verbunden. Bei der Spaltung dieser Thioesterbindung wird genug Energie frei, um Guanosin-Triphosphat (GTP) über den Mechanismus der Substratkettenphosphorylierung zu bilden.
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Auf rotem Abschnitt: Dehydrator
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Dritte Phase > Reaktion 6
Dehydrator macht Such-Spinat zu Rauch(lat. fumare)-Rad
Durch das 6. Enzym, die Succinat-Dehydrogenase, wird Succinat zu Fumarat.
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Dehydrator = hat blauen Atmungsketten-Propellerhelm
Die Succinat-Dehydrogenase stellt den Komplex II in der Atmungskette dar. Sie sitzt daher fest in der inneren Mitochondrienmembran.
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2-Haar-Helferlein gibt 2 Haare an farblich reduzierten Faden
Durch die Succinat-Dehydrogenase werden zwei Elektronen in “Begleitung” von zwei Protonen (also einfach 2 H) auf den Elektronenträger FAD übertragen. FAD wird zu FADH₂ reduziert.
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Dritte Phase > Reaktion 7
Hydrant wäscht Rauch-Rad → malader Apfel entsteht
Bei der Hydratisierung (Addition von H₂O) durch die Fumarat-Hydratase (=Fumarase) von Fumarat entsteht Malat, das Salz der Apfelsäure.
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