Pyruvatdehydrogenasereaktion
Pyruvatdehydrogenase zur Produktion von Acetyl-CoA, unserem Verbindungsglied zwischen Glykolyse und Citratzyklus. Alle relevanten Fakten.
![Pyruvatdehydrogenasereaktion](/content/images/size/w1200/2024/06/pyruvat-dehydrogenase-komplex-1.png)
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
- Decarboxylierung von Pyruvat zu einem Hydroxyethyl-Rest.
- Oxidation dieses Hydroxyethyl-Rests zu einem Acetyl-Rest.
- Transfer des Acetyl-Rests auf CoA, wodurch Acetyl-CoA entsteht.
- Regeneration der Co-Enzyme.
Co-Faktoren des PDH-Komplexes
- Thiaminpyrophosphat (TPP)
- Lipoamid
- CoA
- FAD
- NAD⁺
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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.
- 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.