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Schritt 3: Bildung von Oxalsuccinat

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Umwandlung von Isocitrat in Oxalsuccinat, NADH/H+-Bildung

Schritt 3: Isocitrat + NAD+ ==> Oxalsuccinat + NADH/H+
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende.

Die Reaktion ist eine Oxidation

Der Hauptzweck dieser Reaktion ist die Bildung von biologisch verwertbarem Wasserstoff. Das Isocitrat wird durch die Isocitrat-Dehydrogenase zu Oxalsuccinat oxidiert, es gibt nämlich zwei Wasserstoff-Atome (eigentlich zwei Protonen und zwei Elektronen) an das Coenzym NAD+ ab.

Das Hauptprodukt des Schrittes ist Wasserstoff

Das mit Wasserstoff beladene Coenzym NADH/H+ stellt das eigentliche Produkt dieses Schrittes dar und wird später in der Atmungskette zur ATP-Bildung verwertet. Dieser Schritt ist der erste von insgesamt vier Schritten des Citratzyklus, in denen solche Reduktionsäquivalente gebildte werden.

Schritt 3 und 4 werden vom gleichen Enzym katalysiert

Das Oxalsuccinat wird nicht freigesetzt, sondern bleibt an das Enzym gebunden und wird dann vom gleichen Enzym zu Ketoglutarat umgesetzt (Schritt 4).

Die Rolle der Mn2+-Ionen

Die Mangan-Ionen setzen sich an die untere COO--Gruppe und an die C=O-Gruppe. Durch diese nicht-kovalente Bindung wird der Austritt der mittleren Carboxy-Gruppe im nächsten Schritt stark erleichtert [1,3].

Regulation des Enzyms

ATP, NADH und α-Ketoglutarat bewirken eine Hemmung der Isocitrat-Dehydrogenase, was ja auch Sinn macht, wenn genügend dieser Endprodukte zur Verfügung stehen.

ADP erhöht dagegen die Aktivität dieses Enzyms [3]. Auch NAD+ und Isocitrat, die Substrate des Enzyms, aktivieren die Reaktion (Substrat-Induktion).

Eine zweite Reaktion

Neben der hier beschriebenen Reaktion läuft in den eukaryotischen Zellen eine zweite, sehr ähnliche Reaktion ab. Statt des Coenzyms NAD+ wird hier allerdings das verwandte Coenzym NADP+ eingesetzt. Abgesehen davon ist die Reaktion völlig identisch. Sie dient zur "Aufladung" von NADP+mit Wasserstoff, der dann für andere Synthesen wie zum Beispiel Herstellung von Fettsäuren benötigt wird [1].

Quellen:

  1. Nelson, Cox. LEHNINGER Principles of Biochemistry. Macmillan Learning, New York 2021.
  2. Berg, Tymoczko, Gatto jr., Stryer: Stryer Biochemie, 8. Auflage, Springer Berlin Heidelberg 2018.
  3. engl. Wikipedia, Artikel "Isocitrate-dehydrogenase"

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