Biochemische Zyklen

Allgemeines Schema eines biochemischen Zyklus

Unter Stoffwechselwegen (engl. metabolic pathways) versteht man die durch Enzyme katalysierten Auf-/Ab- und Umbauprozesse in den Zellen, wobei die Edukte in der Regel in einen biochemischen Zyklus eingeschleust werden.

Biochemische Zyklen

Reaktionsfolgen, in die Metabolite eintreten und denen solche entnommen werden können. Der Ringschluss erfolgt durch Regenerierung oder Nachlieferung des Startmoleküls. Bekanntestes Beispiel: Citratzyklus, die „Drehscheibe des Stoffwechsels“, in dem anabole und katabole Wege der Kohlenhydrate, Proteine und Fette zusammenlaufen. Viele dieser Zyklen wurden nach ihren Entdeckern benannt (Namensreaktionen) und repräsentieren damit ein Stück Biochemie-Geschichte.

Calvin-Zyklus

• lichtunabhängige Reaktion (Dunkelreaktion) der Photosynthese, in der aus fünf Molekülen einer C₃-Verbindung (3-Phosphoglycerat) drei Moleküle des CO₂-Akzeptors Ribulose-1,5-bisphosphat, regeneriert werden
  • benannt nach Melvin Calvin

Citratzyklus

• Endabbau einer C₂-Verbindung (aktivierte Essigsäure = Acetyl-CoA) unter Bildung von CO₂ und GTP sowie den Reduktionsäquivalenten NADH,H⁺ und FADH₂, die in der Atmungskette unter Bildung von H₂O) oxidiert werden
  • auch „Krebs-Zyklus“ genannt, benannt nach Sir Hans Adolf Krebs

Cori-Zyklus

• Wege des Glukose-Metabolismus unter Beteiligung von Leber und Skelettmuskel
  • nach Gerty und Carl Ferdinand Cori

Harnstoff-Zyklus

• Ammoniak-Entgiftung in der Leber durch einen Metabolite-Zyklus zwischen Mitochondrien und Cytosol

Hatch-Slack-Zyklus

• C₄ Dicarboxylatweg über zwei Zelltypen der C₄-Pflanzen
  • benannt nach Marshall Davidson Hatch und Charles Roger Slack

Lynen-Zyklus

• Bildung von Ketonkörpern (Acetacetat und Folgeprodukte) bei gestörtem Kohlenhydratstoffwechsel (z.B. Diabetes mellitus)
  • benannt nach Feodor Lynen

Pentosephosphat-Zyklus

• erweiterte Version des Calvin-Zyklus: Auf- und Abbau von Pentosephosphaten

Q-Zyklus

• zyklischer Elektronenfluss am Komplex III der Atmungskette; Verdopplung der Energieausbeute

Substratzyklus

• Leerlaufzyklus durch wiederholte Phosphorylierung/Dephosphorylierung eines Metaboliten. Regulatorische Funktion; mögliche Bedeutung bei Wärmeerzeugung

Stoffwechselwege, geordnet nach Funktion

Wege der Zellatmung

• Fettsäureoxidation (Beta-Oxidation)
• Cori-Zyklus
• Glycolyse (formale Umkehr: Gluconeogenese)
• Anaerobe Atmung
• Krebszyklus (Citratzyklus)
  • Glyoxylat-Zyklus
• Atmungskette (Oxidative Phosphorylierung)
• Q-Zyklus

Andere Wege

• HMG-CoA-Reductase-Weg (Cholesterin)
• Pentosephosphatweg (Hexosemonophosphate shunt)
• Porphyrinsynthese (oder Hämsynthese)
• Harnstoffzyklus

Siehe auch

Fließgleichgewicht, Bioenergetik, Enzymkinetik, Energiekopplung, Photosynthese, offenes System, Cofaktor, Cosubstrat, Coenzym

Weblinks

Im WWW sind etliche elektronische Datenbanken mit Stoffwechseldaten frei verfügbar. Eine der wichtigsten ist KEGG:

• http://www.genome.jp/kegg/pathway.html
• WikiPathways - eine Wiki der Wissenschaftsgemeinde, die sich der Archivierung und Verbesserung von Stoffwechselwegen widmet