Tricarbonsäure-Zyklus - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Während der Glykolyse wird Glucose aktiviert und anschließend zu Brenztraubensäure bzw. Pyruvat oxidiert (aus einem Molekül Glucose werden zwei Moleküle Brenztraubensäure gebildet). Anschließend folgt der sogenannte Tricarbonsäurezyklus. Welche Reaktion läuft im Tricarbonsäurezyklus ab?

a) Im Tricarbonsäurezyklus erfolgt zuerst (mit Hilfe von Enzymen) die Abspaltung von CO2-Einheit von einer Brenztraubensäure (C2-Körper). Anschließend wird der C2-Körper mit dem Coenzym A zum sogenannten Acetyl-CoA (aktivierte Essigsäure) verbunden. Anschließend wird das (noch) verbleibende Grundgerüst der Glucose komplett abgebaut (zu Kohlenstoffdioxid). Während dem Tricarbonsäurezyklus wird beim Abbau eines Brenztraubensäuremoleküls ein Molekül ATP erhalten.

b) Im Tricarbonsäurezyklus wird Brenztraubensäure reduziert und so in Citronensäure umgewandelt.

2) Sehen wir uns die einzelnen Schritte des Tricarbonsäurezyklus genauer an. Wie läuft der erste Schritt ab (Abbau des Brenztraubenäuremoleküls)?

a) Zuerst werden mit Hilfe von Enzymen aus der Brenztraubensäure (C3-Körper) (unter Abspaltung einer CO2-Einheit) das Acetyl-CoA (C-Körper) erhalten. Diese "aktivierte" Essigsäure wird mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidiert. Die dabei freigesetzte Energie wird zum Aufbau von 6 ATP verwendet.

b) Zuerst werden mit Hilfe von Enzymen aus der Brenztraubensäure (C3-Körper) (unter Abspaltung einer CO2-Einheit) das Acetyl-CoA (C-Körper) erhalten. Diese "aktivierte" Essigsäure wird mit Oxalessigsäure (C4-Körper) verbunden. Es entsteht Citronensäure (C6-Körper). Anschließend wird die Citronensäure zweimal oxidiert (Bildung von NADH/H+ und CO2-Abspaltung), es entsteht Bernsteinsäure-CoA (C4-Körper)

3) Nachdem die sogenannte oxidative Decarboxylierung (Aufgabe 2) stattfand, muss noch das Acetyl-CoA "regeneriert" werden, damit der Tricarbonsäurezyklus auch zyklisch abläuft?

a) Aus der sogenannten oxidativen Decarboxylierung erhält man als Produkt Bernsteinsäure-CoA (C4-Körper). Unter zweimaliger Oxidation (Abspaltung jeweils einer CO2-EInheit) erhält man einen C2-Körper, nämlich Acetyl-CoA, aktivierte Essigsäure (C2-Körper). Diese aktivierte Essigsäure steht nun wieder dem Tricarbonsäurezyklus bzw -kreislauf zur Verfügung

b) Zuerst spaltet die aus der oxidativen Decarboxylierung erhaltene Bernsteinsäure-CoA das Coenzym A ab. Anschließend wird die Bernsteinsäure zu Apfelsäure und diese zu Oxalessigsäure oxidiert. Diese Oxalessigesäure kann mit dem Acetyl-CoA wieder den aktivierten Citronensäure-Komplex bilden, der den Tricarbonsäurezyklus wieder durchläuft

4) Welche Produkte werden während der Bildung von Oxalessigsäure und des Coenzyms A aus Bernsteinsäure-CoA noch gebildet?

a) Während der Bildung von Oxalessigsäure und des Coenzym A werden ein ATP, ein FADH2 und ein NADH/H+ gebildet.

b) Während der Bildung von Oxalessigsäure und des Coenzym A werden ein ATP und ein NADH/H+ gebildet.

5) Warum wird der Tricarbonsäurezyklus auch manchmal als Citronensäurezyklus bezeichnet?

a) Der Tricarbonsäurezyklus wurde von Hans Krebs untersucht. Er stellte fast, dass bei Zugabe von Citronensäure eine erhöhte Abbaurate von Glucose bzw. eine erhöhte Energiefreisetzung in den Mitochondrien erfolgte. Der wesentliche "Stoff" des Tricarbonsäurezyklus ist die Citronensäure, daher auch der Name Citronensäurezyklus,

b) Der Tricarbonsäurezyklus wurde von Hans Citrone untersucht. Er stellte aufgrund von pH-Wert Bestimmung fest, dass alle am Tricarbonsäurezyklus beteiligten Stoffe als Säuren vorlagen, bezeichnete der den Tricarbonsäurezyklus als Citronensäurezyklus

6) Die Glykolyse startet mit der Aktivierung der Glucose, anschließend erfolgt die Oxidation und der Tricarbonsäurezyklus. Was ist nach diesen Reaktionen von der Glucose noch übrig und wie sieht die "Energiebilanz" aus?

a) Das Grundgerüst der Glucose wurde vollständig abgebaut (zu Kohlenstoffdioxid und Wasser). Die Energiebilanz ist (im Vergleich zu einer aeroben Oxidation relativ klein). Pro Molekül Glucose konnten nur vier Moleküle ATP aufgebaut werden

b) Das Grundgerüst der Glucose (C6-Körper) wurde zu Oxalessigsäure (C4-Körper) umgebaut. Die Energiebilanz ist (im Vergleich zu einer aeroben Oxidation relativ klein). Pro Molekül Glucose konnten nur zehn Moleküle ATP aufgebaut werden

7) Warum ist die Glykolyse und der Tricarbonsäurezyklus dennoch "energetisch" betrachtet von so großer Bedeutung, obwohl pro Molekül nur wenige Moleküle ATP aufgebaut werden?

a) Pro Molekül Glucose werden neben den ATP-Molekülen noch 10 Moleküle NADH/H+ und 2 FADH2 gebildet. Diese stehen in der sogenannten Atmungskette zur Verfügung . Die Wasserstoffatome der beiden Verbindungen reagieren dabei mit Sauerstoff zu Wasser, wobei durch die Energiefreisetzung ATP gebildet wird.

b) ATP ist der wichtigste Energielieferant der Zellen, daher ist die Glykolyse bzw. der Tricarbonsäurezyklus energetisch so bedeutsam, auch wenn nur zwei Moleküle ATP pro Glucose-Molekül gebildet werden

Biologie Test – Glykolyse – Tricarbonsäurezyklus

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