Oxidative Decarboxylierung

Die oxidative Decarboxylierung ist ein wichtiger Schritt im Energiestoffwechsel, der vor dem Citratzyklus stattfindet. Sie läuft in den Mitochondrien ab, den "Kraftwerken" der Zellen.

Definition: Bei der oxidativen Decarboxylierung wird Pyruvat (Brenztraubensäure) zu Acetyl-CoA umgewandelt, wobei CO₂ abgespalten wird.

Der Prozess läuft an einem Multi-Enzym-Komplex ab, dem Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex. Dabei finden drei Reaktionen gleichzeitig statt:

1. Decarboxylierung: Abspaltung von CO₂
2. Oxidation: NAD⁺ wird zu NADH + H⁺ reduziert
3. Verknüpfung mit Coenzym A: Bildung von Acetyl-CoA

Highlight: Im Gegensatz zur Glykolyse ist bei der oxidativen Decarboxylierung kein Phosphatrest und somit kein ATP beteiligt.

Das entstehende Acetyl-CoA wird anschließend in den Citratzyklus eingeschleust, wo es vollständig zu CO₂ und wasserstoffübertragenden Coenzymen abgebaut wird.

Example: Die Reaktionsgleichung der oxidativen Decarboxylierung lässt sich vereinfacht darstellen als: Pyruvat + CoA + NAD⁺ → Acetyl-CoA + CO₂ + NADH + H⁺

Diese Reaktion ist ein entscheidender Schritt in der Energiegewinnung der Zelle und verbindet die Glykolyse mit dem Citratzyklus.

Polysaccharide: Bildung und Aufbau

Polysaccharide entstehen durch die Polykondensation vieler Monosaccharide, insbesondere Hexosen. Zu den wichtigsten Vertretern gehören Stärke, Glykogen und Cellulose.

Stärke besteht zu etwa 20% aus Amylose und 80% aus Amylopektin.

Definition: Amylose bildet den inneren Kern der Stärkekörner und besteht aus α-D-Glucose-Einheiten, die α(1→4)-glykosidisch verknüpft sind. Sie weist keine Verzweigungen auf und ist spiralförmig angeordnet.

Definition: Amylopektin umgibt den Amylose-Kern und besteht ebenfalls aus α-D-Glucose-Einheiten mit α(1→4)- und α(1→6)-glykosidischen Bindungen. Es weist Verzweigungen etwa alle 25 Moleküle auf.

Glykogen kommt nur in tierischen Produkten vor und hat einen höheren Verzweigungsgrad als Amylopektin.

Highlight: Cellulose besteht aus β-D-Glucose-Einheiten, die β(1→4)-glykosidisch verknüpft sind. Sie bildet lange, unverzweigte Ketten, die parallel angeordnet sind.

Die Löslichkeit der verschiedenen Polysaccharide variiert:

• Stärke ist in kaltem Wasser unlöslich, in warmem Wasser nur teilweise (kolloidal) löslich
• Amylose ist in warmem Wasser löslich
• Amylopektin ist in warmem Wasser unlöslich, quillt aber auf
• Glykogen ist wasserunlöslich
• Cellulose ist völlig unlöslich

Example: Bei der Verkleisterung von Stärke quillt das Stärkekorn ab 60°C auf und platzt schließlich, wodurch ein Gel entsteht.

Verdauung von Kohlenhydraten

Die Verdauung von Kohlenhydraten beginnt im Mund und setzt sich im Dünndarm fort. Polysaccharide wie Stärke werden langsam abgebaut, während Disaccharide relativ schnell gespalten werden.

Definition: Verdauung ist die hydrolytische Spaltung der glykosidischen Bindungen im Magen-Darm-Trakt durch Enzyme.

Definition: Resorption bezeichnet die Aufnahme der Spaltprodukte aus dem Darmvolumen durch die Darmzellen ins Blut.

Monosaccharide werden am schnellsten resorbiert, gefolgt von Disacchariden. Die Resorption erfolgt durch aktiven Transport, erleichterte Diffusion oder Diffusion.

Highlight: Nur D-Formen der Monosaccharide werden resorbiert.

Im Zellstoffwechsel werden die aufgenommenen Kohlenhydrate zur Energiegewinnung genutzt. Die Reaktion von Glucose mit Sauerstoff ist exotherm und liefert ATP und Wärme.