28.10.2007, 00:04:57 - [Medizin] - Lukas Brausch
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Abgesehen von den bereits vorgestellten Zyklen der » Glykolyse und des » Citratzyklus` gibt es auch noch weitere Möglichkeiten der Zelle energiereiche Stoffe abzubauen.
Besonders sollen in diesem Artikel der Abbau von Proteinen aus Körperzellen und aus der Nahrung; sowie der Abbau von Aminosäuren behandelt werden.

Im Cytoplasma der Zelle befinden sich Proteine aus der Nahrung und aus körpereigenen Zellen. Sie werden in ihre einzelnen Bestandteilen, die Aminosäuren, zerlegt, welche daraufhin weiter verarbeitet werden können. Dies geschieht durch die Transaminierung, bei der die Alpha-Ketoglutarsäure in Glutaminsäure und Alpha-Ketosäure umgewandelt wird. Während die Glutaminsäure mit dem im Blut vorhandenen Ammoniak eine Verbindung zu Glutamin eingeht, findet die Alpha-Ketosäure im Citratzyklus weitere Verwendung. Da nicht die gesamte Konzentration der Glutaminsäure in Glutamin umgewandelt wird, findet die Glutaminsäure durch Transportproteine ebenfalls Eingang in das Mitochondrium. Dort findet die oxidativen Desaminierung statt, welche die Glutaminsäure schrittweise in Ammoniak umwandelt.
Hierbei wird die Amino-Gruppe der Glutaminsäure oxidiert, wobei NAD+ zu NADH+H umgewandelt wird und so ein Energieträger-Molekül entsteht. Bei diesem Schritt wird Alpha-Ketoglutarsäure gebildet, welche im Citratzyklus weitere Verwendung findet.
Das Ammoniak verbindet sich daraufhin mit dem, aus der Atmung stammenden, Kohlenstoffdioxid und dem Energieträger » ATP zu Carbamoylphosphat. Hierbei entstehen aus zwei Molekülen ATP zwei Moleküle ADP und ein freier Phosphatrest.
Durch Abspaltung eines Phosphatrestes geht Carbamoylphosphat mit dem Stoff Ornithin eine Verbindung zu Citrullin ein.
Citrullin wird daraufhin durch Transportproteien aus dem Mitochondrium erneut in das Cytoplasma transportiert. Citrullin geht mit der Aminosäure Asparaginsäure und ATP eine Verbindung zu Arginino-Bernsteinsäure ein. Bei diesem Schritt werden aus einem Molekül ATP ein Molekül AMP und zwei Phosphatreste gebildet.
Die neu entstandene Arginino-Bernsteinsäure wird unter Ausbildung von Wasser zu Arginin und Fumarsäure. Die Fumarsäure ist ein essentieller Bestandteil des Citratzyklus´ und wird dementsprechend auch dort weiter verwendet.
Indem Arginin Wasser zugeführt wird bilden sich daraus Harnstoff und Ornithin. Ornithin wird durch Transportproteine wieder in das Mitochondrium eingeschleust, während der Harnstoff ausgeschieden wird.

Auch bei dieser Betrachtung kann es der Übersicht dienlich sein eine zusammenfassende Reaktionsgleichung zu erstellen, die da lautet:
2*Ammoniak + 1*Kohlenstoffdioxid + 3*ATP -> 1*Harnstoff+ 2*ADP + 1*AMP + 1*Wasser + 4*Phosphatreste
Der Harnstoffzyklus ist demnach kein energieerzeugender Zyklus sondern dient vornehmlich der Umwandlung stickstoffhaltiger Stoffe zu Produkten, die problemlos ausgeschieden werden können.

Autor: Lukas Brausch
Quellen: Printmedien

Weiterführende Links zum Thema


» Grafische Darstellung des Harnstoffzyklus` (englisch)

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