Varianten des Pyruvatstoffwechsels

1. oxidative Decarboxylierung: Pyruvatdehydrogenase (TPP)

   • zu Acetyl-CoA

   • NADH + CO2

2. anaerobe Decarboxylierung: Oxidoreduktase (Ferredoxin, TPP)

   • zu Acetyl-CoA

   • Ferredoxin(red) + CO2

   • (Pyruvat:Ferredoxin Oxidoreduktase)

3. anaerobe Decarboxylierung: Pyruvat:Formiat-Lyase

   • zu Acetyl-CoA

   • Formiat

     • Formiat:Hydrogen-Lyase setzt Wasserstoff aus Formiat frei

   • Säuregärer, fakultative Anaerobier

4. gärend / nicht-oxidative Decarboxylierung: Pyruvatdecarboxylase

   • zu Acetaldehyd und dann zu Ethanol (Hefe)

   • CO2 + NAD+

Oxidative Decarboxylierung

• TPP, Liponamid, NAD+, CoA

• Acetyl-CoA für TCC und NADH-Gewinm

• “Irreversibel”

Anaerobe Decarboxylierung

• mit Ferredoxin und TPP

  • Ferredoxin: Protein mit meist 4 FeS-Cluster an je 4 Cysteinen

• Decarboxylierung und Oxidation zu Acetyl-CoA und CO2

• Reversibel

Ameisensäuregärung (Gärung mit Formiat als Produkt)

• Acetyl-CoA für Biomasse und Acetat / Energie

• Formiat:Hydrogen-Lyase kann H+ aus Formiat freisetzen

• reversibel

• bei gem. Säuregärern (E. coli) und fakultativ Aeroben

Nicht-oxidative Decarboxylierung

• zu Acetaldehyd und CO2

  • Acetaldehyd kann zu Ethanol reduziert werden

• Schnell und “irreversibel”

• Ethanolgärer

  • Hefe

  • Zymomonas mobilis

• Acetyl-CoA durch Citratsynthase mit Wasser und Oxalacetat zu Citrat

• Citrat unter Dehydrierung und Rehydrierung über Aconitase (Aconitathydratase) zu cis-Aconitat und anschließend zu Isocitrat

• Isocitrat über Isocitrat-Dehydrogenase zu Oxalsuccinat oxidiert und NAD(P)+ reduziert

• Oxalsuccinat ebenfalls durch Isocitrat-Dehydrogenase zu α-Ketoglutarat (2-Oxoglutarat) decarboxyliert, CO2 abgespalten

• 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase oxidiert und decarboxyliert α-Ketoglutarat und versetzt es mit S-CoA, dabei wird NAD+ reduziert und Succinyl-CoA entsteht

• Succinyl-CoA durch Succinyl-CoA-Synthetase (Succinat-Thiokinase) zu Succinat, dabei HS-CoA abgespalten und ADP zu ATP phosphoryliert

• Succinat durch Succinat-Dehydrogenase zu Fumarat oxidiert, dabei FAD reduziert

• Fumarat durch Fumarase mit Wasser zu L-Malat

• L-Malat durch Malat-Dehydrogenase zu Oxalacetat oxidiert, dabei NAD+ reduziert

Isocitrat-Lyase

Malat-Synthase

• C6 zu C3 (Glykolyse)

• C3 zu C2 (Pyruvatoxidation)

• C2 zu C1 (TCC)

Alles oxidativer Ast des Stoffwechsels