Stoffwechselweg

Unter Stoffwechselwegen (engl. metabolic pathways) versteht man die Auf-/Ab- und Umbauprozesse in den Zellen. Es handelt sich um die definierte Abfolge biochemischer Reaktionen, meist von Enzymen katalysiert. Ein Stoffwechselweg entspricht einem einfachen biologischen Prozess, wobei die Abgrenzung zu diesem Begriff fließend ist. 1995 vereinigte Donald Nicholson alle bis dahin bekannten Stoffwechselwege in seinem „Metabolic Pathway Chart“^[1].

Stoffwechselwege, geordnet nach Funktion

Wege der Zellatmung

• Fettsäureoxidationen (z. B. α- oder β-Oxidation)
• Cori-Zyklus
• Glykolyse (formale Umkehr: Gluconeogenese)
• Anaerobe Atmung
• Citratzyklus
• Glyoxylatzyklus
• Atmungskette (Oxidative Phosphorylierung)
• Q-Zyklus

Andere Wege

• Cholesterinbiosynthese
• Pentosephosphatweg
• Porphyrinsynthese (oder Hämsynthese)
• Harnstoffzyklus

Biochemische Zyklen

Allgemeines Schema des Citratzyklus'

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

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

Cori-Zyklus

• Wege des Glukose-Metabolismus unter Beteiligung von Leber und Skelettmuskel

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

Lynen-Zyklus (Syn. HMG-CoA-Zyklus)

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

Pentosephosphatzyklus

• Auf- und Abbau von Pentosephosphaten und Bildung von NADPH. Der Pentosephosphatzyklus spielt in den roten Blutkörperchen eine wichtige Rolle.

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

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

Einzelnachweise