https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?action=history&feed=atom&title=Glycerin-3-phosphat-ShuttleGlycerin-3-phosphat-Shuttle - Versionsgeschichte2026-06-09T01:08:35ZVersionsgeschichte dieser Seite in Wikipedia (Deutsch) – Lokale KopieMediaWiki 1.43.8https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Glycerin-3-phosphat-Shuttle&diff=525481&oldid=prev84.157.176.125 am 11. Mai 2022 um 05:24 Uhr2022-05-11T05:24:31Z<p></p>
<p><b>Neue Seite</b></p><div>Das '''Glycerin-3-phosphat-Shuttlesystem''' ist ein biochemischer Transportmechanismus in [[Eukaryoten]], der dazu dient, die bei der [[Glycolyse]] anfallende [[Reduktionsäquivalent|Reduktionsäquivalente]] (dort in Form von [[Nicotinamidadenindinukleotid]]) für [[Mitochondrien]] zur Verfügung zu stellen. Hierbei werden die in NADH gespeicherten Elektronen auf [[Ubichinon]] übertragen und somit in die [[Atmungskette]] eingespeist, wo sie zur Erzeugung von [[Adenosintriphosphat]] (ATP) genutzt werden. NAD<sup>+</sup> wird dadurch regeneriert und steht für weitere Stoffwechselprozesse wieder zur Verfügung.<br />
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Dieser Shuttle läuft wesentlich schneller als der [[Malat-Aspartat-Shuttle]] und wird daher primär in Muskelzellen und im Gehirn verwendet, wo die Energie schnell verfügbar sein muss.<br />
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== Hintergrund ==<br />
Im Cytosol eukaryotischer Zellen finden durch [[Katabolismus|katabole]] Prozesse Oxidationen statt, beispielsweise in der [[Glykolyse]]. Dabei werden freiwerdende Elektronen auf NAD<sup>+</sup> übertragen, so dass NADH/H<sup>+</sup> entsteht. Auch im Zuge des [[Citratzyklus]] werden diese [[Reduktionsäquivalent]]e gebildet, wobei der Citratzyklus in der Matrix des Mitochondriums abläuft. Zur weiteren Energiegewinnung werden die Elektronen dieser Reduktionsäquivalente in die [[Atmungskette]] eingespeist und schließlich auf Sauerstoff übertragen (aerobe Atmung).<br />
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Die innere Membran der Mitochondrien ist für NADH bzw. NAD<sup>+</sup> nicht durchlässig (permeabel), ebenso nicht für ATP, [[Adenosindiphosphat|ADP]] und [[Proton (Chemie)|Protonen]]. Hiermit ergäben sich zwei Probleme: Zum einen kann das im Cytosol gebildete NADH nicht in die Matrix des Mitochondriums diffundieren, um dort seine Elektronen in die Atmungskette einzuspeisen. Da dadurch NADH zu NAD<sup>+</sup> regeneriert wird, könnte auch NAD<sup>+</sup> nicht aus der Matrix ins Cytosol gelangen, um dort an katabolen Prozessen weiter zu partizipieren. Im Beispiel der Glykolyse würde diese schnell zum Erliegen kommen, da die Menge an NAD<sup>+</sup> im Cytosol begrenzt ist.<br />
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Durch zwei Shuttleprozesse wird aber gesichert, dass die im NADH gespeicherten Elektronen in die Mitochondrien transportiert werden und dieses dadurch zu NAD<sup>+</sup> regeneriert wird. Nur so ist ein Ausgleich der Reduktionsäquivalente zwischen Cytosol und Mitochondrien möglich. Eines dieser Shuttle ist das Glycerin-3-phosphat-Shuttlesystem und wird im Folgenden dargestellt.<br />
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== Vorkommen ==<br />
Das Shuttlesystem wurde in Tieren, Pilzen<ref>Ansell, R. ''et al.'' (1997): ''The two isoenzymes for yeast NAD<sup>+</sup>-dependent glycerol 3-phosphate dehydrogenase encoded by GPD1 and GPD2 have distinct roles in osmoadaptation and redox regulation''. In: ''[[EMBO J.]]'' '''16'''(9); 2179–2187; [[doi:10.1093/emboj/16.9.2179]], PMID 9171333, {{PMC|1169820}}.</ref> und auch Pflanzen gefunden.<ref>Shen, W. ''et al.'' (2006): ''Involvement of a glycerol-3-phosphate dehydrogenase in modulating the NADH/NAD<sup>+</sup> ratio provides evidence of a mitochondrial glycerol-3-phosphate shuttle in Arabidopsis''. In: ''Plant Cell'' '''18'''(2); 422–441; [[doi:10.1105/tpc.105.039750]], PMID 16415206, {{PMC|1356549}}.</ref><br />
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== Mechanismus ==<br />
[[Datei:Glycerin-3-phosphat-Shuttle.svg|mini|hochkant=2|Schema des Glycerin-3-phosphat-Shuttles. Für Einzelheiten bitte Textinhalt beachten. Abkürzungen: ('''1''') Glycerin-3-phosphat; ('''2''') Dihydroxyacetonphosphat; '''cGPD''' cytosolische Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase; '''mGPD''' mitochondriale Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase; '''Cyt''' Cytosol; '''IMR''' Intermembranraum.]]<br />
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Im Cytosol wird [[Dihydroxyacetonphosphat]] (DHAP) zu [[Glycerin-3-phosphat]] [[Reduktion (Chemie)|reduziert]]. Dabei wird NADH/H<sup>+</sup> zu NAD<sup>+</sup> [[Oxidation|oxidiert]]. Diese Reaktion wird von einer löslichen, NADH/H<sup>+</sup>-abhängigen ''cytosolischen'' [[Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase]] (cGPD, {{EC|1.1.1.8}}) katalysiert. In einem zweiten Schritt wird an der inneren mitochondrialen Membran das Glycerin-3-phosphat wieder zu Dihydroxyacetonphosphat oxidiert. Die dabei wieder freiwerdenden Elektronen und Protonen werden auf enzymgebundenes [[Flavin-Adenin-Dinukleotid]] (FAD) übertragen, das dadurch zu FADH<sub>2</sub> reduziert wird. Diese Reaktion katalysiert eine membrangebundene, FAD-abhängige ''mitochondriale'' Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase (mGPD, {{EC|1.1.5.3}}). Dieses FADH<sub>2</sub> wird wieder zu FAD oxidiert, wobei dabei [[Ubichinon]] der inneren Mitochondrienmembran reduziert wird. Letzteres gibt die Elektronen an den [[Cytochrom-c-Reduktase|Komplex III]] in der Atmungskette weiter.<br />
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Der [[NADH-Dehydrogenase|Komplex I]] der Atmungskette wird bei diesem Shuttle übergangen, so dass in der Bilanz pro FADH<sub>2</sub> nur 1,5 Einheiten ATP gebildet werden (bei NADH/H<sup>+</sup> sind es 2,5). Bei Benutzung dieses Transportsystems im Gegensatz zum [[Malat-Aspartat-Shuttle]] ist die Energieausbeute aus der kompletten Oxidation eines [[Molekül]]s [[Glucose]] daher etwas geringer, sie beträgt statt durchschnittlich 32 ATP nur 30 ATP.<br />
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== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
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{{SORTIERUNG:Glycerinphosphatshuttle #3}}<br />
[[Kategorie:Biochemische Reaktion]]<br />
[[Kategorie:Transportprotein]]</div>84.157.176.125