Oxalacetat ist ein Zwischenprodukt des Zitronensäurezyklus, wo es mit Acetyl-CoA unter Bildung von Citrat reagiert, das durch Citratsynthase katalysiert wird. Es ist auch an der Glukoneogenese, dem Harnstoffzyklus, dem Glyoxylatzyklus, der Aminosäuresynthese und der Fettsäuresynthese beteiligt. Oxalacetat ist auch ein potenter Inhibitor des Komplexes II.
GluconeogenesisEdit
Die Gluconeogenese ist ein Stoffwechselweg, der aus einer Reihe von elf enzymkatalysierten Reaktionen besteht, die zur Erzeugung von Glucose aus Nicht-Kohlenhydrat-Substraten führen. Der Beginn dieses Prozesses findet in der Mitochondrienmatrix statt, wo Pyruvatmoleküle gefunden werden. Ein Pyruvatmolekül wird durch ein Pyruvatcarboxylaseenzym carboxyliert, das durch jeweils ein Molekül aus ATP und Wasser aktiviert wird. Diese Reaktion führt zur Bildung von Oxalacetat. NADH reduziert Oxalacetat zu Malat. Diese Umwandlung wird benötigt, um das Molekül aus den Mitochondrien zu transportieren. Im Cytosol wird Malat unter Verwendung von NAD + erneut zu Oxalacetat oxidiert. Dann verbleibt Oxalacetat im Cytosol, wo die restlichen Reaktionen stattfinden. Oxalacetat wird später durch Phosphoenolpyruvatcarboxykinase decarboxyliert und phosphoryliert und wird unter Verwendung von Guanosintriphosphat (GTP) als Phosphatquelle zu 2-Phosphoenolpyruvat. Glucose wird nach weiterer nachgeschalteter Verarbeitung erhalten.
Harnstoffzyklusbearbeiten
Der Harnstoffzyklus ist ein Stoffwechselweg, der zur Bildung von Harnstoff unter Verwendung von zwei Ammoniummolekülen und einem Bicarbonatmolekül führt. Dieser Weg tritt häufig in Hepatozyten auf. Die Reaktionen im Zusammenhang mit dem Harnstoffzyklus produzieren NADH, und NADH kann auf zwei verschiedene Arten hergestellt werden. Eines davon verwendet Oxalacetat. Im Cytosol befinden sich Fumaratmoleküle. Fumarat kann durch die Wirkung des Enzyms Fumarase in Malat umgewandelt werden. Malat wird durch Malatdehydrogenase in Oxalacetat umgewandelt, wodurch ein Molekül NADH entsteht. Danach wird Oxalacetat zu Aspartat recycelt, da Transaminasen diese Ketosäuren den anderen vorziehen. Dieses Recycling hält den Stickstofffluss in die Zelle aufrecht.
Der Glyoxylatzyklus ist eine Variante des Zitronensäurezyklus. Es ist ein anaboler Weg, der in Pflanzen und Bakterien unter Verwendung der Enzyme Isocitratlyase und Malatsynthase auftritt. Einige Zwischenschritte des Zyklus unterscheiden sich geringfügig vom Zitronensäurezyklus; Dennoch hat Oxalacetat in beiden Prozessen die gleiche Funktion. Dies bedeutet, dass Oxalacetat in diesem Zyklus auch als primärer Reaktant und Endprodukt wirkt. Tatsächlich ist das Oxalacetat ein Nettoprodukt des Glyoxylatzyklus, da seine Zyklusschleife zwei Moleküle Acetyl-CoA enthält.
Fettsäuresynthese
In früheren Stadien wird Acetyl-CoA von den Mitochondrien in das Zytoplasma übertragen, in dem sich die Fettsäuresynthase befindet. Das Acetyl-CoA wird als Citrat transportiert, das zuvor in der Mitochondrienmatrix aus Acetyl-coA und Oxalacetat gebildet wurde. Diese Reaktion initiiert normalerweise den Zitronensäurezyklus, aber wenn keine Energie benötigt wird, wird sie zum Zytoplasma transportiert, wo sie zu zytoplasmatischem Acetyl -CoA und Oxalacetat abgebaut wird.
Ein weiterer Teil des Zyklus benötigt NADPH für die Synthese von Fettsäuren. Ein Teil dieser Reduktionsleistung wird erzeugt, wenn das cytosolische Oxalacetat in die Mitochondrien zurückgeführt wird, solange die innere Mitochondrienschicht für Oxalacetat nicht durchlässig ist. Zunächst wird das Oxalacetat mit NADH zu Malat reduziert. Anschließend wird das Malat zu Pyruvat decarboxyliert. Jetzt kann dieses Pyruvat leicht in die Mitochondrien gelangen, wo es durch Pyruvatcarboxylase wieder zu Oxalacetat carboxyliert wird. Auf diese Weise erzeugt der Transfer von Acetyl-CoA aus den Mitochondrien in das Zytoplasma ein Molekül NADH. Die Gesamtreaktion, die spontan ist, kann wie folgt zusammengefasst werden:
HCO3- + ATP + Acetyl-CoA → ADP + Pi + Malonyl-CoA
Aminosäuresynthesedit
Sechs essentielle Aminosäuren und drei nicht essentielle werden aus Oxalacetat und Pyruvat synthetisiert. Aspartat und Alanin werden aus Oxalacetat bzw. Pyruvat durch Transaminierung aus Glutamat gebildet. Asparagin, Methionin, Lysin und Threonin werden durch Aspartat synthetisiert, daher ist Oxalacetat von Bedeutung, da ohne es kein Aspartat gebildet und die folgenden anderen Aminosäuren nicht produziert würden.
Oxalat-Biosyntheseedit
Oxalacetat produziert Oxalat durch Hydrolyse.
Oxalacetat + H2O ⇌ Oxalat + Acetat
Dieser Prozess wird durch das Enzym Oxaloacetase katalysiert. Dieses Enzym kommt in Pflanzen vor, ist aber im Tierreich nicht bekannt.