3 Glykolyse und Gluconeogenese Flashcards
Beschreiben Sie die Wirkungsweise der Hexokinase
- Cofaktor ist Magnesium
- durch Ausschluss von Wasser -> Phosphatgruppentransfer von ATP auf Glucose möglich (induced fit)
- Phosphatgruppe destabilisiert das Molekül
Nennen Sie die Reaktionsschritte der Glykolyse
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Über welche Mechanismen werden die Hexokinase bzw. die Glucokinase reguliert?
- Hexokinase: allosterisch gehemmt durch Glc-6-P
- Glukokinase: Enzyminduktion durch Insulin
Was versteht man unter einer Enzyminduktion?
Die Transkripton und Translation des Enzyms wird durch einen Stoff induziert
Beschreiben Sie den Mechanismus der Enzymregulation der Glukokinase bei niedrigem Glucosespiegel in der Leber
- Proteinsequenz der Glukokinase trägt ein nukleäres Exportsignal (NES) = leucinreiches Motiv, vermittelt Export eines Proteins aus dem Zellkern
- Glucokinase-Regulatorprotein (GKRP) bindet an das Enzym -> Enzymaktivität wird gehemmt und die Bildung von Glc-6-P unterdrückt
- durch Bindung an GKRP wird NES unterdrückt und der Proteinkomplex durch Kernporen in den Nukleolus transportiert, Glukokinase wird nukleär sequestriert
Beschreiben Sie den Mechanismus der Enzymregulation der Glukokinase bei hohem Glukosesiegel in der Leber
- hohe Glukosespiegel -> GKRP löst sich von Glukokinase
2. NES wird wieder exponiert und das Enzym sowie GKRP durch Kernporen ins Zytoplasma zurücktransportiert
Welchem Reaktionsmechanismus liegt der Reaktion der Glucose-6-P-Isomerase zugrunde?
intramolekulare Umlagerung:
- Aldose in Ketose
- Pyranose und Furanose
- Keto-Enol-Tautomerie
Überprüfen Sie folgende Aussage: Bei der Reaktion von Glucose-6-P- in Frc-5-P kommt es zur Keto-Enol-Tautomerie
Richtig
Wie kann man sich das FDG für die Diagnostik zunutze machen?
FDG ist zur Bildung des Endiols nicht fähig -> Anreicherung von Glc-6-P im Gewebe und damit Glukose (Produkthemmung)
Zeichnen Sie den Reaktionsmechanismus der Keto-Enol-Tautomerie bei der Umwandlung von Glc-6-P in Frc-6-P
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Was ist das Schlüsselenzym der Glykolyse und wie wird es reguliertP
Schlüsselenzym: Phosphofructokinase
Regulation:
- Inhibition durch höhere ATP-Konzentrationen: Km-Wert des Substrates F-6-P wird erhöht (niedrigere Affinität)
- allosterische Hemmung durch ATP, NADH/H+ und Citrat
- allosterische Aktivierung durch AMP, ADP
Welche Reaktion katalysiert die Aldolase. Welche Isoformen der Aldolase kennen Sie?
Reaktion: Frc-1,6,BP -> GA3P + DHAP
Isoformen: Aldolase A, B, C
Beschreiben Sie den Reaktionsmechanismus der Triosephosphat-Isomerase
- Umwandlung von DHAP in GA3P
- Regeneration eines C3-Körpers
- Keto-Enol-Tautomerie
- GG zu 90% auf Seite des DHAP
- Weiterreaktion von GA3P: Fließgleichgewicht
Überprüfen Sie folgende Aussage: Bei der Isomerisierung des DHAP in GA3P handelt es sich um eine Keto-Enol-Tautomerie
Richtig
Zeichnen Sie die Keto-Enol-Tautomerie bei der Isomerisierung von DHAP in GA3P
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Welche Funktionen haben die ersten beiden Stufen der Glykolyse
- Destabilisierung von Glucose durch Umwandlung in Fructose-1,6-BP
- ATP-Verbrauch erhöht sukzessive Energieniveau der Metaboliten
- Vorbereitung zur Spaltung in 2 C3-Körper, die leicht ineinander umwandelbar sind
- EIN weiterer gemeinsamer Abbauweg zu Pyruvat
Welche Bedeutung hat die Umwandlung des Glucose-6-P in Fructose-6-P und dann in Frc-1,6-BP?
Aldolspaltung von Glucose-6-P ergäbe C2 + C4-Fragmente
Wie wirkt sich Arsen (Arsenat) auf die Glykolyse aus?
- Arsen entkoppelt die Glykolyse
- Arsenat wird statt Pi an C1 gebunden
- 1-Arseno-3-Phosphoglycerat zerfällt unter Verlust der Bindungsenergie, es kommt zu gastrointestinalen Krisen und Koma
Zeichnen Sie den Reaktionsmechanismus der Glycerinaldehyd3-P-DH
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Welche Enzyme der Glykolyse sind Mg-abhängig?
- Hexokinase
- Phosphoglycerat-Kinase
- Phosphoglycerat-Mutase
- Pyruvat-Kinase
Welche Reaktion katalysiert die
a) Phosphoglycerat-Kinase
b) Phosphoglycerat-Mutase
a) 1,3-Bisphosphoglycerat + ADP -> 3Phosphoglycerat + ATP
b) 3-Phosphoglycerat -> 2-Phosphoglycerat
Welche Reaktion katalysiert die Enolase?
2-Phosphoglycerat -> Phosphoenolpyruvat + H2O
Welche Bedeutung hat die Reaktion der Enolase?
- Dehydratisierung erhöht das Phosphatgruppenübertragungspotenzial
- hohes Phosphatgruppenübertragungspotenzial von PEP, da Phosphat das Molekül als instabiles Enol fixiert
- stabilere Ketoform erst nach Phosphatabgabe möglich
In welchen Reaktionen der Glykolyse kommt es zur Substratkettenphosphorylierung?
- Phosphoglyceratkinase
- Pyruvatkinase
Wie wird die Pyruvatkinase reguliert?
- allosterisch aktiviert durch Frc-1,6-BP
- induziert durch Insulin
Formullieren Sie die Nettoreaktionsgleichung der Glykolyse
Glucose + 2 ADP + 2Pa + 2NAD+ -> 2 Pyruvat + 2 ATP + 2 NADH/H+ + 2 H2O
Über welche Wege kann das bei der Glykolyse reduzierte NAD+ zu NADH/H wieder für die Glykolyse regeneriert werden?
- Aerob: Oxidative Phosphorylierung
2. Anaerob: bei O2-Mangel/in Ery -> Umwandlung in Lactat
Beschreiben Sie den Cori-Zyklus
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Beschreiben Sie den Alanin-Zyklus
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Wann wird Pyruvat in Lactat umgewandelt?
- bei O2-Mangel
- Pyruvat wird zu Lactat reduziert
- Lactat ist ein Alkohol
Nennen Sie jeweils durch welche Stoffe folgende Enzyme gehemmt bzw. aktiviert werden: Hexokinase, PFK, Pyruvatkinase
Hexokinase: gehemmt durch Glc-6-P, PFK
PFK: gehemmt -> ATP, Citrat, H+, aktiviert -> Frc2,6-BP, AMP, ADP
Pyruvatkinase: gehemmt -> ATP, Acetyl-CoA, Alanin; aktiviert: Frc-1,6BP
Beschreiben Sie die Regulation der Glykolyse durch Fructose-2,6-BP
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Was ist die PFK2?
bifunktionales Enzym:
- PFK2
- Fructosebisphosphatase
Über welche Regulationsmechanismen wird die Glykolyse reguliert?
Metabolite: feedback + feed-forward
Hormone: Genexpression in Leber - Insulin induziert Glucokinase über SREBP-1c - Insulin + Glucose induzieren Genexpression der PFK1+2 + Pyruvatkinase
Translokation: Glukokinase-Regulatorprotein, Translokation in Zellkern, Komplex wird durch Insulin gelöst
Acetylierung: Lysinreste
Was sind Substrate für die Glukoneogenese?
- Lactat (Cori-Zyklus)
- Alanin (Alanin-Zyklus)
- Glycerin (Lipolyse)
- AS-Abbau (glukogene AS)
Welche Enzyme umgehen bei der Gluconeogenese Reaktionen der Glykolyse?
- Pyruvat-Carboxykinase
- PEP-Carboxykinase
- Fructose-1,6-Bisphosphatase
- Glucose-6-Phosphatase
Vergleichen Sie deltaG der Glykolyse mit dem der Glukoneogenese
Glykolyse: -96,2 kJ/mol
Glukoneogenese: -16 kJ/mol
Beschreiben Sie die Umgehungsreaktionen der Pyruvatkinase
- Pyruvat + ATP + H2O + CO2 -> Oxalacetat + ADP + Pa + 2H+ (anaplerotische Reaktion zur Auffüllung des Citratzyklus)
- Oxalacetat + GTP -> PEP + GDP + CO2 (Antrieb der Reaktion durch CO2-Freisetzung, Fixierung der Enolform durch Phosphorylierung, pos. deltaG)
Beschreiben Sie die Umgehungsreaktion der PFK
Fructose-1,6-BP -> Fructose-6-P + Pa (Fructose-1,6-bisphosphatase)
aktiviert durch: Citrat, gehemmt durch: Frc-2,6BP + AMP
Beschreiben Sie die Umgehungsreaktion der Hexo-/Glukokinase
Glucose-6-P -> Glucose + Pi (Glc-6-Phosphatase)
- Ausschüttung der Glucose unter Beteiligung von GLUT2
- Glucose-6-Phosphatase in ER der Leber
- Glucose von Leber und Niere, aber nicht von Muskel in Blut abgegeben
Die Reaktionen der Glukoneogenese finden in verschiedenen Zellkompartimenten statt. Beschreiben Sie den Weg der jeweiligen Metabolite
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