6. Einfuehrung Stoffwechsel Flashcards
- Diese Organismen nutzen die Energie des Sonnenlichts und setzen sie in chemische
Energie um.
Phototrophe
- Diese Organismen erhalten ihre chemische Energie aus der Oxidation von Nahrung.
Chemotrophe
- Ein Stoffwechselweg, der, abhängig von der Energieladung der Zelle, entweder anabol
oder katabol ist.
Amphibol
- In aerob lebenden Organismen ist dies der finale Akzeptor von Elektronen.
Sauerstoff
- In aerob lebenden Organismen ist dies das Produkt der Oxidation Kohlenstoff-haltiger
Verbindungen.
CO2
- Dies ist das Vitamin aus dem der Elektronenträger NADH gemacht wird.
Niacin (B3)
- Diese Substanz ist der Elektronendonor der meisten reduktiven Biosynthesen.
NADPH
- Diese Verbindung dient als Acyl-Gruppenträger im Metabolismus.
Coenzym A
- Dies ist die „chemische Währung“ des Stoffwechsels.
ATP
- Diese kleinen organischen Verbindungen werden in der Nahrung höherer Organismen
benötigt und sind Bestandteile von Coenzymen.
Vitamine
- _________ ist der erste Schritt des katabolen Stoffwechsels und beinhaltet den Abbau
von Makromolekülen der Nahrung in kleinere Einheiten.
Verdauung
- Eine thermodynamisch ungünstige Reaktion kann durch eine thermodynamisch
günstige Reaktion getrieben werden mit der sie _______ ist.
gekoppelt
- ATP wird als eine energiereiche Verbindung angesehen, da es zwei ________ -
Bindungen hat.
Phosphoanhydrid
- Unter zellulären Bedingungen verändert die Hydrolyse eines ATP-Moleküls in einer
gekoppelten Reaktion das Gleichgewicht der Reaktanden um einen Faktor von
10e8
- Im Muskel von Wirbeltieren bildet __________ ein Reservoir an Phosphorylgruppen
mit hohem Übertragungspotential, das zur Regeneration von ATP aus ADP genutzt
werden kann
Kreatinphosphat
- Im zweiten Schritt des Katabolismus werden zahlreiche kleine Moleküle umgewandelt
in ________, ein zentrales Molekül des Stoffwechsels
Acetyl-CoA
- FAD ist ein Elektronenträger, der sich vom Vitamin _____ ableitet.
Riboflavin
- Die Acetylgruppe ist mit dem Coenzym A durch eine _______-Bindung verknüpf
thioester
- ATP-erzeugende (katabole) Stoffwechselwege werden gehemmt durch eine _______
(hohe / niedrige) Energieladung.
hohe
- _________- Reaktionen bilden neue Bindungen unter Nutzung der freien Energie der
ATP-Spaltung.
Ligations
- Die Hauptgründe für die Organismen Energie brauchen, sind:
a) Durchführung mechanischer Arbeit
und
c) Synthese von Biomolekülen
- Reaktionswege, die die Energie der Nahrung in zelluläre Energie umwandeln:
katabol
- Metabolische Pfade, die Energie benötigen und oft Biosynthese durchführen:
anabol
- Elektronenträger, die einen Teil von ATP enthalten:
a) NAD+
und
b) FAD
- Was ist die freie Energie unter Standardbedingungen (ΔG°′) für die Hydrolyse von ATP zu ADP?
-30.5 kJ/mol
- Welche(s) der folgenden Moleküle hat/haben ein höheres Phosphorylgruppenübertragungspotential als ATP?
a) Phosphoenolpyruvat,
b) Creatinphosphate,
c) 1,3-Bisphosphoglycerat
- Die Hauptenergiequelle zur Bildung von ATP ist:
Das elektrochemische Potenzial eines Ionengradienten
- Die reduzierte Form des Flavinadenindinukleotids ist
FADH2.
- Welche der folgenden Verbindungen ist der Elektronendonor reduktiver
Biosynthesen?
NADPHE
- Ein Beispiel einer Isomerisierungsreaktion wäre:
Die Umwandlung von Citrat in Isocitrat
- Welche der aktivierten Träger beinhaltet eine Adenosinphosphat-Einheit?
a) NADH
und b) FADH2
und c) Coenzym A
- Welche der folgenden Reaktionen ist ein Beispiel für eine Oxidationsreaktion?
?
- Metabolische Prozesse werden reguliert durch:
a) Die transkriptionelle Regulation der Enzymmenge.
und b) Allosterische Kontrolle der Enzymaktivität.
und c) Kontrolle der Verfügbarkeit der Substrate durch Kompartimentalisierung.
- Zu den Mechanismen, durch die die Aktivität von Enzymen kontrolliert wird, gehört:
a) allosterische Kontrolle
und b) feedback Hemmung
und c) kovalente Modifikation
- Erklären Sie bitte wie ein Stoffwechselweg einen energetisch ungünstigen Schritt beinhalten kann, der trotzdem abläuft.
Änderungen der freien Energie aller einzelnen Schritte summieren sich zur Gesamtänderung der freien Energie des Stoffwechselweges auf.
Dadurch kann ein Schritt, der normalerweise nicht ablaufen würde, durch Kopplung an thermodynamisch günstige Reaktionen angetrieben werden
- Wieso ist ATP häufig an Magnesium oder Manganionen gebunden?
Diese zweiwertigen Ionen binden an die negativ geladenen Sauerstoffatome der Phosphatgruppen
- Zeichne die Struktur von ATP und kennzeichne die Phosphoranhydrid-Bindung(en).
vgl. Folien (Phosphoranhydrid-Bindungen zwischen dem 1.&2. und dem 2.&3. P)
- Welche allgemeinen Faktoren tragen zum hohen
Phosphatgruppenübertragungspotenzial von ATP bei?
Resonanzstabilisierung
elektrostatische Abstoßung
Stabilisierung durch Hydratisierung
- Zeichnen Sie die Resonanzstrukturen von Orthophosphat und erklären Sie wieso diese
Strukturen nicht für die Stabilisierung von ATP wichtig sind.
Zahlreiche der möglichen Resonanzstrukturen von ATP würden ein positiv geladenes Sauerstoffatom neben einem negativ geladenen Phosphation platzieren.
Diese Strukturen tragen praktisch nicht zu Resonanzstabilisierung bei.
- Wie viel ATP wird täglich von einem typischen Menschen verbraucht? Wie viel wird
regeneriert?
Ein Mensch nutzt ca. 80 kg ATP pro Tag. Es ist aber nur ca. 100 g ATP in den
Zellen verfügbar, d.h. ATP wird häufig und schnell genutzt und regeneriert. ATP wird
regeneriert aus ADP und Phosphat, dabei wird die Energie aus katabolischen
Prozessen genutzt.
- Was ist die oxidative Phosphorylierung?
Der Prozess durch den ATP durch Phosphorylierung von ADP und Nutzung der
Energie eines Protonengradienten gebildet wird, der durch den Transfer von
Elektronen über reduzierte Kofaktoren auf Sauerstoff entsteht.
- Was sind die verschiedenen Phasen der Energiegewinnung aus der Nahrung?
Es gibt drei Phasen:
- ) Nährstoffmoleküle werden in kleinere Einheiten gespalten, wie Aminosäuren, Kohlenhydrate und Fettsäuren.
2) Die kleineren Einheiten werden weiter gespalten in einen Satz kleiner Moleküle, die notwendig für den Stoffwechsel sind, wie Acetyl-CoA.
3) ATP wird durch die Oxidation der Acetylgruppen
produziert.
- Vergleiche ATP mit Acetyl-CoA
Beides sind aktivierte Träger:
Acetyl-CoA trägt Acetylgruppen, die ein hohes Acetyl- Gruppenübertragungspotenzial haben.
ATP trägt Phosphatgruppen mit hohem
Phosphorylgruppenübertragungspotential.
Beide Moleküle treten in zahlreichen
Stoffwechselwegen auf.
- Was haben metabolische Prozesse gemeinsam? Wie können Sie dies nutzen, um
„Biochemie“ zu lernen und zu verstehen?
Gemeinsame Moleküle und Mechanismen treten als Motive und Muster in fast allen Stoffwechselwegen auf.
Versteht man die Logik kataboler und anaboler
Stoffwechselwege, und kennt die gemeinsamen Moleküle (wie ATP) und Mechanismen (wie Oxidationen und Reduktionen), fällt es einem leicht die zahlreichen verschiedenen Stoffwechselwege zu verstehen
- Nenne fünf aktivierte Carrier des Stoffwechsels, sowie die Vitamine, die als Vorstufen
dieser Träger dienen.
NADH und NADPH Niacin
FADH2 Riboflavin
Acetyl-Coenzym A Pantothenat
Biotin - Biotin
Tetrahydrofolat - Folsäure
- Welche der chemischen Reaktionen des Metabolismus wird meistens verwendet um
Nahrungsmittelmoleküle zu zerkleinern?
Hydrolysen werden meistens verwendet, um große Moleküle in kleinere
Komponenten zu zerlegen
- Wie wird der Metabolismus kontrolliert?
Die Mengen an Enzym und deren katalytische Aktivität sind zwei kontrollierbare
Eigenschaften im Metabolismus. Auch die Verfügbarkeit der Substrate ist wichtig
- Wenn viele Verbindungen sowohl in anabolen wie katabolen Stoffwechselwegen
auftreten, wie kann dann der Stoffwechsel kontrolliert werden?
Die Enzyme und ihre Aktivitäten können durch die Energieladung der Zelle kontrolliert werden.
Die Biosynthesen und katabolischen Wege unterscheiden sich voneinander und können in unterschiedlichen Zellkompartimenten lokalisiert sein.
Daher können zwei gegenläufige Prozesse unabhängig voneinander kontrolliert werden.
- Was ist ein aktivierter Träger? Nennen Sie zwei Beispiele.
Aktivierte Träger sind Moleküle, die als Träger definierter Gruppen, Atome, Elektronen oder Protonen dienen.
Ein Beispiel wäre ATP, welches als aktivierter
Träger von Phosphorylgruppen dient.
Flavin-Derivate und Nicotinamid-Derivate sind Beispiele aktivierter Träger von Elektronen.
II. 1. NADH dient in der Zelle als Träger für welches der Folgenden?
Elektronen
II. 2. Welche der folgenden Aussagen charakterisiert NADH und NADPH am besten?
NADH wird primär zur ATP-Gewinnung verwendet, wohingegen NADPH hauptsächlich für Biosynthesen verwendet wird
II. 3. Biotin dient in der Zelle als Carrier für welches der Folgenden?
Carboxylgruppen
II. 4. Welches der Folgenden dient als primärer direkter Donor von aktivierten
Methylgruppen in biosynthetischen Pfadwegen?
S-Adenosylmethionin
II. 5. Welches der Folgenden beschreibt die biochemische Rolle des Coenzyms A am
besten?
Es aktiviert Acylgruppen für Gruppentransferreaktionen.
II. 6. Welcher der folgenden Enzymkomplexe katalysiert die Reduktion von Sauerstoff zu
Wasser während der Oxidativen Phosphorylierung?
Cytochrome-C-Oxidase
II. 7. Welcher der folgenden Carrier in der Elektronentransportkette ist ein Protein (im
Gegensatz zu einem kleinen Molekül)?
Cytochrom c
II. 8. Welche der folgenden organischen Produkte werden im Citratzyklus bei der Oxidation
von einer Acetylgruppe zu zwei Molekülen Kohlenstoffdioxid gebildet?
3 NADH + 1 FADH2 + 1 GTP
II. 9. Welcher der folgenden Reaktionen des Citratzyklus ist mit einer
Phosphorylierungsreaktion auf Substratebene verbunden?
Succinyl-CoA → Succinat + Co
II. 10. Welche organischen Produkte werden im Pentosephosphatweg durch die Oxidation
von einem Molekül Glucose-6-phosphat zu Ribose-5-phosphat und Kohlenstoffdioxid
gebildet?
2 NADPH
II. 11. Welche organischen Produkte werden bei der Glykolyse durch die Oxidation von
einem Molekül Glucose zu zwei Molekülen Pyruvat gebildet?
2 ATP + 2 NADH
II. 12. Warum können Zellen den Abbau von Glukose zu Pyruvat, ohne die weitere
Umsetzung von Pyruvat durch Fermentation oder Atmung, nicht zur
Energiegewinnung nutzen?
Der Elektronenakzeptor, der während der Glykolyse reduziert wird, muss regeneriert werden.
II. 13. Welcher der folgenden glykolytischen Reaktionen stellt die wesentliche
thermodynamische Triebkraft der Glykolyse in vivo dar?
Phosphoenolpyruvat + ADP → Pyruvat + ATP
II. 14. Was ist keine Zwischenstufe der Glykolyse, bei der Glucose zu Pyruvat oxidiert wird?
Glucose-1-phosphat
Glucose-1-phosphat
II. 15. Welche der folgenden Decarboxylierungsreaktionen beinhaltet keine Oxidation des
organischen Substrats?
Pyruvat → Acetaldehyd + Kohlendioxid
II. 16. Welches ist die aktive Form von Glucose, die als Substrat während der Glykogensynthese von der Glykogensynthase katalysiert wird?
UDP-Glukose
II. 17. Welche der folgenden Aussagen über Kohlenhydrate ist ungenau?
Ribose und Fructose sind beides Pentosen.
II. 18. Welche der folgenden Antworten entspricht am ehesten der Nettorendite an ATPMolekülen während der Zellatmung durch die vollständige Oxidation von einem Molekül Glucose zu Kohlendioxid und Wasser?
30
II. 19. In welchen der folgenden Stoffe wird das Kohlenstoffgerüst von Fettsäuren während
der β-Oxidation umgewandelt?
Acetylgruppen
II. 20. Welche der folgenden Antworten beschreibt die komplette Reihe von katalysierten
Reaktionen, durch die ein Molekül Acyl-CoA um eine Zwei-Kohlenstoff-Einheit
während des Fettsäureabbaus verkürzt wird?
Oxidation; Hydratation; Oxidation; Thiolyse
II. 21. Welcher der folgenden Sätze beschreibt das gebildete aktivierte Acyl-intermediat vor
der Produktion von Acyl-CoA in der von der Acyl-CoASynthetase katalysierten Reaktion?
Acyl-Adenylat
II. 22. Welcher der folgenden Sätze gilt nicht für Lipide biologischer Membranen?
Cholesterin ist ein Steroidlipid mit zwei Fettsäureketten
II. 23. Welcher der folgenden Sätze charakterisiert besser die aktivierte Form von
Diacylglycerol, die für die Biosynthese von Phospholipiden benutzt wird?
CDP-diacylglycerol
II. 24. Welcher der folgenden Stoffe ist kein Intermediat in der Biosynthese von Squalen aus
Acetyl-CoA?
Malonyl-CoA
II. 25. In Tieren _____ das Karbon-Rückgrat der Glukose metabolisch umgewandelt und
stöchiometrisch für die Synthese von Fettsäuren verwendet werden; in Tieren ____
das Karbon-Rückgrat von Fettsäuren metabolisch umgewandelt und stöchiometrisch
für die Synthese von Glukose verwendet werden.
kann, kann nicht
II. 26. Welches der folgenden ist eine fehlerhafte Assoziation zwischen einem metabolischen
Weg und dem intrazellulären Kompartiment innerhalb welchem er primär auftritt?
Fettsäure-Synthese, mitochondrielle Matrix
II. 27. Welches der folgenden beschreibt am besten die biochemische Rolle von Carnitin im
Fettsäure-Metabolismus?
Es agiert als Carrier von Fettsäuren über die innere mitochondrielle Membran.
II. 28. Welches der folgenden wird als Coenzym von der Aminotransferase verwendet?
Pyridoxalphosphat
II. 29. Transaminierungsreaktionen beinhalten die Umwandelung von alpha-Ketoglutarat zu
(oder von) welchem der folgenden?
Glutamat
II. 30. Welches der folgenden gibt direkt Aminogruppen in den Harnstoff-Zyklus ab, welche
dann in Harnstoff eingebaut und durch Harnstoff beseitigt werden?
Aspartat
II. 31. Welche zwei Aminosäuren dienen als primäre Stickstoffdonoren für die Biosynthese
der anderen Aminosäuren?
Glutamat und Glutamin
II. 32. Welche der folgenden Aussagen beschreibt den entscheidenden Schritt des
Stoffwechselweges am besten?
Es ist die erste irreversible Reaktion im Stoffwechselweg
II. 33. Welche der folgenden Aussagen über den Zusammenhang zwischen den entsprechenden Biosynthese- und Abbauwege einer organischen Verbindung ist
falsch?
Entsprechende Biosynthese- und Abbauwege verfügen über die gleichen Enzyme
und Reaktionsmechanismen, die nur in entgegengesetzte Richtungen ablaufen.
II. 34. Welches Produkt ist ein Resultat der Phospholipase C – Katalysereaktion?
Inositol-1,4,5-trisphosphate
II. 35. Die Aktivität welches Enzymes wird durch die Phosphorylierung einer cAMPabhängigen Proteinkinase erniedrigt?
Glycogensynthase
