6. Einführung in den Stoffwechsel

Question 1

Diese Organismen nutzen die Energie des Sonnenlichts und setzen sie in chemische Energie um.

Answer 1

Phototrophe

Question 2

Diese Organismen erhalten ihre chemische Energie aus der Oxidation von Nahrung.

Answer 2

Chemotrophe

Question 3

Ein Stoffwechselweg, der, abhängig von der Energieladung der Zelle, entweder anabol oder katabol ist.

Answer 3

Amphibol

Question 4

In aerob lebenden Organismen ist dies der finale Akzeptor von Elektronen.

Answer 4

Sauerstoff

Question 5

In aerob lebenden Organismen ist dies das Produkt der Oxidation Kohlenstoff-haltiger Verbindungen.

Answer 5

Kohlenstoffdioxid

Question 6

Dies ist das Vitamin aus dem der Elektronenträger NADH gemacht wird.

Answer 6

Niacin

Question 7

Diese Substanz ist der Elektronendonor der meisten reduktiven Biosynthesen.

Answer 7

NADPH

Question 8

Diese Verbindung dient als Acyl-Gruppenträger im Metabolismus.

Answer 8

Coenzyme A

Question 9

Dies ist die „chemische Währung“ des Stoffwechsels.

Answer 9

ATP

Question 10

Diese kleinen organischen Verbindungen werden in der Nahrung höherer Organismen benötigt und sind Bestandteile von Coenzymen.

Answer 10

Vitamin

Question 11

__________ ist der erste Schritt des katabolen Stoffwechsels und beinhaltet den Abbau von Makromolekülen der Nahrung in kleinere Einheiten.

Answer 11

Verdauung

Question 12

Eine thermodynamisch ungünstige Reaktion kann durch eine thermodynamisch günstige Reaktion getrieben werden mit der sie ____ ist.

Answer 12

gekoppelt

Question 13

ATP wird als eine energiereiche Verbindung angesehen, da es zwei _______ Bindungen hat

Answer 13

Phosphoanhydrid-

Question 14

Unter zellulären Bedingungen verändert die Hydrolyse eines ATP-Moleküls in einer gekoppelten Reaktion das Gleichgewicht der Reaktanden um einen Faktor von ______

Answer 14

10⁸

Question 15

Im Muskel von Wirbeltieren bildet ______ ein Reservoir an Phosphorylgruppen mit hohem Übertragungspotential, das zur Regeneration von ATP aus ADP genutzt werden kann.

Answer 15

Kreatinphosphat

Question 16

Im zweiten Schritt des Katabolismus werden zahlreiche kleine Moleküle umgewandelt in _____ , ein zentrales Molekül des Stoffwechsels.

Answer 16

Acetyl-CoA

Question 17

FAD ist ein Elektronenträger, der sich vom Vitamin _____ ableitet

Answer 17

Riboflavin

Question 18

Die Acetylgruppe ist mit dem Coenzym A durch eine _____ -Bindung verknüpft

Answer 18

Thioester

Question 19

ATP-erzeugende (katabole) Stoffwechselwege werden gehemmt durch eine _____ (hohe / niedrige) Energieladung.

Answer 19

hohe

Question 20

______- Reaktionen bilden neue Bindungen unter Nutzung der freien Energie der ATP-Spaltung.

Answer 20

Ligations

Question 21

Die Hauptgründe für die Organismen Energie brauchen, sind:

a. Durchführung mechanischer Arbeit
b. Aktiver Transport
c. Synthese von Biomolekülen
d. A und C
e. A, B, und C

Answer 21

d. A und C

Question 22

Reaktionswege, die die Energie der Nahrung in zelluläre Energie umwandeln:

a. anabol
b. katabol
c. allobol
d. Alle von oben.
e. Nichts von oben.

Answer 22

katabol

Question 23

Metabolische Pfade, die Energie benötigen und oft Biosynthese durchführen:

a. anabol
b. katabol
c. allobol
d. Alle von oben.
e. Nichts von oben.

Answer 23

anabol

Question 24

Elektronenträger, die einen Teil von ATP enthalten:

a. NAD⁺
b. FAD
c. Riboflavin
d. a und b
e. a, b, und c

Answer 24

a und b

Question 25

Was ist die freie Energie unter Standardbedingungen (ΔG°′) für die Hydrolyse von ATP zu ADP?

a. +45.6 kJ/mol.
b. -45.6 kJ/mol.
c. -30.5 kJ/mol.
d. -15.6 kJ/mol.
e. +30.5 kJ/mol.

Answer 25

-30.5 kJ/mol.

Question 26

Welche(s) der folgenden Moleküle hat/haben ein höheres Phosphorylgruppenübertragungspotential als ATP?

a. Phosphoenolpyruvat
b. Creatinphosphate
c. 1,3-Bisphosphoglycerat
d. a und b
e. a, b, und c

Answer 26

a, b, und c

Question 27

Die Hauptenergiequelle zur Bildung von ATP ist:

a. Das elektrochemische Potenzial eines Ionengradienten.
b. Das elektrochemische Potenzial von gelagertem Glykogen.
c. Zwischenprodukte mit hoher Energie.
d. Alles von oben.
e. Nichts von oben.

Answer 27

Das elektrochemische Potenzial eines Ionengradienten.

Question 28

Die reduzierte Form des Flavinadenindinukleotids ist

a. FADH.
b. FAD.
c. FADH⁺⁺.
d. FADH₂.
e. Nichts von oben.

Answer 28

FADH₂

Question 29

Welche der folgenden Verbindungen ist der Elektronendonor reduktiver Biosynthesen?

a. NADH
b. NADPH
c. FADH₂
d. CoASH
e. ATP

Answer 29

NADPH

Question 30

Ein Beispiel einer Isomerisierungsreaktion wäre:

a. Die Umwandlung von Succinat in Fumarat mit FAD.
b. Addition von Kohlendioxid an Pyruvat zur Bildung von Oxalacetat.
c. Die Umwandlung von Citrat in Isocitrat.
d. Die Hydrolyse einer Peptidbindung.
e. Nichts von oben.

Answer 30

Die Umwandlung von Citrat in Isocitrat.

Question 31

Welche der aktivierten Träger beinhaltet eine Adenosinphosphat-Einheit?

a. NADH
b. FADH₂
c. Coenzym A
d. a und b
e. a, b, und c

Answer 31

a, b, und c

Question 32

Metabolische Prozesse werden reguliert durch:

a. Die transkriptionelle Regulation der Enzymmenge.
b. Allosterische Kontrolle der Enzymaktivität.
c. Kontrolle der Verfügbarkeit der Substrate durch Kompartimentalisierung.
d. a und b.
e. a, b, und c.

Answer 32

a, b, und c.

Question 33

Zu den Mechanismen, durch die die Aktivität von Enzymen kontrolliert wird, gehört:

a. allosterische Kontrolle
b. feedback Hemmung
c. kovalente Modifikation
d. a und c
e. a, b, und c

Answer 33

a, b, und c

Question 34

Erklären Sie bitte wie ein Stoffwechselweg einen energetisch ungünstigen Schritt beinhalten kann, der trotzdem abläuft.

Answer 34

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.

Question 35

Wieso ist ATP häufig an Magnesium oder Manganionen gebunden?

Answer 35

Diese zweiwertigen Ionen binden an die negativ geladenen Sauerstoffatome der Phosphatgruppen.

Question 36

Welche allgemeinen Faktoren tragen zum hohen Phosphatgruppenübertragungspotenzial von ATP bei?

Answer 36

Resonanzstabilisierung, elektrostatische Abstoßung und Stabilisierung durch Hydratisierung sind wichtig.

Question 37

Zeichnen Sie die Resonanzstrukturen von Orthophosphat und erklären Sie wieso diese Strukturen nicht für die Stabilisierung von ATP wichtig sind.

Answer 37

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.

Question 38

Wie viel ATP wird täglich von einem typischen Menschen verbraucht? Wie viel wird regeneriert?

Answer 38

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.

Question 39

Was ist die oxidative Phosphorylierung?

Answer 39

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.

Question 40

Was sind die verschiedenen Phasen der Energiegewinnung aus der Nahrung?

Answer 40

Es gibt drei Phasen:

1. ) 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.

Question 41

Was ist ein aktivierter Träger? Nennen Sie zwei Beispiele.

Answer 41

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.

Question 42

Vergleiche ATP mit Acetyl-CoA.

Answer 42

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.

Question 43

Was haben metabolische Prozesse gemeinsam? Wie können Sie dies nutzen, um „Biochemie“ zu lernen und zu verstehen?

Answer 43

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.

Question 44

Nenne fünf aktivierte Carrier des Stoffwechsels, sowie die Vitamine, die als Vorstufen dieser Träger dienen.

Answer 44

Aktivierter Träger Vitamin NADH und NADPH Niacin FADH₂ Riboflavin Acetyl-coenzym A Pantothenat Biotin Biotin Tetrahydrofolat Folsäure

Question 45

Welche der chemischen Reaktionen des Metabolismus wird meistens verwendet um Nahrungsmittelmoleküle zu zerkleinern?

Answer 45

Hydrolysen werden meistens verwendet, um große Moleküle in kleinere Komponenten zu zerlegen.

Question 46

Wie wird der Metabolismus kontrolliert?

Answer 46

Die Mengen an Enzym und deren katalytische Aktivität sind zwei kontrollierbare Eigenschaften im Metabolismus. Auch die Verfügbarkeit der Substrate ist wichtig.

Question 47

Wenn viele Verbindungen sowohl in anabolen wie katabolen Stoffwechselwegen auftreten, wie kann dann der Stoffwechsel kontrolliert werden?

Answer 47

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.

Question 48

Welche der folgenden Reaktionen ist ein Beispiel für eine Oxidationsreaktion?

Question 49

Welche der folgenden Reaktionen ist ein Beispiel für eine Oxidationsreaktion?

Answer 49

Question 50

Zeichne die Struktur von ATP und kennzeichne die Phosphoranhydrid-Bindung(en).

Answer 50