A1 - Energiestoffwechsel Überblick Flashcards
1 Was verteht man unter energetischer Kopplung?
Unter energetischer Kopplung versteht man ein Verbindung zweier Porzesse, bei der ein Prozess die Energie liefert, die den anderen Prozess ermöglicht!
2 Welche ganz bestimmte chemische Reaktion liefert bei fast allen Lebensvorgängen die nötige Energie?
Die Hydrolyse von Adenosintriphosphat (ATP) A 1.1
3 Nenne ein einfaches Bsp. für die energetische Kopplung biochemischer Prozesse an die Hydrolyse von ATP:
- die Reaktion von Glucose mit Phosphat (Glucose wird phosphoryliert) - nicht spontan möglich, da der Energiegehalt von Glucose-6-Phosphat HÖHER ist als der von Glucose und Phosphat-Ionen - Energie muss also zugeführt werden (diese stammt dann eben aus der Hydrolyse des ATP) A 1.2
4 Was ist der der zentrale und entscheidende Energieträger aller Organismen?
ATP
5 Um welche beiden Fragen dreht sich prinzipiell die ganze Biochemie?
- Wie wird ATP produziert? 2. Wie wird ATP von den Zellen des Körpers genutzt?
6 Wieviel ATP produziert und hydrolysiert ein Mensch pro Tag?
ca. 70 kg ATP (ergibt sich durch die hohe Synthese- und Hydrolysegeschwindigkeit) - Konzentration bleibt konstant bei 3-4 mmol/ l = Gesamtmenge im Körper ca. 50g (pro Minute ca. einmal vollständig ausgetauscht)
7 Aus welchen zwei Teilen besteht ATP?
- Adenosin - Triphosphat A 1.3
8 Welche Gruppe im ATP ist einzig entscheidend für die Funktion im Energiestoffwechsel?
Triphosphatgruppe
9 Wozu dient der Adenosin-Teil im ATP?
als molekularer “Handgriff” durch den der Triphosphatrest für Zellen handhabbarer wird (z.B. Proteine die den Adenosin-Teil spezifisch binden und dann transportieren können)
10 Wie ist die Triphosphatgruppe im ATP mit dem Adenosin verbunden?
Über eine Esterbindung
11 Wie sind die drei Phosphatatome der Triphosphatgruppe im ATP untereinander verbunden?
Durch Anhydritbindungen A 1.4
12 Die Hydrolyse von ATP erfolgt in wieviel Schritten?
in zwei Schritten: ATP-> ADP-> AMP - alternativ kann eine Diphosphatgruppe (= Pyrophosphat) abgespalten werden: ATP-> AMP A 1.4
13 Welche Verbindung ist das? A 1.5
Pyrophosphat
1 Was versteht man unter energetischer Kopplung?
Unter energetischer Kopplung versteht man eine Verbindung zweier Prozesse, bei der ein Prozess die Energie liefert, die den anderen Prozess ermöglicht. A 1.1
14 Welche Rolle im Energiestoffwechsel spielt die Spaltung der Esterbindung im ATP?
Keine!
15 Welche Energie wird bei der Hydrolyse einer Anhydritbindung der Triphosphatgruppe des ATP unter Standardbedingungne frei?
-30,5 kJ/ Mol (unter physiologischen Bedingungen sogar -50 kJ/Mol)
16 Welche Faktoren sind für die Hydrolyse-Energie des ATP verantwortlich?
1.) bessere Mesomeriestabilisierung der freien Phosphat-Ionen (= gleichmäßiger Verteilung der Elektronen, also energetisch günstiger als in der Triphosphatgruppe) 2.) Umwandlung von Abstoßungskräften in freie Energie (Triphosphatgruppe hat 4 negative Ladungen, die sich gegenseitig abstoßen, d.h. mit jeder Abspaltung entfällt ein Teil de Abstoßungskräfte, ähnlich einer sich entspannenden Metallfeder)
17 Wo entstehen 90% des ATPs?
In den Mitochondrien - ADP und Phosphat werden aufgenommen, daraus wird ATP regeneriert und wieder ans Zytosol abgegeben
18 An welchem Proteinkomplex findet innerhalb der Mitos die ATP-Synthese statt?
- an der ATP-Synthase
19 Was kennzeichnet die ATP-Synthase?
- hier findet die ATP-Synthese statt - EM-Bild wie großer “Laubbaum” mit angelehnter Leiter - Wurzel: F0-Teil (in der Mito-Innenmembran verankert) - Stamm: Stiel der ATP-Synthase (ragt in Matrix) - Baumkrone: F1-Teil (ragt in Matrix) - Leiter: Stator (ragt in Matrix) A1.7
20 Was ist der F1-Teil der ATP-Synthase?
- “Baumkrone” - Sitz der 3 katalytischen Zentren (binden ATP und Phosphat) - kann sich nicht mitdrehen, da von der “Leiter” (Stator) festgehalten wird - die Rotation des F0-Teiles dreht den Stamm und löst im F1-Teil eine Konformationsänderung aus, durch die aus ADP und Phosphat ATP gebildet wird und dann in die Matrix freigesetzt wird! A1.7
21 Wozu dient der F0-Teil der ATP-Synthase?
Als Rotor
22 Wie wird Glucose gespeichert?
- In Form von Glykogen (Leberzellen) - im EM-Bild als Glykogenrosetten sichtbar A 1.6
23 Was strömt durch den F0-Teil der ATP-Synthase?
- Protonen strömen in die Matrix - die Energie die im ATP gespeichert wird stammt aus diesem Protonenfluss (Protonen setzen den Rotor in Bewegung)
24 Woher stammt die Energie mit der die Protonenden den Rotor im F0-Teil der ATP-Synthase in Bewegung setzen?
1.) beim Einstrom in die Matrix folgen die Protonen einem Konzentrationsgefälle 2.) Matrix ist relativ zum Intermembranraum elektrisch negativ geladene, positiv geladene Protonen werden somit angezogen!
25 Was ist die Haupttätigkeit der Atmungskette?
Protonen gegen den Protonengradienten von der Matrix in den Intermembranraum zu pumpen über verschiedene Proteinkomplexe
26 Woher stammt die Energie für den Protonen-Pumpvorgang in der Atmungskette?
Die Energie wird dem Fluss von Elektronen durch die Komponenten der Armungskette entnommen: - größter Teil der Elektronen wird von NADH in Komplex I abgegeben - einige Elektronen (Quereinsteiger) werden vom reduzierten FADH2 auf Komplex II übertragen
27 Was passiert grob im letzten Komplex der Amtungskette?
- Elektronen werden auf molekularen Sauerstoff (O2) übertragen, das in H2O gelöste Molekül zerfällt sehr schnell und aus dem Wasser der Umgebung werden sofort mehrere Protonen aufgenommen und somit entsteht aus dem einen O2 nun zwei H2O-Moleküle - mehrer 100 ml Wasser entstehen so täglich in den Mitos
28 Was ist die Atmungskette?
Eine elektrisch betriebene Protonenpumpe
29 Welchem Weg folgen die Elektronen durch die Atmungskette?
Sie folgen dem Weg einer elektrischen Spannungsdifferenz ^E zwischen dem NADH und dem O2 (auch zwischen FADH2 und O2 -> die Spannugnsdifferenz hier ist aber geringer, weil auch der Weg von Komplex II zum O2 kürzer ist!)
30 Sauerstoff ist ein gutes…
Oxidationsmittel, d.h. O2 nimmt leicht Elektronen auf und etwas anderes wird quasi oxidiert!
31 Woraus ergibt sich die elektrische Spannungsdifferenz zwischen NADH (FADH2) und O2?
- NADH und FADH2 geben leicht Elektronen ab und - O2 nimmt leicht Elektronen auf (gutes Oxidationsmittel)
32 Wie groß ist die Spannungsdifferenz zwischen NADH und Sauerstoff in der Atmungskette unter physiologischen Bedingungen?
1,1 V
33 Wie gelangen die von der Matrix in den Intermembranraum gepumpten Protonen in der Armungskette zurück in die Matrix?
Durch den F0-Teil der ATP-Synthase A 1.8
34 Woher kommt der Sauerstoff in der Atmungskette?
Das ist der Sauerstoff der mit der Atemluft aufgenommen wurde, daher der Name Armungskette!
35 Warum muss der Mensch Sauerstoff hauptsächlich einatmen?
- Damit der Sauerstoff die Elektronen der Atmungskette aufnehmen kann - nur solange in den Mitos genügend Sauerstoff ist, können Elektronen durch die Armungskette fließen und somit Energie bereitstellen zum Aufbau des Protonengradienten, der die ATP-Synthese antreibt.
36 Wozu wird der eingeatmeter Sauerstoff NICHT verwendet, wozu wird er verwendet?
- NICHT zur Bildung von ausgeatmetem CO2 - zur Bildung von H2O in den Mitochondrien!
37 Woher stammen die Elektronen die zum Betrieb der Atmungskette benötigt werden?
Aus der Nahrung - Elektronen sind aus Sicht des Energiestoffwechsels die einzig relevanten Bestandteile der Nahrung - von welchem Nahrungsmittel sie stammen ist unerheblich - wie sie herausgelöst und der Atmungskette zugeführt werden ist von biochemischer Relevanz
38 Welche drei Gruppen von Nahrungsmitteln dienen als Quelle der Elektronen für die Armungskette?
- Kohlenhydrate - Fette - Proteine (Eiweiße) (=werden alle durch Entzug von Elektronen zu wertlosen Reststoffen abgebaut und letztlich fast vollständig zu CO2 oxidiert -> Abatmung) A 1.9
39 Als kurzfristiger Energiespeicher dient dem Organismus primär welches Kohlenhydrat?
- Glykogen (in Leber und Muskulatur aus Glucose synthetisiert)
40 Als längerfristiger Energiespeicher dient dem Organismus was?
- Fette (Triacylglycerine)
41 Wie heißt der Abbauprozess via Oxidation von Fettsäuren zu Acetyl-CoA?
ß-Oxidation
42 Wie heißt der Abbauprozess via Oxidation der Kohlenhydrate?
Glykolyse
43 Zu was werden Kohlenhydrate in der Glykolyse abgebaut (oxidiert)?
zu Pyruvat
44 Worüber läuft der Abbauprozess via Oxidation von Pyruvat?
Über die PDH
45 Zu was wird Pyruvat durch die PDH abgebaut?
zu Acetyl-CoA
46 Wie nennt man den Prozess in dem Acetyl-CoA zu CO2 abgebaut (oxidiert) wird?
Citratzyklus
47 Wo fließen die Abbauprodukte von Aminosäuren (Proteine) ein?
- Pyruvat - Acetyl-CoA - Citratzyklus allgemein
