AMBOSS: Abbau und Synthese der Glucose Flashcards
Beschreibe die ersten Schritte der Glykolyse bis zur Entstehung von Fructose-1,6-bisphosphat!
(Phase 1)
- Glucose wird mithilfe der Hexokinase in Glucose-6-phosphat umgewandelt;
kann die Zelle nun nicht mehr verlassen - Glucose-6-phosphat wird mithilfe der Glucose-6-phosphat-Isomerase zu Fructose-6-phosphat isomerisiert.
- Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat
von Phosphofructokinase 1 katalysiert.
Welches ist die erste energiegewinnende Reaktion der Glykolyse
und um was für einen Reaktionstyp handelt es sich?
Findet die Reaktion auch umgekehrt statt?
Umwandlung von 1,3-Bisphosphoglycerat (BIP) in 3-Phosphoglycerat durch die Phosphoglycerat-Kinase;
dabei wird ein Molekül ATP gebildet
(Erste von zwei energiegewinnenden Reaktionen der Glykolyse)
Die Phosphatgruppe am C1-Atom von 1,3-Bisphosphoglycerat wird dabei mittels Substratkettenphosphorylierung auf ADP übertragen.
Diese Reaktion ist reversibel,
in der Gluconeogenese findet sie umgekehrt statt.
Welches Produkt entsteht bei der Phosphorylierung von Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP)
und um was für einen Reaktionstyp handelt es sich?
Es entsteht dabei das wichtige Zwischenprodukt 1,3-Bisphosphoglycerat (BPG).
Es handelt sich um eine Redoxreaktion,
bei der NAD+ zu NADH+H+ reduziert wird.
Wie unterscheidet sich die leberspezifische Isoform der Hexokinase
von derjenigen der Skelettmuskulatur?
Die Hexokinase der Leber (= Glucokinase) hat eine deutlich niedrigere Affinität für Glucose als diejenige der Skelettmuskulatur.
Die Leber speichert dadurch erst bei hohen Blutzuckerspiegeln Glucose in Form von Glykogen,
sodass bei niedrigeren Konzentrationen zunächst die Versorgung extrahepatischer Gewebe gewährleistet wird.
Wie und wo wird das Endprodukt der Glykolyse unter aeroben Bedingungen weiterverstoffwechselt?
Um was für einen Reaktionstyp handelt es sich dabei?
Das in der Glykolyse entstandene Pyruvat wird unter aeroben Bedingungen
in der mitochondrialen Matrix
in der Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion
zu Acetyl-CoA umgewandelt.
Acetyl-CoA kann anschließend in den Citratzyklus eingeschleust werden.
Bei der Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion handelt es sich um eine irreversible Reaktion
vom Typ der oxidativen Decarboxylierung.
Beschreibe die Reaktionsschritte der Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion (PDH-Reaktion)
und nenne die beteiligten Cofaktoren!
- Pyruvat wird decarboxyliert
und der entstehende Hydroxyethylrest auf den Cofaktor Thiaminpyrophosphat (TPP) übertragen,
sodass Hydroxyethyl-TPP entsteht. - Der Hydroxyethylrest wird anschließend zu einem Acetylrest oxidiert
und auf Liponsäure transferiert. - Das so gebildete Acetyl-Liponamid
reagiert mit Coenzym A zu Acetyl-CoA, dem Endprodukt der PDH-Reaktion. - In einem zusätzlichen Schritt wird Liponsäure
unter Verbrauch von FAD und NAD+ regeneriert.
–> Die drei Enzyme des PDH-Komplexes benötigen insg. also 5 Cofaktoren.
Beschreibe die weitere Verstoffwechslung von Pyruvat unter anaeroben Bedingungen!
Nenne Ort, beteiligte Enzyme und Zweck der Reaktionen!
Findet, genau wie die Glykolyse, im Zytosol statt.
Hier wird Pyruvat durch die Lactat-Dehydrogenase zu Lactat reduziert.
Dies dient vor allem der Regeneration von NAD+
(Pyruvat + NADH+H+ ⇄ Lactat + NAD+).
Welchen Zweck hat der Hexosemonophosphatweg (= Pentosephosphatweg),
in welchen Organen findet er insb. statt und was ist sein Schlüsselenzym?
Der Hexosemonophosphatweg ist ein von der Glykolyse abzweigender alternativer Abbauweg der Glucose,
der der Bildung von Reduktionsäquivalenten in Form von NADPH+H+ sowie von Pentosen dient.
Letztere werden für die Synthese von DNA, RNA, ATP, NADH und FAD benötigt.
Theoretisch kann er im Zytosol fast aller Zellen erfolgen,
er findet aber insb. in der Nebenniere und Leber statt.
Das Schlüsselenzym ist die Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase.
In welche Phasen lässt sich der Hexosemonophosphatweg aufteilen?
Beschreibe diese grob!
Lässt sich in zwei Phasen einteilen:
eine oxidative und eine nicht-oxidative Phase.
- In der oxidativen Phase reagiert Glucose-6-phosphat in 3 Schritten zu Ribulose-5-phosphat,
wobei 2 Moleküle NADPH+H+entstehen.
Je nach Bedarf der Zelle kann anschließend die nicht-oxidative Phase folgen. - Dabei wird Ribulose-5-phosphat in andere Kohlenhydrate mit 3-7 C-Atomen umgewandelt.
Endprodukte sind Fructose-6-phosphat und GAP,
die in die Glykolyse eingeschleust werden können.
In welchen Schritten der oxidativen Phase des Hexosemonophosphatwegs entsteht NADPH+H+?
Im ersten, geschwindigkeitsbestimmenden Reaktionsschritt der oxidativen Phase des Hexosemonophosphatwegs
wird Glucose-6-phosphat zu 6-Phosphogluconolacton oxidiert.
Im letzten Schritt wird 6-Phosphogluconat zu Ribulose-5-phosphat decarboxyliert.
In beiden Fällen entsteht je ein Molekül NADPH+H+.
Welcher Cofaktor wird in der nicht-oxidativen Phase des Hexosemonophosphatwegs von der Transketolase benötigt?
Im 2. Reaktionsschritt der nicht-oxidativen Phase des Hexosemonophosphatwegs
überträgt die Transketolase eine C2-Einheit von Xylulose-5-phosphat auf Ribose-5-phosphat,
wobei GAP und Sedoheptulose-7-phosphat entstehen.
Coenzym für diese Reaktion ist Thiaminpyrophosphat (TPP).
Welche Substanzen dienen in der Gluconeogenese als Ausgangsstoffe für die Neubildung von Glucose?
In der Gluconeogenese kann Glucose aus verschiedenen Ausgangsstoffen neu gebildet werden:
- aus bei der anaeroben Glykolyse gewonnenem Lactat,
- aus glucogenen Aminosäuren aus der Nahrung bzw. in Hungerphasen aus Proteinen der Skelettmuskulatur,
- aus in der Lipolyse von TAGs freigesetztem Glycerin
- und aus Propionyl-CoA, das beim Abbau ungeradzahliger Fettsäuren und einiger Aminosäuren entsteht.
Die Gluconeogenese ist nicht einfach die Umkehrung der Glykolyse.
Welche Reaktionen der Glykolyse sind irreversibel und müssen deshalb bei der Gluconeogenese umgangen werden?
Die Reaktionen der Schlüsselenzyme der Glykolyse
(Pyruvatkinase, Phosphofructokinase 1, Hexokinase)
sind aus thermodynamischen Gründen irreversibel
und müssen mit energieverbrauchenden, Gluconeogenese-spezifischen Reaktionen ersetzt werden.
Beschreibe die Reaktionsschritte, die in der Gluconeogenese für die Umgehung der Pyruvatkinase-Reaktion der Glykolyse notwendig sind!
Die Pyruvatkinase wandelt im letzten Schritt der Glykolyse Phosphoenolpyruvat in Pyruvat um.
Die umgekehrte Reaktion stellt entsprechend den ersten Schritt der Gluconeogenese dar.
- Dafür wird Pyruvat zunächst von der Pyruvatcarboxylase unter Verbrauch eines Moleküls ATP in Oxalacetat umgewandelt.
Diese Reaktion findet im Mitochondrium statt und benötigt als Coenzym Biotin. - Anschließend erfolgt über den Malat-Aspartat-Shuttle der Transport ins Zytosol,
wo die Schrittmacherreaktion der Gluconeogenese stattfindet: - Die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase wandelt Oxalacetat unter Verbrauch eines Moleküls GTP in Phosphoenolpyruvat um.
Wozu dient die von der Glucose-6-Phosphatase katalysierte Reaktion und wo findet sie statt
(Organ und Zellkompartiment)?
Im letzten Schritt der Gluconeogenese muss Glucose-6-phosphat zu Glucose dephosphoryliert werden,
da nur freie Glucose die Zelle über Glucosetransporter (GLUT) verlassen kann.
Diese Reaktion findet im ER statt
und wird von der Glucose-6-Phosphatase katalysiert,
einem ausschließlich in Leber- und Nierenzellen vorkommenden integralen ER-Membranprotein.
