Biochemie: Energieumwandlung

Question 1

Stoffwechsel-erste Unterteilungen

Answer 1

Stoffwechsel: katabol oder anabol= Energie-&Baustoffwechsel

Katabol:
Brennstoffe -> CO2 +H2O+nutzbare Energie

Anabol: Nutzbare Energie+einfache Vorstufen –> komplexe Moleküle

Question 2

Katabolismus

Answer 2

-Fließgleichgewicht: z.B. bei Zellatmung

liefert nur so lange Energie, wie kein Gleichgewichtszustand erreicht wird -> Glucose muss ständig nachkommen,
wird in Reihe von exergonen Reaktionen abgebaut, das liefert der Zelle Energie

Question 3

Welche Anforderungen an einen Stoffwechselweg gibt es?

Answer 3

Anforderungen:
1.) Spezifische Einzelreaktionen
2.) in der Summe energetisch (thermodynamisch) begünstigt (ΔG < 0)
-> eine ungünstige Reaktion kann durch Kopplung an eine günstige Reaktion
in der Summe möglich gemacht werden.

Eine der am häufigsten
Kopplungsreaktionen ist die
Umsetzung von ATP zu ADP
+ Phosphat.

Question 4

Kohlenstoff-Verbindungen als Energiequelle

Answer 4

ATP-Menge im menschl. Körper: max. 100 g
Verbrauch von ATP (in Ruhe): 40 kg (pro 24 h)
2 Stunden Joggen: 60 kg ATP

ATP-> ADP: durch Bewegung, aktiver Transport, Signalverstärkung

ADP-> ATP: Oxidation von Brennstoffmolekülen oder Photosynthese

Question 5

wichtige Brennstoffe

Question 6

Wie kann die Energie der Oxidation zur Bildung von ATP führen?

Answer 6

Energieumwandlung = Elektronenwanderung

Elektronentranportkette (Atmungskette) verteilt Gesamtreaktion auf mehrere aufeinander folgenden Teilreaktionen
-> Energie wird so gespeichert, dass sie für die ATP Synthese verfügbar ist

Question 7

In der Energieumwandlung greifen
Stoffwechselwege ineinander

Answer 7

Übersicht der Zellatmung:
-im Verlauf der Glykolyse wird jedes Glucosemolekül zu 2 Molekülen Pyruvat umgesetzt

eukar. Zellen:
-Pyruvat wird in die Mitochondrien transportiert, wo es zunächst zu Acetyl-CoA oxidiert wird und im Citratzyklus zu CO2 oxidiert wird.

-NADH und FADH2 übertragen e- auf die Elektronentranportkette in der inneren Mitochondrienmembran

(.. es geht hier noch wieter)

prokary. Zellen:

Question 8

Ionengradienten und die drei Stufen der
Energiegewinnung

Answer 8

Ionengradienten sind eine wichtige Form
zellulärer Energie
-> Kopplung an ATP-Synthese

1.Erzeugung des Gradienten: Brennstoffoxidation pumpt H+ hinaus

2.Nutzung des Gradienten: H+ Einstrom bildet ATP: ADP+P –> ATP +H2O

Dreistufen-Prozess der Energiegewinnung:
1.) Größere Moleküle werden abgebaut (Fette, Glucose)
2.) Zentrale Metabolite werden gebildet (Acetyl-CoA)
3.) ATP-Bildung aus Acetyl-CoA (Citratzyklus und oxidative Phosphorylierung)

Question 9

Wiederkehrende Muster in Stoffwechsel-
Wegen

Answer 9

1.) Aktivierte Trägermoleküle (NAD(P)H, FAD, Coenzym A)

2.) Ähnliche bzw. gleiche Schlüsselreaktionen
wiederholen sich im Stoffwechsel

3.) Drei Arten der Regulation von Stoffwechselprozessen

Question 10

Aktivierte Trägermoleküle

Answer 10

ATP: Träger für Aktivierte
Phosphatgruppen

NADH und FAD: Träger für Energiereiche
Elektronen

Coenzym A: Träger für Aktivierte
C2-Einheiten

Question 11

Sechs Reaktionstypen

Answer 11

1. Oxidoreduktase: beschleunigt eine Elektronenwanderung durch Reduktion/Oxidation
2. Transferase: Übertragung einer
   (funktionellen) Gruppe
3. Hydrolase: Bindungsspaltung mit Wasser
4. Lyase: Bindungsspaltung ohne
   Wasser
5. Isomerase: Umbau einer
   Verbindung
6. Ligase: Knüpfung einer neuen
   Bindung unter Spaltung
   von NTP

Question 12

Regulation von Stoffwechselwegen

Answer 12

Regulation des Stoffwechsels beruht auf der:
- Kontrolle der Enzymmenge, hauptsächlich über die Transkriptionsrate
- Kontrolle der Enzymaktivität: reversible allosterische Kontrolle,
Rückkopplungshemmung, reversible kovalente Modifikation
- Verfügbarkeit von Substraten: Kompartimentierung, Kontrolle des Substratflusses
- Energieladung der Zelle
Energieladung =
[ATP] + 1/2 [ADP] durch
[ATP] + [ADP] + [AMP]