E i n f ü h r u n g i n d e n S t o f f w e c h s e l

Question 1

Was unterscheidet katabole und anabole Reaktionen?

Was bedeutet phototroph und chemotroph?

Answer 1

• katabol:
  
  • Katabolismus = Energiestoffwechsel
  • Brennstoff → CO₂ + H₂O + nutzbare Energei
• anabol:
  
  • Anabolismus = Baustoffwechsel
  • Nutzbare Energie + einfache Vorstufen → komplexe Moleküle
• amphibole Stoffwechsel - abhängig von Energiebedingungen
• phototroph: Energiequelle ist Sonnenicht
• chemotroph: Energiequelle sind oxidierbare Verbindungen

Question 2

Wie wirkt sich die Kopplung von Reaktionen aus?

Answer 2

• Einzelreaktionen können thermodynamisch ungünstig sein (ΔG > 0)
• durch Kopplung thermodynamisch günstiger Reaktion wird die ungünstige in der Gesamtenergiebilanz begünstigt (ΔG < 0)
• thermodynmisch ungünstige Produkte reagieren als Edukte weiter mit ΔG < 0

Question 3

Was ist das Phosphorylgruppenübertragungspotential?

Answer 3

• Wie leicht kann ein Substrat ein Phosphat auf bspw. ein ADP übertragen?
• durch Hydrolyse wird diese Energie frei (ΔG < 0) oder wird benötigt (ΔG > 0)

Question 4

Wieso hat ATP ein hohes Phosphorylgruppenübertragungspoteintial?

Answer 4

• Resonanzstabilisierung
  
  • ADP ist stabiler, da das äußerste O nun auch resonanzstabilisierend ist
• Elektrostatische Abstoßung
  
  • Abstoßung zwischen den 3 Phosphatgruppen
  • durch Abspaltung weniger elektrostatische WW zwischen den Ladungen (Phosphate alle negativ geladen, y-Phosphat ^2-)
• Hydratation
  
  • nach Spaltung neue WW mit dem Lösungsmittel

—-> bei der Spaltung entsteht eine energieärmere Verbindung, wodurch Energie frei wird

Question 5

Wie ATP für den Energiemetabolismus verwendet wird und wie es aufgebaut ist?

Answer 5

• ATP wird genutzt um thermodynamisch ungünstige Reaktionen günstig zu machen
  
  • Kopplung der Hydrolyse von ATP an Stoffwechselreaktionen
  • Kopplung von n ATP Molekülen verschiebt gleichgewicht einer ungekoppelten reaktion um 10⁸ⁿ
• ATP ist kein Energiespeicher
• Zentrale Speicher sind Konzentrationsgradienten

Question 6

Warum ist es wichtig, dass ATP mittig in der Reihe der Phosphorylgruppenübertragungspotentiale steht?

Answer 6

• es braucht Stoffe mit geringerem Potential um die Energie zu übertragen aber auch höhere um von denen Energie auf ATP zu übertragen

Question 7

Wie hängen Oxidationsstufe und Energiegehalt von Kohlenstoffverbindungen zusammen?

Answer 7

• Vollständig reduzierte Kohlenstoffverbindungen enhalten am meisten Energie
• durch Oxidation wird Energie frei, da Elektronen frei werden und auf ein anderes Molekül wandern. Energie wird frei, wenn die Reaktion entlang des Redoxpotentials läuft

1. Oxidation und Phosphorylierung sind gekoppelt
2. Nutzung des Phosphorylsübertragungspotenzials

Question 8

Was sind die 3 Stufen der Energiegewinnung im Metabolismus?

Answer 8

• Abbau großer Moleküle
  
  • Fettsäuren, Glucose, AS, Glycerin
• Bildung zentraler Metaboliten
  
  • Acetyl-CoA
• ATP - Bildung
  
  • Citratcyklus, Oxidative Phosphorylierung

Question 9

Was sind aktive Carrier im Metabolismus?

Answer 9

• NAD(P)H - Hydridion ( 1 proton, 2 elektronen)
• FAD / FMN - Elektronenüberträger
• Coenzym A - C2 Bausteine bzw. Acylgruppenüberträger

Question 10

Wie ist NAD(P)H aufgebaut und wo befindet sich die reaktive Stelle?

Welche Aufgabe hat NAD(P)H?

Answer 10

• Carrier für Brennstoffoxidation und reduktive Biosynthese
• NAD⁺ für anabole Reaktionen
• NADP⁺ für katabole Reaktionen

Question 11

Wie ist FAD aufgebaut und wo befindet sich die reaktive Stelle?

Answer 11

Question 12

Wie ist Coenzym A aufgebaut und wo befindet sich die reaktive Stelle?

Answer 12

Question 13

Welche Enzymgruppen gibt es?

Nenne jeweils ein Beispiel

Answer 13

• Oxidoreduktasen - Redoxreaktionen
  
  • LDH
• Transferasen - Übertragung funktioneller Gruppen
  
  • Hexokinase
• Hydrolasen - Hydrolytische Spaltung
  
  • Chymotrypsin (Verdauung)
• Lyasen - nicht hydrolytische Addition oder Eliminierung von Molekülgruppen
  
  • Enolase
• Isomerasen - Intramolekulare Umwandlung
  
  • Triosephoastphat-Isomerase
• Ligasen - kovalente Verknüpfung mittels energiereicher Cofaktoren (ATP)
  
  • DNA-Ligase

Question 14

Wie kann man die Energieladung der Zelle beschreiben?

Answer 14

• Anabole und katabole Stoffwechselwege werden durch den Energieladung der Zelle reguliert
• bei viel ATP und ADP eher anabol
• bei viel AMP (keine Enegrie) eher katabol
• Energieladung der Zellen liegt zwischen 0,8 und 0,95

Question 15

Wie wird der Stoffwechsel reguliert?

Answer 15

• Kontrolle Enzymmenge -> Transkriptionsrate
  
  • Transkription
• Kontrolle Enzyreaktivität -> reversible allosterische Kontrolle, Rückkopplungshemmung, reversible kovalente Modifikation
• Verfügbarkeit von Substraten -> Kompartimentierung, Kontrolle des Substratflusses
• Energieladung der Zelle

Question 16

Um welchen Faktor verschiebt ATP eine Reaktion?

Answer 16

• 10⁸

Question 17

Welcher Stoff bildet in Muskelzellen einen Vorrat an Energiereichen Phosphorylgruppen?

Answer 17

Kreatinphosphat

Question 18

Weche Energie wird durch die Hydrolyse von ATP zu ADP bei Standardbedingungen und unter physiologischen Bedingungen frei?

Answer 18

• Standard: -30,5 kj / mol
• physiologisch: -50 kj / mol
• -> ATP lagert sich an Mg²⁺ an, welches die energetischen Eigenschaften des ATPs verändert und es dadurch noch energiereicher ist
• ATP → AMP standard: -45,6 kj / mol

Question 19

Welche Moleküle haben ein größeres Phosphorylgruppenübertragungspotential als ATP?

und welche ein kleineres?

Answer 19

• Phosphoenolpyruvat
• Creatinphosphate
• 1,3-Bisphosphoglycerat

Question 20

Nenne 4 aktive Carrier des Stoffwechsels

Answer 20

• NADH und NADPH
• FADH_{2 ​}
• Acetyl-CoA
• Biotin

Question 21

Wie groß ist die Nettorednite an ATP aus einem Molekül Glucose?

Answer 21

ca. 30