Einführung in den Stoffwechsel

Question 1

Wie gehen Enzyme/Coenzyme aus Reaktionen hervor? Was ist die Konsequenz?

Answer 1

• Enzyme → Unverändert
• Coenzyme → Verändert, müssen also in einer zweiten Enzymreaktion regeneriert werden

Question 2

Was ist eins der wichtigsten Coenzyme im Stoffwechsel?

Answer 2

NAD⁺/NADH + H⁺

Question 3

Was benötigen alle Mikroorganismen zum Wachstum?

Answer 3

Energiequelle (energie) und eine Kohlenstoffquelle (für Zellbestandteile)

⇒ Bei heterotrophen Organismen sind Energie- und Kohlenstoffquelle oft identisch

Question 4

Was sind im Allgemeinem die Schritte des Metabolismus bei heterotrophen Organismen?

Answer 4

1. Spaltung der organischen Kohlenstoffquelle in aufnahmefähige niedermolekulare Produkte
2. Transport in die Zelle
3. Umwandlung in energiereiche, oxidierte Zwischenformen
4. Umwandlung in Synthesebausteine
5. Regeneration des Elektronenakzeptors
6. Erzeugung von Energie (ATP oder andere Form)

Question 5

Wie läuft der extrazelluläre Abbau von Substraten durch Exoenzyme ab?

Answer 5

1. Mikroorganismus sezerniert Exoenzyme, die das Substrat in Monomere hydrolysieren
2. Monomere werden durch den Mirkoorganismus aufgenommen

Question 6

Was ist der wissenschftlicher Name der Hefe?

Answer 6

Sacsharomyces cerevisiae

Question 7

Was sind die Schritte beim Abbau von Saccharose durch Saccharomyces cerevisiae?

Answer 7

1. Spaltung der Saccharose ( 2xGlucose)
2. Abbau von Glucose zu Pyruvat (Glycolyse)
3. Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-CoA
4. Umwandlung von Acetyl-CoA zu CO2 (Krebs-Zyklus)
5. Regeneration von NAD+ und FAD sowie Atmungskettenphosphorylierung

Question 8

Wie ist die Reaktionsgleichung des Abbaus von Saccharose durch Saccharomyces cerevisiae?

Answer 8

0,5 Saccharose + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂0

Question 9

Wie viel Mol ATP entstehen bei dem Abbau von Glucose durch Saccharomyces cerevisiae? Wie viel aus dem Abbau von Sacchasrose?

Answer 9

• 38 (Glucose)
• 76 (Saccharose)

Question 10

Welches Enzym Spaltet die Saccharose bei dem Abbau von Saccharose durch Saccharomyces cerevisiae? Was sind die Produkte?

Answer 10

• Invertase
• Glucose und Fructose

Question 11

Was passiert mit den Meisten Kohlenstoffquellen in frühen Stadien des Abbaus?

Answer 11

Sie werden in “aktivierte” Zwischenstufen überführt, wobei ATP verbraucht wird

Question 12

Wie werden Zucker zu Beginn des Abbaus aktiviert?

Answer 12

Sie werden durch Kinasen phosphoryliert

Question 13

Wie werde Fettsäuren zu beginn des Abbaus aktiviert?

Answer 13

Sie werden durch Synthetasen in Acetyl-CoA umgewandelt

Question 14

Über welchen Prozess wird Glucose in Pyruvat umgewandelt?

Answer 14

Glykolyse ( auch genannt Fructose-1,6-bisphosphatweg / Embden-Meyerhoff-Weg)

Question 15

Was entsteht aus der Gylkolyse?

Answer 15

• 1 Glucose → 2 Pyruvat
• 2 NAD⁺ → 2 NADH + 2H⁺
• 2 ADP → 2 ATP

Question 16

Welches Enzym katalysiert die Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-CoA?

Answer 16

Pyruvat-Dehydrogenase

Question 17

Was entsteht aus der Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-CoA?

Answer 17

• 1 Pyruvat + 1 CoA → 1 Acetyl-CoA + CO₂
• 1 NAD⁺ → NADH + H⁺

Question 18

Wie ist die Strukturformel von Pyruvat?

Answer 18

Question 19

Was passiert während des Citrat-Zyklus?

Answer 19

Der Acetyl-rest des Acetyls-CoA wird zu CO2 oxidiert.

Question 20

Was entsteht aus dem Citrat- Zyklus?

Answer 20

• 1 Acetyl-CoA → 2 CO₂ + 1CoA
• 3 NAD(P)⁺ → 3 NAD(P)H + 3H⁺
• 1 FAD → 1 FADH₂
• 1 ADP + 1 P_i → 1 ATP

Question 21

Was passiert während der Atmungskettenphosphorylierung?

Answer 21

Regeneration von NAD+ und FAD (Coenzyme) unter der Bildung von ATP

Question 22

Was ist bei der Atmungskettenphosphrylierung der Elektronendonator/-akzeptor?

Answer 22

• Donator: NADH und FADH₂
• Akzeptor: 0,5 O₂

Question 23

Was passiert in der Atmungskette?

Answer 23

Die Elektronendonatoren (NADH und FADH₂) übertragen zwei in mehreren Redoxreaktionen auf 0,5 O₂. Die bei den einzelnen Reaktionen frei werdende Energie wird genutzt um einen Protonengradienten aufzubauen. Dieser wird für die Synthese von ATP verwendet.

Question 24

Was sind die drei Schritte der alkoholischen Gärung bei Saccharomyces cerevisiae?

Answer 24

• Glykolyse
• Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetaldehyd
• umwandlung von Acetaldehyd zu Ethanol

Question 25

Welches Enzym katalysiert die Umwandlung von Pyruvat in Acetaldehyd während der alkoholischen Gärung von Saccharomyces cerevisiae?

Answer 25

Pyruvat-Decarboxylase

Question 26

Welches Enzym katalysiert die Umwandlung von Acetaldehyd in Ethanol?

Answer 26

Alkohol-Dehydrogenase

Question 27

Wie ist die Energiebilanz der alkoholischen Gärung bei Saccharomyces cerevisiae pro Mol Glucose?

Answer 27

1 Glucose → 2 CO₂ + 2 Ethanol

2 ADP + 2 P_i → 2 ATP

Question 28

Was ist der Pasteur-Effekt?

Answer 28

Unter anaeroben bedingungen kommt es zu einer höheren Verstoffwechslung von Glucose durch die Glykolyse

Question 29

Wie lauten die Reaktionsgleichungen für die drei Neuberg’schen Vergärungsformen? Inwiefern unterscheiden sich die 2. und die 3. von der ersten?

Answer 29

1. 1 Glucose → 2 Ethanol + CO₂
2. 1 Glucose + Hydrogensulfit → 1 Glycerin + 1 CO₂ + 1 Acetaldehyd-Sulfit
3. 2 Glucose + H₂O → 2 Glycerin + 1 Ethanol + 1 Acetat + 2 CO₂ ( Außerdem: Alkalisches Millieu)

⇒ bei der zweiten und der dritten Form, wird Acetaldehehyd nicht in Ethanol überführt. Da jedoch während der Glykolyse Reduktionsäquivalente entstehen, die verbarucht werden müssen, werden diese für die Bildung von Glycerin verwendet