Fragen 45-55 Flashcards
1
Q
- Nennen sie sekundäre Pflanzenstoffe! (chemische Natur, Wirkung)
A
- Im Syntheseapparat hergestellt
- Artspezifisch
- Spielt keine Rolle im Primärstoffwechsel
- Glykoside:
- Amygdalin (Blausäure) giftig
- Digitalis herzwirksam
- Saponine oberflächenspannungssenkend
- Anthocyane (Flavone) Farbstoff
- Gerbstoffe:
- Tannin konservierend
- Alkaloide:
- Morphin schmerzstillend, Rauschmittel
- Cocain Rauschmittel
- Chinin gegen Malaria
- Nicotin Rauschmittel
- Colchizin Lähmung des ZNS
- Conin Atemlähmung
- Senföle
- Fraßschutz
- Schleimhautreizend
- Werden erst freigesetzt, wenn Zelle zerstört wird
2
Q
- Wie werden in der Pflanzenzelle Kohlenstoffe abgebaut? Wo finden die Vorgänge statt? Was ist ihr Sinn? (Glykolyse, Decarboxylierung der Brenztraubensäure, Zitronensäurezyklus, Atmung)
A
Abbau in 3 Schritten:
1. Glycolyse: (Cytoplasma) Glucose in Brenztraubensäure
- „Zuckerspaltung“: Umwandlung vom Kohlenhydrat in Brenztraubensäure
- 2 Abschnitte:
- a )Umformung der Glucose und Spaltung des C6-Skeletts in zwei C3-Bruchstücke
- b) Oxidation dieser Bruchstücke in Brenztraubensäure
- kann aerob oder anaerob ablaufen
- zunächst wird ATP verbraucht, erst beim zweiten Schritt wird auch welches freigesetzt
2. Citronensäurezyklus: (Mitochondrien) Brenztraubensäure in Oxalessigsäure
- „Atmung“: Brenztraubensäure wird in Mitochondrien eingeschleust, dort wird das Kohlenstoffgerüst zerlegt und vollständig zu CO2 oxidiert
3. Endoxydation / oxidative Phosphorylierung: (Mitochondrien) Oxalessigsäure in CO2 und H2O
Energiegewinn in Form von ATP
oder: (andere Antwort)
Glykolyse:
- findet im Plasma statt
- Einleitung des Kohlenhydrat-Abbaus -> Endprodukt der Glykolyse: Brenztraubensäure
- 2 Abschnitte:
- Umformung der Glucose und schließlich Spaltung des C6-Skeletts in zwei C3-Bruchstücke
- Oxidation dieser Bruchstücke zur Brenztraubensäure, verbunden mit der Gewinnung von ATP
Oxidative Decarboxylierung:
- Aufnahme der Brenztraubensäure in Mitochondrien-Membran
- oxidativer Schritt: Wasserstoff wird auf NAD+ übertragen und damit NADH und H+ gebildet
- Decarboxylierung: Carboxyl-Gruppe des Pyruvats wird als CO2 abgespalten
- der verbleibende Rest wird an Coenzym A gekoppelt und in reaktionsfähige Form gebracht
Zitronensäure-Zyklus:
- zyklische Abfolge von Reaktionen im Mitochondrium
- wiederholte Dehydrierung und Decarboxylierung
- insgasamt entstehen aus einem Glucosemolekül 6 CO2
- Gesamtbilanz der Glykolyse und des Zitronensäure-Zyklus:
Atmung:
- Vereinigung von H mit O2 -> dabei Energiezerlegung, aslo schrittweiser Vorgang, damit nicht Knallgasartige Reaktion
- Gesamtprozess des Glucose-Abbaus in der Atmung:
Sinn der Atmung: Energiegewinnung aus Glucose
3
Q
- Was versteht man unter Nitratreduktion? Was machen in diesem Zusammenhang die Nitrat- und was die Nitritbakterien?
A
- beim Gesamtprozess der Nitratreduktion werden 8 Elektronen übertragen
- er gliedert sich in zwei Teilschritte, die NO2- und NO2- Reduktion, im Cytoplasma bzw. den Plastiden
- Nitrat-Reduktion wird durch NO2- und NO3- induziert und durch NH4+ reprimiert
- Cytoplasma: NO3- Reduktion
- Chloroplasten: NO2- Reduktion
- Denitrifikation: NO3- ® NH3 ® N2 (Bakterien)
- Nitrifikation:
- Nitritbakterien: Ammoniak -> salpetrige Säure
- NH3 -> HNO2 (Oxidation)
- Nitratbakterien: salpetrige Säure -> Salpetersäure
- HNO2 -> HNO3-
4
Q
- Wozu benötigt eine Pflanze Schwefel? Wie wird er aufgenommen und wie in die organischen Verbindungen eingebaut?
A
- Zum Aufbau schwefelhaltigen Eiweißes und Vitamin B1 (wichtiges Ferment)
- Aufnahme: als Sulfationen (SO4 2-) mit dem Wasser aus dem Boden
- Einbau: reduziert zu S2- (Photosynthese / Dissimilation) -> Einbau in schwefelhaltige Eiweiße
- Zersetzung der Eiweiße nach dem Tod zu H2S (durch Bakterien)
5
Q
- Stoffwechsel (teilweise nur Ergänzung zu oben)
A
1. Glykolyse
- 2 Schritte: Umformung der Glucose und Spaltung des C6-Skeletts in zwei C3-Bruchstücke und zweitens die Oxidation dieser Bruchstücke zur Brenztraubensäure, verbunden mit der Gewinnung von ATP
- kann sowohl aerob als auch anaerob ablaufen
1.Schritt:
Phosphatgruppe wird unter Verbrauch von ATP auf Hexose-Molekül übertragen
- > Fructose-1,6-biphosphat entsteht, also eine Hexose, die an beiden Molekülenden eine Phosphatgruppe trägt
- > in dieser Form Spaltung in zwei weitgehend symmetrische phosphorylierte C3-Moleküle möglich
- > die bei der Spaltung entstandenen C-Verbindungen können durch Triose-Isomerase ineinander überführt werden
- > das C3-Bruchstück, das im nächsten Schritt verwendet werden kann, liegt nur zu 4% vor -> kann durch Umwandlung ständig „nachgefüllt“ werden
2. Schritt:
bis jetzt noch kein ATP gewonnen, nur hineingesteckt!
komplexer Schritt, in dessen Verlauf dem C3-Molekül Wasserstoff entzogen und auf NAD+ übertragen wird
- > es entsteht NADH + H+
- > Substratkettenphosphorylierung: ATP-Bildung durch Übertragung eines Phosphat-Restes vom Molekül auf ADP
- > es entstehen 2 ATP, die im 1. Schritt in Reaktion gesteckt wurde
- > Schließlich eigentlicher ATP-Gewinn durch Umwandlung in Brenztraubensäure und ATP
2. Gärung
- man bezeichnet eine Glykolyse mit anschließender Reduktion der Brenztraubensäure durch das bei der Glykolyse gebildete NADH + H+ als Gärung
- dabei erfolgt kein zusätzlicher Energiegewinn
- Anaerobe Atmung: nicht oxydativer Abbau von organischen Verbindungen, wobei Energie frei wird
- Unvollständiger Abbau der Glucose (vollständiger: Atmung)
- Aufspaltung des Traubenzuckers mit O2-Umlagerung ® endotherme + exotherme Verbindung + Energie
- Bakterien und Pilze
- Alkoholische Gärung (Hefepilze):
- z.B. Weinherstellung, Bier
- Milchsäuregärung (Milchsäurebakterien):
- z.B. Sauerkraut, Gurken (Konservierung)
- Buttersäuregärung (Bakterien):
- Kohlenhydrate -> Buttersäure und CO2
- Zellulosegärung (Zellulosebakterien):
- Zellulose -> einfache Zucker + CO2
- z.B. Darmflora
- Essigsäuregärung (Essigsäurebakterien):
- z.B. Essigherstellung
3. oxydative Decarboxylierung
- Aufnahme des Pyruvats aus dem Cystosol in die Matrix der Mitochondrien durch Pyruvat-Carrier
- bei Gegenwart von Sauerstoff kann Pyruvat dehydriert und zugleich decarboxyliert werden:
- CO2 wird abgegeben (Decarboxylierung), der abgespaltene Wasserstoff von NAD+ übernommen (oxidativer Schritt) und der oxydierte C2-Körper, der Acetylrest, mit dem Coenzym A zum energiereichen Acetyl-CoA („aktivierte Essigsäure“) verbunden
- Acetyl-CoA dient vor allem als Schlüsselsubstanz sowohl bei dem Endabbau des C-Gerüstes im Citratzyklus als auch bei Biosynthesen
4. Citratzyklus
- gemeinsame Endstrecke für den Stoffwechsel aller Gruppen der Nahrungsstoffe, bei dem der in das Citratmolekül eingegangene Acetylrest aus dem Acetyl-CoA unter wiederholter Dehydrierung und Decarboxylierung vollständig abgebaut wird
- 4 Stufen:
- Kondensation einer C2-Verbindung (Acetylrest) mit einer C4-Verbindung, dem Oxalacetat, unter Abspaltung von Wasser zu einem C6-Körper
- Der Übergang von C6 zu C5 unter Abgabe von CO2 und Wasserstoff
- Erneute Dehydrierung und Decarboxylierung in komplizierter Reaktionskette bildet eine C4-Verbindung
- Umwandlungen auf dem C4-Niveau und Regeneration des Oxalacetats
- Insgesamt entstehen aus jedem Acetylrest 2CO2 -> aus ganzem Glucosemolekül 6 CO2, deren Sauerstoff dem Wasser entstammt
- Gesamtbilanz der Glykolyse und des Citratzyklus:
- Energieausbeute im Citratzyklus ist relativ gering, da die Hauptmenge der Energie bei der Atmung nicht durch „Verbrennung“ des C zu CO2 gewonnen wird, sondern in der Atmungskette
- Citratzyklus läuft nur in Verbindung mit Atmung ab
5. Atmung
- entscheidende energieliefernde Reaktion des Stoffwechsels ist die Wasserbildung, bei der molekularer Sauerstoff mit Wasserstoff reagiert
- NAD+ -Katalyse:*
- Das in den Mitochondrien selbst reduzierte NADH dient als Sammelbecken für den Wasserstoff der Atmungskette (das von de Glykolyse wäre zwar auch möglich, ist es aber meist nicht)
- Flavin-Katalyse:*
- Flavinhaltige Enzyme oxydieren das NADH wieder, indem sie den Wasserstoff übernehmen und dabei zu FADH2 werden
- Chinon-Katalyse:*
- Chinone können allgemein leicht unter Umwandlung in Hydrochinon Wasserstoff aufnehmen
- Wahrscheinlich schließt sich ein solches Hydrochinon-Chinon-System in der Atmungskette an ein Flavin-System an
- mit dem Chinon-System endet der Transport der H-Atome, da sie sich als H+ -Ionen vom Hydrochinon ablösen -> freiwerdende Elektronen werden von Cytochrom c übernommen
4. Hämin-Katalyse (Cytochrome):
- Hämin-System ist an zahlreichen katalyt. Funktionen beteiligt
- Cytochrom c kann nur Elektronen übertragen, nicht aber selbst mit O2 reagieren
- Cytochrom b -> ungewiss
- Cytochrom a eigentliches „Atmungsferment“; als letztes Glied der Atmungskette (Endoxylase) reagiert es mit dem Atmungssauerstoff: O2 wird mit Elektronen beladen und zu O2- -Ionen umgewandelt, die sich sofort mit den Wasserstoffionen zu Wasser verbinden
Atmungskettenphosphorylierung:
Bedeutung der Atmungskette mit ihren einzelnen Oxidationsstufen liegt darin, dass hier jeweils die freie Energie der Oxidation als chem. Energie abgefangen und in der ATP gespeichert wird
Pro Mol gebildeten Wassers werden 52kcal frei, aber nur etwa 21kcal werden zur Bildung von 3 Mol ATP verwendet
6. Photosynthese
- Gleichung:*
1. Zyklische Phosphorylierung: - Synthese von ATP aus ADP und anorg. Phosphat während des durch die Lichtreaktion getriebenen Elektronenkreislaufes:
Durch Lichtabsorpion des Chlorophylls werden Elektroden angeregt, d.h. auf ein höheres Energieniveau angehoben, und auf ein bestimmtes Reduktios-Oxidations-System übertragen, das eisenhaltige Eiweiß Ferredoxin
-> von hier kann Elektronenpaar über eine Kette von Redox-Katalysatoren (Plastochinon, Cytochrom f) zum Chlorophyll zurückkehren und dabei die Energie für die Phosphorylierung der ADP liefern:
ADP + Phosphat + hu -> ATP
Außer diesem zyklischen Elektronentransport gibt es noch einen nichtzyklischen:
- Photolyse des Wassers
* lichtbedingte Spaltung des Wassers unter Bildung von O2 und reduziertem NADPH und H+
Statt wieder zum Chlorophyll zurückzukehren können die angeregten Elektronen vom reduzierten Ferredoxin auch auf das NADP+ übergehen, das unter gleichzeitiger Aufnahme von zwei H+ in seine reduzierte Form verwandelt wird und somit als H-Überträger für die weitere, eigentliche Assimilation, verfügbar ist
- CO2-Bindung und Reduktion
* chemische Fixierung des atmosphärischen CO2 an einen Akzeptor und seine Umwandlung zu Kohlenhydrat
in lichtunabhängiger Dunkelreaktion wird CO2 katalysiert, fixiert und das labile Primärprodukt in zwei C3-Körper, die Photoclycerinsäure, gespalten
- > diese wird durch ATP phosphoryliert
- > erstes faßbares Photosyntheseprodukt entsteht Triose-3-Phosphat
- > Kohlenstoff des energiearmen CO2 ist auf die Stufe des Kohlenhydrats reduziert und in energiereiche Bindung gebracht
- > zwei Moleküle Triose-3-phosphat werden in einen C6-Körper (Hexose) unter Freisetzung der Phosphorstärke umgewandelt und zum Aufbau von Rohrzucker, Stärke, Zellulose oder anderen Kohlenhydraten verwandt
