Fragen Stoffwechsel

Question 1

1. Erklären Sie bitte wie ein Stoffwechselweg einen energetisch ungünstigen Schritt
   beinhalten kann, der trotzdem abläuft.

Answer 1

1. Änderungen der freien Energie aller einzelnen Schritte summieren sich zur Gesamtänderung
   der freien Energie des Stoffwechselweges auf. Dadurch kann ein Schritt, der normalerweise
   nicht ablaufen würde, durch Kopplung an thermodynamisch günstige Reaktionen angetrieben
   werden.

Question 2

2. Wieso ist ATP häufig an Magnesium oder Manganionen gebunden?

Answer 2

2. Diese zweiwertigen Ionen binden an die negativ geladenen Sauerstoffatome der
   Phosphatgruppen.

Question 3

4. Welche allgemeinen Faktoren tragen zum hohen

Phosphatgruppenübertragungspotenzial von ATP bei?

Answer 3

4. Resonanzstabilisierung, elektrostatische Abstoßung und Stabilisierung durch Hydratisierung
   sind wichtig.

Question 4

5. Zeichnen Sie die Resonanzstrukturen von Orthophosphat und erklären Sie wieso diese
   Strukturen nicht für die Stabilisierung von ATP wichtig sind.

Answer 4

5. Zahlreiche der möglichen Resonanzstrukturen von ATP würden ein positiv geladenes
   Sauerstoffatom neben einem negativ geladenen Phosphation plazieren. Diese Strukturen
   tragen praktisch nicht zu Resonanzstabilisierung bei.

Question 5

6. Wie viel ATP wird täglich von einem typischen Menschen verbraucht? Wie viel wird
   regeneriert?

Answer 5

6. Ein Mensch nutzt ca. 80 kg ATP pro Tag. Es ist aber nur ca. 100 g ATP in den Zellen verfügbar,
   d.h. ATP wird häufig und schnell genutzt und regeneriert. ATP wird regeneriert aus ADP und
   Phosphat, dabei wird die Energie aus katabolischen Prozessen genutzt.

Question 6

7. Was ist die oxidative Phosphorylierung?

Answer 6

7. Der Prozess durch den ATP durch Phosphorylierung von ADP und Nutzung der Energie eines
   Protonengradienten gebildet wird, der durch den Transfer von Elektronen über reduzierte
   Kofaktoren auf Sauerstoff entsteht.

Question 7

8. Was sind die verschiedenen Phasen der Energiegewinnung aus der Nahrung?

Answer 7

8. Es gibt drei Phasen: 1.) Nährstoffmoleküle werden in kleinere Einheiten gespalten, wie
   Aminosäuren, Kohlenhydrate und Fettsäuren. 2) Die kleineren Einheiten werden weiter
   gespalten in einen Satz kleiner Moleküle, die notwendig für den Stoffwechsel sind, wie AcetylCoA.
   3) ATP wird durch die Oxidation der Acetylgruppen produziert.

Question 8

9. Was ist ein aktivierter Träger? Nennen Sie zwei Beispiele.

Answer 8

9. Aktivierte Träger sind Moleküle, die als Träger definierter Gruppen, Atome, Elektronen oder
   Protonen dienen. Ein Beispiel wäre ATP, welches als aktivierter Träger von Phosphorylgruppen
   dient. Flavin-Derivate und Nicotinamid-Derivate sind Beispiele aktivierter Träger von
   Elektronen.

Question 9

10. Vergleiche ATP mit Acetyl-CoA.

Answer 9

10. Beides sind aktivierte Träger: Acetyl-CoA trägt Acetylgruppen, die ein hohes AcetylGruppenübertragungspotenzial
    haben. ATP trägt Phosphatgruppen mit hohem
    Phosphorylgruppenübertragungspotential. Beide Moleküle treten in zahlreichen
    Stoffwechselwegen auf.

Question 10

11. Was haben metabolische Prozesse gemeinsam? Wie können Sie dies nutzen, um
    „Biochemie“ zu lernen und zu verstehen?

Answer 10

11. Gemeinsame Moleküle und Mechanismen treten als Motive und Muster in fast allen
    Stoffwechselwegen auf. Versteht man die Logik kataboler und anaboler Stoffwechselwege,
    und kennt die gemeinsamen Moleküle (wie ATP) und Mechanismen (wie Oxidationen und
    Reduktionen), fällt es einem leicht die zahlreichen verschiedenen Stoffwechselwege zu
    verstehen.

Question 11

12. Nenne fünf aktivierte Carrier des Stoffwechsels, sowie die Vitamine, die als Vorstufen
    dieser Träger dienen.

Answer 11

12. Aktivierter Träger Vitamin
    NADH und NADPH Niacin
    FADH2 Riboflavin
    Acetyl-coenzym A Pantothenat
    Biotin Biotin
    Tetrahydrofolat Folsäure

Question 12

13. Welche der chemischen Reaktionen des Metabolismus wird meistens verwendet, um
    Nahrungsmittelmoleküle zu zerkleinern?

Answer 12

13. Hydrolysen werden meistens verwendet, um große Moleküle in kleinere Komponenten zu
    zerlegen.

Question 13

14. Wie wird der Metabolismus kontrolliert?

Answer 13

14. Die Mengen an Enzym und deren katalytische Aktivität sind zwei kontrollierbare
    Eigenschaften im Metabolismus. Auch die Verfügbarkeit der Substrate ist wichtig.

Question 14

15. Wenn viele Verbindungen sowohl in anabolen wie katabolen Stoffwechselwegen
    auftreten, wie kann dann der Stoffwechsel kontrolliert werden?

Answer 14

15. Die Enzyme und ihre Aktivitäten können durch die Energieladung der Zelle kontrolliert werden.
    Die Biosynthesen und katabolischen Wege unterscheiden sich voneinander und können in
    unterschiedlichen Zellkompartimenten lokalisiert sein. Daher können zwei gegenläufige
    Prozesse unabhängig voneinander kontrolliert werden