Lernziele - Metabolismus

Question 1

Unterschied katabole/ anabole Reaktionen

Answer 1

Katabole Reaktionen
–> Energiestoffwechsel
Brennstoffe –> CO₂ + H₂O + nutzbare Energie

Anabole Reaktionen
–> Baustoffwechsel
Nutzbare Energie + Einfache Vorstufen –> Komplexe Moleküle

Question 2

Wie wirkt sich die Kopplung von Reaktionen aus?

Answer 2

Eine thermodynamisch ungünstige Reaktion kann durch Kopplung an eine weitere Reaktion spontan ablaufen

–> Die Kopplung an n ATP-Moleküle verschiebt das Gleichgewicht einer Reaktion im Vergleich zur ungekoppelten Reaktion um 10⁸ⁿ

Question 3

Wie entsteht ein Stoffwechselweg?

Answer 3

1. Spezifische Einzelreaktionen
2. in der Summe thermodynamisch begünstigt (ΔG < 0)

ΔG = ΔG^0’ + RT ln ([C] [D])/ ([A] [B])

Question 4

Aufbau ATP

Answer 4

Die Hydrolyse von ATP verläuft exergonisch!

ATP + H₂O <–> ADP + P_i ΔG^0’ = -30,5 kJ mol-1
ATP + H₂O <–> AMP + PP_i ΔG^0’ = -45,6 kJ mol-1
Unter physiologischen Bedingungen ΔG ~ -50 kJ mol-1

Question 5

Phosphorygruppenübertragungspotenzial

Answer 5

Ein Maß für die Bereitschaft einer Verbindung ihre Phosphatgruppe(n) auf ein anderes Molekül zu übertragen

Je negativer ΔG0’, desto höher das Potenzial

• -> Hohes Phosphorylgruppenübertragungspotenzial, da zwei Phosphoanhydrid-Bindungen (sehr energiereich)
• -> stark negatives ΔG0’

Question 6

ATP hat ein höheres Phosphorylgruppenübertragungspotential
als Glycerin-3-phosphat!
Wieso?

Answer 6

1. ) Resonanzstabilisierung
2. ) Elektrostatische Abstoßung (größer im ATP)
3. ) Hydratation (besser bei ATP)

Question 7

Wie hängen Oxidationsstufe und der Energiegehalt von Kohlenstoffverbindungen zusammen?

Answer 7

• Desto niedriger die Oxidationsstufe, desto mehr Elektronen, desto energiereicher die C-Verbindung
• ATP Verbrauch:
  
  • Bewegung
  • Aktiver Transport
  • Biosynthesen
  • Signalverstärkung
• ATP Herstellung:
  
  • Oxidation von Brennstoffmolekülen oder Photosynthese
• -> Oxidation und Phosphorylierung sind gekoppelt
• –> Nutzung des Phosphorylgruppenübertragungspotenzials

Question 8

3 Stufen der Energiegewinnung im Metabolismus

Answer 8

1. ) Größere Moleküle werden abgebaut
2. ) Zentrale Metabolite werden gebildet
3. ) ATP-Bildung aus Acetyl-CoA

Question 9

Wofür werden die aktivierten Carrier im Metabolismus verwendet und wie sind diese Moleküle aufgebaut?

Answer 9

NAD(P)H, FAD, Coenzym A

NAD⁺/ NADP⁺ (Nicotinamidadenindinucleotid)

• Brennstoff-Oxidation:
  meist NAD⁺ —> NADH
  und Nutzung von NADH zur ATP-Synthese
• Reduktive Biosynthesen: meist NADPH —> NADP⁺

Question 10

6 Enzymhauptklassen

Answer 10

1. Oxidoreduktasen:
   Reduktionen/ Oxidationen
2. Transferasen:
   Übertragung funktioneller Gruppen
3. Hydrolasen:
   Hydrolytische Spaltung von Bindungen
4. Lyasen:
   nichthydrolytische Eliminierungsreaktionen
5. Isomerasen:
   Isomerisierungen
6. Ligasen:
   Knüpfen einer Bindung unter Nucleotidtriphosphat-Hydrolsye

Question 11

Auf was beruht die Regulation des Stoffwechsels?

Answer 11

1. Kontrolle der Enzymmenge, hauptsächlich über die Transkriptionsrate
2. Kontrolle der Enzymaktivität: reversible allosterische Kontrolle,
3. Rückkopplungshemmung, reversible kovalente Modifikation
4. Verfügbarkeit von Substraten: Kompartimentierung, Kontrolle des Substratflusses
5. Energieladung der Zelle

Question 12

Wie berechnet man die Energieladung einer Zelle?

Answer 12

Energieladung = [ATP] + 1/2 [ADP] / [ATP] + [ADP] + [AMP]