Sonnewald (Enzymologie) Flashcards

Question

Was versteht man unter chemischer Kopplung von Reaktionen? Geben Sie hierfür ein Beispiel an!

Answer 1

Chemische Kopplung bedeutet, dass eine Reaktion, die im Grunde endergonisch (ΔG>0) ab-laufen würde, an eine zweite gekoppelt wird, die stark exergonisch verläuft, und zu einem Zwischenprodukt führt, das so energetisch ist, das es durch eine daran gekoppelte chemi-sche – dann ebenfalls noch exergonische - Reaktion zum gewünschten Endprodukt führt. Die Kopplung gehorcht dabei dem 0. Hauptsatz der Thermodynamik. Beispiel: Umsatz von Glucose zu Glucose-6-phosphat: Die direkte Reaktion von Glucose mit einem Phosphat-Ion verliefe endergonisch. Der Umsatz von ATP zu ADP und Phosphat ist dagegen stark exergonisch. Wird nun Glucose statt mit Phosphat mit ATP umgesetzt, so ist auch die Bil-dung von Glu-6-Phosphat noch deutlich exergonisch:

Answer 2

Phototrophe: Kohlenstoffquelle = CO2, Energiequelle = Licht Chemolithotrophe Kohlenstoffquelle = CO2, org. Moleküle Energiequelle = Oxidation

Answer 3

* in hypertonischer Lösung aus den Blutzellen in die Lösung (Zellen schrumpfen) * in isotonischer Lösung findet kein makroskopischer Austausch statt * in hypotonischer Lösung aus der Lösung in die Blutzellen hinein (Zellen schwellen an)

Answer 4

Uniport: Form des Transports bei dem nur eine Substanz durch die Membran transportiert wird Symport: Form des Transports bei dem zwei unterschiedlich gelöste Substanzen in dieselbe Richtung transportiert werden Antiport: Form des Transports, bei der ein gegenseitiger Austausch von zwei Molekülen erfolgt

Answer 5

Symport: Das zu transportierende Molekül wird mit einem zweiten Molekül oder Ion gekoppelt, und durch ein Membranprotein geschleust. Beispiel: Na-Glucosetransporter in die Zelle. Durch Koppeln eines Glucose-Moleküls mit einem Na+-Ion (ATP!) gelingt es, diese aus dem extrazellulären Raum entgegen dem Konzentrationsgradienten durch Membranproteine in die Zelle zu transportie-ren. Es handelt sich hierbei um einen sekundär akti-ven Transport! Antiport: Ein Membranportein ermöglicht den Durch-tritt eines Teilchens, sobald es mit einem anderen Teilchen am entgegengesetzten „Ende“ beladen wird. Beispiel: Na-K-ATPase. Um in der Zelle ein elektro-chemisches Potenzial aufzubauen, werden über Na-K-ATPase jeweils 3 Na+-Ionen gegen 2 K+-Ionen ausgetauscht. Hierbei handelt es sich um einen pri-mär aktiven Transport.

Answer 6

Passiver Transport : Diffusion von Molekülen / Ionen durch die Membran entlang eines Konzentrationsgradienten. Kein Energieaufwand notwendig. Einfache Diffusion und erleichterte Diffusion. Bsp.: Durchtritt von Wasser durch Aquaporine Primär aktiver Transport: Transport eines Moleküls durch Energieaufwand entgegen seines Konzentrationsgradienten. Dabei wird die Energie direkt genutzt, um das Molekül mittels einer molekula-ren Pumpe zu transportieren. Bsp.: Transport von Na+-Ionen über Na+-K+-ATPase in die Zelle. Sekundär aktiver T.: Transport eines Moleküls durch Energieaufwand entgegen seines Konzentrationsgradienten, gekoppelt an ein Carrier-Molekül. Der Konzent-rationsgradient des Carrier-Moleküls ist dabei so ausgerichtet, dass er dem zu transportierenden Molekül entgegen steht. Hier wird die Ener-gie in den Aufbau dessen Potenzials investiert. Bsp.: Transport von Glucose an Na+-Ionen gekoppelt in eine Zelle.

Answer 7

Uniport: Transport eines Teilchens durch eine Membran ohne Beteiligung wei-terer Teilchen. Beispiel: Glucose-Transporter Symport:Transport von gleichzeitig zwei Teilchen in gleiche Richtung durch eine Membran. Beispiel: Glucose-Na+-Transport Antiport: Transport von gleichzeitig zwei Teilchen in jeweils entgegengesetzte Richtung durch eine Membran. Beispiel: Cl-/HCO3- --Transport

Answer 8

Aquaporine transportieren Wasser durch Membranen hindurch. Durch ihren lipophilen Charak-ter kann Wasser sonst nicht direkt durch Diffusion durch Membranen gelangen.

Answer 9

Die Na-K-ATPase wird, sobald sie mit 3 Na+-Ionen komplexiert ist durch ATP phosphorylisiert und damit energetisiert. Dies ge-schieht durch Vermittlung des P-Enzym(II). Infolge der Phosphorylisierung tritt an der Na-K-ATPase eine Konformation-sänderung dergestalt auf, dass sie sich nach der Seite der ECM öffnet. Hat sich die zur Seite der ECM geöffnete Na-K-ATPase mit zwei K+-Ionen verbunden, so wird sie mittels P-Enzym(I) dephosphoryli-siert und dadurch wieder in die Ausgangs-Konformation gebracht: Sie öffnet zur Seite des Zellinneren hin und entlässt die beiden K+-Ionen in das Cytosol.

Answer 10

Bei der Bindung der Glucose an die Hexokinase macht diese eine Konformationsänderung der-gestalt durch, dass sich das aktive Zentrum schließt - und dadurch für Wasser nicht mehr zu-gänglich ist. Jetzt kann das ATP selektiv am C6-Atom der Glucose angreifen und dieses phosphorylieren.

Answer 11

Die oxidative Phosphorylierung verläuft an Glycerinaldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase (mit seinem Cofaktor NAD+) zunächst über die Zwischenstufe der Carbonsäure (Oxidation des Al-dehyds), und erst dann deren Phosphorylierung - beide Reaktionen finden am Enzym statt.

Answer 12

Investition von ATP: Phosphorylierung der Glu zu Glu-6-Phosphat Enzymname Glu-6-Phosphokinase Phosphorylierung der Fru-6-P zu Fru-1,6,-bis-P Enzymname Fru-6-Phosphokinase-1 Freisetzen von ATP: Substratkettenphosphorylierung 1,3-bis-P-Glycerat zu 3-Phosphoglycerat Enzymname Phosphoglycerat-Kinase Substratkettenphosphorylierung 2-Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat Enzymname Pyruvat-Kinase

Answer 13

Der Energiebedarf ist dank dem verstärkten Wachstum eines Tumors stark erhöht, weswegen viel ATP durch Glykolyse erzeugt werden muss. Es herrscht chronischer Sauerstoffmangel.

Answer 14

Muskel: Hemmung Hohe Konzentrationen an Glu-6-P wirken hemmend. Leber: Hemmung Kein Einfluss von Glu-6-P; dagegen wirken niedrige Konzentrationen an Glu hemmend.

Answer 15

Die Hauptaufgabe der Glucokinase (EC 2.7.1.2.) in der Leber ist die Bereitstellung von Glu-6-P für die Synthese von Glykogen („Leberstärke“) als mittelfristiger Energiespeicher, oder der Synthese von Fettsäuren als langfristiger Energiespeicher. (a) Die niedrige Substrataffinität verhindert, dass der Blutzuckerspiegel unter einen Wert absackt, da zur Glykogenerzeugung immer eine Mindestkonzentration vorhanden sein muss, um die Glucokinase zu aktivieren. (b) Daher wäre es nicht zielführend, wenn in der Leber die Hexokinasen I-III vorkämen, die - gleich der Situation im Muskel - von hohen Glu-6-P-Spiegeln gehemmt werden würde, da zur Glykogenerzeugung hohe Glu-6-P-Spiegel benötigt werden.

Answer 16

* Hohe ATP-Konzentration wirken hemmend auf die PFK-1 (Phosphofructokoinase-I); es wird dann keine weitere Fru-1,6-BP aus Fru-6-P umgesetzt, sowie zusätzlich hemmend auf die Pyruvat-Kinase. * Hohe AMP-Konzentrationen heben dagegen die Hemmung wieder auf.

Answer 17

F-2,6-BP wirkt als Signalmolekül in der Leber, und bestimmt durch seine Konzentration, ob Glykolyse oder Gluconeogenese ablaufen soll: Hohe Konzentrationen aktivieren die PFK und setzen dadurch die Glykolyse in Gang, hohe Konzentrationen an F-6-P aktivieren die FBPase1 und dadurch die Glyconeogenese. Das Molekül selber wird von einem Enzymkomplex aus PFK2 und FBPase2 gebildet und auch abgebaut (zu F-6-P). Deren Bildung und Abbau wird im Endeffekt durch die Ausschüttung der Hormone Insulin (Glucose-Überangebot) und Glukagon (Glucose-Mangel) initiiert.

Answer 18

Insulin initiiert durch eine Enzymkaskade die Aktivierung der PFK2, wodurch die Fructose-2,6-bisphosphat-Konzentration ansteigt. Dieses wirkt stimulierend auf PFK1, wodurch die Geschwindigkeit der Glykolyse erhöht, die der Gluconeogenese vermindert wird.

Answer 19

Kompartimente: Endoplasmatisches Retikulum, Zytoplasma, Mitochondrium ENR Glu-6-P zu Glu (an Glu-6-Phosphatase) Mitochondrium Pyruvat zu Oxalacetat (an Pyruvat-Carboxylase) Oxalacetat zu Malat (an MDH)

Answer 20

Dieser Vorgang ist (für Tiere) irreversibel; d.h. einmal gebildetes Acetyl-CoA kann nur noch verstoffwechselt werden. Aus Acetyl-CoA kann – im Ggs. zu Pyruvat keine Gluconeogenese mehr betrieben werden.

Answer 21

Der Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex wandelt Pyruvat mit CoA zu Acetyl-CoA um. Die fünf Co-Faktoren haben folgende Funktionen: CoA-SH Stöchiometrie: Reaktionspartner; wirkt aktivierend. NAD+ Stöchiometrie: Elektronenaufnahme; wirkt aktivierend. TPP Katalyse: Abgabe eines Protons, Nucleophiler Angriff am Carb-Anion des Pyruvat und Übertragung der Hydroxyethyl-Gruppe. Liponamid Katalyse: Transfer der Acetylgruppe auf CoA. FAD Katalyse: Regeneration der oxidierten Liponsäure-Form (-S-S-)

Answer 22

Die Regulierung des PDH-Komplexes erfolgt über eine reversible Phosphorylierung der E1-Einheit durch eine Kinase (die an die E2-Einheit gebunden ist): Phosphoryliert ist der Kom-plex inaktiv, andernfalls aktiv. Die Aktivierung erfolgt über eine Phosphatase und wird durch niedrige ATP-Konzentrationen begünstigt. D. h. bei hohen Konzentrationen von ATP wird die Phosphorylierung begünstigt. Die Metabolite der Acetyl-CoA-Reaktion haben ebenfalls aktivierende und hemmende Eogenschaften: * Hohe Konzentrationen an ATP, NADH oder Acetyl-CoA zeigen eine hohe Energetisie-rung an; es wird kein weiteres Acetyl-CoA benötigt. --> hemmend. * Hohe Fettsäure-Konzentrationen zeigen deren Freisetzung an; deren Verstoffwechselung hat – einmal begonnen – Vorrang vor einer Pyruvat-Umsetzung. Oder: Fettsäuren werden erst dann verstoffwechselt, wenn keine Glucose vorhanden ist. --> hemmend. * Hohe Konzentrationen an AMP, ADP, NAD+ oder CoA zeigen eine geringe Energetisierung an, es besteht Bedarf an Acetyl-CoA. --> aktivierend. * Hohe Konzentrationen an Ca2+-Ionen zeigen eine erhöhte Muskelaktivität an, da dann Ca2+ von den Muskelzellen in die ECM ausgeschüttet werden. --> aktivierend.

Answer 23

GTP wird im Zuge der Umsetzung von Succinyl-CoA zu Succinat (an der Succinyl-CoA-Synthetase, EC 6.2.1.4 oder 5.) gebildet.

Answer 24

Von beiden Enzymkomplexen ist die E3-Untereinheit identisch (Dihydrolipoyl-Dehydrogenase, EC 1.8.1.4.). Sie katalysiert die Dehydrierung (= Oxidation) von Dihydrolipoamid mit ihrem Cofaktor FAD: Das aktive Zentrum von E3 hat eine Sulfidbrücke, die die beiden vicinalen Thiolgruppen des Dihydroliponamid zu einer Sulfidbrücke oxidieren kann (wobei dann am aktiven Zentrum Thiolgruppen gebildet werden). Diese können durch Reaktion mit NAD+ zu Sulfidbrücken rege-neriert werden.

Answer 25

Isocitrat wird über die Isoctrat-Dehydrogenase zu α-Ketoglutarat es entsteht: NAD+ + 2 e- -->NADH + H+ α-Ketoglutarat wird über die Ketogluteratdehydrogenase zu Succinyl-CoA es entsteht: NAD+ + 2 e- -->NADH + H+ Succinat wird über die Succinat-Dehydrogenase zu Fumarat es entsteht: FAD + 2 e- --> FADH2 Malat wird über die Malat-Dehydrogenase zu Oxalacetat es entsteht: NAD+ + 2 e- --> NADH + H+

Answer 26

GTP wird im Zuge der Umsetzung von Succinyl-CoA zu Succinat (an der Succinyl-CoA-Synthetase, EC 6.2.1.4 oder 5.) gebildet. Succinyl-CoA + GDP + Pi --> Succinat+GTP

Answer 27

Wird Oxalacetat aus dem Citratzyklus abgezweigt, so kann kein Acetyl-CoA - also das Produkt der β-Oxidation des Fettstoffwechsels - mehr weiter verstoffwechselt werden, da es mit diesem kondensieren muss: Der Citratzyklus käme zum Erliegen, und die energetische Mangelsituation würde bedrohlich verschärft werden. Des Weiteren muss für die Umsetzung von Oxalacetat über die Gluconeogenese Energie in Form von ATP, GTP und NADH aufgewendet werden, um daraus Glucose zu erhalten.

Answer 28

Sie verstoffwechseln zunächst die Fette über den Glyoxat-Zyklus zu Succinat, die dann über den Citrat-Zyklus zu Malaten umgesetzt werden. Aus Malaten können Pflanzen über die Gluco-neogenese Glucose gewinnen. Fettsäuren wird über den Glyoxat- Zyklus zu Succinat wird über den Citrat-Zyklus zu Malat wird über die Gluconeogenese zu Glucose

Answer 29

Der Beweis konnte mit isolierten Mitochondrien erbracht werden, die zunächst in ein Medium mit pH 9 (Zusatz von 0,1 M KCl) gebracht wurden, bis sich ein GGW einstellt. Danach werden sie in ein Medium mit pH 7 und dem K-Carrier Valinomycin (also mit höherer Protonen-Konzentration), ADP und freiem Phosphat verbracht. Nach einiger Zeit lässt sich ATP im Medi-um nachweisen. Die Synthese erfolgt über den elektrochemischen Gradienten der K+-Konzentration und dem Protonengradienten.

Answer 30

An Komplex IV der Atmungskette können während der Elektronenübertragung von Cytochrom C auf O2 Hyperoxid-Ionen oder Peroxid-Ionen freiwerden. Diese werden durch Superoxd-Dismutase und Katalase vollständig zu Wasser reduziert werden, und dadurch unschädlich gemacht werden.

Answer 31

Das Stoffwechselmotiv ist die Bereitstellung des Akzeptorkörpers Oxalacetat, der weiteres Acetyl-CoA verarbeiten kann. Oxidation einer Methylengruppe (-CH2-) zu einer Carbonylgruppe (=C=O). Succinat wird durch Succinat-Dehydrogenase zu Fumarat (Reaktionstyp: Oxidation); Cofaktoren --> FAD, Ubichinon Fumarat wird über die Fumarase zu Malat Reaktionstyp (Hydratisierung) Malat wird über die Malat-Dehydrogenase zu Oxalacetat; Reaktionstyp Oxidation; Cofaktoren (NAD+)

Answer 32

Funktion: Übertrag von Elektronen aus cytosolischem NADH für den Q-Pool der Mitochondrien nutzbar machen. Enzyme: Glycerinkinase phosphoryliert (unter ATP-Verbrauch) Glycerin zu Gly-3-P, welches wiederum an Gly-3-P-Dehydrogenase zu Dihydroxyaceton-3-P oxidiert wird. Die dabei freiwerdenden Elektronen werden auf den Cofaktror FAD übertragen, welcher diese wiederum auf Q überträgt. Dihydroxyaceton-P kann alternativ dazu auch gleich aus der Glyko-lyse bezogen werden und am selben Enzym zu Glycerin-3-P reduziert werden!

Answer 33

Antimycin-A

Answer 34

Im Herz und Leber gelangen Elektronen des cytoplasmatischen NADH über den Malat-Aspartat-Shuttle in die Mitochondrien: Elektronen werden vom cytoplasmatischen NADH auf Oxalacetat übertragen, wobei sich Malat bildet, das die innere Mitochondrienmembran im Aus-tausch gegen α-Ketoglutarat passiert. In der Matrix wird es mithilfe der Malat-Dehydrogenase unter Bildung von NADH reoxidiert. Das entstandene Oxalacetat kann die innere Mitochond-rienmembran nicht überwinden, sodass Glutamat eine Aminogruppe an Oxalacetat übergibt, wobei Aspartat und α-Ketoglutarat entstehen. Im Cytoplasma wird Aspartat dann zu Oxalacetat desaminiert und der Zyklus beginnt erneut.

Answer 35

Streng genommen handelt es sich bei jedweder chemischen Reaktion um Übertragung von Elektronen. Also sind alle Komplexe daran beteiligt! Im Sinne der Atmungskette sind es die Komplexe I, II, III und IV: I: von NADH nach Q Produkte: NAD+, QH2 II: von FADH2 nach Q Produkte: FAD+, QH2 III: von QH2 nach Cytochrom COx. Produkte: Q, Cytochrom CRed IV: von Cytochrom CRed. nach O2 Produkte: Cytochrom COx., H2O

Answer 36

An Komplex III besteht das Problem, dass QH2 zwei Elektronen abgeben kann, Cytochrom COx. aber nur eines aufnehmen kann. Am Komplex befindet sich jedoch nur eine Bindungsstelle für Cyctochrom COx. Evolutionär wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass es eine Bindungsstel-le für Q gibt, und Q durch ein Elektron zu einem Radikal reduziert werden kann, dass dann im nächsten Zyklus durch Aufnahme eines zweiten Elektrons zu QH2 wird. Das QH2 steht dann selber als Elektronendonator zur Verfügung. Nebenbei werden dabei auch noch 4 Protonen aus der Matrix ins Cytosol gepumpt.

Answer 37

Die ATP-Synthase ist ein integrales Memb-ranprotein. Die c-Untereinheit (Ring) besteht aus zwei α-Helices, wobei sich auf der zwei-ten Helix ein Asparaginsäurerest (Asp61) befindet. Dieser ist negativ geladen, und kann sich im hydrophob gestalteten Umfeld nicht optimal anlagern. Die a-Untereinheit besteht aus zwei Halbkanälen, die jeweils so in Verbindung mit der C-Einheit stehen, dass ein Proton jeweils durch den cytosolseitigen Halbkanal in den C-Komplex, das benach-barte aus dem C-Komplex in den matrixsei-tigen Halbkanal austreten muss. Durch die Neutralisation der negativen Ladung am Asparagat-Rest wird dieser hydrophober, und macht eine Konformationsänderung, die sich in einer 120°-Rotationsbewegung äußert. Jetzt steht eine protonierte C-Untereinheit mit einem matrixseitigen Halbkanal in Verbindung. Durch den Protonenmangel in der Matrix dissoziiert ein Proton vom Asparaginsäurerest ab, und geht in die Matrix über. Die freie Enthalpie, die durch Ausgleich des Gradienten zustande kommt, wird in die Synthese von ATP aus ADP und P gesteckt: Pro 10 Protonen können 3 ATP synthetisiert werden.

Answer 38

Ubiquinon (oxidierte Form) oxidiert NADH bzw. FADH2, wobei es selber reduziert wird. Inner-halb der Atmungskette können außerdem im Q-Zyklus Elektronen „zwischengespeichert“ wer-den.

Answer 39

Thioredoxin inhibiert Enzyme des OPP-Weges und aktiviert die Enzyme des RPP-Weges, wodurch ein „Futile-Circle“ verhindert wird.

Answer 40

Cellulose β-1,4 Strukturfunktion Stärke α-1,4 und α-1,6 Speicherfunktion (Pflanzen) Glykogen α-1,4 und α-1,6 Speicherfunktion (Tiere), „Leberstärke“ Kallose β-1,3 Strukturfunktion, Abwehrfunktion (Pflanzen)

Answer 41

Spaltung von Pyrophosphat zu freiem Hydrogenphosphat

Answer 42

Glykogenin ist ein Enzym, das zur Polymerisation von Glucose und Anhaftung dieser an sich selbst in der Lage ist. Dabei wird UDP-Glucose (welche wiederum aus Glu-1-P und UTP an UDP-Glucose-Pyrophosphatase synthetisiert wurde) an einen Tyrosin-Rest (aktives Zentrum im Glycogenin) angelagert. An dieses Glucose-Molekül werden jetzt vom Enzym noch bis zu 13 weitere Glucose-Moleküle angelagert. Hat der Glygenenin-Glucose-Polymer-Komplex die maximale Kettenlänge erreicht, erfolgt die weitere Polymerisation zum Glykogen über die Glycogen-Synthase. Diese braucht jedoch eine Mindest-Kettenlänge um funktionieren zu können (sonst wäre der Glycogenin-Komplex über-flüssig).

Answer 43

Es werden zwei Enzyme benötigt: 1. Glykogen-Phosphorylase spaltet mithilfe von freiem Pi die linearen α-1,4-Bindungen im Glykogen. Es ist aber nicht zur Spaltung von α-1,6-Bindungen in der Lage. Es entsteht jeweils eine um eine Glucose-Einheit verkürzte Endkette, wobei jeweils ein Molekül Glu-1-P frei wird. 2.Phosphoglucomutase isomerisiert das frei gewordene Glu-1-P zu Glu-6-P:

Answer 44

Glukagon ist der Antagonist zum Insulin: Der Blutzuckerspiegel wird gesteigert. Erkennung: Glukagon dockt an den Rezeptor eines Integralproteins (GPCR) an, welcher an einen GS-Proteinkomplex gekoppelt ist. Signalleitung: Die α-Untereinheit des GS-Proteinkomplexes hat GDP gebunden, das von ei-nem freien GTP Pi übertragen bekommt. Dadurch dissoziiert der GS-Komplex in die drei Unter-einheiten. Die α-Untereinheit dockt an die - ebenfalls integrale - Adenylcyclase an, welche da-durch aktiviert wird. Diese setzt ATP zu cAMP um, welches als sekundärer Botenstoff fungiert, und folgende Enzymkaskade initiiert: Wirkung: Im Endeffekt wird die Glykogen-Phosphorylase aktiviert (durch Phosphorylierung mit-tels der aktivierten Phosphorylkinase), welche dann Glykogen sukzessive unter Abspaltung von Glu-1-P abbaut (siehe Frage 69). Gleichzeitig wird sinnvollerweise (der Gegenspieler) Glyko-gen-Synthase inaktiviert.

Answer 45

Bild (a) Die Glykogenphosphorylase wird inaktiviert, die Glykogensynthase aktiviert. (b) Blutzuckerspiegel zu niedrig: Die Ausschüttung des Hormons Glukagon initiiert die Aktivie-rung der Glykogenphosphorylase bei gleichzeitiger Inaktivierung der Glykogensynthase. --> Bildung von Glucose aus Glykogen, Blutzuckerspiegel steigt. Blutzuckerspiegel zu hoch: Die Ausschüttung von Insulin initiiert die Aktivierung der Glykogensynthase bei gleichzeitiger Inaktivierung der Glykogenphosphorylase. --> Bildung von Glykogen aus Glucose, Blutzuckerspiegel sinkt. (c) Glukagon führt zu einem Abbau von Glykogen zu Glu-1-P (Glykogenolyse), wodurch die Glu-coneogenese und stimuliert wird, und im Endeffekt Glucose gebildet wird.

Answer 46

(a) Die Glykogen-Phosphorylase würde übermäßig aktiviert werden, wodurch gebildetes Glykogen - auch bei relativ hohen Blutzuckerspiegeln - zu Glucose abgebaut wurde. Folge: Ständig zu hohe Blutzuckerspiegel, kaum Glykogen-Reserven . (b) Es würde zu einer ständigen Inaktivierung der Phosphorylase-Kinase und der Glykogen-Phosphorylase kommen, da PP1 ständig aktiv wäre: Auch bei sehr niedrigen Blutzuckerspiegeln würde kaum Glykogen abgebaut werden. Es würde daher zwar Glykogen gebildet, aber nicht wieder abgebaut werden. Folgen: Blutzuckerspiegel chronisch zu niedrig, Leberschädigung durch übermäßige Glyko-gen-Einlagerung. (c) Es könnte kein Glykogen gebildet werden, da die Glykogen-Synthase nur an bereits vorhande-nen (kurzen) Glucose-Polymeren weitere Glucose-Moleküle binden kann. Folge: Blutzuckerspiegel ständig zu hoch, keine Glykogen-Bildung möglich.

Answer 47

Regulatorien der PKA: 1. Glykogenolyse/Glucagonsynthese: PKA aktiviert die Glykogen-Phosphorylase (Freiset-zung von Glu-1-P aus Glykogen) 2. Lipolyse. PKA aktiviert die Triacylglycerol-Lipase (Spaltung von Fetten zu Diacylglyerol und freier Fettsäure) 3. Gluconeogenese/Glykolyse: PKA inaktiviert Phosphofructokinase II (PFKA2), wodurch FBPase2 aktiviert und die Glykolyse gehemmt, die Gluconeogenese aktiviert wird.

Answer 48

Chylomikrone sind Vesikel, die Fette (Triacylg-lyceride und Cholesterole) mithilfe von Lipoproteinen und Phospholipen emulgieren. Lipoproteine und Phospholipide bilden eine Art Membran um die Fettpartikel, die dadurch auch in wässrigen Medien transportiert werden können. Sie gelangen aus dem Dünndarm ins Lymph-system, und können von dort ins Blut freigesetzt werden. Die Lipoproteine haben neben der emulgieren-den Wirkung (hydrophobes und hydrophiles En-de) auch Rezeptorfunktion: So fungiert das Lipidprotein Apo-E als Rezeptor, das gezielt an Fettzellen (adipocyten) andocken kann. Das Lipidprotein C-II aktiviert dabei Lipasen, die Fette in Fettsäuren (und Glycerin) spalten, wel-che dann in die Fettzellen transferiert werden können.

Answer 49

Glycerin wird in der Leber absorbiert. In der Glykolyse (und auch Gluconeogenese) wird jedoch Glycerinaldehyd-3-Phosphat bzw. sein Tautomeres Dihydroxyaceton-Phosphat benötigt. * Phosphorylierung von Glycerin unter ATP-Verbrauch zu Glycerin-3-P an Glycerin-Kinase (EC 2.7.1.30). * Oxidation von Glycerin-3-Phosphat zu Dihydroxyaceton-Phosphat an Glycerinphosphat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.8.)

Answer 50

Durch das integrale Membranprotein Acyl-CoA-Synthetase (EC 6.2.1.1.) wird die Fettsäure mit ATP zu Acyl-Adenylat umgesetzt: Aus diesem wird - ebenfalls unter Katalyse der Acyl-CoA-Synthetase - Acyl-CoA (nicht Acetyl-CoA !!!) gebildet, wobei AMP frei wird: Das Acyl-CoA kann über den Weg der βOxidation metabolisiert werden.

Answer 51

Nicht Acetyl-CoA, sondern Citrat kann durch den Tricarboxylat-Carrier (ein integrales Memb-ranprotein in der PM der Mitochondrien) ins Cytosol geschleust werden. Mittels der ATP-Citrat-Lyase (EC 2.3.3.8.) wird dann im Cytosol aus dem Citrat eine Acetyl-Gruppe auf CoA übertragen, wodurch neben Acetyl-CoA auch Oxalacetat (neben ADP und Pi) gebildet wird:

Answer 52

``` Lokalisation: β-Oxidation Mitochondrien, Peroxysomen Fettsäure-Synthese: Zytosol ``` ``` Acyl-Donor β-Oxidation CoA (Coenzym A) Fettsäure-Synthese: ACP (Acyl-Carrier-Protein) ``` ``` Elektronen-Transfer β-Oxidation FAD und NAD+ Akzeptoren! Fettsäure-Synthese: NADPH Donor ``` ``` C2-Produkt /- Donor β-Oxidation Produkt: Acetyl-CoA Fettsäure-Synthese: Donor: Malonyl-CoA ```

Answer 53

Die Enzyme werden als inaktive Vorstufen über das endoplasmatische Retikulum und den Golgi-Apparat zunächst in Vesikel verpackt und dann in die Lysosomen geschleust. Im Golgi-Apparat werden sie dabei mit Mannose-6-Phosphat maskiert, wodurch sie durch den M6P-Rezeptor (auch im Golgi-Apparat) selektiert, und mit Clathrinen zu Vesikeln verpackt werden. Im Lysosomen dissoziiert die Phosphat-Gruppe dank des tiefen pH-Wertes ab, wodurch die aktive Hydrolase freigesetzt wird.

Answer 54

Enzym E1: Ubiquitinaktivierung: Enzym E1 (EC 6.3.2.19) adenyliert Ubiquitin und bindet es an eine Thioestergruppe an sich selbst an: Enzym E2: Ubiquitin-Konjugation: Um kompatibel mit der Bindungsstelle an Enzym E3 sein zu können, muss das aktivierte Ubiquitin konjugiert werden: Dazu wird E1 durch E2 ausgetauscht, wobei die Reaktion von E2 selber katalysiert wird: Enzym E3: Bindung an das Zielprotein: Enzym E3 (Ubiquitin-Protein-Ligase) bildet einen Komplex mit Ubiquitin-E2 und dem Zielprotein, und überträgt dieses. Nach dem Ubiquitin-Übertrag dissoziiert der Komplex wieder, und E2/E3 werden wieder frei. Das Protein wird anschließend in einem Proteasom in Peptid-Fragmente zerlegt, wobei das Ubiquitin wieder freigesetzt wird, und dem nächsten Abbau zur Verfügung steht.

Answer 55

Beide Prozesse werden mit einer Aktivierung der Zielmoleküle initiiert, die eine Adenylierung darstellen, wobei jeweils ATP auf eine Carboxylgruppe übertragen wird, wodurch ein Adenylat entsteht. Erst dieses Adenylat kann die weiteren Reaktionen eingehen. Ubiquitin-Abbau: Enzym E1 (EC 6.3.2.19) Fettsäure-Abbau: Enzym Acyl-CoA-Synthetase (EC 6.2.1.1.)

Answer 56

Die Aspartat-Amino-Transferase, ASAT (EC 2.6.1.1.) katalysiert die Übertragung der L-Aminogruppe von Glutamat auf Oxalacetat, wodurch α-Ketoglutarat neben Aspartat entsteht. Dieser Schritt initiiert den Aminosäure-Abbau.

Answer 57

Fische: Ammoniak (NH3), ein sehr gut wasserlösliches, leicht durch Memebrane diffundieren-des Gas, das in höheren Konzentrationen giftig ist - und daher als Metabolit für Wasserlebewe-sen optimal, für Landlebewesen toxisch wäre. Amphibien und Säugetiere: Harnstoff (CO(NH2)2), sehr gut wasserlöslich, diffundiert aber nicht durch Plasmamembrane, sehr wenig toxisch. Diapsiden („Reptilien“ und Vögel): Harnsäure (C5H4N4O3), wenig wasserlöslich. Pro Mol können 4 Mol Stickstoff ausgeschieden werden, wobei nur wenig Wasser notwendig ist. Dies kann eine Anpassung an Wassermangel verstanden werden.

Answer 58

Über Argininio-Succinat: Dieses kann über den Aspartat-Arginino-Succinat-Weg zu Malat um-gewandelt werden, und dadurch in den Citratzyklus gelangen. Umgekehrt kann Oxalacetat über Aspartat zu Arginino-Succinat umgesetzt werden, und da-durch in den Harnstoff-Zyklus gelangen.