Stoffwechsel: VLW1

Question 1

Durch welche biochemischen und physikalischen Prozesse kennzeichnet sich der Katabolismus?

Answer 1

• Hydrolyse und Oxidation
• Enthalpie sinkt, Entropie steigt

Question 2

Durch welche biochemischen und physikalischen Prozesse kennzeichnet sich der Anabolismus?

Answer 2

• Kondensationsreaktionen und Reduktion
• Enthalpie steigt, Entropie sinkt

Question 3

Nenne die Reaktionsformel der Glykolyse!

Answer 3

C6H12O6 + 6 O2 –>
6 CO2 + 6 H2O

Question 4

Beschreibe die 3 Schritte des Abbaus
von Galactose zu Glucose-1-Phosphat!

Answer 4

1. Galactose wird ATP-abhängig durch die Galactokinase zu Galactose-1-Phosphat phosphoryliert.
2. Galactose-1-Phosphat wird zu UDP-Galactose (Uridindiphosphat-Galactose) umgesetzt.
   Die Uridylphosphat-Gruppe stammt dabei aus UDP-Glucose.
3. UDP-Galactose wird zu UDP-Glucose epimerisiert. Diese Reaktion wird durch die UDP-Galactose-4-Epimerase katalysiert.
   Sie ist reversibel und wird auch für die Lactose-Synthese in der laktierenden Mamma verwendet.
4. UDP-Glucose→Glucose-1-phosphat

Netto:
In der Summe entsteht unter ATP-Verbrauch aus 1 Mol Galactose 1 Mol aktivierte Glucose als Glucose-1-Phosphat.

Question 5

Wie kommt es zu einer hereditären Galactosämie?

Answer 5

Mangel an Galactose-1-Phosphat-Uridyltransferase

Question 6

Wie kommt es zu einer hereditären Fructose-Intoleranz?

Answer 6

Mangel an hepatischer Aldolase B

Question 7

Beschreibe die 3 Schritte des Abbaus der Fructose zu Glykolyse-Intermediaten!

Answer 7

1. Nach Aufnahme in den Hepatozyten wird Fructose durch das Leberenzym Fructokinase
   zu Fructose-1-Phosphat phosphoryliert.
   Fructokinase weist einen sehr niedrigen KM-Wert auf.
2. Fructose-1-Phosphat wird anschließend durch die Leber-Aldolase (Aldolase B)
   in Glycerinaldehyd und Dihydroxyacetonphosphat gespalten.
3. Glycerinaldehyd wird durch die Triose-Kinase zu Glycerinaldehyd-3-phosphat phosphoryliert.

Question 8

Über welche 3 Enzyme erfolgt der Abbau von Galactose zu Glucose-1-Phosphat?

Answer 8

1. Galactokinase
2. Galactose-1-Phosphat-Uridyltransferase
3. UDP-Galactose-4-Epimerase

Question 9

Stelle die Glykolyse dem Pentosephosphatweg anhand folgender Merkmale gegenüber:

1. Ort
2. Produkte

Answer 9

Glykolyse:
1. Cytosolisch,
aber gekoppelt mit dem Citratzyklus und der Atmung
in den Mitochondrien
2. Liefert Wärme und Arbeit (ATP)

Pentosephosphatweg:
1. Rein cytosolisch,
nicht gekoppelt mit Atmung
2. Produkte:
- Liefert kein ATP
- Bildung von NADPH+H+
- Bildung von Pentosen, welche für die Synthese von DNA, RNA, ATP, NADH und FAD benötigt werden

Question 9

Vergleiche den Zweck der Glykolyse und dem Pentosephosphatweg!

Answer 9

Glykolyse:
Glucoseabbau für katabole Zwecke

Pentosephosphatweg:
Glucoseabbau für anabole Zwecke

Question 10

Beschreibe die 2 Teile des Pentosephosphatwegs!

Answer 10

1. Oxidativer Teil: “Lieferung”
   - linear, dehydrierend, decarboxylierend
   - Glucosereagiert in 3 Schritten zu Ribulose-5-phosphat,
   wobei 2 NADPH+/H+ entstehen
2. Nicht-oxidativer Teil: “Recycling”
   - wandelt Zucker nach einem Ping-Pong Schema ineinander um
   - Ribulose-5-phosphat wird in andere Kohlenhydrate mit 3, 4, 5, 6 und 7 C-Atomen umgewandelt

Question 11

Wie lautet das Schlüsselenzym des oxidativen Teils des Pentosephosphatwegs?

Answer 11

Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase

Question 12

Was kommt am Ende des oxidativen Teils des Pentosephosphatwegs raus?

Answer 12

Es entstehen pro Glucose ein Molekül Ribose
und 2 Moleküle (reduziertes) NADPH.

Question 13

Wie unterscheiden sich der Zweck von NAD+/NADH und NADP+/NADPH?

Wie werden sie jeweils gehalten?

Answer 13

NAD+/NADH:
Permanente Nutzung
zur ATP-Biosynthese in den Mitochondrien.
Wird oxidiert gehalten.

NADP+/NADPH:
Nutzung für anabole Biosynthesen
wann immer notwendig.
Wird reduziert gehalten.

Question 14

Was kommt am Ende des nicht-oxidativen Teils des Pentosephosphatwegs raus?

Answer 14

Aus 3 Pentosen entstehen 2,5 recycelte Hexosen
(= 2 Hexosen + 1 Triose).

Question 15

Wie lautet die Gesamtbilanz beider Teile des Pentosephosphatwegs?

Answer 15

1 Glucose + 12 NADP → 6 CO2 + 12 NADPH
(unter Verlust von 1 ATP)

Es handelt sich also um einen Komplettabbau von Glucose zu CO2 ohne Mitochondrien oder Sauerstoff.

Question 16

Wofür werden diese großen Mengen an NADPH im Pentosephosphatweg benötigt?

Answer 16

Für anabole Biosynthesen,
das heißt die reduktive Herstellung oder Reparatur
von Biomolekülen aus kleineren und oxidierteren Vorläufern:

• Die Synthese von Fettsäuren sowie auch von Cholesterin, bestimmten Aminosäuren, Steroidhormonen, Bilirubin, und anderen Metaboliten.
• Die Reparatur von oxidativen Schäden

Question 17

Wie lautet das Schlüsselenzym der Fettsäurebiosynthese?

Wo ist es hoch exprimiert?

Answer 17

Das Schlüsselenzym Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase

ist hoch exprimiert in Adipozyten, Leber und Gonaden („Fett und Sterole“).

Question 18

Wie viel NADPH werden pro Acetyl-CoA benötigt?
Wie viel pro Stearinsäure?

Answer 18

Pro Acetyl-CoA werden 2 Moleküle reduziertes NADPH
benötigt,

pro Stearinsäure also 18 Moleküle NADPH.

Question 19

Was sind Folgen eines Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangels?

Answer 19

Hämolytische Anämien und erhöhtes Bilirubin (Ikterus)

Question 20

Was ist der metabolische Knotenpunkt zwischen Glykolyse und Pentosephosphatweg?

Answer 20

Glucose-6-Phosphat

Question 21

Welchen Zweck hat der Pentosephosphatweg?
Was liefert er?

Answer 21

• Glucoseabbau für anabole Zwecke
• liefert Pentosen und NADPH

Question 22

Über welches Enzym wird Glucose-1-Phosphat in Glucose-6-Phosphat überführt?

Answer 22

Phosphoglucomutase