VL 4 Stoffwechsel II

Question 1

(EMP)-Weg= Glykolyse : Produkt

Answer 1

-> Pyruvat; ist Vorstufe weiterer Abbau,
Umwandlung und Syntheseprozesse

Question 2

Entner-Doudoroff-Weg
(KDPG-Weg)

Answer 2

1) Glucose-6-P wird zu 6-
Phosphogluconat
dehydrogeniert
2) Bildung von KDPG durch
Abspaltung von H2O
KDPG (2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat)
= charakteristisches Zwischenprodukt
3) KDPG wird durch Aldolase zu
Pyruvat und GAP gespalten

2 Pyruvat
1 ATP
2 NADH + H+

Nötig, wenn Bakterien nicht die vollständige Ausstattung der Enzyme für den Weg der Glykolyse besitzen
- nur 1 ATP vs. 2 ATP bei EMP

Question 3

Pentosephosphat-Weg zur vollständigen
Oxidation von Glucose

Answer 3

1. Glucokinase-Reaktion als erster Schritt (wie in der Glykolyse): Glc +P -> Gluc-6- Ph

2.Umwandlung Hexose in Pentose (wird als Baustein für die Biosynthese von
Nukleinsäuren und Co- Enzymen benötigt)
-> Bildung von 2 NADPH
(Oxidation von Glu-6-P durch zwei
Dehydrogenierungsschritte zu Ribulose-5-P)

-> 3 Pentose-P werden in 2 Fructose-6-P und ein GAP umgewandelt
-> Durch Isomerisierung von Fructose-6-P zu Glu-6-P und Kondensation von 2
Triosephosphaten zu einem Hexosephosphat schliesst sich der oxidative Pentosephosphatweg

=> Zyklischer Prozess

Question 4

Pentosephosphat-Weg - Bilanz:

Answer 4

1 Glucose ->

1 Pyruvat
1 ATP
6 NADPH
1 NADH
3 CO2

Question 5

Pentosephosphat-Weg zur vollständigen
Oxidation von Glucose: Funktion

Answer 5

Nebenweg für die Bereitstellung von wichtigen Ausgangssubstanzen
(Pentosephosphate, GAP) und Reduktionsequivalente (NADPH) für Syntheseprozesse
-> in Bakterien mit unvollständigen Citratzyklus auch zur vollständigen Oxidation von Glucose zu CO2 (d.h. Energiegewinnung)
-> Umwandlung der Zucker ineinander ist reversibel

Question 6

Ausgangssituation Pyruvat: was kommt danach?

Answer 6

2 Möglichkeiten:
aerober oder anaerober Katabolismus

Anaerober: Anaerobe Respiration oder Gärung

Question 7

Aerober Stoffwechsel: Bildung von Acetyl-CoA

Answer 7

=> oxidative Decarboxylierung von Pyruvat
-> Pyruvat wird zu Acetyl-Coenzym A oxidiert,
-> irreversibel
-> Co2 entsteht, NAD+ wird zu NADH
Acetyl-Coenzym A (kurz Acetyl-CoA) ist ein „aktivierter“ Essigsäurerest (CH3CO-).

Question 8

Tricarbonsäure-Zyklus=Zitratzyklus, Schritte

Answer 8

Pyruvat -> Acetyl-CoA,
CoA wird abgespalten
-> wird zu Citrat 3- (C6 Molekül) -> AConiat 3- -> Isocitrat 3-

hier: Isocitart 3- + NAD+ => alpha-Ketloglutarat 2- +CO2+ NADH

-> +CoA und NAD+ => Succinyl-CoA und NADH und Co2

-> Succinyl-CoA +GDP+Pi => Succinat 2- und CoA und GTP

-> Succinat 2- +wird zu Fumarat 2- und FADH

— unvollständig

Question 9

Tricarbonsäure-Zyklus: Funktion

Answer 9

-> Gewinnung von Energie (GTP) und Reduktionsmittel (NADH, FADH2) durch Abbau von Acetyl- CoA im Citratzyklus

-> Acetylrest des Acetyl-CoA schrittweise zu CO2 und H2O abgebaut
-> Die im Citratzyklus gewonnenen,
an Coenzyme (NAD+ und FAD)
gebundenen e- werden der
Atmungskette zugeführt und auf
den terminalen Elektronenakzeptor
Sauerstoff (O2) übertragen
-> Die dabei frei werdende Energie
wird genutzt, um ATP zu bilden

-> Der Citratzyklus: Lieferant versch.
Vorläufermoleküle für den Anabolismus.
-> Beispielsweise können α-
Ketosäuren dem Zyklus entnommen werden, um daraus Aminosäuren oder
andere Stoffe zu bilden.

Question 10

Bilanz der Glucose-Oxidation zu CO2

Answer 10

Fazit: überwiegende Anteil der freien Energie der Glucose-Oxidation (ΔG0‘ = - 2870 kJ/Mol) befindet sich noch in den Reduktionsäquivalenten
=> daher noch die Atmungskette nötig, für die Energie in den Reduktionsäquivalenten

Die Regenerierung der Coenzyme NAD+ und FAD durch
Reoxidation der Reduktionsäquivalente NADH und FADH2 in
Elektronentransportketten ist mit Energiegewinn verbunden

Question 11

Chemiosmotische Kopplung= Atmungskette Grundkonzept

Answer 11

-> ATP wird hauptsächlich durch die Oxidation von NADH regeneriert

-> elektrochemisches Potenzial an der Mitochondrien-Membran (über die
Cytoplasmamembran von Bakterien)
-> außen höhere Konzentration von H+-Ionen als innen = Protonengradient
-> NADH-Oxidation in einer Elektronentransportkette = nach außen gerichtete „Protonenpumpe“
-> Protonentranslokation produziert eine Proton Motive Force ΔP (PMF = Protonen
bewegende Kraft)
-> Elektronentransportphosphorylierung = Elektronentransportkette liefert die
Energie für die Phosphorylierung von ADP zu ATP