FA: Grundlagen- Verdauungssysteme

• Umkehreaktion der Hydrolyse

• Substitutionsreaktion unter Abspaltung von Wasser

A-OH + B-H —-> AB + H2O

• Umkehrreaktion der Kondesation

• Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit Wasser

H2O + AB —-> A-OH + B-H

• direkte Energiequelle für die Zellatmung und Gärung

• wichtigster Energielieferant, einfachste Art der Energiespeicherung

• Speicherung in Form von Glykogen

• Gehirn, rote Blutkörperchen, Muskeln und das Nierenmark erhalten durch Glukose Energie

• größte und einzige Energielieferant, den das Gehirn aufnimmt

• verzweigtes Polysaccharid (Vielfachzucker) aus Glucose-Monomeren

• Glykogen dient in Zellen (vor allem Leber- und Muskelzellen) als Energiespeicher (kurz- bis mittelfristige Speicherung), stellt Glucose im tierischen Organismus bereit

• auch Pilze und einige Bakterien verwenden diese Form der Energiespeicherung

• in Leber- und Muskelzellen wird bei einem Überangebot von Kohlenhydraten Glykogen aufgebaut

• bei vermehrtem Energiebedarf verwenden Muskelzellen ihr gespeichertes Glykogen

• Leber und Nieren gespeicherte Glykogen wird bei Bedarf wieder zu Glucose aufgespalten

  -> hier Glucose über das Blut dem Gesamtorganismus zur Verfügung gestellt

• Polysaccharid welches aus Monomeren (D-Glukose) aufgebaut ist, unverzweite (Amylase) und verzweigte (verzweigte) Bestandteile

• wichtigster Speicher- und Reservestoff pflanzlicher Zellen

• in Pflanzen fungiert Stärke als Kohlenhydratspeicher und liegt in Form von Stärkekörnern vor

• Stärke ist ein Assimilationsprodukt des Calvin-Zyklus, bei der die Pflanzen Kohlenstoff aus CO2 gewinnt

• unverzweigtes Polysaccharid aus ß-D-Glukose

• Bestandteil der Zelllwand von Pflanzen

• wichtig für Festigung und “Statik” der Pflanzen (Struktursubstanz)

• häufigste organische Verbindung und Biomolekül

• Struktur- und Schutzelement

• Summenformel Cn(H2O)n

• Polyhydroxyaldehyde bzw. Polyhydroxiketone

• optisch aktive Substanzen mit mind. einem asymmetrischen C-Atom (C-Atom mit 4 unterschiedlichen Substituenten)

• an einem C-Atom entweder Keto- oder Aldehydgruppe, an allen anderen eine OH-Gruppe

• mind. 3 C-Atome

• 1 Untereinheit

• Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen, Pentosen usw.

• zB: Glukose, Fructose, Ribose

• besteht aus zwei Untereinheiten

• zB. Lactose (Galaktose+ Glukose), Maltose (2x Glukose), Saccharose (Glukose +Fructose)

• mehr als 20 Untereinheiten

• zB. Stärke, Glykogen, Cellulose, Chitin, Murein

• Makromoleküle, die aus proteinogenen/proteinaufbauende Aminosäuren aufgebaut durch Peptidbindungen zu Ketten verbunden sind

• Aminosäuren bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und – seltener – Schwefel

• gehören zu den Grundbausteinen aller Zellen

• verantwortlich für die Form, den Aufbau der Zellen und für die biochemischen Prozesse des Stoffwechsels

• u. a. Strukturproteine (z. B. Collagen), Enzymproteine, Transportproteine (z. B. Hämoglobin), Immunproteine, Hormonproteine und einige Antikörper

• verleihen Struktur, sind die molekularen „Maschinen“, die Stoffe transportieren, Ionen pumpen, chemische Reaktionen katalysieren und Signalstoffe erkennen

  
  

• salzähnliche Verbindungen

• im festen Zustand Kristallgitter (hohe Anziehungskräfte)

  ->hohe Schmelztemperaturen, gute Lösichkeit in H2O

Peptidbindung= Säureamidbindung; Hinreaktion Kondensation, Rückreaktion Hyrolyse

CN Peptidbindung nicht freidrehbar, planare Bindung

• Primärstrucktur

• Sekundärstruktur

• Tertiärstruktur

• Quartärstruktur

Primärstruktur:

• Abfolge der AS innerhalb eines Proteins

• Peptidbindung

Sekundärstruktur:

• räumliche Anordnung nah/eng benachbarter AS in begrenzten Bereichen (Ausschnitten)

• zB α-Helices, β-Faltblätter und β-Schleifen

• intramolekulare Bindungen

Tertiärstruktur:

• räumliche Anordnung der Proteinuntereinheiten

• dreidimensionale Form der gesamten Polypeptidkette

• Seitenketten der AS gehen Bindungen (kovalent/nicht kovlent) ein

• zB: WBB, Disulfidbrücken, Salzbrücken, vdWK, hydrophobe WW

• intramolekulare Bindungen

Quartärstruktur:

• räumliche Anordnung des gesamten Proteins/ mehrerer Polypeptidketten, die stabil verbunden sind (Proteinsymbiosen)

• intermolekulare Bindungen

• Bindungen in Biomolekülen, wie Proteinen gespalten

• dadurch Veränderung der Struktur, Faltung nicht mehr richtig -> Funktionsverlust

• Denaturierung kann reversibel sein, da keine kovalenten Bindungen gespalten werden

• Primärstruktur bleibt unverändert, nur zwischenmolekulare WW (WBB) werden gespalten

• wenn strukturelle Änderungen zu groß, keine Umkehrung mehr mgl = irreversibel

• reversible Denaturierung

• gespaltene Bindungen wieder ausgebildet

• Art der Denaturierung durch hohe Temperatur

• starke Veränderung der Struktur -> Funktionsverlust

• Temperatur für Beginn der Denaturierung von Proteinen ist

  unterschiedlich

• kovalente Bindungen nicht gespalten, außer Disulfid-Brücken

  -> Primärstruktur bleibt erhalten

• durch Energiezufuhr werden Aminosäuren (-> ganze Molekülkette) so sehr ins Schwingen gebracht, dass Bindungen + wirkende Kräfte (WBB, hydrophobe WW, Disulfidbrücken) aufgelöst bzw. überwunden werden

• Folge: ungesteuert Ausbildung neuer/anderer Bindungen

  -> andere Sekundärstruktur und Tertiärstruktur

• bei Enzymen/ funktionellen Proteinen: Verlust der biologischen Aktivität, sowie eine Abnahme der Löslichkeit („Ausflocken“ oder „Gerinnung“) ~ nur richtig gefaltenes Protein führt zu funktionellem Protein

• wenn die strukturellen Veränderungen

  nicht zu tiefgreifend sind reversibel (umkehrbar), jedoch häufig irreversibel (unumkehrbar)

  
  

• Säuredenaturierung führt zu Ladungsverschiebungen zwischen den Molekülen

• Umfaltung des Proteins in den unter den jeweiligen Bedingungen energetisch günstigsten Zustand

• Säure gibt Protonen (H+) ab und verursacht damit die Ladungsänderung in der Aminogruppe (NH2), die dann positiv geladen wird

  -> Ladungsverschiebung führt zur Konformationsänderung

  -> Protein verliert Funktion

• Proteinstrukturen durch Schwermetalle zerstört werden

• Ionen Bildung von Komplexstrukturen mit den Aminosäureresten bilden

  -> Veränderung signifikante Struktur des Proteins verändern

• großes Problem bei Schwermetallanreicherung im Körper

• Störung der Wasserstoffbrücken und hydrophoben Wechselwirkungen, indem sie als polare organische Lösungsmittel interferieren

• Verlust der Funktion und seifenblasenartiges Platzen der betreffenden Zellen

• durch Denaturierung von Membranproteine und Durchlöcherung ihrer Zellmembran Zellen irreversibel inaktiviert

• wichtiger Energiespeicher in Zellen

• physiologische Brennwert ist höher als bei Kohlenhydraten und Proteinen; fast doppelt so hoch wie Cellulose und Glykogen

• Entgegenwirken des Verlusts von Körperwärme (Schutz vor Kälte)

• Polster- und Stützelement, bei inneren Organen (Niere)

• Nahrungsfette Träger fettlöslicher Vitamine

• Nährstoff wichtig für Aufbau von Hormonen und Zellmembranen

• Speicher von Lipiden, fettlöslichen Vitaminen und Wasser

• Wärmeisolation (subkutanes Fettgewebe)

• Strukturerhalt

• Druckpolster (Baufett)

• Fettgewebe, das an bestimmten Stellen des menschlichen Körpers als Strukturkomponente dient

• mechanisch wichtiges Füllgewebe zB. mechanischer Schutz, zur Auspolsterung oder als Organlager

• für Fettkörper verwendet (umschriebene Ansammlungen von Baufett an bestimmten Stellen des Körpers zur Polsterung bzw. Verschiebeschicht)

• Wangenregion, Fußpolster, Gesäß, Nierenlager, Knie, Schulter

• bei Nahrungsmangel: Baufett als letzte Reserve mobilisiert

• Teil des Fettgewebes, dient Speicherung von überschüssiger Nahrungsenergie

• besteht überwiegend aus Triglyceriden

• ideale Reservestoffe, da keine osmostische Wirkung (wasserfreie Einlagerung)

• etwa doppelt so hoher Energiegehalt wie Kohlenhydrate und Proteine

• kann bei gesteigertem Energiebedarf leicht durch Lipolyse mobilisiert werden (Splatung in freie FS + Glycerin)

• intrazellular: Speicherung von Triglizeriden in Fetttröpfchen, Umhüllung mit Phospholipidschicht

• schlechter Wärmeleiter

• zur Wärmedämmung

• schützt subkutanes Fett vor zu schnellem Wärmeverlust

• viele Aromastoffe und Vitamine sind lipophil, weshalb man Fett auch als Geschmacksträger bezeichnet, der in Form von Butter oder dem „Schuss Sahne“ den Geschmack einer Speise oft verstärkt

• Öle und Fette verbessern die Aufnahme und Verwertung von Vitaminen

Membranen sind aus drei Haupttypen von Lipiden aufgebaut: Phosphoglyceride, Sphingolipide und Cholesterin

• Phosphoglyceride (Aufbau)

• Sphingolipide (Aufbau, Signalransduktion, Erkennungsvorgänge an Zelloberfläche -Blutgruppen)

• Cholesterin (Festigung der Membran- verhindern extreme Rigidität und Fluidität~Stabilisierung)

• Veresterung (Kondensation):

  • Triglyceride: 3 Fettsäuren und Glycerin

  • Glycerophospholipide: 2 Fettsäuren, Phosphatrest mit Alkohol und 2 Fettsäuren

• Spaltung durch Hydrolyse (Lipasen, Wasserdampf oder Verseifung-Kali/Natronlauge)

• Spaltung von Fettsäuren durch ß Oxidation (Generierung von FAD und NAD, jeweils pro Spaltung + Acetyl-CoA

• Veresterung von Glycerin mit 3 Fettsäuren

• Unterscheidung in gesättigte und ungesättigte (einfach, mehrfach…)

• allgemeine Formel: CnH2n+1COOH

fettlöslich:

• Vitamin E

• Vitamin D

• Vitamin K

• Vitamin A

  
  

wasserlöslich:

• Vitamin B1

• Vitamin B12

• Vitamin C

• Vitamin H-Biotin

• Folsäure

• Vitamin B2 -FAD (Protonen/Wasserstoffübertragung)

• Nicotinsäureamid- NAD (Protonen/Wasserstoffübertragung)

  
  

wasserlöslich

• dehydrierende Decarboxylierungen

• Coenzym Energiegewinnung aus Kohlenhydraten

• Aminosäurenstoffwechsel

• Nervensystem

wasserlöslich

• C-C Umlagerungen

• C1 Übertragungen

• Coenzym Nucleinsäurestoffwechsel

• Reifungsfaktor Erys

wasserlöslich

• intermediärer Stoffwechsel

• Redoxsystem

• Hydroxylierung

• antioxidativ fängt freie Radikale/reaktiven Sauerstoff ab, schützt Zellen

wasserlöslich

• Carboxylierungen

• Haar, Nägel

wasserlöslich

• Coenzym im Nucleinsäure- und ASstoffwechsel

fettlöslich

• Oxidationsschutz

• wirkt auf Fruchtbarkeit und Blutbild

fettlöslich

• Einlagerung Calcium in Knochen

• Calcium und Phosphorstoffwechsel

fettlöslich

• Bildung von Blutgerinnungsfaktoren (Prothrombin)

fettlöslich

• Aufbau Sehpigments

• Adrenalin

AS:

• Thyroxin

Peptidhormon:

• Insulin

• Glukagon

Steroidhormon:

• Testosteron

• Progesteron

• Östrogen

• Cortisol

• Aldosteron

• Katecholamin

• Hormondrüse: Nebenniere

• Blutdruckerhöhung

• Hormondrüse: Schilddrüse

• Regulierung des Wachstums

• Steigerung des Energiestoffwechsels

Peptidhormon

• Hormondrüse: a-Zellen des Pankreas

• Erhöhung des Blutzuckerspiegels

Peptidhormon

• Hormondrüse: ß-Zellen des Pankreas

• Senkung des Blutzuckerspiegels

Steroid

• Hormondrüse: Testis

• Entwicklung der Samenzellen

Steroid

• Hormondrüse: Ovar

• Erhalt Uterusschleimhaut

• verhindert Menstruation

Steroid

• Hormondrüse: Ovar

• Reifung Oozyte

Steroid

• Hormondrüse: Nebennierenrinde

• antiinflammatorisch

Steroid

• Hormondrüse: Nebennierenrinde

• Rückresorption von Na in der Niere