Altklausurfragen Dropbox

1. Glykolyse = Aufspaltung von Glukose in Fructose bzw. 1,3 BiPhosphoglycerat (Energierverbrauch)—> Umwandlung des Glycerat in Pyruvat und entstehung von 4 ATP und 2 NADH (2x2 ATP & 2x1 NADH) —> einschleusen über Acetyl CoA (Pyruvat-Dehydrogenase) in Citratzyklus (Mitochondiren) —> Unter Verbrauch von 0² wird Acetyl CoA zu Oxalacetat ( CO2 entsteht) —> NADH in Komlex 1 & FADH2 in Komplex 2 (Atmungskette) pumpen Elektronen und Protonen —> Aufladung Intermembranraum durch H+ —> Elektronen aktivieren Kolmplex 3 & 4 Pumpen ebenso Protonen —> Energie Für Reaktion ADP + P zu ATP

2. Es Entstehen insgesamt 30 mol ATP aus 1 mol Glucose

3. Glykolyse: -2+(2x2) = 2 ATP + 2 NADH

   oxidative Decarboxylierung: 2 NADH

   Citratzyklus: 2 ATP + 6 NADH + 2 FADH2

   Atmungskette: Verbrauch 10 NADH + 2 FADH2 für 26 ATP (ATP Synthase)

2) 7 Enzym Klassen nach Reaktionstyp:

O G H A I L T: Ohne Gutes Hirn, Alles Immer Logisch Translatiert

Die wesentliche Energieumwandlung bis zur Bildung von ATP (Adenosintriphosphat) durchläuft mehrere biochemische Prozesse, die in den Zellen stattfinden. Diese Prozesse sind Teil des Stoffwechsels und dienen dazu, die in Nährstoffen gespeicherte chemische Energie in eine für Zellen nutzbare Form umzuwandeln. Der Prozess kann grob in folgende Schritte unterteilt werden:

1. Glykolyse:

   • Beginn im Cytoplasma.

   • Glukose, ein einfacher Zucker, wird in mehrere Moleküle (zuerst Fuctose (1,3-Diphosphogöycerat, und dann ) Pyruvat umgewandelt.

   • Dabei werden 2 NADH-Moleküle und 2 ATP produziert.

2. Pyruvatdecarboxylierung (falls Sauerstoff vorhanden):

   • Pyruvat wird in den Mitochondrien in Acetyl-CoA umgewandelt.

   • Dabei wird CO2 abgespalten, und 2 NADH wird gebildet.

3. Citratzyklus (Krebs-Zyklus):

   • Der Acetyl-CoA wird im Citratzyklus komplett abgebaut.

   • Es entstehen 2 ATP-, 6 NADH- und 2 FADH2-Moleküle.

4. Elektronentransportkette (Atmungskette):

   • Die Elektronentransportkette befindet sich in den Mitochondrien.

   • NADH und FADH2 geben ihre Elektronen ab, die durch verschiedene Proteinkomplexe transportiert werden (Komplex I und II).

   • Dabei wird Protonenpumpen aktiviert, die Protonen in den intermembranösen Raum pumpen.

   • Elektronen aktivieren Komplex 3 (Coenzym Q) & 4 (Cytochrom C) Pumpen ebenso Protonen

   • Am Ende der Kette werden die Elektronen auf molekularen Sauerstoff übertragen, und Wasser entsteht. Dabei wird ebenfalls Protonen in den Intermembranraum gepumpt (zusätzlich Verbauch von 2 H+ durch H2O Synthese)

   • Oxidative Phosphorylierung:

   • Die durch den Elektronentransport erzeugte Protonengradientenergie wird genutzt, um ATP zu synthetisieren.

   • Die Protonen, die während dieses Prozesses erzeugt wurden, fließen durch die ATP-Synthase zurück in die Mitochondrienmatrix, wodurch ATP erzeugt wird.

   • ATP-Synthase ermöglicht die Verknüpfung von anorganischem Phosphat mit ADP, um ATP zu bilden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Redoxenergie, die in Form von NADH und FADH2 während der Glykolyse, Pyruvatdecarboxylierung, und Citratzyklus erzeugt wird, in der Elektronentransportkette genutzt wird, um einen Protonengradienten zu erzeugen. Dieser Gradient wird dann durch die ATP-Synthase genutzt, um ATP zu produzieren, das als universelle Energiequelle für zelluläre Prozesse dient.

Wie gewinnt ein Erythrocyt ATP? Wieviel aus 1 mol Glucose?

Erythrozyten (roten Blutkörperchen) sind spezialisierte Zellen, die für den Transport von Sauerstoff im Blut verantwortlich sind. Im Gegensatz zu den meisten Zellen im Körper haben Erythrozyten keine Mitochondrien und können daher keine oxidative Phosphorylierung durchführen, um ATP zu synthetisieren. Stattdessen gewinnen sie ATP hauptsächlich durch den anaeroben Stoffwechselweg der Glykolyse.

Die Glykolyse ist ein Prozess, bei dem Glukose in Pyruvat umgewandelt wird. Während dieses Prozesses werden NADH und ATP produziert. In Erythrozyten erfolgt die Glykolyse im Zytoplasma, da ihnen die Mitochondrien fehlen.

Die glykolytische Umwandlung von 1 Mol Glukose zu 2 Mol Pyruvat führt zur Netto-Gewinnung von 2 Mol ATP. Es ist wichtig zu beachten, dass dies ohne Beteiligung von Sauerstoff geschieht, da die Erythrozyten anaerobe Bedingungen bevorzugen.

Die genaue Anzahl der produzierten ATP-Moleküle kann je nach den Bedingungen und spezifischen Umständen variieren. Es ist auch wichtig zu beachten, dass Erythrozyten einen Großteil ihres Glukosestoffwechsels auf die Laktatproduktion umleiten, da ihnen der oxidative Stoffwechselweg fehlt.

(Gewinn aus 1 mol Glucose durch aeroben Abbau: Insgesamt 38ATP, 2ATP davon durch Glycolyse, der Rest durch Zitronensäurezyklus+Atmungskette)

-> induced fit

Substratbindungsstelle im Enzym ist unvollständig vorgeformt. Durch Annäherung des Substrats wird die am aktiven Zentrum die Enzym-Konformation so geändert, dass sich ein aufeinanderpassendes Enzym-Substrat-Komplex bildet,

"Induced Fit" beschreibt ein Konzept in der Enzymkinetik, bei dem das aktive Zentrum eines Enzyms seine Form verändert, um sich an das Substrat anzupassen. Dies geschieht während des Bindungsvorgangs zwischen dem Enzym und dem Substrat, und die Veränderung der räumlichen Struktur des aktiven Zentrums ermöglicht eine effizientere katalytische Reaktion.

Am Beispiel einer Kinase-katalysierten Reaktion, bei der eine Phosphatgruppe von ATP auf ein Substrat übertragen wird, lässt sich das Konzept des "Induced Fit" gut erklären:

1. Ausgangszustand (nicht gebunden):

   • Die Kinase (Enzym) und das Substrat (z. B. eine Proteinstruktur) befinden sich getrennt voneinander.

   • Das aktive Zentrum der Kinase hat eine bestimmte räumliche Struktur.

2. Bindung des Substrats:

   • Das Substrat bindet an das aktive Zentrum der Kinase.

   • Während des Bindungsvorgangs passt sich das aktive Zentrum der Kinase an die räumlichen Eigenschaften des Substrats an.

   • Diese Anpassung, die durch Wechselwirkungen zwischen Enzym und Substrat vermittelt wird, wird als "Induced Fit" bezeichnet.

3. Veränderte aktive Zentrumstruktur:

   • Durch das "Induced Fit" ändert sich die Form des aktiven Zentrums der Kinase.

   • Diese Veränderung ermöglicht eine engere und genauere Passform zwischen Enzym und Substrat.

4. Katalytische Reaktion:

   • Die veränderte Struktur des aktiven Zentrums erleichtert die katalytische Reaktion, beispielsweise die Übertragung der Phosphatgruppe von ATP auf das Substrat.

   • Die katalytische Reaktion wird effizienter durchgeführt, da die Anpassung die Bildung des Übergangszustands und den Energieaufwand verringert.

1. zur Bewegung = Erzeugung mechanischer Arbeit

2. für Transportprozesse = in Zelle/ zw. Organen für Aufrechterhaltung von Stoffwechel

3. Metabolismus = chemische Reaktionen zur Hertsellung von Stoffen

—> Ein Metabolit ist ein Zwischenprodukt auf Stoffwechselwegen

Stoffwechsel = vernetzte Serie chemischer Reaktionen, die mit bestimmtem Molekül beginnen & dieses in definierter Weise in ein anderes / andere Molekül(e) umwandeln

Chemotrophe Organismen = benötigen Nährstoffe, die phototrophe Organismen mit Hilfe der Sonnenenergie herstellen = Menschen / Säugetiere…

Anabolismus / Anabole Reaktionen = Aufbau

= benötigen Energie -> Bsp: Aminosäuresynthese

—> anabole Stoffwechselwege: Gluconeogenese/ Glykogen- / Fettsäure- / Cholesterin-Synthese

Katabolismus / katabole Reaktion = Abbau

= erzeugen nutzbare Energie aus „Nährstoffen“

Bsp. Kohlenhydrate & Fette -> CO2 + H2O + nutzbare „biochemische“ Energie

-> katabole Stoffwechsellage = es mehr Makromoleküle vom Körper abgebaut als aufgebaut ( Glykolyse)

Was passiert mit NADH & FADH2?

= wird benötigt, um Protonengradienten (H+ Ionen) aufzubauen:

-> Protonen werden innerhalb der Mitochondrien in Raum der Intermembran gepumpt & erzeugen so ein

elektrochemisches Gefälle

=> Gefälle wird von ATP-Synthase genutzt, um ATP zu erzeugen

Bild: - Mitochondrium hat äußere Membran (grau) & innere Membran gelb

- Matrix liegt innen drin (umhüllt v. inneren Membran)

- Intermembranraum liegt zwischen inneren & äußeren Membran

-> aus Matrix werden Protonen in intermembranraum gepumpt, wodurch

Ladungsgefälle (plus Ladung H+ überwiegt) & chemisches Gefälle (mehr H) entsteht = elektrochemisches Gefälle

-> System strebt Gleichgewichtszustand an, der nur erreicht werden kann, wenn Protonen durch die ATP-Synthase passieren

-> durch die Passage aktivieren die H+ Protonen das Enzym = dienen als Antriebskraft für ATP-Synthase

-> Citratzyklus erzeugt elektrische Ladungsteilchen NADH & FADH2 die benutzt werden in Mitochondrien Protonen zu pumpen (Elektronentransportkette)

3 wesentliche Bestandteile

1) Aufnahme von Fetten durch LM

2) Einsammeln im Darm

3) Aufnahme durch Kapillare und Leber durch die Chylomikronen.

Welche Lipoproteine sind am exogenen Lipoproteinkreislauf beteiligt?

Chylomikronen; Ramnanats

1. das sind die Komplexe (I - IV) zur Energieregelung für die erneute Energiegewinnung bzw. ATP Sythese

1. Seitenkettenphosphorylierung = Anheften von Phosphaten an ein Molekül i.d.R. an Aminosäuren

   oxidative Phosphorylierung: Atmungskette unter Verwendung von O2 (Reaktion zu H2O) phosphorylierung von ADP zu ATP (DiPhosphat zu TriPhosphat)

   
   

2. Was kann die Atmungskette hemmen? (3 Bsp. nennen)

1: Erstickung (Sauerstoffmangel)

2: Vergiftung der Atmungskettenenzyme (Schwermetalle)

3: Hitze -> Denaturierung der Atmungskettenenzyme

I) unpolare Aminosäuren:

Gly (G) = Glycine / Ala (A) = Alanine / Val (V) = Valine

Leu (L) = Leucine / Ila (I) = Isoleucine

Met (M) = Methionine / Phe (F) = Phenylalanine

Trp (W) = Tryptophan / Pro (P) = Proline

II) polare Aminosäuren

Ser (S) = Serine / Thr (T) = Threonine / Cys (C) = Cysteine

Tyr (Y) = Tyr / Asn (N) = Asparagine / Gln (Q) = Glutamine

III) elektrisch geladene Aminosäuren

Asp (D) = Aspartate / Glu (E) = Glutamate / Lys (K) = Lysine

Arg (R) = Arginine / His (H) = Histidine

Ein Monosaccharid-Molekül das als Sechsring vorliegt bezeichtnet man als Pyranose. Liegt ein Monosaccharid-Molekül als Fünfring vor bezeichnet man es als Furanose.

1. Stoffwechselwege sind streng reguliert = laufen exakt dann ab, wenn nötig

2. Stoffwechselwege = energetisch gekoppelte Reaktionen

-> In verschied. Prozessen werden über energetisch gekoppelte Reaktionen Energiemoleküle abgebaut & andere Moleküle, z.B. Biopolymere synthetisiert

3. Universelle Energiezufuhr = ATP (Hauptenergiespeicher)

-> Stoffwechselwege, die Energie benötigen werden über ATP angetrieben

-> ATP wird durch Oxidation kohlenstoffhaltiger Brennstoffe gebildet

4. Stoffwechsel = wenige gemeinsame Zwischenprodukte

-> trotz großer Vielzahl verschied. Stoffwechselwege, beruhen viele Prozesse auf begrenzten Reaktionsanzahl & Zwischenprodukten

gesättigt -> keine Doppelbindung

ungesätigt -> eine oder mehrere DB

7 Klassen

Temperatur- und pH-Optimum

Turnover number = kcat - Substratmoleküle pro Sekunde die von einem Enzym bei bestimmten Reaktionsbedingungen umgesetzt werden

Aminosäuren werden eingeteilt in:

ketogene (solche die zu Acetyl-CoA oder Acetoacetyl CoA abgebaut werden) und

glukogene (die zu Pyruvat oder anderen Stoffen des Citratzyklus abgebaut werden)

Glucose und Aminosäuren sind chemisch verschiedene Moleküle und gehören verschiedenen Klassen von organischen Verbindungen an. Glucose ist ein einfacher Zucker, der zu den Monosacchariden gehört, während Aminosäuren die Bausteine von Proteinen sind und zu den organischen Verbindungen der Aminosäurenklasse gehören.

Es gibt jedoch eine indirekte Verbindung zwischen Glucose und Aminosäuren im Stoffwechselprozess des Körpers. Zum Beispiel kann der Körper Glucose durch den Prozess der Gluconeogenese aus verschiedenen Vorläufermolekülen, einschließlich einiger Aminosäuren, synthetisieren. Aminosäuren können als Substrate für die Gluconeogenese dienen, wenn der Körper zusätzliche Glucose benötigt, beispielsweise während des Fastens oder in Situationen mit niedrigem Blutzuckerspiegel (Blutzuckerspiegel aufrechthalten!).

Atmungskette (=Elektronentransportkette) besteht aus vier in der inneren Mitochondrienmembran gebundenen Proteinkomplexen (I, II, III, IV), von denen I, III und IV als Protonenpumpen den Protonentransfer aus der Matrix über die innere Mitochondrienmembran in den Intermembranraum pumpen. Antrieb sind energiereiche Elektronen, die von NADH und FADH2 geliefert werden

ja, weil Glucose die Hauptenergiequelle für das Gehirn und die Muskeln ist.

Komplex I

• NADH gibt seine Elektronen an Komplex I ab

• Übertragung der Elektronen auf Eisen-Schwefel-Cluster -> Transport tiefer in Protein hinein

• Elektronen von Fe-S_Cluster werden auf e-Carrier Ubichinon (Coenzym Q) übertragen -> Q2-

• es wird Energie frei -> Protonen aus der Matrix werden in den Intermembranraum gepumpt