Welches ist der universale Energieüberträger (Abkürzung und Langform)?
ATP = Adenosin-Tri-Phosphat
Was passiert bei der ATP-Hydrolyse?
Bei der ATP-Hydrolyse reagiert ATP mit Wasser zu ADP (Adenosin-Di-Phosphat), Phosphatrest und Energie. Bei der Hydrolyse wird also durch die Reaktion mit Wasser ein Phosphatrest unter Energiefreisetzung abgespalten. Die freiwerdende Energie kann für viele energieverbrauchende Prozesse in der Zelle verwendet werden.
Nennen Sie drei energieverbrauchende Prozesse in Zellen
Entstehung von Kraft und Muskelbewegung
Aktiver Transport von Substraten über Membranen
Neusynthese von organischen Molekülen
In welchen Speicherformen (Plural) liegt Energie im Körper hauptsächlich vor?
Nur ein sehr geringer Teil an Energie liegt im Körper in Form von ATP vor. Energiespeicher sind vor allem Fette und Kohlenhydrate (Glykogen)
Nennen Sie zwei Weisen, auf denen Glucose abgebaut werden kann
Der Abbau von Glucose kann aerob (unter Beteiligung von Sauerstoff) oder anaerob (unter Abwesenheit von Sauerstoff) ablaufen. Zunächst läuft bei beiden Wegen die Glykolyse ab, bei der aus Glucose Pyruvat gebildet wird.
Zellatmung: vollständiger Glucoseabbau zu CO2, H2O und 38 Molekülen ATP bei aeroben Verhältnissen Gärung: unvollständiger Glucoseabbau zu Laktat, H2O und 2 Molekülen ATP bei anaeroben Verhältnissen
Wann fällt im Energiestoffwechsel als Endprodukt Laktat an?
Laktat entsteht, sobald es bei anaeroben Verhältnissen zur Gärung kommt. Dieser Weg ist sehr ineffektiv, stellt aber sehr schnell Energie bereit und tritt deshalb bei intensiver Muskelarbeit auf (in kurzer Zeit viel Kraft).
In welchen Organen wird der Hauptteil an Glucose gespeichert und in welcher Speicherform?
Glucose liegt im Körper nur in geringen Mengen vor, es ist in Form von Glykogen gespeichert. Hauptspeicherorte sind dabei die Leber und die Muskulatur. Sobald Energie/Glucose benötigt wird, wird Glykogen zu Glukose abgebaut.
Welche Funktion haben Proteinasen?
Proteinasen sind Enzyme (siehe Endung -ase), die die Spaltung der Proteine in Aminosäuren katalysieren (Hydrolyse). Dieser Prozess läuft bei dem Proteinabbau zuerst ab.
Welcher Glykogen-Speicher steht bei Energiebedarf auch anderen Organen zur Verfügung?
Die Leber dient als Glykogenspeicher. Sobald das Glykogen in der Leber abgebaut wird, gelangt es in die Blutbahn. Von dort können alle Organe mit Glucose versorgt werden. Abgebaute Glucose aus Glykogen in den Muskeln steht nur der Muskelkontraktion zur Verfügung
Was geschieht bei einer Transaminierung?
Übertragung der Amino-Gruppe der Aminosäure auf ein andres Kohlenstoffgerüst.
Was geschieht bei einer Desaminierung?
Der Aminosäure wird die Amino-Gruppe entzogen. Dadurch entstehen Ammoniak (NH3) und Ketosäuren.
Wie wird Ammoniak im Stoffwechsel entgiftet?
Zur Entgiftung wird Ammoniak in der Leber zu Harnstoff umgewandelt. Bei Fleischfressern mit einer hohen Proteinzufuhr und einer hohen Harnstoffproduktion wird der Harnstoff über die Niere ausgeschieden. Bei Pflanzenfressern (geringe Stickstoff-/Proteinzufuhr) wird Harnstoff im Körper zurück gehalten: Harnstoffkreislauf.
Welche vier Elemente bilden 99% der atomaren Zusammensetzung des Körpers?
Die Hauptelemente des Körpers sind: Wasserstoff H (63%), Sauerstoff O (26%), Kohlenstoff C (9%) sowie Stickstoff N (1%).
Unterscheiden Sie die Elektrolyte.
Elektrolyte sind Ionen, die Ladungen leiten können. Kationen sind positiv (+) geladene Ionen, Anionen sind negativ (-) geladene Ionen.Beispiele für Kationen sind Natrium und Kalium.Beispiele für Anionen sind Chlorid-Ionen, Carbonat-Ionen, Sulfat-Ionen, Phosphat-Ionen.
Was sind Spuren-, was Mengenelemente? Nennen Sie Beispiele.
Mengen- und Spurenelemente sind Mineralstoffe bzw. Elektrolyte, die im Körper vorkommen und dort ca. 1 % der Elemente ausmachen. Entsprechend der Häufigkeit unterscheidet man Mengen- und Spurenelemente: Mengenelemente machen einen Anteil von 0,99% aus, Spurenelemente 0,01%. Mineralstoffe sind osmotisch aktiv und kommen im Körper als Mengenelemente in Verbindungen von Anionen und Kationen vor. Kationen können auch an Eiweiße gebunden sein. Spurenelemente spielen eine wichtige Rolle als Cofaktoren in Enzymsystemen.Mengenelemente: Calcium, Phosphor, Kalium, Schwefel, Natrium, Chlor, MagnesiumSpurenelemente: Eisen, Iod, Kupfer, Zink, Mangan, Selen,....
Was ist eine Hydroxylgruppe?
Hydroxylgruppe ist eine funktionelle Gruppe, die aus einem Sauerstoff und einem Wasserstoffatom besteht. Sie wird auch OH-Gruppe genannt. Die Hydroxylgruppe kommt häufig in Kohlenhydratmolekülen vor, sie ist polar, wodurch die Wasserlöslichkeit gegeben wird. Untereinander bilden sie Wasserstoffbrückenbindungen aus.
Welche Vitamine sind fettlöslich?
Die Vitamine A, D, E, K sind fettlöslich (Merkhilfe: EDEKA). Die Vitamine B und C sind wasserlöslich
Welcher Wert gibt Information über die Konzentration an Protonen?
Der pH-Wert gibt Informationen über die Protonenkonzentration bzw. über den Säuregrad einer Lösung. Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der H3O+-Konzentration.
Durch welche Mechanismen wird die H(+)-Konzentration bei den meisten Säugetieren in engen Grenzen gehalten?
Die H(+)-Konzentration wird im Körper durch Puffersysteme, die Atmungsfunktion und die Ausscheidungsfunktionen von Leber und Niere in engen Grenzen gehalten. Grund dafür ist, dass viele enzymatische Reaktionen und Funktionen bzw. Struktur von Proteinen von der H+-Konzentration abhängig sind.
Wie funktioniert eine Na/K-ATPase? Handelt es sich hierbei um ein aktives oder um ein passives Transportprotein?
Die Natrium/Kalium-ATPase ist ein primär aktives Transportprotein. Durch dies Protein wird Natrium aus dem Zellinneren nach außen transportiert. Gleichzeitig wird Kalium von außen nach innen befördert. Beide Wege laufen gegen das Konzentrationsgefälle ab. Deshalb wird Energie aus der Spaltung von ATP verwendet.Folge dieses Transportes ist, dass das Zellinnere natriumarm aber kaliumreich ist und die Extrazellularflüssigkeit natriumreich aber kaliumarm ist. Der Natriumgradient wird für den sekundär aktiven Transport benötigt. Der Kaliumgradient ist wichtig für die Entstehung von Membranpotentialen.
Beschreiben Sie Möglichkeiten der Pufferung im Stoffwechsel
Puffersysteme fangen die H+-Ionen verschiedener Säuren im Körper ab. Puffersysteme sind Proteine, Hydrogenphosphate (HPO42-) sowie Hydrogencarbonat (HCO3-). Hydrogencarbonat (Bikarbonat) stellt das wichtigste Puffersystem des Blutes dar. Reagiert dieses mit Protonen, entsteht Kohlensäure, welche sich in Wasser und Kohlenstoffdioxid umwandelt.
Beschreiben Sie den sekundär aktiven Cotransport von Glucose über die Membran
Bei dem sekundär aktiven Transport werden sowohl Natrium als auch Glucose aus der Extrazellularflüssigkeit in das Innere der Zelle gepumpt. Für Natrium läuft dieser Prozess entlang des Konzentrationsgefälles ab. Natrium bindet an ein Transportprotein in der Zellmembran. Das Protein ist ein Kotransporter, sodass bei dem Transport von Natrium auch Glucose durch die Membran geschleust wird. Der Natriumgradient wird ausgenutzt, um Glucose entgegen des Konzentrationsgradienten zu transportieren.
Wie entsteht ein Membranpotential und welches ist die treibende Kraft?
Das Membranpotential entsteht durch die Diffusion von Kalium vom Zellinneren nach außen. Die treibende Kraft für diese Diffusion ist der Konzentrationsgradient für Kalium. Der Gradient wird mit Hilfe der Natrium-Kalium-ATPase aufrechterhalten.
Was ist ein Ruhemembranpotential?
Zu beiden Seiten der Zellmembran (also intra- und extrazellulär) sind unterschiedliche Ladungen vorhanden. In der Zelle befindet sich mehr Kalium (K+) als außen, außen befindet sich mehr Natrium (Na+) als innen. Durch den Konzentrationsgradienten von Kalium diffundiert dieses aus der Zelle heraus. Dadurch wird positive Ladung nach außen transportiert, wodurch eine Spannungsdifferenz an der Zellmembran entsteht. Die Zellinnenseite ist negativ geladen, das Zelläußere positiv. Dieses Potential wird als Ruhemembranpotential bezeichnet.Das Ruhepotential ist die Spannungsdifferenz an der Zellmembran, die im Ruhezustand, d.h. ohne Erregung, besteht.
Was ist ein Aktionspotential?
Ein Aktionspotential ist eine strake, aber nur sehr kurze Änderung des Membranpotentials. Ausgelöst werden Aktionspotentiale bei Erregung von Muskel- oder Nervenzellen durch den Einstrom von Na+ in die Zelle Das Zellinnere ist nun kurzfristig positiv geladen.
Was passiert an der Membran während des Aktionspotentials und was ist die Ursache hierfür?
Bei einem Aktionspotential ändert sich die Spannung an der Zellmembran. Zuvor war der Intrazellularraum negativ geladen. Durch eine Erregung kommt es zur schnellen Öffnung von Natrium-Ionenkanälen, sodass Natriumionen in die Zelle strömen. Treibende Kraft ist dabei der Konzentrationsgradient und der Spannungsgradient. Der Natriumeinstrom führt während des Aktionspotentials zu einer Spannungsänderung. Im Inneren der Zelle ist es nun positiv geladen, im extrazellulären Bereich negativ.
Welche passiven Permeationsmechanismen gibt es?
Passive Permeationsmechanismen sind Molekülwanderungen durch eine Membran ohne Verbrauch von ATP. Dazu gehören Prozesse der Diffusion und Osmose
Definieren Sie Diffusion
Diffusion ist die Bewegung (von Molekülen oder Ionen) entlang eines Konzentrationsgradienten (von der höheren zur niedrigeren Konzentration) bis zum Konzentrationsausgleich. Ursache dafür ist die Brownsche Molekularbewegung (Eigenenergie, Teilchen sind ständig in Bewegung).
Definieren Sie Osmose
Die Osmose ist eine Sonderform der Diffusion: Die Nettodiffusion von Lösungsmitteln wie Wasser von einem Bereich höherer Wasserkonzentration zu einem Bereich niedrigerer Wasserkonzentration. Beide Bereiche sind dabei durch eine semipermeable Membran getrennt, die nur für das Lösungsmittel (Wasser) durchlässig ist. Mit steigender Konzentration gelöster Teilchen (geringe Wasserkonzentration) steigt der osmotische Druck
Was ist Osmolarität?
Die Konzentrationen aller osmotisch wirksamen Teilchen in einer Lösung. Konzentrationen, durch die die Osmose entsteht. Im Organismus werden Unterschiede in der Osmolarität vermieden, sodass Körperflüssigkeiten iso-osmolar sind
Wann ist eine Lösung hyper-osmolar?
Eine hyperosmolare Lösung hat eine höhere Konzentration an Teilchen, d.h. sie hat eine höhere Osmolarität als eine Vergleichsflüssigkeit. Sobald eine Zelle in eine solche Lösung gelangt, diffundiert Wasser aus der Zelle heraus, wodurch diese schrumpft.
Welche spezifischen Transportsysteme in der Zellmembran kennen Sie? Nennen Sie 2 Beispiele.
Kanalproteine: Proteine in der Zellmembran, die eine Art Loch/Kanal in der Membran bilden, durch das z.B. Ionen wie Natrium aufgrund eines Konzentrationsgradienten diffundieren können
Spezifische Transportproteine (Carrier): die größere Moleküle entlang des Konzentrationsgefälles durch die Membran transportieren. Dazu bindet sich das zu transportierende Molekül an den Carrier, das Protein verändert seine Struktur und lässt das Substrat hindurch. Transport von z.B. Aminosäuren, Fruktose
Was passiert, wenn man Zellen hyper-osmolaren Lösungen aussetzt und warum?
Werden Zellen in eine hyperosmolare Lösung eingebracht, so diffundiert Wasser aus den Zellen in die umgebende Lösung, sobald die Membran durchlässig für Wasser ist. Folglich schrumpft die Zelle zusammen. Grund dafür ist, dass Wasser bei einem Konzentrationsgefälle immer in Richtung der höheren Konzentration/Osmolarität diffundiert.Bei einer hypo-osmolaren Lösung kehrt sich der Prozess um, sodass Wasser in die Zelle hinein diffundiert, sodass die Zelle platzt.
Welche Funktion hat ein Carrier an der Zellmembran?
Transportproteine (Carrier) in der Membran schleusen größere Moleküle entlang eines Konzentrationsgefälles durch die Zellmembran.
Welche Rolle spielt der Natriumgradient?
Der Natriumgardient ist für den aktiven Transport innerhalb von Organismen von entscheidender Bedeutung, da dieser ausgenutzt wird für den sekundären Transport von Substraten wie z.B. Glucose. Dabei will Natrium nach innen in die Zelle wandern und nimmt mithilfe des Transportproteins Glucose mit. Des Weiteren kann der Natriumgradient genutzt werden, um Substrat aus der Zelle zu entfernen. Über Natrium/Protonen-Austauscher werden Natriumionen in die Zelle aufgenommen und Protonen aus der Zelle ausgeschleust.
Was sind sekundär aktive Carrier?
Sekundär aktive Carrier ermöglichen einen Transport von Molekülen entgegen des Konzentrationsgefälles. Es werden zwei oder mehrere Substrate gleichzeitig transportiert, sodass man auch von Ko-transport sprechen kann. Bei einem Ko-Transport muss nur für eins der Substrate ein Konzentrationsgradient vorliegen, um beide Moleküle über die Membran wandern zu lassen. Um diesen Gradienten herzustellen, sind weitere Proteine nötig: primär aktive Carrier.
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