vl 1

Arbeit = Prozess der Energieänderung

Energie = Zustand

Katabolismus stellt durch Abbau von Substraten Energie, Reduktionskraft und Vorläufermoleküle

• Vorläufermoleküle Verbindung zum Anabolismus

• Energiekonservierung und Energieumwandlung

Stoffwechsel, der Prozesse umfasst, welche Energie zum Aufbau von Biomasse (Biosynthese) aufbrauchen

• Monomere aus Katabolismus zu Makromolekülen und andere Zellbestandteile

• Energiequelle

  • Chemotrophie (chemische Verbindungen)

    • Chemoorganotrophie (org. Verbindungen)

    • Chemolithotrophie (anorg. Verbindungen)

  • Phototrophie (Licht)

• Kohlenstoffquelle

  • Chemolithoautotrophe (CO2)

  • Mixotrophe (Chemolithotrophe mit organischer oder anorganischer C-Quelle)

  • Photoautotrophe (CO2)

  • Photoheterotrophe (organisch)

• Energiekonservierung

  • Chemotroph: Redoxreaktionen

  • Phototroph: Licht

• Elektronenquelle

  • lithotroph: anorganisch

  • organotroph: organisch

• Kohlenstoffquelle

  • autotroph: anorganisch (CO2, CO)

  • heterotroph: organisch

Sonderform: Mixotroph (CO2 als Elektronenakzeptor, org. Kohlenstoff im Anabolismus)

• ATP (Phosphorsäureanhydrid, energiereich)

• Membranpotenzial (Elektrochemisch durch Ionengradient)

  • chemische Komponente

  • Elektrische Komponente

Durch ATP-Synthase frei ineinander umwandelnaf

• Esterbindungen

  • Phosphorester

  • Thioester

• Anhydride (Säure + Säure)

  • Phosphorsäureanhydrid (ATP)

• Elektronentransportphosphorylierung (ETP)

  • Atmung, Chemolithotrophe

  • elektrochemisches Membranpotenzial durch Elektronentransfer

    • Atmungskette

• Substratstufenphosphorylierung (SLP)

  • Atmung, Gärer

  • Substratkettenphosphorylierung

  • Übertragen einer Phosphorylgruppe einer energiereichen Verbindung (Stoffwechselprodukte) auf ADP

    • Glykolyse: Pyruvatkinase

Redoxreaktionen: Substratoxidation gekoppelt an Reduktion von externem Elektronenakzeptor

• Elektronentransportphosphorylierung zur Energiekonservierung

• mindestens 2 Komponente:

  • Ionentranslozierendes, membranständiges Enzym

  • terminale Oxidase + ATP-Synthase

• Sonderformen der Atmung: respiratorischer Komplex mit ATP-Synthase ohne Atmungskette

  • Protonenatmung

  • CO2-Reduktion

• mit H2 als Elektronendonator

  • 2 H2 + O2 -> 2 H2O

• mindestens 2 Komponenten:

  • Ionentranslozierendes (pumpendes), membranständiges Enzym

  • terminale Oxidase

  • (ATP-Synthase)

• Schlüsselenzym: Hydrogenase

  • spaltet H2

• Wasserstoffbakterien (Ralstonia eutropha)

• FMN / FAD+

• Quinone

• Cytochrome

• Ferredoxin / Fes-Zentren

• NAD+ / NADP+

Aerobe Atmung > anaerobe > Gärung

• Elektronenüberträger (redoxaktiv)

• Kleine Proteine

• Mindestens 2 Fe - 2 S - Cluster

Katabolismus: Energiebereitstellung

• Energie für Bewegung, Nährstofftransport, … (ATP und Reduktionsäquivalente)

• Abfallprodukte

• Monomere

Anabolismus: Biosynthese

• bildet Makromoleküle und andere Zellbestandteile

Verbindung:

• Katabolismus stellt Energie, Reduktionsäquivalente und teilweise Vorläufermoleküle für Anabolismus

• Beide Prozesse benötigen ATP und protonenmotorische Kraft

• chemotroph: Energie wird aus chemischen (Redox-)Reaktionen gewonnen

• Lithotroph: Elektronendonator ist anorganisch

• Autotroph: Kohlenstoffquelle ist anorganisch (CO2)

Photoorganoheterotroph

• ATP

• Elektrochemisches Membranpotenzial (Ionen- bzw. Protonengradient)

• Umwandlung durch Ionen- bzw. Protonenabhängige ATPase (ATP-Synthase)

• katalysiert Reaktionen durch Stabilisierung des Übergangszustandes und dadurch Herabsetzen der Aktivierungsenergie

• Substratstufenphosphorylierung (SSP / SLP)

• Elektronentransportphosphorylierung