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Biochemie

Bausteine des Lebens, TB 2

Bausteine des Lebens, TB 2

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M. G.
Lernen
M. G.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Biochemie auf Universitätsniveau, mit Fokus auf Stoffwechselprozesse wie den Citratzyklus, die Atmungskette und die Glykolyse. Sie beleuchten Schlüsselreaktionen, Enzyme und Coenzyme wie NADH, FADH2 und ATP, sowie deren Rolle in der Energiegewinnung. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Medizinstudenten, die sich auf biochemische Prozesse und ihre Regulation vorbereiten.
Karten
130
Lernende
2
Sprache
Deutsch
Kategorie
Medizin
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
30.10.2017 / 27.04.2023
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Lernkarten

Schlüsselenzym des Pentosephosphatwegs

Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase

Störungen des PPW?

  • Enzymdefekte, die zu NADPH-Mangel führen; v.a. Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel (= Favismus)
  • führen zu Mangel an Glutathion > mangelnder Oxidationsschut

Gluconeogenese: Ort?

Leber und Niere (nur dort sind alle Enzyme vorhanden)

Gluconeogenese: Anzahl Pyruvatmoleküle für 1 Glukosemolekül?

2 Pyruvat => 1 Glucos

irreversible Schritte der Glykolyse?

  • Hexokinase-Reaktion (Glucose ➡️ Gluc-6-Phosphat), Schritt 1
  • Phosphofructokinase-Reaktion (Fructose-6-Phosphat > Fructose-1,6-bisphosphat), Schritt 3
  • Pyruvatkinase-Reaktion (Phosphoenolpyruvat > Pyruvat), Schritt 10

Debranching Enzyme

  • in der Glykogenolyse
  • hat 2 Aktivitäten:
    • Transferase-Aktivität: 1,4->1,4-Glucantransferase schneidet 3 Gluc-Moleküle von der Seitenkette ab und hängt sie an die Hauptkette
    • Glucosidase-Aktivität: Amylo-1,6-Glucosidase schneidet das alpha1->6-verknüpfte Glucosemolekül von der Hauptkette ab; freie Glucose und Hauptkette sind übrig

2 Aktivitäten des debranching enzymes:

  • Transferase (transferiert 3 Moleküle von der Seiten- an die Hauptkette)
  • Glucosidase (spaltet das einzelne 1->6-verknüpfte Molekül von der Hauptkette ab als freie Glucose)

Abbau der alpha-1,6-Verknüpfung im Glykogen?

durch das debranching enzyme, genauer Amylo-1,6-Glucosidas

Was bedeutet hohes cAMP?

Energiemangel

Pyruvat —> Acetyl-CoA?

oxidative Decarboxylierung

1. Reaktion des Citratzyklus

  • Acetyl-CoA wird auf Oxalacetat übertragen, es entsteht Citrat
  • Wasser wird benötigt, Coenzym A verlässt den Zyklu

2. Reaktion des Citratzyklus

  • Citrat wird zu Isocitrat
  • Enzym: Aconitathydratas

3. Reaktion des Citratzyklus

  • Isocitrat wird zu alpha-Ketoglutarat (via Oxalsuccinat, das spontan decarboxyliert wird)
  • Enzym: Isocitratdehydrogenas
  • dabei entsteht ein NADH + H+

4. Reaktion des Citratzyklus

  • Alpha-Ketoglutarat —> Succinyl-CoA via oxidative Decarboxylierung
  • es entsteht CO2 und NADH + H+
  • Enzym: Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase (funktioniert wie Pyruvatdehydrogenase PDH über Liponsäure)

5. Reaktion des Citratzyklus

  • Succinyl-CoA —> Succinat
  • Enzym: Succinyl-CoA-Synthetase
  • Synthese von 1 GTP, CoA fliegt rau

6. Reaktion des Citratzyklus

  • Succinat —> Fumarat
  • Enzym: Succinat-Dehydrogenase (auch Teil der Atmungskette!)
  • FAD als prosthetische Gruppe des Enzyms wird zu FADH2 reduziert

8. Reaktion des Citratzyklus

  • Fumarat —> Malat (wird hydratisiert
  • Enzym: Fumarathydratase

8. Reaktion des Citratzyklus

  • Malat —> Oxalacetat
  • Enzym: Malat-Dehydrogenase
  • Malat-DH hat als Coenzym NAD+, daher entsteht noch ein NADH + H+

Wichtigste Funktion des Citratzyklus?

Umwandlung von Acetyl-CoA in CO2

Ort des Citratzyklus

im Mitochondrium

Regulation des Citratzyklus: welche Produkte/Substrate hemmen ihn?

  • ATP
  • NADH
  • Citrat

Citratzyklus: stimulierende Produkte?

  • ADP
  • Ca2+
  • Substratangebot: viel Oxalacetat und Acetyl-CoA beschleunigen den Zyklus
  • Succinat stimuliert Succinat-Dehydrogenas

Energiebilanz: Pyruvat —> CO2 durch oxidative Decarboxylierung und Citratzyklu

ca. 12.5 ATP

(4 NADH+H+, FADH2, GTP)

Coenzym der Malatdehydrogenase

NAD+

Welches Enzym kommt im Citratzyklus und in der Atmungskette vor?

Succinatdehydrogenase

prosthetische Gruppe der Succinatdehydrogenase

FAD (riboflavinhaltig)

Welche Schritte des Citratzyklus liefern Reduktionsäquivalente?

  • Schritt 3: NADH + H+
  • Schritt 4: NADH + H+
  • Schritt 6: FADH2
  • Schritt 8: NADH + H+

Welcher Schritt des Citratzyklus liefert Energie?

  • Schritt 5: 1 GTP

2 Phasen des Citratzyklus

  • 1: Oxidation von Acetyl-CoA zu zwei CO2 unter Bildung von Succinat
  • 2: Regeneration des Ausgangsstoffes Oxalacetat aus Succinat

Energiebilanz: oxidative Decarboxylierung

  • es entsteht 1 NADH + H+
  • entspricht 2.5 ATP nach Durchlaufen der Atmungskette

Energiebilanz: Citratzyklus

  • es entstehen
    • 3 NADH + H+
    • 1 FADH2
    • 1 GTP
  • daraus ergeben sich nach der Atmungskette ca. 9 ATP aus den Reduktionsäquivalenten
  • + 1 GTP ≈ 10 ATP

Energiebilanz des kompletten Abbaus von Pyruvat zu CO2

  • = oxidative Decarboxylierung + Citratzyklus
    • 2.5 ATP aus ox. Decarbox.
    • 10 ATP aus TCA

⇒ ≈ 12.5 ATP

Komplex I der Atmungskette: grobe Funktion

  • NADH-Ubichinon-Reduktase
  • Elektronenübertragung von NADH + H+ auf Ubichinon (= Coenzym Q)
    • NADH+H+ → FMN (Flavinmononucleotid, prosthetische Gruppe) ⇒ FMNH2
    • FMNH2 → Eisen-Schwefel-Cluster (Fe-S)
    • Fe-S → Ubichinon ⇒ Ubichinol (QH2)
  • 4 Protonen (H+) werden in den Intermembranraum gepumpt bei Übertragung von Fe-S auf Q

Komplex II der Atmungskette

  • Succinatdehydrogenase
  • Wasserstoff wird von Succinat auf Ubichinon übertragen
    • Fumarat → Succinat, dabei Übertragung auf FAD → FADH2
    • von FADH2 → Fe-S → Cytochrom b560 → Q
  • keine Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum, daher liefert FADH2 auch 1.5 statt 2.5 ATP

Komplex III der Atmungskette

  • Ubichinol-Cytochrom c-Reduktase
  • Elektronen von Ubichinol → Cytochrom c
  • 4 Protonen in den Intermembranraum

Komplex IV der Atmungskette

  • Cytochrom c-Oxidase
  • 2 Elektronen von Cytochrom c auf molekularen Sauerstoff (heisst 1 O, kein O2) übertragen → 1/2 O22-
  • 4 H+ aus Matrixraum zu Komplex; 2 davon reagieren mit dem negativ geladenen Sauerstoffmolekül → H2O
    • die anderen 2 → Intermembranraum

Komplex V der Atmungskette (grob)

  • ATP-Synthase
  • 2 Untereinheiten:
    • F0 = Protonenkanal
    • F1 = katalytische Einheit
  • Protonengradient bewirkt Strukturänderung und mechanische Energie, die zur ATP-Synthese aus ADP und Phosphat

Hemmung der Atmungskette an Komplex I

  • Barbiturate
  • Rotenon
  • Hemmung der Elektronenübertragung zwischen FMN und Ubichinon
  • dennoch oxidative Phosphorylierung, da Komplex II noch Elektronen übertragen kann

Hemmung der Atmungskette an Komplex II

  • Malonat (hemmt Succinyl-DH), Zellgift
  • Carboxin (auch SDH-Hemmer)
  •  

Hemmung der Atmungskette an Komplex III

  • Antimycin A (zwischen Cytochrom b und c)

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