Allgemeine Grundlagen
Allgemeine Grundlagen
Allgemeine Grundlagen
-
- 1 / 315
-
Lernkarten
Energiegewinnung und Übertragung auf ATP
Energie entsteht im Körper Grundsätzlich und ausschliesslich durch oxidation. Bei Oxidation von Wasserstoff oder Kohlenstoff entsteht Energie die teilweise Wärme freigibt. Der grösste teil jedoch wird stufenweise auf Andenosin übertragen. Die Energie in den Phosphatbindungen kann somit gespeichert werden. Die Abspaltung dieser Phosphate setzt wieder Energie frei.
Regeneration von ATP
ATP wird bei jeder Energieübertragung gespalten und verbraucht. Demzufolge muss es danach jedesmal durch Energiezufuhr wieder regeneriert werden.
Bei Oxidation entstehen immer die Endprodukte CO2 und H20 welche über die Nieren und Lungenausgeschieden werden.
Rund 50% der Gesamtmenge an ATP werden allein zum Antrieb der Ionenpumpen in den Zellmembranen benötigt
Atmungskette
Schrittweise Zusammenführung von Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Dies geschieht in der inneren Membran des Mitochondriums. Die bei der Oxidation freiwerdende Energie erwärmt zum Teil den Körper und wird zum anderen als ATP gespeichert.
Was ist wichtig für die Atmungskette?
Ohne die essenziellen Spurenelemente Eisen und Kupfer und deren Gehalt der Cytochrome könnte die Atmungskette nicht funktionieren, ausserdem kann dies zu Blutarmut führen. Anzeichen für eine mangelnde Funktion der Atmungskette ist Müdigkeit (Mangel an ATP), Kälteintoleranz (Mangel an Wärmeerzeugung).
Zitratzylkus
Befindet sich im inneren des Matrixraums des Mitochondriums.
Jegliche Nahrung die der Mensch zu sich nimmt, wird in kleine Bruchstücke zerlegt und mündet im Zitratzyklus, sofern sie nicht zum Aufbau von Strukturen genutzt wird. Hier wird aus oxidation CO2 erhalten und gleichzeitig damit Wasserstoff und Wärme. Der Wasserstoff wird an ein Vitamin der B-Reihe gebunden und zur Atmungskette transportiert.
Funktion des Zitratzyklus
Die bedeutendste und somit auch wichtigste Funktion des gesamten Citratzyklus besteht darin, Acetylgruppen zu oxidieren, damit Elektronen für die Atmungskette frei werden. Somit trägt der Citratzyklus indirekt wesentlich zur ATP-Synthese der Zellen bei.
Kohlenhydrate
Kohlenhydrate spielen eine zentrale Rolle als physiologischer Energieträger und sind an biologischen Signal- und Erkennungsprozessen beteiligt.
Funktion Kohlenhydrate
Kohlenhydrate sind der wichtigste Energielieferant für prokaryotische (kein Zellkern) und eukaryotische Zelle (mit Zellkern). Im Gegensatz zu Fetten sind sie relativ schnell verwertbar, da sie anaerob Energie liefern können. Als Monomere werden sie der Glycolyse und folgenden Stoffwechselwegen zugeführt und sind daher Grundlage für die Erzeugung von ATP. Darüber hinaus erfüllen sie im Organismus verschiedenste Aufgaben, unter anderem als polymeres Glykogen zur Energiespeicherung sowie als strukturelle Bestandteile der Glykokalix, der extrazellulären Matrix oder der DNA.
Glykokalix
Als Glykokalix bezeichnet man den an Proteine oder Lipide gebundenen Kohlenhydratanteil der extrazellulären Seite der Zellmembran von (tierischen) eukaryotischen oder prokaryotischen Zellen.
Die Glykokalix spielt u.a. eine wichtige Rolle bei Zell-Zell-Interaktionen (Bildung von Gewebe), dient dem Schutz der Zelloberfläche, besitzt Rezeptorstrukturen und ist an der Resorption von Nährstoffen beteiligt.
Glykolyse
Oxidativer Abbau der Glukose (wird zu CO2 und H2O verbrannt).
Zwischenprodukte Glykolyse
Wichtige Zwischenprodukte sind Pyruvat und Acetyl-CoA die in den Zitratzyklus eingehen oder für Synthesen verwendet werden
Funktion Glykolyse
Die Glykolyse findet im Zytosol der Zelle sowohl unter anaeroben, als auch aeroben Bedingungen statt. Dabei wird Glucose schrittweise zu Pyruvat abgebaut. In anaeroben Organismen und überwiegend anaerob arbeitenden Zellen oder Geweben wird Pyruvat weiter zu Milchsäure (bei Hefe Ethanol) verstoffwechselt. Aerob arbeitende Organismen und Gewebe bauen Pyruvat im Citratzyklus und der anschließenden Atmungskette weiter zu CO2 ab. Darüber entsteht der Großteil an Reduktionsäquivalenten - und damit ATP- ("oxidative Phosphorylierung").
Aus Acetyl CoA wird u. a. Cholesterin oder Fettsäuren aufgebaut.
Milchsäurebildung
Für die Vollständige Oxidation ist Sauerstoff unabdingbar. Ist bei einem schwer Arbeitenden mangeldurchblutenden Muskel zu wenig Sauerstoff vorhanden entsteht im Rahmen der Glykolyse aus dem Pyruvat Milchsäure. à anaerobe Glykolyse.
Die Säure kann von der Leber auch wieder in Glukose umgewandelt werden und dem Körper zugeführt werden. à Glukoneogenese
Was ist Glykogen
Als Glykogen bezeichnet man die im menschlichen und tierischen Organismus vorliegende Speicherform der Kohlenhydrate, die mit der pflanzlichen Stärke vergleichbar ist
Funktion Glykogen
Glykogen kann in vielen Geweben synthetisiert und gespeichert werden, unter anderem in der Leber, in den Muskeln, in den Nieren, im Gehirn, im Uterus und in der Vagina. Allerdings ist nur die Leber durch das Vorkommen des Enzyms Glukose-6-Phosphatase in der Lage, die in ihrem Parenchym gespeicherten Kohlenhydrate (ca. 100 g) zu mobilisieren und dem Körper wieder zur Verfügung zu stellen. Die restlichen Glykogenspeicher nutzen das Glykogen nur für ihren eigenen Energiebedarf.
Aufgabe von Peptiden und Proteinen
- Strukturproteine
- Peptide als Hormone
- Proteine in Zellmembran
- Enzyme
- Kontraktile Proteine
- Speicherproteine
- Transportproteine
- Schutzproteine
Strukturproteine
- Strukturproteine sind Eiweißmoleküle, die in erster Linie für den Aufbau von Gerüstelementen in Zellen oder Geweben dienen.
- Hornschicht der Haut
- Haare
- Nägel
- à Keratin
- Bänder, Sehnen, Narbengewebe, Bindegewebe à Kollagen
- Wesentlicher co Faktor für Biosynthese ist Vitamin C und Magnesium
Peptdie als Hormone
Bei vielen Hormonen handelt es sich um Proteine, die im Körper wichtige Vorgänge steuern. Dabei handelt es sich meist um sehr kurze Proteine mit weniger als 100 Aminosäuren – man bezeichnet sie deshalb auch als Peptidhormone oder Proteohormone.
Zu den bekanntesten Peptidhormonen zählen Insulin und Erythropoietin (EPO).
Proteine in Zellmembran
Sind in Zellmembran eingelassen damit hydrophile Stoffe die Zellwand passieren können.
Dies geschieht auch im Darmlumen für die Aufnahme der Nahrung.
Enzyme
Sind Proteine oder Peptide die als Katalysatoren dienen. Sie sind hochspezifisch. Werden nicht verändert oder verbraucht.
Kontraktile Proteine
Sammelbezeichnung für Proteine wie Myosin, Actin, Dynein und andere, die in kontraktilen Organen oder Strukturen, wie Muskeln (Muskelproteine, Motorproteine; Muskelkontraktion), Geißeln (Cilien) und anderen Strukturen vorkommen und deren Kontraktilität bewirken.
Speicherproteine
Der menschliche Organismus benötigt Eiweiß, um bestimmte Stoffe zu speichern. So könnte der Mensch ohne das Protein Ferritin zum Beispiel kein Eisen speichern.
In extremen Hungersituationen kann der menschliche Organismus diese Proteine sogar als Energiequelle nutzen.
Transportproteine
Eine wichtige Funktion bestimmter Proteine ist es, im Körper verschiedene Substanzen wie Sauerstoff oder Fett zu transportieren – sie nennt man daher auch Transportproteine. Dazu zählen zum Beispiel die Proteine Albumin, Hämoglobin und Myoglobin
Schutzproteine
Wenn Krankheitserreger in den Körper gelangen, wehrt er sich, indem er unter anderem sogenannte Antikörper bildet. Antikörper sind Proteine, die den Erreger bekämpfen und den Körper vor Krankheiten schützen.
Darüber hinaus benötigt der menschliche Organismus das Protein Fibrinogen zur Blutgerinnung. Wenn man sich verletzt, wandelt der Körper Fibrinogen in Fibrin um, das sich wie ein Gitter über die Wunde legt.
Proteinabbau
400 g werden täglich um- und abgebaut. DGE empfiehlt 1g Aminos täglich pro kg Körpergewicht. Enzyme die Proteine und Peptide in kleiner Stücke spalten sind Proteinasen und Peptidasen.
Stoffwechsel der Aminosäuren
Vitamin B6 ist ein wichtiger Faktor für den Um- Abbau der Aminos. Mindestens 2mg B6 pro Tag, bei erhöhtem Eiweisskonsum kann es auch mehr sein.
Erhöhte Transaminasen stehen für eine Leberschädigung. Können im Serum nachgewiesen werden.
Harnstoffzyklus
Der Harnstoffzyklus dient unter anderem dazu, beim Abbau von Proteinen die Aminogruppen der Aminosäuren ohne Bildung des toxischen Ammoniaks aus dem Körper zu schleusen.
Fette
Sind apolar also hydrophob.
Fette werden im Dunndarm emulgiert, durch Pankreaslipasen
hydrolytisch gespalten und die Spaltprodukte in wasserlosliche
gemischte Mizellen eingebaut.
3 Klassen der Lipide
- Steroide (Cholesterin): Bestandteil Zellmembran, Ausgangsstoff für Hormone (Steroidhormone,, Vitamin D), Gallensäure
- Triglyceride: zweiter Hauptbrennstoff mit Reservefunktion über Wochen und Monate. Mechanisches Schutzpolster
- Phospholipide: Hauptbestandteil Zellmembran, Gallenflüssigkeit, Surfactant-Faktor, Herstellung von Prostaglandiene und Leukotriene.
Sind bestandteil von Membranen, Hormonen, Speicherfetten für mech. Schutz oder als schnell mobilisierbare reservenahrung.
Essenzielle Lipide: Linolsäure
Lipolyse
Die Lipolyse wird maßgeblich durch Insulin und Katecholamine wie Adrenalin gesteuert. Dabei wirkt das Insulin anabol (Hemmung der Lipolyse) und das Adrenalin katabol (Steigerung der Lipolyse). Diese Effekte werden vor allem durch die direkte oder indirekte Beeinflussung der hormonsensitiven Lipase (HSL) bewerkstelligt.
Das in der Lipolyse entstandene Glycerin wird ebenfalls von der Leber abgebaut und zur Gluconeogenese oder Fettsäuresynthese herangezogen.
Ketonkörper
Ketonkörper entstehen bei absolutem oder relativem Kohlenhydratmangel als Nebenprodukt der Fettverbrennung in den Mitochondrien der Leberzellen (Hepatozyten) - zum Beispiel bei Hungerzuständen. Für den Gehirnstoffwechsel ist die Bildung von Ketonkörpern dabei essentiell, da sie neben Glucose die einzige Energiequelle darstellen.
Ein weiterer Grund ist eine verminderte Aufnahme von Glucose im Rahmen eines Diabetes mellitus. Der Glukosespiegel im Blut ist dabei nicht unbedingt vermindert. Bei Insulinmangel ist die Glucosekonzentration hoch, das Kohlendydrat kann aber nicht in die Zellen aufgenommen und verwertet werden ("relativer Glucosemangel").
Alkoholabbau
Erfolgt im Dünndarm und im Magen. Das Maximum der Blutkonzentration wird meist nach 1-2 h erreicht. Zink und Vitamin C werden für den Alkoholabbau benötigt. Zu viel Alkohol kann eine Ketoazidose erzeugen. Verfettung der Leber → anreicherung mit Triglyceriden.
Nukleinsäuren
RND
DNA
DNA
Die Desoxyribonukleinsäure (DNS, DNA) ist ein sehr großes, phosphor- und stickstoffhaltiges Molekül, das als Träger der Erbinformation dient. Anhand dieser Information, die in einer bestimmten Form, dem genetischen Code, in die DNA eingeschrieben ist, werden Proteine produziert.
RNA
Ribonukleinsäure ist eine organische Säure, die man in Form einsträngiger, fadenförmiger Makromoleküle im Zellkern und im Zytoplasma von Zellen findet. Ribonukleinsäure spielen eine Schlüsselrolle bei der Proteinbiosynthese - sie liefern die Bauanleitung der Proteine.
Aufbau der Zelle
eine zytoplasmatische Struktur in der Zelle. Zellorganellen sind für den Stoffwechsel innerhalb der Zelle verantwortlich. Zu den Zellorganellen gehören z. B. das endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat, die Lysosomen und die Mitochondrien.
Zellmembran
Die Zellmembran ist eine Membran aus Lipiden und Eiweißen, die jede Zelle gegenüber ihrer Umwelt abgrenzt und somit das Aufrechterhalten eines internen Milieus ermöglicht.
Der lipophile Charakter der Zellmembran ermöglicht es, zwei wässrige Milieus gegeneinander abzugrenzen und einer Vermischung vorzubeugen. Ionen, stark polare und größere Moleküle können nicht oder nur schwer die Membran passieren. Auf diese Weise sind Zellen in der Lage, über in die Lipiddoppelschicht eingebaute Kanäle und Transporter selektiv Substanzen zwischen beiden Mileus auszutauschen.
Transportproteine Zellmembran
- Aquaporine
- Ionenkanäle
- Ionenpumpen
- Carrierproteine
Aquaporine
Als Aquaporine bezeichnet man eine Gruppe von Transmembranproteinen, die in der Lage sind, den Transport von Wasser durch Zellmembranen zu katalysieren.
Ionenkanäle
Ionenkanäle sind röhrenförmig angeordnete Proteinkomplexe, die in die Zellmembran eingelagert sind. Sie sind üblicherweise selektiv nur für einzelne Ionen-Arten durchlässig.
