Grundprinzipien des Stoffwechsels

1. Die zwei Phosphatgruppen im Phosphorsäureanhydrid sind stark elektronenanziehend 

2. ATP hat 4 negative Ladungen -> gleich geladene Gruppen stossen sich elektrostatisch ab 

3. günstige Solvatationsenergie treibt die Hydrolyse an 

Übertragen: NADred, NADPred, FADred, FMNred, Coenzym A, Bitoin, THF 

NAD+ = NADox (Übertragen 2 Elektronen und 1 Proton; Oxidationsmittel)

NADPH = NADred (Wasserstoffüberträger zur Erzeugung von ATP; Reduktionsmittel)

FAD = FADox (Übertragen 2 Elektronen und 2 Protonen; Oxidationsmittel)

Überträgt Acylgruppen 

- Acylgruppen binden als Thioester an CoA 

- macht die bekannte Verbindung: Acetyl-CoA

Übertragen Glucose beim Aufbau von Glykogen in der Leber und Muskel 

Methionin + ATP = SAM 

- Macht Transmethylierungen (Überträgt Methylgruppen) 

Addiert Carboxylgrupen an einem Substrat 

Ist essentiell in der Nahrung 

(Wichitg im Protein-, Fett-, Kohlenhydratstoffwechsel) 

(Als N - Carboxybiotin: Carrier von CO2)

ADP + P -> ATP (endergon) 

ATP Synthese: 

- Ausnutzung bon einen elektrochemischen Gradienten 

- P übertragung durch Metaboliten mit hohem Phosphorylgruppen - übertragungspotential 

- Redoxreaktionen sind wichtigste Energiequeller im Stoffwechsel 

- Sonnenenergie wichtig 

- Bildung von ATP und NADPred 

Elektronentransport (übertragung von Elektronen durch Redoxreaktionen) 

- Transport durch Wasser (NADPox + H2O -> NADPred + H+)

Nicht zyklische Phootophosphorylierung 

- Photolyse: Bildung von NADPred

Zyklische Photophosphorylierung 

- ATP Bildung und keine Bildung von NADPred

Energie aus der Oxidation (Verbrennung) 

- Aerob: mit Sauerstoff (Citratzkylus, oxidative Phosphorylierung)

- Anaerob: Ohne Sauerstoff (Glykolyse, Milchsäuregärung)

WEIL: Je stärker reduziert die Nährstoffem desto mehr Energie liefert ihre Oxidation

Nahrungsstoffe werden nicht komplett in ATP umgewandelt. 

50% ATP und 50% Körperwärme 

- Wenn Phosphat auf ein Molekül übertragen wird 

- Überträger: Bisphosphoglycerat 

- Stark exergon 

- Treibt ADP + P -> ATP an 

- 2 NADred + 2H + O2 -> 2H2O + 2NADox

- in inneren Mitochondrienmembran 

Matrixseite: hoher pH

Intermembranraum: tiefer pH 

Zerfall des pH Gradienten treibt endergone ATP Bildung an 

Kopplung der Oxidation von NADred mit ATP Bildung über Protonengradient 

Katabol: ATP bildend 

Anabol: ATP verbrauchend 

1. grosse Bipolymere in kleine Bausteine 

2. Bausteine zu Acetyl - CoA

3. Oxidierung zu CO2 und H2O 

Abbau von komplexen Nahrungsstoffen zu einfachen Substanzen

-> Energiegewinn (Liefert Energie)

-> Oxidativ 

-> exergon 

-> Reduktionsäquivalente entstehen (NADred; FADred; ATP) 

Von C6 Körper wie Glucose zu C3 Körper wie Pyruvat

Aufbau von komplexen Substanzen aus einfachen Substanzen 

-> Energieverlust 

-> Reduktiv 

-> endergon 

-> Reduktionsäquivalente werden verbraucht

-> Oxidationsäquivalente entstehen (NADox; FADox; ADP +HPO4^2-)

Lactat wird zu Glucose

Katabolismus + Anabolismus 

Citratzyklus (oxidation und reduktion)

-> dG: bestimmt von den Flussrate der Metabolite 

-> exergone Teilschritte normalerweise früh in der Reaktionskette 

-> Reversible und Irreversible Schritte 

-> können gleiche Teilschritte haben 

-> unterscheiden sich in mindestens einer Reaktion 

-> unterschiedliche Enzyme katalysieren einen Schritt 

-> werden reziprok reguliert 

-> häufig erste Reaktion 

-> langsamste Reaktion 

-> hohe negative Änderung der freien Enthalpie 

Energie (ATP) wird gewonnen 

Energie (ATP) wird verbraucht 

Kompartimentierung 

-> Transportmechanismen 

Einwirkung von Hormonen 

Enzyme 

Ziel: Zahl der Moleküle in der Zelle verändern 

-> Eingriff in Transkription von Genen 

--> Eingriff in Aktivierung der Transkriptionsfaktoren 

(Enzyme werden via cAMP Kaskade, Kortisol, Adrenalin... induziert)

- durch allosterische Regulatoren: Metabolite, Coenzyme, AMO, ADP, ATP (diese steigern oder verringern die Enzymaktivität)

- durch Substrate und Produkte: Geschwindigkeit der Reaktion hängt von Substratkonzentration ab 

- durch Bindung an regulatorische Proteine

- durch kovalente Modifikationen: Aktive Zentrum wird verändert 

Phosphorylierung: Serin, Tyrosin, Threonin

Adenylierung: Serin. Tyrosin, Threonin

ADP-Ribosylierung: Histidin, Arginin 

Methylierung: Lysin 

- Redoxreaktionen 

- Gruppenübertragungsreaktionen 

- Hydrolyse Reaktionen 

- Lyase Reaktionen 

- Isomerisierungsreaktionen 

- Ligationsreaktionen 

- von Oxidoreduktasen katalysiert 

- Hydrogenierung (Dehydrogenase)

- Elektronen werden Übertragen und H2 wird frei

Transferasen 

- Kinasen 

- von Hydrolasen katalysiert 

- Spaltung einer Ester oder Amidbindung mit Wasser (Spaltung durch Wasser zugabe)

- Gruppe abgespalten und Doppelbindung wird gebildet 

- Gruppen addiert und Doppelbindung verschwindet 

- Isomerasen 

- Umlagerung innerhalb eines Moleküls