Grundprinzipien des Stoffwechsels

BCH202

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Diese Lernkarten behandeln die Grundprinzipien des Stoffwechsels auf Universitätsniveau. Sie konzentrieren sich auf die Rolle von ATP, Energiegewinnung, Redoxreaktionen und verschiedenen Stoffwechselwegen wie Glykolyse und Gluconeogenese. Die Karteikarten erklären auch die Unterschiede zwischen katabolen und anabolen Prozessen, die Bedeutung von Coenzymen wie NAD und FAD, sowie die Regulation von Enzymen. Sie richten sich an Studierende der Biologie, die ein tiefes Verständnis der Stoffwechselvorgänge erlangen möchten.

Flashcards

42

Students

2

Language

German

Category

Biology

Level

University

Created / Updated

28.04.2020 / 25.12.2025

Warum ist die Hydrolyse der zwei Phosphorsäureanhydridbindungen im ATP so strak exergon?

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

Carrier - Moleküle

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

NAD(P), FMN, FAD

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)

Coenzym A

Überträgt Acylgruppen

- Acylgruppen binden als Thioester an CoA

- macht die bekannte Verbindung: Acetyl-CoA

Uridindiphosphat - Glucose (UPD)

Übertragen Glucose beim Aufbau von Glykogen in der Leber und Muskel

S - Adenosylmethionin

Methionin + ATP = SAM

- Macht Transmethylierungen (Überträgt Methylgruppen)

Biotin

Addiert Carboxylgrupen an einem Substrat

Ist essentiell in der Nahrung

(Wichitg im Protein-, Fett-, Kohlenhydratstoffwechsel)

(Als N - Carboxybiotin: Carrier von CO2)

Energieproduktion im Stoffwechsel

ADP + P -> ATP (endergon)

ATP Synthese:

- Ausnutzung bon einen elektrochemischen Gradienten

- P übertragung durch Metaboliten mit hohem Phosphorylgruppen - übertragungspotential

Energiequellen im Stoffwechsel

- Redoxreaktionen sind wichtigste Energiequeller im Stoffwechsel

- Sonnenenergie wichtig

- Bildung von ATP und NADPred

ATP Synthese

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

Heterotrophe Organismen Energiegewinnung

Energie aus der Oxidation (Verbrennung)

- Aerob: mit Sauerstoff (Citratzkylus, oxidative Phosphorylierung)

- Anaerob: Ohne Sauerstoff (Glykolyse, Milchsäuregärung)

Warum sind Fette energiereicher als Zucker?

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

Freie Enthalpie ist die maximale Energie, die in ATP umgewandelt werden kann, aber

Nahrungsstoffe werden nicht komplett in ATP umgewandelt.

50% ATP und 50% Körperwärme

Substratkettenphosphorylierung

- Wenn Phosphat auf ein Molekül übertragen wird

- Überträger: Bisphosphoglycerat

Hydrolyse von Anhydridbindungen (Phosphat abspaltung)

- Stark exergon

- Treibt ADP + P -> ATP an

Oxidative Phosphorylierung

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

- in inneren Mitochondrienmembran

Oxidationsreaktion in der inneren Mitochondrienmembran

Matrixseite: hoher pH

Intermembranraum: tiefer pH

Zerfall des pH Gradienten treibt endergone ATP Bildung an

Oxidative Phosphorylierung

Kopplung der Oxidation von NADred mit ATP Bildung über Protonengradient

Katabole und Anabole Wege

Katabol: ATP bildend

Anabol: ATP verbrauchend

Energiegewinnung aus Nahrung in drei Stufen:

1. grosse Bipolymere in kleine Bausteine

2. Bausteine zu Acetyl - CoA

3. Oxidierung zu CO2 und H2O

Ziel des Stoffwechsels

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1. Energie gewinnen

2. Synthese von Substanzen

Katabolismus

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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

Anabolismus

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Aufbau von komplexen Substanzen aus einfachen Substanzen

-> Energieverlust

-> Reduktiv

-> endergon

-> Reduktionsäquivalente werden verbraucht

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

Lactat wird zu Glucose

Amphibol

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Katabolismus + Anabolismus

Citratzyklus (oxidation und reduktion)

Stoffwechselwege

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-> dG: bestimmt von den Flussrate der Metabolite

-> exergone Teilschritte normalerweise früh in der Reaktionskette

-> Reversible und Irreversible Schritte

Katabole und Anabole Wege

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-> können gleiche Teilschritte haben

-> unterscheiden sich in mindestens einer Reaktion

-> unterschiedliche Enzyme katalysieren einen Schritt

Enzyme

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-> werden reziprok reguliert

Gewschwindigkeitsbestimmende Reaktion

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-> häufig erste Reaktion

-> langsamste Reaktion

-> hohe negative Änderung der freien Enthalpie

Glykolyse

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Energie (ATP) wird gewonnen

Gluconeogenese

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Energie (ATP) wird verbraucht

Stoffwechsel - Regulation in Eukaryoten

Kompartimentierung

-> Transportmechanismen

Einwirkung von Hormonen

Enzyme

Aktivität der 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)

Regulation der Enzyme

- 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

Kovalente Modifikationen der Enzyme

Phosphorylierung: Serin, Tyrosin, Threonin

Adenylierung: Serin. Tyrosin, Threonin

ADP-Ribosylierung: Histidin, Arginin

Methylierung: Lysin

Stoffwechselreaktionen

- Redoxreaktionen

- Gruppenübertragungsreaktionen

- Hydrolyse Reaktionen

- Lyase Reaktionen

- Isomerisierungsreaktionen

- Ligationsreaktionen

Redoxreaktion

- von Oxidoreduktasen katalysiert

- Hydrogenierung (Dehydrogenase)

- Elektronen werden Übertragen und H2 wird frei

Gruppenübertragungreaktionen

Transferasen

- Kinasen

Hydrolyse Reaktionen

- von Hydrolasen katalysiert

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

Lyase Reaktionen

- Gruppe abgespalten und Doppelbindung wird gebildet

- Gruppen addiert und Doppelbindung verschwindet

Isomerisierungreaktion

- Isomerasen

- Umlagerung innerhalb eines Moleküls

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Flashcards

Katabole und Anabole Wege

Katabol: ATP bildend

Anabol: ATP verbrauchend

Energiegewinnung aus Nahrung in drei Stufen:

1. grosse Bipolymere in kleine Bausteine

2. Bausteine zu Acetyl - CoA

3. Oxidierung zu CO2 und H2O

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