BCH202


A. F.
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.
Cartes-fiches
42
Utilisateurs
2
Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
28.04.2020 / 25.12.2025

Cartes-fiches

Ziel des Stoffwechsels 

1. Energie gewinnen

2. Synthese von Substanzen 

 

Katabolismus 

 

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 

Aufbau von komplexen Substanzen aus einfachen Substanzen 

-> Energieverlust 

-> Reduktiv 

-> endergon 

-> Reduktionsäquivalente werden verbraucht

-> Oxidationsäquivalente entstehen (NADox; FADox; ADP +HPO42-)

 

Lactat wird zu Glucose

Amphibol 

Katabolismus + Anabolismus 

Citratzyklus (oxidation und reduktion)

Stoffwechselwege 

-> dG: bestimmt von den Flussrate der Metabolite 

-> exergone Teilschritte normalerweise früh in der Reaktionskette 

-> Reversible und Irreversible Schritte 

 

Katabole und Anabole Wege 

-> können gleiche Teilschritte haben 

-> unterscheiden sich in mindestens einer Reaktion 

-> unterschiedliche Enzyme katalysieren einen Schritt 

Enzyme 

-> werden reziprok reguliert 

Gewschwindigkeitsbestimmende Reaktion 

-> häufig erste Reaktion 

-> langsamste Reaktion 

-> hohe negative Änderung der freien Enthalpie 

Glykolyse 

Energie (ATP) wird gewonnen 

Gluconeogenese

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 

Ligationsreaktion 

- Ligasen 

- Entstehung einer Bindung unter ATP verbrauch 

Exergon und Endergon 

Exergon: Energie wird frei durch Abbau der Verbindung (ATP -> ADP +P) 

Endergon: Benötigt Energie 

- Koppelung von endergonen und exergonen Reaktionen: damit Gesamtprozess exergon ist 

- Koppelung durch ATP als Zwischenmetabolit 

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 

Étudier