Spezielle Biochemie

- Keine Rückdiffusion (durch Glukosetransporter)

- verhindert Diffusion durch Plasmamembran

- hält Glukosekonz aufrecht

- Erkennungszeichen für Enzyme

Da der nächste Schritt (Phosphorylierung von C1) sonst ungünstig ablaufen würde

Erneute Phosphorylierung der Fructose-6-phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat --> damit beide C3 später gleiche Voraussetzungen haben (ATP!)

Schrittmacherreaktion! (sehr langsame Reaktion), Regulationsschritt

--> Erst so spät da Glucose-6-phosphat nicht alleiniges Substrat der Glykolyse ist

hoher ATP Spiegel --> hemmt PFK

1. Ankerlipide --> Membrananke
2. Funktionslipide --> Hormone, Cofaktoren
3. Strukturlipide --> Membranlipide
4. Speicherlipide --> Energiespeicher

1. Fettsäuren z. B. Triacetylglycerine (Speicherlipide)
2. Glycerolipide (Strukturlipide)
3. Glycerophospholipide (Strukturlipide)
4. Sphingolipide (Strukturlipide)
5. Saccharolipide (Ankerlipide)
6. Sterine z. B. Cholesterin und Gallensäure (Struktur- und Funktionslipide)
7. Phenyllipide (Funktionslipide)
8. Polyketide (Funktionslipide)

7. & 8. ähneln nicht im Aufbau sondern nur in der Biosynthese

Fettsäure (1-3) + Alkohol (Glycerol/Fettalkohol) [+ Verbinder] [+ Kopfgruppe]

• aus hydrophilem Kopf und hydrophilen Schwanz
• kann gesättigt und ungesättig (Doppelbindungen) vorliegen
• in der Natur gerade Anzahl an C-Atomen

3 Arten von Nomenklaturen

a) Angabe cis/trans | Position angefangen von COOH | griechisches Zahlenwort | -en/dien/trien,... | säure

b) Delta und Position angefangen von COOH | griecheisches Zahlenwort | en,dien,trien und säure

c) omega | Position Doppelbindung vom CH3 Ende | usw.

• je länger die Kette desto schlechter Wasserlöslich
• je mehr Doppelbindungen desto besser Wasserlöslich

• je mehr Doppelbindungen desto niedriger der schmelzpunkt (Öl hat viele Butter nicht)
  --> Können sich nicht so dicht zusammen packen
• je länger die Kette desto höher der Schmelzpunkt

Fettsäuretransport im Blut --> müssen an Proteine gekoppelt sein --> Cholesterin

--> sind Neutrallipide ohne Gesamtladung

Fettsäure (1-3) + Alkohol/Aminoalkohol

• Wasserunlöslich
• Energiespeicher (Speicherlipide)
  --> Triacylglycerine --> alle 3 OH Gruppen mit Fettsäuren verestert
• bei Wachsen: Fettsäure mit langkettigen Alkohol

• einfache Struktur
• Tri + Name der Fettsäure
• 3 Wertiger Alkohol und 3 Fettsäuren
• Öltröpfchen im Cytosol (Adipozyten)
• Speicherfunktion & Isolation
• Wasserunlöslich --> kein Hydratwasser --> leichter als Polysaccharidspeicher!!!

Glukose besitzt 3 C2 Moleküle (Acetyl-CoA9

Fett besitzt viele mehr

Fett --> Oxidationszahl II

Glukose --> Oxidationszahl 0

1. Glycerophospholipide
2. Sphingolipide
3. Saccharolipide

alle aus Fettsäure, Plattform, Phosohat/ Sphingosin und Alkohol

20-30% eurkaryotischer Plasmamembranen 

Beeinflussen Membranfluidität, Signalübertragung druch Lipid Rafts

Zelluläre Erkennung

Mizellen

Dollepschicht

Liposom

• für Ionen und polare Moleküle durchlässig
• H2O kann leicht passieren (Na & K benötigen viel länger)
• Raumstruktur duer Lipide beeinflussen Struktur --> 1 FS: Keil (Mizelle) --> 2 FS: Zylinder (Doppellipid Vesikel) 
• Ladung der Lipide --> beeinflusset Anordnung der Doppellipidschicht von Vesikeln / Zellmembran & Funktion
• !!! Änderung der Lipidverteilung --> biologische Folgen
• ! Je länger FS desto höher Schmelztemperatur
• ! je höher Anteil an ungesättigten FS desto niedriger Schmelzpunkt. (weniger fluide) 
• je mehr Doppelbindungen desto weniger Fluid

1. Glukose (wenn nicht aktiv benötigt) --> Dihydroacetonphosphat --> Glycerinphosphat --> Phosphattidat [ER]
2. Triacylglycerin --> Glycerin --> Glycerinphosphat --> Phosphatidat [ER]

--> mit ALkohol --> Phospholipid --> Membranlipid

1. Triacylgylcerin --> freie Fettsäure --> Triacylglycerin [Leber]

1. Triacylglycerine (wasserunlöslich) benötigen Gallensalze als Detergenzien
2. Abbau in Fettsäuren & Monoglycerin (Lipasen)
3. Transport durch Darmwand (Einbau als Mizellen in Gallensäure)
4. Resynthese zu Triacylglycerin

Triacyglycerin --> Glycerin --> [Leberzellen] Glykolyse --> Puruvat ODER Glukoneogenese --> Glukose

Triacylglycerin --> Fettsäure --> [andere Gewebe] Fettsäureoxidation --> Acetly-CoA --> Citratzyklus...

4 relativ identische Schritte

Abbau: Acyl-CoA --> --> --> --> Acyl-CoA (- C2) + Acetly-CoA 

Aufbau: Acyl-CoA + Melonylgruppe --> --> --> --> Acyl-CoA (+ C2)

Bei jedem Zyklus wird ein Acetly-CoA (C2) abgespalten

Dabei entstehen je Zyklus 1 NADH und 1 FADH2 -

pro Acetly-CoA (im Citratzyklus) 3 NADH 1 FADH und 1 ATP --> 10 ATP

Bilanz für C16:0

8 x Acetyl-CoA  x 10 ATP

7 x NADH          x 2,5 ATP

7 x FADH2         x 1,5 ATP

_______________________

                           108 ATP  -2 ATP für aktivierung --> 106 ATP

Bilanz für C18:0

9 Acetyl-CoA       10 ATP

8 NADH               2,5 ATP

8 FADH2             1,5 ATP

______________________

                             122 ATP --> -2 ATP für Aktivierung --> 120 ATP

vs. 1 Glukose --> 32 ATP

Energie die in Materie steckt

Innere Energie u --> Energie pro Masse - bestehend aus

a) thermischer Energie (fühlbare und latente Wärme)

b) chemische Bindungsenergie

c) kernphysikalischer Energie

Enthalpie H --> Innere Energie + Arbeitsaufwand um Platz für das Volumen zu schaffen.

delta H --> gesamter Wärmeinhalt eines Reaktionssystems

> 0 --> exotherm (Wärme wird frei)

< 0 --> endotherm (nimmt Wärme auf)

Entropie S --> Grad an Unordnung Universium wird immer unordentlicher

! genauso möglich nur extrem unwahrscheinlich

2- Satz Thermodyn.: In einem geschlossenen System kann die Entropie niemals abnehmen

--> Ordnung fortdert Energie --> durch Nahrung (Leben: Ordnung schaffen durch Energieaufwand der in Nahrung steckt)

delta S > 0 Zunahme der Entropie

delta S < 0 Abnahme der Entropie

Anteil der Energie die bei Reaktion Arbeit leisten kann.

delta G > 0 endergon (nicht spotan - Energie muss zugeführt werden)

delta G < 0 exergon (spontan - Energie wird frei)

delta G = delta H - Temp x delta S

oder

delta G0 = - R x T0 x ln(k0eq)   T in Kelvin, R = 8,315 J/molxK universelle Gaskonstante

ATP + H2O --> ADP + Pi

--> delta G = -30,5 kJ/mol

Energie die einer Reaktion zugeführt werden muss, damit sie ablaufen kann. Auch bei exergonen!!!

--> Damit auch exergone Reaktionen kontrolliert ablaufen.

Endergone Reaktionen laufen nur ab, wenn sie an exergone gekoppelt sind!

Aktivierungsenergie:

- Ausrichten von funktionellen Gruppen 

- Umordnen von Bindungen

- Erzeugen vorübergehend instabilen Bindugen

lebende Organismen erreichen niemals stabilen Zustand

Existenz von Aktivierungsenergie ermöglicht Leben

dynamisches Fließgleichgewicht

Prozesse erzeugen Entropie in der Umwelt (durch Abgabe von Wärme) --> Entropie nimmt zu

Soffwechsel - Netzwerk aus chem Reaktionen 

bestehend aus Anabolismus: benötigt Energie --> Aufbau von Strukturen/ Schaffen von Ordnung

und Katabolismus: erzeugt nutzbare Energie aus Nahrung 

1. streng reguliert
2. wenige gemeinsame Zwischenprodukte
3. ATP als universelle Energiewährung
4. energetisch gekoppelte Reaktionen

viele endergone Reaktionen mit wenigern exergonen Reaktionen gekoppelt

Endergone können nur mit exergonen ablaufen

Mensch synthetisiert 50kg ATP / Tag, 200g liegen ständig vor

--> Zentrale Reaktion der Biochemie: Übertrag des instabilen Zustands von ATP auf  ein anderes Molekül durch P

ATP wird während Reaktion kovalent an Reaktionspartner gebunden --> instabiler Zustand

--> ATP bestehend aus Phosphatgruppen und Adenylat

- ADP + P ist resonanzstabiler als ATP

- ADP + P stabiler wegen H2O anlagerung

- ATP hohe elektrostatische Abstoßungen innerhalb des Moleküls

Oidation --> Beladen von e- | Reduktion --> entladen von e-

NAD+/NADH 

FAD/FADH2 

Coenzym A

Glykolyse Stufe 1: Glukose --> Fructose-1,6-bisphosphat - 2 ATP [Cytoplasma]

Glykolyse Stufe 2: Fructose-1,6-bisphosphat --> Pyruvat 2 x (1 NADH + 2 ATP) [Cytoplasma]

Oxidative Decarboxylierung: Pyruvat --> Acetyl-CoA 2 x NADH [Mirochondirenmatrix]

Citratzyklus: Pyruvat --> keine Produkte nur oxidierte e-Carrier 2 x (3 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) [Mitochondrienmatrix]

Oxidative Phosphorylierung --> kein Produkt reduzieren der e-Carrier um Protonengradient aufzubauen der für den Antrieb der ATP Synthase sorgt  [innere Mirochondrienmembran] 

Bilanz: 2,5 ATP pro NADH = 25 ATP

+          1,5 ATP pro FADH2 = 3 ATP

                                            28 ATP durch oxi. Phos.

+                                            4 ATP aus Glykolyse und Citratzyklus 

                                             32 ATP pro Glukosemolekül

Elektronencarrier 

Q --> oxidiert Ubichinon 

QH2 --> reduziert 

Müssen den Transport in Membran übernehmen, da NADH und FADH2 hydrophil

ca. 40% Protonentransport der Atmungskette

Übertrag von 2e- (von NADH) auf Komplex --> Ubichinol

--> neg geladen --> Änderung pKs --> 4 H+ aus Matrix

!! hier keine H+ Pumpfunktion!!

2x hydrophil und 2x hydrophob --> Teil des Citratzyklus (Succinat --> Furamat) 

--> FADH2 wird beladen und belädt Q10 --> QH2 

nimmt e- aus Komplex I und II auf --> herauspumpen von H+ 

Q-Zyklus: 

2 QH2 kommen an --> 2 e- auf 2 Cyc C laden  --> 4H+ aus Matrix

                               --> 2 e- auf Q10 --> dabei 2H+ aus Matrix entfernt

Katalysiert e- Transport von Cyc C auf O2 --> H2O

4 e- aus 4 Cyc --> 4 H+ aus Matrix  + 4 H+ für H20 --> 8 H+ !aus Matrix !!

=> ATP Synthase

katalysiert ATP Synthese aus ADP und P durch protonenmotorische Kraft   HYDROLASE!

Fo (hydrophob) und F1 (hydrophil) --> Katalytische Aktivtät, in Matrix

H+ möchten zutück in die Matrix --> dadurch wird Asp neutral geladen --> unterer F1 teil dreht sich um 30° --> Für 1 ATP muss F1 um 120° drehen,