Biologie - 1. Semester ZHAW
Biologie im 1. Semester des Studiums Biotechnologie an der ZHAW Wädenswil. Es wird keine Verantwortung für Vollständigkeit und Richtigkeit der Kärtchen übernommen. Fragen und Anregungen bitte an silvannessler@gmail.com.
Biologie im 1. Semester des Studiums Biotechnologie an der ZHAW Wädenswil. Es wird keine Verantwortung für Vollständigkeit und Richtigkeit der Kärtchen übernommen. Fragen und Anregungen bitte an silvannessler@gmail.com.
Was passiert mit dem Pyruvat vor dem Citratzyklus und was passiert in diesem?
- Pyruvat wird ein C-Atom abgespalten und als CO2 abgeatmet. Das restliche 2-C Molekül wird an Acetyl-Co-A gebunden.
- Das an Acetyl-Co-A gebundenes 2-C Molekül wird mit Oxalessigsäure (4-C Molekül) wird zu einem 6-C-Molekül umgewandelt.
- Dem entstandenen 6-C Molekül werden nun 2 C abgenommen und als CO2 abgeatmet
- Die dabei frei werdenden Elektronen werden von NAD+ und FAD aufgenommen
- Bei der Reaktion wird pro Zuckermolekül 2 GTP, 2 ATP, 6 NADH und 2 FADH2 gebildet
- Pro Zuckermolekül muss der Zyklus zweimal Durchlaufen werden
Wie ist die Gleichung vom Citratzyklus pro Pyruvat?
Acetyl-Co-A + 3 NAD+ + FAD + GDP + P → 2 CO2 Acetyl-Co-A + NADH/H+ + FADH2 + GTP
Was ist die Atmungskette?
- Abschluss der Zellatmung
- Die Coenzyme NADH/H+ und FADH2 geben Elektronen an die Elektronentransportkette ab. Diese generiert einen Protonengradienten, der für die ATP-Synthese benötigt wird.
Wie funktioniert die Atmungskette genau?
- NADH/H+ gibt die Elektronen an die NADH Dehydrogenase ab. Zusätzlich zu den zwei Elektronen werden zwei Protonen mittransportiert.
- Mit dem Enzym Ubiquinone werden die Elektronen an den Cytochrom-b-Komplex befördert.
- Von dort werden die Elektronen einzeln über Cytochrom-C an den Cytochrom-Oxidasen-komplex weitergegeben. Bei diesem Transport werden wieder pro Elektron ein Proton mittransportiert.
- Beim Cytochrom-Oxidasen-Komplex reagieren vier Elektronen mit 2 Sauerstoff und 8 Wasserstoffionen. Es entstehen 2 H2O und 4 H+, welche in den intermembranraum gepumpt werden.
- ATP-Syntase verwendet nun den Protonengradienten, um ATP aus ADP + P zu synthetisieren.
- Pro Glucose werden ungefähr 30-32 ATP gebildet.
Wie synthetisiert die ATP-Syntase aus dem Protonengradienten ATP?
1. Ein H+ betritt die ATP Syntase
2. Auf der anderen Seite der Membran wird ein H+ in den Innenraum abgegeben.
3. Der ATP-Syntase Körper (3) wird dabei gedreht
Nach dem Durchlauf von 3 H+ ist genug Energie für die Synthese eines ATP vorhanden
Was ist das Prinzip der alkoholischen Gärung?
- Wenn den Mitochondrien kein Sauerstoff zur Verfügung steht, können die Elektronen, die bei der Herstellung von Pyruvat anfallen, nicht mehr auf das O2-Molekül übertragen werden.
- NADH/H+ staut sich, weil die Elektronen kein Wasser mehr bilden können. Deshalb wird es für den Aufbau von Lactat (Milchsäure) benötigt. Es wird demnach kein CO2 gebildet
- Bei der Gärung, wie sie von Hefen gemacht wird, wird statt Lactat Alkohol gebildet
- Bei der Gärung wird jedoch CO2 frei, weil das Pyruvat zuerst zu Acetaldehyd abgebaut wird, wobei CO2 frei wird
Was ist die generelle Bedeutung der Photosynthese?
- Bei der Photosynthese wird durch die Umwandlung von Lichtenergie durch Organismen chemische Energie hergestellt
- Es werden energiereiche, organische Verbindungen aus energiearmen, anorganischen Verbindungen aufgebaut.
- Die Photosynthese ist der zentrale Prozess im globalen Ökosystem
Wo läuft die Photosynthese ab und was ist die entsprechende Gleichung?
- läuft in den Chloroplasten ab
- Die erste Teilreaktion läuft dabei an der Thylakoidmembran ab. Dabei wird ein Protonengradient, der von der ATP-Syntase genutz werden kann. Zusätzlich entsteht NADPH
- Die zweite Teilreaktion ist der Calvin-Zyklus, bei dem ATP und NADPH für die Synthese von Zucker benutzt wird.
Was ist das Prinzip der Licht und Dunkelreaktion?
Lichtreaktion:
- Produktion von ATP und NADPH
Dunkelreaktion:
- ATP liefert die Energie für die Kohlenstofffixierung vom CO2 in organiche Moleküle und schliesslich Zucker
- Sie ist jedoch nur Lichtunabhänig, vom vorhandensein von ATP und NADPH abhängig
Wieso erscheinen Blätter grün und welchen zusammenhang zwischen Wellenlänge und Energie gibt es?
- Für die Photosynthese wird blaues und rotes Licht benötigt. Alle andere Wellenlängen (grünes Licht) werden nicht absorbiert und werden daher reflektiert.
- Sichbares Licht begrenzt sich auf die Wellenlängen 380-750 nm. Es gilt E = 1/λ, wobei λ die Wellenlänge in nm ist. Kleine Wellenlängen haben also viel Energie.
Wozu wird die Elektronentransportkette bei Chloroplasten verwendet?
- Läuft an der Thylakoidmembran ab
- Durch die Elektronentransportkette wird ein Protonengradient und NADPH und ATP erzeugt, welche für den Aufbau von Glucose gebraucht werden können
Wie funktioniert die Elektronentransportkette?
- Elektronen werden im Photosystem 2 angeregt: Photonen regen Chlorophyl in den Photosystemen an, die entstehende Resonanz wird auf P680 übertragen, das zu P680+ (bzw. P700 und P700+ bei PS 1). Es wird jeweils ein Elektron auf Plastoquinone Qb übertragen.
- Wenn Plastoquinone Qb zwei Elektronen hat, wandert es zum Cytochromkomplex. Bei diesem Schritt werden insgesamt 4 Protonen in das Strome gepumpt.
- Vom Cytochromkomplex werden die Elektronen (jeweils 2) über Plastocyanin zum Photosystem 1 transportiert.
- Dort werden sie erneut angeregt (einzeln).
- Die angeregten Elektronen werden nun von Ferredoxin zur Ferredoxin-NADP-Reductase transportiert. Dort wird mit diesen zwei Elektronen NADPH gebildet.
- Es entsteht ein Protonengradient von 6 H+ pro Durchlauf.
Welche drei Phasen gibt es im Calvin Zyklus und wofür wird dieser gebraucht?
- Der Calvin Zylkus wird benötigt, um CO2 zu Zucker zu fixieren.
- Kohlenstofffixierung
- Reduzierung
- Regeneration
Was passiert bei der Kohlenstoffixierung?
- Eintrag von 3 CO2
- fixierung durch RibisCO (oder PEP-Caboxylase, bei C4 Pflanzen) mit RuBP zu 3 instabilen 6-C intermedianten
- Die 6-C Intermedianten zerfallen in 6 3-C Molekülen
Was passiert bei der Reduzierung?
- Den 3-C Molekülen werden mit 6 ATP jeweils ein zweites Phophat angehängt
- Diesen Molekülen wird die Energie von 6 NADPH übergeben. Das Phosphat spaltet sich wieder ab.
- Von den 6 3-C Molekülen (mit höherer Energie) wird pro Zyklus jeweils ein Molekül abgespalten. Nach zwei Durchgängen kann damit ein Molekül Glucose aufgebaut werden.
Was passiert bei der Regeneration?
- Die 5 3-C Moleküle werden nun mit 3 ATP zu 3 5-C Molekülen umgebaut. Dabei werden 2 Phosphate abgespalten. Der Zyklus beginnt anschliessend von vorn
- Der Prozess braucht 3 ATP
Was ist der Nachteil von C3-Pflanzen gegenüber von C4 und CAM-Pflanzen?
- Das Enzym RubisCO ist in C3 Pflanzen zu finden.
- Diese Pflanzen haben den Nachteil, dass sie die Spaltöffnungen an heissen Tagen verkleinert werden müssen, um Wasserverlust zu vermeiden.
- Dadurch wird jedoch auch weniger CO2 aufgenommen, wodurch weniger Zucker produziert wird.
- In C4 und CAM Pflanzen ist der Calvin Zyklus (inklusive Kohlenstofffixierung) optimiert.
Welchen Vorteil haben die C4 Pflanzen?
- Anstatt RubisCO wird PEP-Carboxylase für die Kohlenstoffixierung verwendet. Diese hat eine höhere CO2-Affinität, wodurch auch geringere Mengen CO2 fixiert werden können.
- Andere Blattanatomie: die Kohlenstofffixierung und der Calvin Zyklus sind räumlich getrennt: Kohlenstofffixierung findet in Mesophylzellen und der Calvin Zyklus in den Bündelscheidezellen.
- In den Mesophylzellen wird CO2 durch die PEP-Carboxylase an PEP (Phosphoenolpyruvat) gebunden. Dieses wandert als Malat (Apfelsäure) in die Chloroplasten und zerfällt dort in Pyruvat und CO2
- Dieses CO2 wird anschliessend in den Calvinzyklus eingespeist (in den Bündelscheidezellen, dort mit RubisCO)
- PEP Carboxylase kann im Vergleich zu RubisCO kein Sauerstoff fixieren, was zu einer höheren Produktivität führt.
Welchen Vorteil haben CAM-Pflanzen?
- öffnen Spaltöffnungen nur Nachts, um CO2 aufzunehmen.
- CO2 wird an PEP (3-C Molekül) gebunden und über Oxalacetat zu Malat umgewandelt.
- Malat wird aktiv in der Vakuole gespeichert.
- Tagsüber diffundiert das Malat ins Cytoplasma und wird dort durch CO2 und NADPH/H+ Abgabe zu Pyruvat umgewandelt. Pyruvat wird anschliessend unter ATP Verbrauch zu PEP umgewandelt.
- Das frei gewordene CO2 wird dabei in den Calvin-Zyklus geschleust.
Was sind die Unterschiede von C4 zu CAM Pflanzen?
C4-Pflanzen:
- CO2 fixierung Tagsüber
- Getrennte Zellen für Kohlenstofffixierung und Calvin-Zyklus
CAM-Pflanzen:
- CO2 fixierung nur Nachts
- Gemeinsame Zellen für Kohlenstofffixierung und Calvin Zyklus
Was sind die Unterschiede zwischen Eukaryoten und Prokaryoten?
Eukaryoten:
- haben Zellorganelle (abgetrennte Reaktionsräume)
- 46 Chromosome (beim Menschen)
- Plastide
- Zellkern
- generell grosse Zellen
- relativ komplexe Zellen
Prokaryoten:
- keine Zellorganelle
- 1, manchmal 2 Chromosome
- Plastide (ringförmige DNA)
- kein Zellkern
- kleine Zellen
- einfacher strukturiert
Was ist die Bedeutung von DNA?
- Erbfaktoren bestehen aus DNA, sie werden von Eltern verebt
- Chromosome beherbergen tausende Gene
- DNA steuert Wachstum und Erhalt eines Organismus
- Je nach Zelle werden verschiedenen Gene exprimiert, obwohl überall das gleiche Erbgut vorliegt. Dieser Vorgang ist durch die methylierung der Promoterregionen reguliert.
In welche drei Domänen können Organismen eingeteilt werden?
- Eukarya
- Archaea
- Bacteria
Welches sind die grundlegeneden Eigenschaften von Wasser?
- biologischer Grundstoff der Erde
- wird von allen Lebewesen benötigt (Zellen bestehen aus 70-95 % Wasser)
- Durch die Polarität von Wasser können H-Brücken ausgebildet werden
Welche Eigenschaften von Wasser ermöglichen Leben?
- Kohäsion (Anziehungskräfte von Wasserolekülen untereinander)
- Adäsion (Anziehungskräfte zwischen anderen Stoffen (Beispiel Kapillaren in Bäumen))
- Hohe spez. Wärmekapazität (kann gut Temperatur ausgleichen, schafft bedingung für marines Leben)
- Ausdehnung beim Gefrieren (ansonsten wären Polkappen durchgefroren)
- Vielseitigen Lösungsmittel
Welche Bedeutung haben Wasserstoffbrücken?
Wasserstoffbrücken geben Energie ab, wenn sie sich bilden und nehmen Energie auf, wenn sie sich auflösen. Dadurch können sie Temperaturschwankungen gut ausgleichen.
Wieso ist Wasser ein gutes Lösungsmittel?
Wasser ist ein polares Molekül. Bei ionischen Verbundungen ist deshalb jedes Molekül von einer Wasserschicht umgeben. uch Zucker oder Proteine sind zumindest teilweise Wasserlöslich.
Welches sind die Eigenschaften und die Bedeutung von Kohlenstoff?
- Sämtliche Lebewesen bestehen aus chemischen Verbindungen mit Kohlenstoff als Grundlage.
- Kohlenstoff kann vier Bindungen eingehen, weshalb komplexe Bildungen möglich sind.
- Kohlenstoff ist der Grundbaustein von DNA, Kohlenhydraten etc.
Welche funktionellen Gruppen gibt es?
- -OH: Hyrdoxylgruppe
- -CO: Carbonylgruppe
- -COOH: Carboxylgruppe
- -NH2: Aminogruppe
- -SH: Sulfhydrylgruppe
- -PO3-: Phosphorylgruppe
- -CH3 Methylgruppe
Welche Bedeutung haben Funktionelle Gruppen?
Funktionelle Gruppen nehmen Einfluss auf die Molekülform und damit auf die physikalischen Eigenschaften. Bsp. Östrogen und Testosteron: praktisch gleiches Grungerüst, jedoch andere funktionelle Gruppen, weshalb das Hormon ganz unterschiedliche Sachen bewirkt.
Welche Arten von Polymeren gibt es?
- Kohlenhydrate
- Lipide
- Proteine
- Nucleinsäuren
- (organische Cofaktoren)
Wie sind Polymere aufgebaut?
Polymere sind aus tausenden von Monomeren aufgebaut. Monomere können beispielsweise Glucosemoleküle sein. Die Struktur der Polymere ist für deren Funktion zugeschnitten.
Wie ist alpha Glucose aufgebaut?
Wie ist Saccharose aufgebaut?
Welche Funktionen haben Polysaccharide?
Polysaccharide dienen als Speichestoff (Amylose, Amylopektin etc.) oder als Baumaterial (Cellulose)
Die Struktur der Polymere wird dabei durch die Art der glycosidischen Verknüpfung bestimmt (a1,2; a1,4 etc.)
Stärke in Pflanzen besteht vollständig aus Glucose-Monomeren, wodurch sie sehr gut verwertbar sind.
Zellwände bestehen aus beta-1,4 glykosidisch verknüpften Glucoseeinheite, welche für den Menschen nicht verdaubar sind (Kühe haben dafür Bakterien).
Was sind die Eigenschaften von Lipiden?
- keine Polymere
- schlecht/gar nicht wasserlöslich und dementsprechend hydrophob
- wichtigste Vertreter sind: Fette, Phospholipide und Steroide
Wie sind Fette aufgebaut?
Was sind die Unterschieden von gesättigten zu ungesättigten Fettsäuren?
gesättigte Fettsäuren:
- keine Doppelbindungen
- relativ hoher Schmelzpunkt
- maximale Anzahl H-Atome
ungesättigte Fettsäuren:
- mind. eine Doppelbindung
- erniedrigen Schmelzpunkt des Fetts
Wie sind Phospoholipide aufgebaut und welche Eigenschaften haben sie?
- Phospholipide sind Bausteine der Zellmembran
- tragen nur 2 Acrylreste (3. Hydroxylfunktion mit Orthophosphatmolekül verestert)
- Fettsäuregruppe ist hydrophil, Phosphosäuregruppe ist hydrophil
Wie ist die prinzipielle Funktionsweise von Enzymen?
- Enzyme sind katalytisch wirksame Proteine, d.h. sie beschleunigen chemische Reaktionen.
- Enzyme sind unverbräuchlich.
- haben einen aktiven Bereich, bei dem das Substratmolekül gebunden wird und während der Reaktion umgesetzt wird.
- benötigen oft einen Kofaktor (beispiel Mg2+).
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Cartes-fiches
Welche Aufgaben hat die Ligase?
- Die Ligase verbindet das freie 3'-Ende mit dem 5'-Ende des vorangehenden Strangs
Wie ist ein Gen Aufgebaut?
- Gen besteht aus 3'-UTR, Introns, Exons, 5'- UTR
- UTR (Untranslated Region wird nicht in RNA transkribiert, Introns und Exons schon
- Introns werden gespliced und kommen (ausser alternativ gesplicte Introns) nicht im Protein vor
Welche Aufgabe hat die Promoterregion?
An die Promoterregion binden verschiedene Faktoren wie beispielsweise der Sigma Faktor, der sich vor der Synthese der DNA jedoch wieder löst.
Der Promotorbereich dient zur Erkennung des Gens. Von dort aus startet der Replikationskomplex. Über ihn lassen sich Gene regulieren.
Was wird bei der Transkription gemacht und welche Enzyme sind dabei beteiligt?
Bei der Transkription wird die DNA von einer RNA-Polymerase in RNA umgeschrieben. Die RNA-Polymerase hat eine Helicasen-aktivität.
Welche Aufgabe haben Splicingfaktoren?
Durch Splicingfaktoren werden die Introns aus der prä-mRNA ausgeschnitten. Die daraus entstehende RNA heisst mRNA
Welche modifikationen durchläuft die RNA?
- 5'-Cap wird angehängt, meistens ein modifiziertes Guanin-Molekül, das der RNA das passieren der Zellkernmembran erlaubt. Zudem ist das 5'-CAP wichtig für die translation durch die Ribosomen
- Poly-A-Schwanz wird angehängt. Er dient der zeitlichen Regulierung der Halbwertszeit der RNA und erhöht dessen Stabilität
Wie läuft die translation ab?
- Die modifizierte RNA bindet im Cytoplasma an eine kleine Ribosomen-Untereinheit (40-S)
- Die Untereinheit fährt der RNA entlang, bis sie auf das Starcodon AUG trifft
- Anschliessend bindet die grosse (60-S) Untereinheit an die Untereinheit und die Translation startet.
Was passiert, nachdem die 60-S-Untereinheit an die 40-S-Untereinheit gebunden hat?
- 64 verschiedene tRNAs mit jeweils eindeutigen Anticodons versuchen, an die mRNA zu binden.
- Wenn ein Anticodon mit dem Codon übereinstimmt, bindet die tRNA an die A-Stelle des Ribosoms und die Amiosäure wird der wachsenden Kette angehängt
- Dieser Vorgang läuft solange, bis ein Stoppcodon erscheint.
- Die tRNA, die für ein Stoppcodon codiert, hat keine Aminosäure, weshalb die AS-Kette nicht auf diese Übertragen werden kann und somit die Kette frei wird
Wie ist ein Ribosom aufgebaut?
- kleine, 40-S Untereinheit
- grosse, 60-S-Untereinheit
- A-Stelle (am Anfang, Aminoacyl-tRNA-Bindungsstelle)
- P-Stelle (mitte, Peptidyl-tRNA-Bindungsstelle)
- E-Stelle (am Schluss, Exit-Stelle)
Wann wird ein Protein in das ER hineinsynthetisier?
- Proteine, die in ein Organell synthetisiert werden sollen, enthalten am Anfang eine ~20 AS lange Sequenz, die erkannt wird
- SRP (Signal-recognizer-particle) binden an diese Sequenz und führen diese mitsamt dem Ribosom zum Translationskomplex, dem SRP-Rezeptor (während diesem Vorgang stoppt die translation)
- Signalpeptid wird von einem Enzym abgeschnitten (Signalpeptidase)
- Polypeptid faltet sich im Organell (im Beispiel dem ER)
Wieso werden etwa ein drittel der synthetisierten Proteine wieder abgebaut?
Sind falsch gefaltet.
Welches sind die drei wichtigsten Membranlipide und wie sind sie aufgebaut?
- Phospholipide
- Cholesterol
- Glykolipide
Phospho- und Glykolipide haben einen hydrophoben Kopf und zwei unpolare, hydrophobe Schwanzteile. Deren länge trägt viel zur Fluidität der Membran bei
Die Membran besteht insgesamt aus vielen verschiedenen Membranlipiden, die eine Lipiddoppelschicht bilden. Phospholipide kommen dabei am häufigsten vor.
Was ist dasFlüssig-Mosaik-Modell?
- Das Modell interpretiert die Plasmamemran als zweidimensionale Flüssigkeit, in die ein Mosaik aus verschiedenen Proteinen eingebettet ist
Welches sind die drei Membranproteine?
- periphere Membranproteine: lose auf Membranoberfläche gebunden
- Integrale Membranproteine: sind tief imhydrophoben Teil der Lipiddoppelschicht eingebunden
- Transmembranproteine: durchdringen die Lipiddoppelschicht (Tunnelproteine)
Welches sind die sechs untereinheiten der Transmembranproteine?
- Transportproteine: Erleichterte Diffusion oder Transport durch Konformationsänderung, auch gegen das Konzentrationsgefälle (mit ATP Verbrauch)
- Proteine mit enzymatischer Aktivität: aktives Zentrum ist so ausgerichtet, dass es für Substrate der angrenzenden Lösung zugänglich ist. Es sind Enzymgruppen, die verschidene Schritte eines Stoffumwandlungsprozesses katalysieren und dafür räumlich nahe beieinander sind
- Signaltransduktionsproteine: Das eingebettete Protein hat eine komplementäre Bindungsstelle für das entsprechende Signalmolekül. Bindet ein Signalmolekül hat das oft eine Konformationsänderung zur Folge, oft bindet danach im Zellinnenraum ein weiteres Protein
- Zell-Zell-Erkennungs-Proteine: Glykoproteine, die den Zellen der Erkennung dienen
- Zwischenzellverbindungen: Membranproteine können Zellkontakte wie tight-junctions ausbilden
- Verankerung des Cytoskellets in der extrazellulären Matrix: Mikrofilamente können durch nicht kovalente Bindungen gebunden werden. Diese Mebranproteine katalysieren verschiedene intr-und extrazelluläre Veränderungen
Was ist der Unterschied der Diffusion, zur Osmose und dem aktiven Transport?
Diffusion:
- Spontan
- irreversibel
- ohne Energiezufuhr
- Durchmischung
Osmose:
- Stoffluss duch eine semipermeable Membran, die durch einen Konzentrationsunterschied verursacht wird
- meist von Wasser
Erleichterte Diffusion:
- oft für polare Moleküle, die mithilfe von Transportproteinen Stoffe in und aus der Zelle diffundieren können
aktiver Transport:
- Transport von Molekülen gegen einen Konzentrationsgefälle, unter ATP-Verbrauch
Wie funktioniert die Na-Ka Pumpe?
Na-Ka-Pumpe:
- bildet in den Zellen die wichtigste elektrogene Pumpe
- 3 Natrium-Ionen binden an die Pumpe. Die Pumpe ändert anschliessend durch die Phosphorylierung durch ATP seine Konformation und gibt die Na-Ionen nach aussen ab
- Nach aussen geöffnet binden nun 2 Kalium-Ionen, welche die Abspaltung des Phophosäureästers bewirken
- Anschliessend ändert sich die Konformation wieder und die Kaliumionen werden in den Zellinnenraum gepumpt
Wie funktioniert eine Protonenpumpe und bei welchem Organell ist sie zu finden?
- befinden sich z.B. im Lysozym (dort muss der pH kontrolliert werden)
- Protonen werden unter ATP-Verbrauch durch eine Membran geschleust, es entsteht ein elektrochemischer Gradient
- Protonen können z.B. für die ATP-Herstellung gebraucht werden oder sind an einem cotransport beteiligt
Was ist Endozytose und welche Formen von Endocytose gibt es?
- Aufnahme von Stoffen in die Zelle (Transportvesikel verschmilzt mit der Plasmamebran und gibt ihren Inhalt frei
- Phagozytose: aufnahme von Makromolekülen wie beispielsweise Krankheitserregern (z.B. von Lymphocyten)
- Pinocytose: "zelluläres trinken"
- Rezeptorvermittelte Endocytose: Wenn Liganden an Rezeptoren in der Plasmamembran binden, entsteht an dieser Stelle eine Einstülpung und das Vesikel wird aufgenommen
Wie funktioniert ein Signaltransduktionsweg?
- Membranmolekül erkennt ein Signalmolekül, bzw. dieses bindet an den Rezeptor (Signalrezeptor sind oft Proteine in der Plasmamembran, die ihre Konformation ändern)
- Rezeptor startet eine Kettenreaktion, die für die Übertragung des Signals nötig ist (Signalübertragungskaskade)
- Die Signalübertragungskaskade erlaubt eine regulierung des Signals (z.B. eine exponentielle Verstärkung des Signals)
- Für die Signalübertragung innerhalb der Zelle werden Hormone, Enzyme oder Neurotransmitter eingesetzt
Was sind G-Protein gekoppelte Rezeptoren?
- Weit verbreitete Rezeptoren, deshalb auch für Pharmakologie wichtig, über 1000 bekannt
- 7 transmembrale Helices (Transmembrandomäne)
- Interagieren mit G-Protein (binden GTP und ATP) bestehen aus alpha, beta und gamma Subunit)
- G-Proteine binden im inaktiven Zustand GDP, im aktiven Zustand haben sie eine Konformationsänderung
Wie funktionieren G-Protein gekoppelte Rezeptoren?
- Ligand bindet an G-Protein gekoppelten Rezeptor, dieser ändert seine Konformation und behält diese aktiv, solange der Ligand gebunden bleibt.
- alpha-Subunit bindet nun GTP und dissoziiert weg von beta und gamma subunit
- aplha-Subunit bindet nun an Proteine und reguliert diese (z.B. Adenylatcyclose, wenn der Ligand Epinephrin ist)
- GTP an der aplha-Subunit wird hydrolisiert und wird zu GDP, damit ist die aplha subunit wieder inaktiv
Wie funktionieren Rezeptortyrosinkinasen?
- Rezeptortyrosinkinasen sind Membranproteine, die eine aplha-Helix in der Membran haben
- Nachdem ein Ligand an den Rezeptor gebunden hat, bildet sich ein Dimer der zwei benachbarten Rezeptoren
- Die nun aktivierten Tsyrosinkinasen werden nun mit 6 ATP Phosphoryliert
- Es binden nun inaktive Übertragungsproteine (wodurch sie aktiviert werden), durch die eine zelluläre Antwort erstellt wird (z.B. Transkriptionsfaktoren)
Wie funktionieren Ligandengesteuerte Ionenkanäle?
- Es sind Transmembrane Proteine
- Die Ionenkanäle öffnen sich durch eine Konformationsänderung, die durch Liganden hervorgerufen wird
- Ionenkanäle z.B. für Na+ und Ca2+
- Oft bei Nerven vorzufinden
Wie funktionieren intrazelluläre Rezeptoren?
- befinden sich im Cytoplasma oder am Zellkern
- Hydrophobe oder sehr kleine Stoffe (z.B. Hormone) diffundieren durch die Plasmamembran und binden an den Hormonrezeptorkomplex
- Der Hormonrezeptorkomplex dringt in den Zellkern ein und wirkt dort als Transkriptionsfaktor
Wie funktionieren Signaltransduktionswege generell und was sind ihre Vorteile?
- meistens gibt es mehrere Schritte im Signalverarbeitungsprozess
- Weiterleitende Moleküle sind oft Proteine
- Es ist eine Kettenreaktion vom Rezeptor bis zur Antwort auf Botenstoffreiz
- der Signaltransduktionsweg dient der Regulation, Koordination und der Verstärkung
Definition: Oxidation
Elektronenabgabe
Definition: Reduktion
Elektronenaufnahme
Definition: Oxidationsmittel
Werden selbst reduziert, können Elektronen aufnehmen.
Definition: Reduktionsmittel
Wird selber Reduziert, kann Elektronen abgeben.
Definition: Glykolyse
Zuckerspaltung
Definition: Gärung
Abbau von Zuckermolekülen ohne Sauerstoff.
Definition: Zellatmung
Aerobe Energiegewinnung.
Definition: ATP
Adenosintriphosphat, Energieträger
Definition: Citratzyklus
Energieliefernde oxidation von org. Molekülen
Definition:Atmungskette
Ermöglicht Elektronenfluss vom NADH/FADH2 zu molekularem Sauerstoff.
Was ist die Zellatmung (ausführlich) und welche Reaktion läuft dabei ab?
- beschreibt oxidativen Abbau von Zucker und anderen organischen Nährstoffen
- Durch die Mitwirkung von Sauerstoff wird dieser Prozess als Zellatmung bezeichnet
- Zur Zellatmung gehören Glykolyse und andere Abbauschritte
6 C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O +ATP
Bei der Verbrennung von Zucker wird 2880 kJ/mol freigesetzt.
Wieso läuft die Verbrennung von Zucker über mehrere Zwischenschritte ab?
- Würde die Energiemenge des Zuckers schlagartig freigesetzt, würde dies die Zelle zerstören
- zudem würde die meiste Energie dann als Hitze verloren gehen
- deshalb erfolgt die Freisetzung der Energie in mehreren Einzelschritten
Welches ist der folgende Stoff?
ATP
Was ist ATP?
Energieträger bestehend aus:
- Adenin, einer Pentose/Ribose und drei Phosphaten (max 2 können abgespalten werden)
- Bei der Abspaltung von Phosphor wird Energie frei
- ATP kann benutz werden, um Aminosäuren zu derivatisieren (Umwandeln), Transportvesikel zu versenden oder für die Phosphorylierung von Membranproteinen (für aktiven Transport z.B.)
