Biochemie 1
Bioenergetische u. biochemische Reaktionstypen: Thermodynamik, Phosphoryltransfer und ATP, biologische Redoxreaktionen
Bioenergetische u. biochemische Reaktionstypen: Thermodynamik, Phosphoryltransfer und ATP, biologische Redoxreaktionen
Fichier Détails
Cartes-fiches | 41 |
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Langue | Deutsch |
Catégorie | Biologie |
Niveau | Université |
Crée / Actualisé | 16.02.2015 / 28.03.2018 |
Lien de web |
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Na+-K+-Pumpe
Natrium ist aussen 10 mal höher konzentriert und Kalium ist innen 10 mal höher konzentriert
--> Natrium geht in die Zelle, Kalium fliesst aus der Zelle
Adenylylation
Nukleophiler Angriff an der alpha-Position von ATP, wodurch PPi abgespalten wird und eine Adenyl-Gruppe (5'-AMP) bzw. Adenylat übrig bleibt.
--> sehr energiereich - mit weiterer Spaltung des Pyrophosphats -->delta G'0 = -65 kJ/mol
Turnover von ATP
Sehr hoch, permanenter Auf- und Abbau von ATP, Vorrat hält nur sehr kurz (ca. 5 mM Vorrat)
Oxidation
LOSS of electrons
Bindungen werden gelöst: C3H8 + 5O2 <--> 3CO2 + 4H2O
C3H8 <--> 3CO2 ist die Oxidation
Reduktion
GAIN of electrons
C3H8 + 5O2 <--> 3CO2 + 4H2O
5O2 <--> 4H2O ist die Reduktion --> Bindungen entstehen
Oxidationsstatus von C in lebenden Zellen
abhängig von der Elektronegativität der gebundenen Atome:
- wenn EN<C --> Elektronen gehören zum C, siehe Methan 8 Elektronen gehören dem C -->Oxidationsstatus 8
- wenn EN>C --> Elektronen gehören dem anderen Atom (z.B. S, N, O), siehe CO2 kein Elektron gehört zum C --> Oxidationsstufe 0
- wenn EN=C --> Elektronen werden geteilt, siehe C-C-Bindung (C2H6)
E'0
- Reduktionspotenzial
- in Einheiten Volt
- Standardhalbreaktion: H+ + e- --> 0.5 H2
- konjugiertes Redoxpaar bei 1 M, pH=7
- in Listen vorhanden
- wenn E'0 >>0 -->starke Tendenz Elektronen aufzunehmen
- wenn E'0 <<0 --> starke Tendenz Elektronen abzugeben
Bestimmte Rollen von NAD+ und NADP+
- physiologische Konzentration von Pyridin-Nukleotiden ist sehr gering --> NAD+: 1 microM, NADP+: 10 microM
- NAD+/NADH hoch: Hydridtransfer zum NAD+ wird bevorzugt (normalerweise so in Zellen und Gewebe)
- NADP+/NADPH niedrig: Hydridtransfer vom NADPH wird bevorzugt (normalerweise so in Zellen und Gewebe)
2. Hauptsatz der Thermodynamik
Die Entropie (Unordnung) im Universum nimmt stetig zu, daher kann die Ordnung nur abnehmen.
Treibende Kräfte reaktiver Systeme
Enthalpie und Entropie; Enthalpie: Tendenz eines reaktiven Systems das niedrigste Energielevel zu erreichen; Entropie: Tendenz eines reaktiven Systems die Unordnung zu erhöhen
Enthalpie
Temperaturunterschied während einer Reaktion; Symbol H; Einheit Joule/mol; wird Wärme frei gesetzt: -H, wird Wärme benötigt: +H
3 unterschiedliche Reaktionssysteme
Isoliertes System: kein Austausch von Masse und Energie mit der Umwelt; geschlossenes System: Austausch von Energie aber nicht von Masse mit der Umwelt; offenes System: Austausch von Energie und Masse mit der Umwelt
1. Hauptsatz der Thermodynamik
Die Menge der gesamten Energie des Universums bleibt konstant, wobei die Energieart sich verändern kann
Gibbs'sche Energie
Symbol G; Einheit Joule/mol; treibende Kraft einer Reaktion; gibt den Energiebetrag an, der imstande ist, bei einer Reaktion Arbeit auszuführen; ist delta G negativ, gibt die Reaktion Energie frei; ist delta G positiv, benötigt die Reaktion Energie
Gibbs'sche Energie unter Standardbedingungen
delta G'0
delta G0 entspricht nicht delta G'0 ( -->Standard Gibbs'sche Energie in Chemie und Physik) und entspricht auch nicht delta G (der tatsächlichen Änderung der Gibbs'schen Energie)
- Edukte und Produkte: 1 M
- pH 7
- 25°C
- H2O wird als konstant angenommen (55 M)
- Mg2+ wird als konstant angenommen (1mM)
- sind H2O, H+ oder Mg2+ Edukte oder Produkte, werden ihre Konzentrationen in die Konstanten aufgenommen
- ist eine Konstante für jede Reaktion, wohingegen delta G eine Variable ist, die durch Konzentration der Edukte und Produkte als auch der Temperatur bestimmt wird
Beziehung zwischen delta G'0 und K'
- ist K'eq >1 --> delta G'0 negativ --> beginnend mit allen Komponenten bei 1 M läuft die Reaktion vorwärts ab
- ist K'eq =1 --> delta G'0 = 0--> beginnend mit allen Komponenten bei 1 M befindet sich die Reaktion im Gleichgewicht
- ist K'eq <1 --> delta G'0 positiv--> beginnend mit allen Komponenten bei 1 M läuft die Reaktion rückwärts ab
K'eq verändert sich exponentiell von 1 zu 10-1, 10-2... bzw. zu 101, 102 ...
Beziehung zwischen tatsächlicher delta G und der freien Energie unter Standardbedingungen
- Befindet sich die Reaktion im GG -->delta G=0 --> delta G'0= -RT ln K'eq
- unter Standardbedingungen ist delta G =delta G'0, da für A, B, C und D je 1 eingesetzt wird und der natürlich Logarithmus von 1 = 0 ist.
- ist K'eq >1, wird der ln >0 --> delta G wird positiver als delta G'0
- ist K'eq <1, wird der ln <0 --> delta Gwird negativer als delta G'0
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