Biochemie: Kohlenhydratstoffwechsel
Biochemie: Einführung in den KH-Stoffwechsel; Glycolyse. Glycogen Synthese und Abbau, Gluconeogenese, HMP-Shunt
Biochemie: Einführung in den KH-Stoffwechsel; Glycolyse. Glycogen Synthese und Abbau, Gluconeogenese, HMP-Shunt
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Flashcards
Wie läuft die Glucogensynthese ab?
Der Start bildet das Protein Glycogenin. Glucogenin überträgt ein Glucoserest aus UDP-Glucose auf die AS Tyrosin-194 im Glykogenin dank ihrer Glucosyltransferase-Aktivität. Das Glykogenin hängt weitere Glucosereste an und verlängert so die Kette. Ist eine bestimmte Länge erreicht, so verschiebtn das Branching Enzyme einen Teil der Kettevon der linearen Kette und überträgt diese auf ein Glucose Molekül welches weiter innen liegt
Wie verläuft der Glycogenabbau (Glycogenolyse)?
- Lineare Ketten: Glykogen-Phosphorylase (Pyridoxalphosphat (Vit. B6) als Cofaktor) spaltet phosphorolytisch (nicht hydrolytisch!) einen Glucoserest aus der 1,4-glycosidischen Bindung am nicht reduzierten Ende des Glycogens ab. Dabei entsteht G-1-P, welches zu G-6-P isomerisiert wird. Diese kann durch die G-6-Pase zu Glucose abbgebaut werden und ans Blut abgegeben werden, oder in einem anderen Stoffwechsel abbgebaut.
- Verzweigung: Das Debranching Enzyme kann die Moleküle der Verzweigung Abspalten. Erst wird ein Rest von ca 4 Einheiten abgespalten und an eine lineare Kette angehängt. das letzte verblibene Glucose Molekül wird vom Debranching Enzyme als Glucose abgespalten.
Was ist die Gluconeogenese?
Als Gluconeogenese bezeichnet man die Biosynthese von Glucose aus Nicht-KH-Vorstufen! Dadurch wird es dem Organismus möglich, Glucose bereitzustellen, auch wenn diese nicht durch Nahrung aufgenommen wird. Sie findet in der Leber und Niere statt.
Welches sind die wichtigsten Ausgangspunkte für die Gluconeogenese?
- Lactat (Muskel und Erythrozyten)
- Glycerin (Fettgewebe)
- glucogenen AS (Muskel)
Wie läuft in der Gluconeogenese die Umwandlung von Pyruvat in Phosphoenolpyruvat ab?
- Bildung von Oxalacetat. In den Miochondrien wird Pyruvat zum Oxalacetat unter ATP verbrauch durch die Biotin-abhängigen Pyruvat-Carboxylase carboxyliert. Oxalacetat ist ein Zwischenprodukt des Citratzykluses und kann das Mitochondrium nicht verlassen. Deshalb muss es mittels der mitochondriale Malat-Dehydrogenase zu Malat reduziert werden (Malat hat einen Transporter). Im Cytoplasma wird Malat über die zytosolische Malat-Dehydrogenase zum Oxalacetat oxidiert.
- Im Zytosol wird Oxalacetat mit der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase und unter GTP verbrauch zu Phosphoenolpyruvat phosphoryliert und decarboxyliert.
Stoffwechsel, Biochemische Funktionen und Bedarf von Biotin (Vit. B6)?
- Stoffwechsel: In seiner aktiven Form ist Biotin kovalenz an Enzyme gebunden
- Biochemische Funktionen: Biotin ist Coenzym bei vielen Carboxylierungsreaktionen (vorübergehende Bindung von CO2 mit anschliessender Übertragung auf das Substrat)
- Bedarf: 10 μg/Tag. Das meiste vom Organismus benötigte Biotin wird von Darmbakterien synthetisiert
Wie läuft in der Gluconeogenese die Umwandlung der Frucotse-1,6-Bisphosphat zur Fructose-6-Phosphat ab?
Wie läuft in der Gluconeogenese die Umwandlung von G-6-P zu Glucose ab?
Der letzte Schritt findet im ER statt Katalysiert wird er von der Glucose-6-Phosphotase, welche in der ER-Membran lokalisiert ist und den Phosphatrest im G-6-P hydrolytisch spaltet. Die Glucose wird dann ins Blut abgegeben.
G-6-P + H2O --> Glucose + Pi
G-6-Pase kommt in nennenswerter Konzentration nur in der Leber und der Nierenride vor, weshalb nur diese in grosser Menge Gluconeogenese betreiben können.
WIe wird die Gluconeogenese/Glycolyse reguliert?
Die Regulation erfolgt hauptsächlich auf der Stufe der Umwandlung von F-6-P in F-1,6-BP (resp. der Umkehrreaktion)
- Glycolyse:
- Hexokinase: G-6-P inhibiert
- Phosphofructokinase:
- aktivierend: F-2,6.BP, AMP
- inhibierend: Citrat, ATP
- Pyruvatkinase:
- aktivierend: F-1,6-BP
- inhibierend: Acetyl-CoA, ATP, Alanin
- Gluconeogenese
- Glucose-6-pohphatase: G-6-P aktivierend
- Fructose-1,6-Bisphosphatase
- aktivierend: Citrat
- inhibierend: F-2,6-BP, AMP
- Pyruvat-Carboxylase: Acetyl-CoA aktivierend
Was ist der Cori-Zyklus?
Zeigt die Verwertung vom Lactat, welches bei der anaeroben Glycolyse anfällt. Lactat wird von den meisten Organen ins Blut abgegeben und von der Leber und vom Herzen aufgenommen. In der Leber wird das Lactat über die Gluconeogenese wieder zu Glucose resynthetisiert, die dann über das Blut anderen Organen zum Abbau in der Glycolyse zur Verfügung steht.
Dies ist der Grund, weshalb man einen Marathon laufen kann.
Wozu dient der Pentosephosphatweg/Hexosemonophosphat (HMP)-Shunt?
Statt der ATP-Gewinnung dient dieser Annagu der Glucose zur Bildung von Ribulose-5-phosphat (C5), welches essentiell für die Nucleotidsynthese ist. Ausserdem entsteht NADPH, welches bspw. bei der FS- und Hormonsynthese benötigt wird.
Dieser vorgang wird auch HMP (Hexosemonophosphat)-Shunt genannt, da alternativ die R-5-P in einem zyklischen Prozess in F-6-P und Glycerinaldehyd-3-phosphat umgewandelt werden kann.
Es findet im Cytosol statt und hat eine oxidative und eine nicht-oxidative Phase.
wie läuft die oxidative Phase des Pentosephosphatwegs ab?
- G-6-P wird durch die Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase in einer NADP+-abhängigen Reaktion zum 6-Phosphogluconolaceton oxidiert. Dabei entsteht NADPH.
- 6-Phosphogluconolaceton wird durch die Lactonase in 6-Phosphogluconat umgewandelt
- 6-Phosphoglucanat wird durch die 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase in einer NADP+-abhängigen Reaktion zu Ribulose-5-Phosphat oxidiert und decarboxyliert. Dabei entsteht erneut NADPH.
wie läuft die nicht-oxidative Phase des Pentosephosphatwegs ab?
Ribulose-5-phosphat wird entweder in das Epimer Ribose-5-Phosphat oder in das Isomer Xylulose-5-phosphat überführt.
- Transketolase (Vit. B1)
- Ribose-5-phosphat --> Sedoheptulase-7-phosphat (C7)
- Xylulose-5-phosphat --> Glycerinaldehyd-3-phosphat (C3)
- Transaldolase
- Sedoheptulase-7-phosphat (C7) --> Erythose-4-phosphat (C4)
- Glycerinaldehyd-3-phosphat (C3) --> Fructose-6-phosphat (C-6)
- Transketolase
- Erythose-4-phosphat (C4) + Xylulose-5-phosphat --> Fructose-6-phosphat (C-6) + Glycerinaldehyd-3-phosphat (C3)
Weiterverwendung von Fructose-6-phosphat und Glycerinaldehyd-3-phosphat aus dem Pentosephosphatweg.
Struktur, Quellen und Pathobiochemie von Thiamin (Vit. B1)?
- Quellen
- Kommt in geringen Mengen in fast allen Nahrungsmitteln vor; heute oft angereichert (Mehl, Brot, Teigwaren).
- Pathobiochemie:
- Thiaminmangel führt zur Beriberi-Krankheit (neurologische Ausfälle). Sie tritt v.a. dort auf, wo polierter Reis (-> führt zu Verlust an Thiamin) als Hauptnahrungsmittel verwendet wird. Gelegentlich tritt ein Thiaminmangel auch bei Schwangerschaft auf.
Stoffwechsel, biochemische Funktionen und Bedarf von Thiamin (Vit. B1)?
- Stoffwechsel
- Die biologisch aktive Form von Thiamin ist das Thiaminpyrophosphat (Phosphorylierung durch ATP in Lebermitochondrien).
- Biochemische Funktionen
- Thiaminpyrophosphat wirkt als Coenzym bei der dehydrierenden Decarboxylierung von α-Ketosäuren (Pyruvat, s. später; α-Ketoglutarat) sowie bei der Transketolase (Glucose-Abbau via HMP-Shunt).
- Bedarf
- Stoffwechselabhängig; 0.1 - 0.12 mg/1000kJ
Der HMP-Shunt als Adapter zwischen verschiedenen Stoffwechselwegen?
Stoffwechsel der Fructose?
Im Überblick: Die zentrale Stellung der Glucose im Stoffwechsel" ?
Fast alle mit der Nahrung aufgenommenen Kohlenhydrate müssen im Körper zuerst in Glucose umgewandelt werden, bevor sie zur Energiegewinnung gebraucht werden können! Alle im Organismus vorkommenden Kohlenhydrate können aus Glucose synthetisiert werden
- Glucose als Energielieferant:
- Abbau via Glycolyse (1)
- Abbau via Pentosephosphatweg (2)
- Glucose als Energiespeicher:
- Synthese via Gluconeogenese (3)
- Speicherung als Glycogen, Stärke (4)
- Glucose als Grundbaustein:
- Umwandlung in andere Monosaccharide und deren Derivate (5)
- Einbau in Heteroglycane (6)