Biochemie - Metabolismus 2

Machen die Membran gegenüber Protonen durchlässig und wirken dadurch dem H-Gradientenaufbau der Pumpen entgegen und zerstören die ATP-Synthese.

Substratphosphorylierung: z.B. in der Glykolyse wo ATP-Synthese durch chemische Reaktion mit Substratmolekülen an löslichen Enzymen erfolgt

oxidative Phosphorylierung: oxidationsgetriebene ATP-Synthese,

Photophsophorylierung: ATP-Produktion durch Absorption von Licht

2 ATP und 2 NADH --> 5 ATP (2 aus Substrat und 3 oxidativ)

Malat --> Pyruvat + NADPH + CO2

Pentosephosphatweg.

Leber, Niere, Herz

Man kann cytosolisches NADH in mitochondrielles NADH umwandeln und somit die vollen 2.5 ATP gewinnen.

Skelletmuskel und Hirn. Pro NADH nur 1.5 ATP

Leber.

Lactat, welches über die Blutbahn aus anaerob arbeitenden Muskeln stammt

Pyruvat aus dem Abbau von den Aminosäuren Gly, Ala, Ser, Cys

Tricarbonzyklusintermediate aus dem Abbau anderer AS, wie z.B. a-Ketoglutarat aus Glu, Gln, Pro, Arg oder Oxaloacetat aus Asp und Asn

Biotin überträgt dort CO2 an Pyruvat zur Bildung von Oxaloacetat unter Verbrauch von ATP. Bei der Neusynthese von Glucose.

Die Enzyme der irreversiblen Schritte sind reziprok reguliert.

Phosphofruktokinase und Fructose-1,6-bisphosphatase

Eine Variation des Tricarbonsäurezyklus, der die Gluconeogenese aus Acetat oder Acetyl-CoA (und somit aus FS) ermöglicht.

Nicht bei Säugern, nur bei Pflanzen, E.coli, Hefe.

Start:

1. Die erste Glucose wird kovalent an das Tyrosin des Protein Glycogenin gebunden.

Lineare Kette:

1. Glucose wird durch Hexokinae unter ATP-Verbrauch zu G-6-P
2. G-6-P wird durch Phosphoglucomutase zu G-1-P isomerisiert.
3. G-1-P reagiert mit UTP unter Abspaltung von PP durch das Enzym UDP-Glucosepyrophosphorylase zu UDP-Glucose
4. UDP-Glucose reagiert mit Glycogen zu Glycogen (n+1) durch Glycogensynthase

Verzweigung

1. Durch Umhängen von terminalen Oligo-Glucosekettenteilen durh Transglycosylase

Phosphorolyse von a1-4 Bdg durch Glycogenphosphorylase --> G-1-P + verkürztes Glycogen.

Spaltung von a1-6 Bdg durch debranching enzyme.

Weiter mit der Glycogenphosphorylase.

Phosphorylase a (phosphoryliert) ist aktiv und die b-Form weniger aktiv. Sowohl im Muskel als auch in der Leber katalysiert die Phosphorylasekinase die Bildung der a-Form (starker Glycogenabbau).

Muskel: Phosphorylasekinase wird durch AMP, Ca2+ und Adrenalin stimuliert und durch ATP gehemmt.

Leber: Die Phosphorylase bindet mit Glucose, welches die Dephosphorylierung zur weniger aktiven b-form stimuliert. Glucagon stimuliert die Phosphorylasekinase und damit den Glycogenabbau.

Synthese von Ribose aus Glucose. Ribose ist der Vorläufer für die DNA und RNA. Wichtigester Mechanismus, um NADPH zu gewinnen (Nebst dem Malatenzym) für die Biosynthesen.

G-6-P + 2 NADP+ --> Ribose-5-P + 2 NADPH + CO2

Regulation des Wasserhaushalts des Körpers.

Langfristige Regulation des Blutdrucks.

Ausscheidung harnpflichtiger (z. B. Harnsäure, Harnstoff, Kreatinin) und giftiger (z. B. Medikamente) Substanzen.

Regulation des Säure-Basen-Haushalts des Körpers.

Regulation des Gehalts an gelösten Elektrolyten im Blut (Homöostase): Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphat, Bicarbonat.

Bildung von verschiedenen Hormonen: Renin (Enzym, kurzfristige Blutdruckregulation), Erythropoetin (Stimulation der Blutbildung), Calcitriol (Vitamin D, beteiligt am Calciumstoffwechsel), Kinine und Prostaglandine.

Maßgebliche Beteiligung an Gluconeogenese, neben der Leber.

Regulation des Gehalts an gelösten Elektrolyten im Blut.

Phosphatase - Hydrolyse eines Phosphatesters

Isomerase/Mutase -  Isomerisierung, Verschiebung einer Gruppe innerhalb des Moleküls

Kinase - Phosphatübertragung=Phosphorylierung

Dehydratase - Wasserabspaltung

Dehydrogenase - Redoxreaktion (formell H⁺/H^-)

Die Aldolase bei der Glykolyse katalysiert eine Aldolkondensation/spaltung.

Die Ketose wird als Schiffsche Base kovalen and die Seitenkette des Lysins gebunden. Danach wird das Molekül gespalten und man erhält freies Glycerinaldehyd-3-P. Das Dihydroxyaceton-P wird dann noch von der Aldolase abgespalten.

Bei Tierzellen: Pyruvat --> Lactat , dabei wird NADH in NAD+ umgewandelt

Hefe: Pyruvat --> Acetaldehyd + CO2 --> Ethanol, im letzten Schritt wird NADH in NAD+ umgewandelt

Schritt 1 mit Hexokinase, Schritt 3 mit Phosphofructokinase, Schritt 10 mit Pyruvatkinase. Diese 3 Schritte müssen bei der Gluconeogenese umgangen werden.

Alle anderen Schritte sind reversibel.

Im Cytosol

Regulation am ersten spezifischen Schritt, nämlich bei dem tetrameren Enzym Phosphofructokinase.

• allosterische Hemmung durch ATP und Citrat (vom TCA-Zyklus)
• allosterische Stimulation durch ADP und AMP
• stimulierung durch second messenger Fructose-2,6-bis-P, welches die Affinität der Phosphofructokinase erhöht und die allosterische Hemmung durch ATP senkt. Ein hoher Blutzuckergehalt oder Adrenalin stimulieren die F-2,6-bis-P Synthese und damit die Glykolyse.
   

Bei aeroben Bed. hat es viel ATP und die Glykolyse wird gehemmt.

Aminogruppe + Carbonylgruppe --> Schiffsche Base (R-N=O<R) + H2O

Phosphoglyceratkinase und Pyruvatkinase

2 ATP + 2 NADH = 7 ATP

6 Mol CO2

Prokaryoten - Cytoplasma

Eukaryoten - Mitochondrien