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Biochemie (Subject) / Biochemie der Ernährung (Lesson)
Skriptfragen zur Klausur; Stoffwechselvorgänge im Körper auf chemischer Ebene
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- Wie bezeichnet man den Fettabbau? + Zeichnen Abbau = Lipolyse Aufbau = Lipogenese H H - C - OH H2C - O - C=O - FS1 H - C - OH + 3 FS <----- H2C - O - C=O - FS2 + 3 H20 H - C - OH H2C - O - C=O - FS3 H Glycerin + 3 FS
- Was passiert mit dem Glycerin nach dem Fettabbau? Es wird zu Dihydroxyaceton und dann zu Glycerinaldehyd-3-P umgewandelt (Verbindung Fettabbau zur Glykolyse)
- Was ist der Zweck des Fettabbaus? Energiegewinnung
- Nennen Sie die 2 Schritte der FS-Aktivierung bei der β-Oxidation von FS 1.) FS + ATP <--> Acyl-AMP + Pyrophosphat 2.) Acyl-AMP + CoA <--> Acyl-CoA + AMP = aktivierte FS
- β-Oxidation gesättigter FS, Zeichnen und 4 Schritte nennen 1. Oxidation unter Beteilgung von FAD (Acyl-CoA -> Enoyl-CoA) 2. Hydratisierung (Enoyl-CoA -> L-Hydroxyacyl-CoA) 3. Oxidation unter Beteilgung von NAD+ (L-Hydroxyacyl-CoA -> Ketoacyl-CoA) 4. Thiolyse durch Coenzym-A (Um 2 C verkürztes Ketoacyl-CoA + Acetyl-CoA)
- Was ist das Resultat der β-Oxidation? -> Oxidation der β-CH2-Gruppe zur Ketogruppe -> Spaltung von Ketoacyl-CoA durch ein Molekül CoA
- β-Oxidation ungesättigter FS Abspaltung der (CH2)2 durch β-Oxidation bis zur Doppelbindung Beispiel Ölsäure: C18:1 cis-Δ12 ---> 3 Reaktionsschritte später: C12 cis-Δ3 cis-Doppelbindung Umlagerung (Enzym) zu trans-Δ2-Doppelbindung Nur die trans-Db kann weiter abgebaut werden
- Stoffwechsel im Hungerzustand Leber versorgt Hirn und Erythrocyten mit Glucose. Nach 24 h: - Glykogenspeicher der Leber sind vollkommen aufgebraucht - Muskel und Leber fahren den Glucosebedarf herunter - Gluconeogenese stellt den Minimalbedarf an Glucose sicher - Fettabbau führt zu Acetyl-CoA (bei C18 -> 8 Acetyl-CoA) und Glycerin (wird zu Glycerinaldehyd-3-P) Nach 3-4 Tagen: 75% des Bedarfs im Gehirn werden durch Ketonkörper gedeckt, 25% durch Gluconeogenese -> 2 Acetyl-CoA + H2O ---> Acetoacetat + 2 CoA + H+ (transportable Form des Acetyl-CoA) Acetoacetat kann zu Hydroxybutyrat reduziert (und wieder zurückoxidiert) und zu Aceton umgewandelt werden, letzteres wird ausgeatmet.
- Abbau des Acetoacetats Acetoacetet ---Succinyl-CoA -> Succinat--> Acetoacetyl-CoA ---CoA---> 2 Acetyl-CoA
- Was passiert bei Nährstoffüberschuss? Auffüllen der körpereigenen Reserven KH zu Glykogen, dann zu Fett (unbegrenzt) Protein nur in der Muskelaufbauphase gespeichert
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- Beschreiben Sie kurz die Biosynthese von Fetten 1. Bildung von Malonyl-CoA (irreversibel, Carboxylierung) Acetyl-CoA + ATP + HCO3- ---> Malonyl-CoA + ADP + Pi + H2O 2. Zwischenstufen der FS-Synthese sind an ein Trägerprotein (Acyl-Carrier-Protein = ACP) gebunden 3. Aktivierung der Acetyl-CoA und Malonyl-CoA durch ACP Acetyl-CoA + ACP ---> Acetyl-ACP + CoA Malonyl-CoA + ACP ---> Malonyl-ACP + CoA 4. Kettenverlängerung durch Addition einer C2-Einheit aus Malonyl-ACP Acetyl-ACP + Malonyl-ACP ---> Acetoacetyl-ACP + ACP + CO2 --> Acyl-ACP (um 2 C verlängert, geht bis C16) Längere Kettenverlängerung: FS + Acyl-CoA (besondere Kettenverlängerung)
- Einbildung von Doppelbindungen bei der Lipogenese Stearyl-CoA + O2 + NADH + H+ ----> Oleyl-CoA + 2 H3O + NAD+ C18:0 C18:1
- Beschreiben Sie kurz den Abbau von Aminosäuren + Ort Ort: Leber Aminosäuren nicht vom Körper gespeichert, sondern weiter verstoffwechselt Die α-Aminogruppe wird auf α-Ketogluterat übertragen und Glutamat wird gebildet AS + α-Ketogluterat ---> Desaminierte AS (Abbauprodukt, wird ausgeschieden) + Glutamat Glutamat liefert NH4+ -> Ammonium. Gelangt in den Harnstoffzyklus
- Wozu dient der Harnstoffzyklus? Ammonium ist toxisch und muss vom Körper in Harnstoff umgewandelt werden, der dann über den Urin ausgeschieden wird -> Entgiftungsreaktion
- Was ist die unmittelbare Vorstufe zu Harnstoff? -> Arginin + H2O ---> Harnstoff + Ornithin Harnstoff: H2N - C=O - NH2
- Harnstoffzyklus Fumarat geht raus ---> Arginin + H2O --> Harnstoff (wird ausgeschieden) --> Ornithin + CO2 + NH4+ --> Citrulin + NH2-R (Aspartat) --> Argininosuccinat --> Fumarat und Arginin
- Wie wird das Kohlenstoffgerüst der AS abgebaut? Das Kohlenstoffgerüst der 20 AS wird zu 7 verschiedenen Molekülen abgebaut. Finden sich alle im Citratzyklus wieder. Glucose <- Phosphoenolpyruvat <- Oxalacetat <- Pyruvat -> Acetyl-CoA <-> Acetoacetyl-CoA -> Citrat -> alpha-Ketogluterat -> Succinyl-CoA -> Fumarat -> Oxalacetat
- Wichtigsten Informationen über Vitamine nennen Sind essentielle Nährstoffe (außer Niacin und Vitamin D3) Sind Bestandteile von Cofaktoren im Stoffwechsel (Enzyme) wasserlösliche: überwiegend in pfl. LM, keine gute Speicherung, bei erhöhter Zufuhr erhöhte Ausscheidung fettlösliche: überwiegend in tierischen LM, Ansammlung im Fettgewebe möglich
- Wasserlösliche Vitamine und ihre aktive Gruppe; Cofaktorfunktion B1 - Thiamin - Thiaminpyrophosphat, Cofaktor: Decarboxylierung B2 - Riboflavin - FAD Nicotinamid - NADH, NADPH Pantothensäure - Coenzym A Biotin - Carboxybiotin, Cofaktor: Carboxylierung Folsäure - Tetrahydrofolsäure (THF), Cofaktor: Überträger von Methylgruppen B6 - Pyridoxin - Pyridoxalphosphat, Cofaktor: im AS-Stoffwechsel B12 - Cobalamin - Cofaktor bei Umlagerungen C - Ascorbinsäure - starkes Reduktionsmittel
- Fettlöliche Vitamine, aktive Formen und Cofaktorfunktion A - Retinol - Ausbildung biologischer Membranen, Beteiligt am Sehvorgang Provit. Carotine D - Calciferol - Minerlisierung Knochen, Ca-P-Homöostase E - Tocopherol - Tocochinon, Reduktionsmittel, schützt PUFAS vor Lipidperoxidation K - Phyllochinon - Synthese von Blutgerinnungsfaktoren
- Wichtigste Kontrollstellen des Stoffwechsels (4) 1. Glucose ---> Pyruvat (Glykolyse) 2. Pyruvat ---> Acetyl-CoA (oxidative Decarboxylierung) 3. Pyruvat ---> Lactat (anaerob, Cori-Zyklus) 4. Pyruvat ---> Oxalacetat (Gluconeogenese)
- Wichtige Kontrollstelle im Stoffwechsel ist Glucose-6-P. Begründen Sie. Glucose <---> Glucose-6-P <---> Pyruvat <---> Glykogen <---> Pentose-5-P
- Wichtige Kontrollstelle im Stoffwechsel ist Acetyl-CoA. Begründen Sie. KH -> Fette -> Proteine -> Pyruvat -> -------->>>>Acetyl-CoA
- Beschreiben Sie anhand einer Skizze die wichtigsten Stoffwechselwege von Pyruvat und Acetyl-CoA. Glucose-6-P -> Pyruvat -> Acetyl-CoA <-> Ketonkörper <-> Lactat <-> FS <-> Oxalacetat -> CO2
- Zusammenfassung der Koordination des Stoffwechsels (Gehirn, Muskulatur, Fettgewebe, Leber) 1. Gehirn: Brennstoff: Glucose Hungerzustand: Ketonkörper 2. Muskulatur: Brennstoff: FS und Glucose Pyruvat <---> Lactat Cori-Zyklus 3. Fettgewebe: Speicherung von Triacylglycerinen 4. Leber: Großer Glykogenspeicher Kontrolliert Stoffwechselprodukte im Blut Synthese von Triacylglycerinen (Transport über das Blut zu den Fettzellen in Form von Lipoproteinen) Hungerzustand: FS ---> Ketonkörper
- Aufgaben der Hormone bei der Koodination des Stoffwechsels Hormone werden durch Hormondrüsen synthetisiert und über das Blut an den Wirkungsort transportiert Insulin: bei viel Zucker - Synthese in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse - stimuliert die Glykogensynthese (Zucker in die Zellen) - unterdrückt die Gluconeogenese Glucagon: bei wenig Zucker - Synthese in den α-Zellen der Bauchspeicheldrüse - stimuliert Gluconeogenese und Glykogenabbau (zB. nach nächtlicher Karenz) -> Zucker ins Blut holen Adrenalin, Noradrenalin (Helferhormone): - werden bei niedrigem Blutzuckerspiegel ausgeschüttet - stimulieren wie Glucagon den Glykogenabbau und die Gluconeogenese Hoher Blutzuckerspiegel führt zu erhöhter Insulinausschüttung und verminderter Glucagonausschüttung. Insulin transportiert den Zucker in die Zellen. Ein niedriger Blutzuckerspiegel führt zu vermehrtem Glucagon, das den Zucker aus den Zellen ins Blut holt.
- Nennen Sie die Energiereserven eines 70 kg schweren Mannes Brennstoffreserve Energie (KJ) Glykogen 7.000 Proteine 10.000 Triacylglycerin 570.000 Summe 677.000 => 2 Monate ohne Essen machbar
- Kurze Zusammenfassung des Hungerstoffwechsels beim Fasten 1. Abbau der Fettsäuren zu Acetyl-CoA (Fettabbau) 2. Bildung von Ketonkörpern, um das Gehirn ausreichend mit Energie zu versorgen 3. Hohe Geschwindigkeit der Gluconeogenese 4. Pyruvat und Lactat werden zu Glucose umgewandelt
- Was sind reduzierende Zucker? Beispiel Reduzierende Zucker sind Moleküle mit freiliegender Aldehyd- oder Ketogruppe, die andere Moleküle reduzieren können und dabei selbst oxidiert werden. Beispiele sind die Disaccharide Maltose und Lactose. Saccharose ist ein nichtreduzierender Zucker, da die Aldehydgruppe der Glucose in der glykosidischen Bindung blockiert ist.
- Wie entsteht ein Dipeptid? Peptidbindung zweier AS: H H H O H l l l ll l +H3N - C - COO- + +H3N - C - COO- <---> +H3N - C - C - N - C - COO- + H2O l l l l l R1 R2 R1 H R2
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- Warum wirkt Ascorbinsäure antioxidativ? Da Ascorbinsäure leicht oxidierbar ist, wirkt sie als Redukton und wird als Antioxidans eingesetzt. Die Endiol-Struktur bedingt die reduzierenden (antioxidativen) Eigenschaften der Ascorbinsäure, da Endiole leicht zu Diketonen oxidiert werden können. Endiole mit benachbarter Carbonylgruppe heißen daher auch Reduktone. Ascorbinsäure ist in wässrigen Lösungen ein starkes Reduktionsmittel. Hierbei kann es über Zwischenstufen zu Dehydroascorbinsäure (DHA) oxidiert werden. Dieser Prozess ist reversibel, so können beispielsweise Cystein, Dithiothreitol oder andere Thiole DHA zurück zu Ascorbinsäure reduzieren. In der Reduktions- und Oxidationswirkung liegt eine wichtige Eigenschaft von Vitamin C in biologischen Systemen.
- Zu was wird Galaktose abgebaut? D-Galaktose + ATP --> Galaktose-1-P Galaktose-1-P + UDP-Glucose ---> Glucose-1-P + UDP-Galaktose UDP-Galaktose <---> UDP-Glucose (reversibel) -> wird gebraucht für Glykogensynthese