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LM- Chemie (Subject) / S- Energiestoffwechsel (Lesson)
Teil S
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- Was ist ein Stoffwechsel? chemisch bedingte Veränderungen eines Stoffes in einem biologischen System (Fließgleichgewicht) enzymatische Vorgänge der Umsetzung von Nährstoffen (in allen Lebewesen gleich) Bereitstellung von Energie und Syntheseprodukten Abbau der Nährstoffe zu CO2, H2O und NH3
- Was ist Katabolismus? Abbaureaktionen, die die Freisetzung von Energie ermöglichen
- Was ist Metabolismus? Umbau von Nährstoffen im Stoffwechsel
- Was ist Analbolismus? Aufbau von neuen Stoffen
- Nennen Sie die Umrechnung von kJ zu kcal und andersrum! 1kJ = 0,24kcal 1kcal = 4,18kJ
- Welches ist die wichtigste Energieform in einer Zelle? chemische Energie (in ATP)
- Wie wird Energie aus ATP freigesetzt, wie gespeichert? drei Phosphatreste sind im ATP chemisch energiereich gebunden, die Bindungsenergie wird für verschiedene enzymatische Reaktionen durch Abspaltung des Phosphats eingesetzt Umgekehrt kann Energie durch Bindung von Phosphat in ATP gespeichert werden
- Woher kommt die Energie, wie liegt sie vor und was sind die wichtigsten Energieträger? verschiedene Lebewesen haben unterschiedliche Ernährungsweisen entwickelt, um Energie bereit zu stellen: Autotrophie (Pflanzen und einige Bakterien) und Heterotrophie (Tiere und Pilze) Die Energie in den Nährstoffen liegt in chemisch gebundener Form vor (Bindungsenergie) Die wichtigsten Energieträger sind Kohlenhydrate (Zucker)
- Was ist Photoynthese? Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in chemisch gebundene Energie (auch Assimilation) 6CO2 + 6H2O ---(Lichtenergie)---> C6H12O6 + 6O2 (energiearm) (energiereich)
- Nennen Sie drei Kennzeichen der biologischen Oxidation (Dissimilation) Oxidativer Abbau der Nährstoffe, vor allem der Glucose ohne starke Wärmeentwicklung (keine Verbrennung) Speicherung der Energie in ATP
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- Welche Varianten zur Dissimilation gibt es? Vergleichen Sie kurz Atmung vollständiger Abbau der KH zu CO2 + H2O (energiearm) hoher Energiegewinn mit O2 (aerob) Gärung unvollständiger Abbau der KH zu energiereichen Endprodukten (z.B. Ethanol, Lactat) geringe Energieausbeute ohne O2 (anaerob)
- Was ist Atmung? Als Atmung wird der Abbau von Glucose mit O2 zu CO2 + H2O unter Energiegewinnung bezeichnet. Der Abbau erfolgt in Teilschritten äußere Atmung = Gasaustausch zwischen Lunge und Blut innere Atmung = Zellatmung = biochemische Vorgänge in der Zelle universeller Stoffwechselweg (bei allen Lebewesen gleich) Umkehrung der Photosynthesegleichung: C6H12O6 + 6O2 ---> 6 CO2 + 6H2O + Energie
- In welchen Schritten findet Atmung statt, wo und was passiert (knapp)? Glycolyse im Cytoplasma: Glucose --> Pyruvat Oxidative Decarboxylierung in Mitochondrien: Pyruvat --> Acetyl- CoA Citratzyklus in Mitochondrien: Produktion von NADH2, FADH2, ATP Atmungskette in Mitochondrien: Oxidation der Coenzyme NADH2 und FADH2; Gewinnung von ATP
- Was entsteht bei der Glycolyse (pro mol Glucose)? pro 1 mol Glucose entstehen 2 mol Pyruvat + 2 mol NADH2 + 2 mol ATP
- Nennen Sie die Schritte der Decarboxylierung. Pyruvat + CoA- SH + NAD+ ---> Acetyl-S-CoA + NADH2 + CO2
- Was ist Acetyl- S- CoA? aktivierte Essigsäure Endprodukt der oxidativen Decarboxylierung Ausgangsstoff für den Citratzyklus wichtige Schaltstelle im Stoffwechsel: Kohlenhydrat-, Fett- und Aminosäurestoffwechsel
- Was passiert im Citratzyklus? Vollständiger Abbau von Acetyl- S- CoA CH3-CO-S-CoA + 3H2O ---> CoA-SH + 2CO2 + 8H
- Welche Endprodukte bleiben im Citratzyklus? 3 mol NADH2 + 1 mol FADH2 + 1 mol ATP pro 1 mol Acetyl-S-CoA
- Wie ist die Energiebilanz von 1 mol Glucose, 2 mol Pyruvat und 2 mol Acetyl- CoA? 1 mol Glucose ---> 2 mol Pyruvat 2 mol NADH2 -----> 6 mol ATP 2 mol ATP 2 mol ATP 2 mol Pyruvat ---> 2 mol Acetyl- CoA 2 mol NADH2 ---> 6 mol ATP 2 mol Acetyl- CoA (=2x Citratzyklus) ---> 2x 3 NADH2 ---> 18 mol ATP 2x 1 FADH2 ---> 4 mol ATP 2x 1 ATP ---> 2 mol ATP -------->> insgesamt 38 mol ATP
- Alkoholische Gärung: Gleichung, Endprodukt, Substrate, Anwendungsgebiete C6H12O6 ---Bierhefe---> 2C2H5OH + 2CO2 + Energie Endprodukt: Ethanol Substrate: Glucose, Maltose Anwendung: Bierbrauen: Einsatz gekeimter Gerste (=Malz), Stärke ist bereits zu Maltose abgebaut
- Milchsäuregärung: Gleichung, Endprodukte, betroffene Produkte, Substrate? Was ist Homofermentation, was Heterofermentation? C6H12O6 ---> 2CH3-CHOH-COOH + Energie Endprodukt: Milchsäure Bakterien, Pilze, Muskeln Substrate: Gkucose, Disaccharide Homofermentation: Es entsteht nur Milchsäure Heterofermentation: Es entstehen Milchsäure und andere Stoffe