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Biochemie (Subject) / Kohlenhydrate (Lesson)

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• Kohlenhydrate Energiespeicher Bausteine von Nucleinsäuren Struckturelemenete Verbindungen mit ProteinenBsp: Blutgruppen aus Monosaccariden aufgebaut Monosaccaride sind Aldehyde oder Ketone mit Hydroxylguppen
• D- und L-Stereoisomere identische phys. , chem. Eigenschaften- außer 1. polarisiertes Licht wird engegengesetzt gebogen- 2. sie reagieren unterschiedlich schnell mit anderen selbst - assymetrischen Substanzen ( Bsp.: entzymatische Umsetzung) D bzw. L bezeichnet absolute Konfiguration an den asymmetischenKohlenstoffatom, das am weitesten von der Aldehyd- bzw. Ketogruppe entfernt ist.
• Pentosen und Hexosen zyklisieren zu Furanose- und Pyranoseringen bedingt durch die Reation von einem Aldehyd mit einem Alkohol→ Pyranoseringe sind nicht planar aufgrund der tetraedrischen Konfiguration derKohlenstoffatome→ Sesselform ergibt sich aus dem optimalen anstand aller Atome
• Eigenschaften in wässriger Lösung lassen erkennen, dass Bsp. Gluckose ein assymetrisches Zentrum mehr hat als die offenkettige Form alpha-D-Gluckopyranose → Stärke beta-D-Glucopyranose → Zellulose → alpha und beta Glucose unterscheiden sich in phys. Und chem. Eingenschaften
• Disaccaride und Polysaccaride Disaccaride bestehen aus zwei Monosaccariden die mittels einer glykosidischenBindung miteinander Verbunden sind Polysaccaride bestehen aus einer sich wiederhohlenden Abfolge vonMonosaccariden, man unterscheidet→ Homoglycane→ Heteroglycane
• Biologisch relevante Disaccaride Maltose: 2 D-Glycoseeinheiten verbunden über 1-4-alpha-glycosidischer Bindung→ Stärke Cellobiose: 2 D-Glucoseeinheiten in 1-4-beta-glycosischer Bindung→ Cellulose Lactose: D-Galactose und D-Glucose Saccarose: Glucose und Fruchtoseeinheiten
• Biologisch relevante Polysaccaride Stärke: D-Glucose→ Reservestoff in Pflanzen→ Amylose unverzweigt, Amylopektin verzweigt,wie Glycogen, nur etwa jedes 30. Molekül Glycogen:D-Glucose→ Reservestoff in tierischen Zellen→ Ketten werden miteinander Verknüpft, etwa jedes 10 Molekül (alpha-1,6 glycosidosche Bindung) Dextrane:D-Glucose→ Reservestoff in Hefen und Bakterien Fructane:D-Fructose→ Speicherstoff in bestimmten Pflanzen (Topinambur) Cellusose: D-Glucose→ Struckturpoylsaccarid in Pflanzen
• Biologisch relevante Polysaccaride Stärke: D-Glucose→ Reservestoff in Pflanzen→ Amylose unverzweigt, Amylopektin verzweigt,wie Glycogen, nur etwa jedes 30. Molekül Glycogen:D-Glucose→ Reservestoff in tierischen Zellen→ Ketten werden miteinander Verknüpft, etwa jedes 10 Molekül (alpha-1,6 glycosidosche Bindung) Dextrane:D-Glucose→ Reservestoff in Hefen und Bakterien Fructane:D-Fructose→ Speicherstoff in bestimmten Pflanzen (Topinambur) Cellusose: D-Glucose→ Struckturpoylsaccarid in Pflanzen
• Metabolismus - Katabolismus Abbau komplexer Nährstoffe zu CO2, NH3, Essigsäure, Harnstoff, etc.→Freisetzung chemisch gebundener Energie
• Metabolismus - Anabolismus Biosynthese von Makromolekülen aus Metaboliten des Intermediärstoffwechsels→ Energie verbrauchende Prozesse→ Jeder Stoffwechselweg besteht aus einer Sequenz aufeinander folgender,enzymkatalysierter Reaktionen Glucosestoffwechselweg→ Glucose in 10 Schritten zu Pyruvat → aerob → Acetyl-CoA → CO2→ anerob → Lactat
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• Bedingungen für definierte Stoffwechselwege 1: Die Einzelreaktionen in dem gesammten Stoffwechselweg müssen spezifischsein 2: Die Summe der einzelnen Reaktionen muss thermodynamisch begünstigt sein
• ATP ein energiereiches Molekül, da zwei PhosphoranhydridbindungenFreie Energie dient zum Antrieb von Reaktionen zum Beispiel Muskelkontraktion ATP-ADP Zyklus ist ein fundamentaler Mechanismus des Energiehaushaltesin biologischen Systemen ATP ist ein aktiver Carrier von Phosphorylgruppen, da die Übertragung vonPhosphorylgruppen exergonisch ist→ energie wird frei ! Durch kopplung von ATP-Hydrolase können energetisch ungünstige Reaktionenthermodynamisch begünstigt werden Bewegung, aktive Transportprozesse, Abbauprozesse, Signalübertragung brachenverbrauchen ATP (ATP → ADP)Oxidation von energiereichen Molekülen oder Photosyntese baut ATP au(ADP → ATP) → Fette sind energiereichere Verbindungen als Glucose
• Energiegewinnug - Drei Stufen 1 Makromoleküle werden enzymatisch in Bausteine zerlegt (→ C3-Körper) 2 Metabolite werden zu einfachen Molekülen abgebaut, die eine ZentraleRolle spielen ( → C2- Körper) 3 ATP-Synthese durch Oxydation von Acetyl-CoA zu CO2 und freienElektronen für die ATP Synthese NAD = Nicotinamid als Carrier von Elektronen in Oxidationsprozessen→ Elektronen übertragung an Protonentransport gekoppelt FAD = Elektronen Carrier bei Oxidationsreaktionen (→ Elektronen werden direktübertragen)→ überträgt keine Protonen wie NAD, sondern speichert sie und gibt sie beiBedarf wieder frei ( 2 Elektronen und 2 Protonen)
• Zitronensäurezyklus/Triecarbonsäurezyklus/ Krebszyklus Pyruvat aus der Glycolyse wird in der Matrix der Mitochondrien decarboxyliert und letzlichdehydriet zu Kohlendioxid und Wasser enstehender Wasserstoff wird in der Atmungskettezu Wasser oxidiertGlycolyse und Citratzyklus sind durch die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat unterbildung von Acetyl-CoA miteinander verbunden→ Stoffe des Citratzyklus sind wichtige Ausgangstoffe für andere Stoffwechselwege Das im Zyklus gewonnene NAGH wird in der Atmungskette genutzt, wo es für denProtonengradientenaufbau genutzt wird, dieser wird anschließend für die ATP-Synthesegenutzt.GTP ist der einzige direkte Energiegewinn des Citratzyklus (bei Pflanzen wird ATPgewonnen, GTP nur bei Tieren)
• Pyruvatdehydrogenase-Komplex Der Pyruvatdehydrogenase-Komplex beseht aus drei unterheinheiten→ der Komplex wird durch die Endprodukte gehemmt→ durch Dephosphorylierung aktiviert und durch Phosphorylierung gehemmt Bei drei schritten im Citratzyklus wird ATP verbraucht, diese Schritte sind irreversiebel→ Pyruvat zu Acetyl-CoA→ Isocitrat zu alpha-Ketoglutamat→ alpha-Ketoglutamat zu Succinyl-CoA Glucose ↔ Pyruvat → Acetyl-CoA ← Citratcyklus → CO2                                                        ← Lipidstoffwechsel → Lipiden
• Energiebilanz des Citratzyklus alle 3 C-Atome des Pyruvats formal zu CO24 NADH1 FADH1 GTP
• Intermediate des Citratzyclus und ihre Verwendungen CitratFettsäuren, Sterole alpha-KetoglutamatGlutamatandere AminosäurenPurineNucleotidstoffwechsel Succinyl-CoAPorphyrinHämeChlorophyll OxaacetatAsparataandere ASPurinePyrimidine
• Oxidative Phosphorylierung → in Mitochondiren von Eukaryoten→ Oidation und ATP-Synthese sind ober transmembrane Elekronenflüssemiteinander gekoppelt
• Atmungskette → vier Komplexe→ drei Protonenpumpen und einer Verbindung zum Citratzyklus → Von NADH werden Elekronen auf O2 übertragen durch eine Kette von Protein-Komplexen→ NADH-Q-Oxidoreduktase→ Q-Cytochrom-c-Oxidoreduktase→ Cytrochrom-c-Oxidase → Zwischen Komplex I, II, und III vermitteln Ubichinone, zwischen den KomplexenIII und IV Cytochrom-c => Der Elektronenfluss innerhalb der Transmenbrankomplexe bewirkt einenProtonegradienten durch die innere Mitochondrienmembran → Eisen ist ein guter Elektronen träger, da FeII leicht zu FeIII umgewandelt werdenkann .Diese Elekronenaufnahme ist reversibel→ Der Eisenschwefel-Cluster besteht aus vier Cysteinen die einEisenatom binden → die Elektronen-Carrier sind neben den Eisenschwefel-Clustern Flavone,Kupferionen, Hämgruppen von Cytochromen → Die Reduktion eines Chinons (Q) zu Ubichinon ( QH2) führt zu einer Aufnahmevon zwei Protonen aus der mitochondrialen Matrix→ Chionone sind in der Matrix frei beweglich
• ATP-Synthese ATP-Synthase besteht aus dem F0 und dem F1 Komplex, im F1-Komplex werdenADP und Pi räumlich in nähe gebrachtDas Proton wird von Aspartatresten weitergegeben und schließlich ausgesschleußt Verschiedene Transprortproteine in der Membran erzeugen ein Konzentrations-Gleichgewicht zwischen Cytoplasma und Mitochondrium
• Gesamt Bilanz des aeroben Glucoseabbaus Glykolyse 2 ATPCitratzyklus 2 ATPAtmungskette 26 ATPNettoausbeute pro Mol Glukose 30 ATP

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