Biochemie (Subject) / Stoffwechsel der Kohlenhydraten 1 (Lesson)

Vorlesung 4,5,6

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• Funktion der Monosaccharide 1. bilden den Hauptbestandteil der _____ (Tiere & Menschen) 2. diene als ____- & ____-substanzen (Cellulose & Glykosaminoglykane (im Körper)) 3. Bestandteile von ____-säure. 4. Bilden spez. Gruppen der ____ & ____ der Zellmembran - Struktur und Integretität 1. bilden den Hauptbestandteil der Nahrung (Tiere & Menschen)2. diene als Stutz- & Gerüstsubstanzen (Cellulose & Glykosaminoglykane (im Körper))3. Bestandteile von Nukleinsäure4. Bilden spez. Gruppen der Glykoprotein & Glykolipide der Zellmembran - Struktur und Integrität
• Zeichnen Sie die Strukturformel von D-Glycerinaldehlyd, D-Erythrose, D-Ribose D-Glycerinaldehlyd = 3C (CHO - CHOH - CH2OH) D-Erythrose = 4C (CHO - CHOH - CHOH - CH2OH) D-Ribose = 5C (CHO - CHOH - CHOH - CHOH - CH2OH) Alle OH auf der rechten seite!
• Zeichnen sie den Strukturformel der D-Glucose & D-Mannose. D-Glucose = (CHO- HCOH - HOCH - HCOH - HCOH - CH2OH) D-Mannose = (CHO - HOCH - HOCH - HCOH - HCOH - CH2OH)
• Zeichnen Sie die Strukturformel von D-Galactose D-Galactose = CHO - HCOH - HOCH - HOCH - HCOH - CH2OH
• Was bestimmt die Zuordnung zur D- oder L-Reihe? Das asymmetrische C-Atome, das am weitesten con der höchsten oxidiersten funkt. Gruppe entfern ist. (z. B Ketogruppe/ Aldehydgruppe) D ⇒ H — C — OH L ⇒ HO — C — H
• Welche Monosaccharide gehört zu der Reihe der Ketosen/Aldosen? Wie viel C-atome haben die? D-Glucose D-Fructose D-Mannose D-Ribose D-Xylulose D-Galactose D-Ribulose D-Erythrose D-Glucose = 6C (Aldosen) D-Fructose = 6C (Ketosen) D-Mannose = 6C (Aldosen) D-Ribose = 5C (Aldosen) D-Xylulose = 5C (Ketosen) D-Galactose = 6C (Aldosen) D-Ribulose = 5C (Ketosen) D-Erythrose = 4C (Aldosen)
• i) Glucose liegt in wässrige Lösung überwiegend als _____ vor. ii) Der Endprodukte heißen ____ & _____. Sie drehen des lineare polarisierten Licht jeweils ___ & ___. iii) Zusammen im Gleichgewicht von der wässrigen Lösung _____. i) Cyclisches Halbacetal (Bevor = Offene Kettenform) ii) α - D - Glucopyranose = αD ⇒ +112 º    β - D - Glucopyranose = βD ⇒ +19 º iii) αD ⇒ +52 º
• Wie heißt die Halfacetalform der Fructose? (Voller Namen) Zeichnen Sie die. VL 4 pg.13 Furanose = α - D - Fructofuranose
• Zeichen Sie die cyclische Halbacetalform der Glucose VL4 pg. 11 α-D-Glucopyranoseβ-D-Glucopyranose
• Geben Sie ein einfaches überblick der Glykolyse. Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → Fructose-1,6-biphosphat → 2 Pyruvat + 2 ATP + 2 NADH
• Was ist die Voraussetzung für den nachfolgenden Einbau von KH in den Citratzyklus? Glykolyse (Umwandlung von Glucose in Pyruvat)
• Was sind ATP? Adenosin-tri-phosphat = Phosphatdonor
• i) Welche Geweben nimmt Glucose auf? ii) Was kontrolliert das Aufnahme von Glucose in der Zelle? iii) Welche Ausnahme gibt es und wie nehmen sie Glc denn auf? i) Muskel Gewebe & Fettgewebeii) Insulin iii) Lymphatische Gewebe, Nervengewebe, Erthryozyten, Leber. Sie besitzen Glucosetransporter
• Nach der Aufnahme der Glucose, wird sie direkt ______. Das hat 2 Folgen.... 1. Phosphoryliert Phosphorylierte Glc kann nicht die Zelle Verlassen Phosphorylierte Glc wird aktiviert
• Zeichnen & beschreiben sie die Phosphorylierung der Glucose. Glucose + ATP ←—→ Glucose-6-Phosphat + ADP + H+ Enzyme = Hexokinase (Isoenzym in Leber = Glucokinase)
• Funktion des Enzyme Kinasen überträgt Phosphat von ATP auf andere Moleküle
• Warum wird bei Hydrolyse von ATP so viel Energie freigesetzt? die Resonanzstabilisierung einer Phosphoanhydridbindung ist energetisch ungünstiger als die der Hydrolyseprodukte(bevorzügt) die elektrostatische Abstoßung zw. den negat. geladenen Sauerstoffionen⇒ Destabilisierung die Hydratationsstabilisierung steigt von ATP < ADP < AMP < PPi < Pi
• Ist Phosphorylierung der Glucose eine gekoppelte reaktion? Begründung Ja, gekoppelte Reaktion ermöglichen biochemische Prozesse (Kopplung einer Endogenen mir einer exergonen Reaktion. (endogene Enegie = + Enthalpie, Energy Exorgene Enegie = - enthalpie)
• Ist ATP eine Energiespeicher? Begründung. Wie viel mol/Stunde von ATP braucht ein gesunder Mensch? Nein, da ATP Menge einer Zelle deckt den Energiebedarf nur für wenige Minuten (Gehirn = wenige sekunde) 3 Mol/ Stunde = 1.5 kg
• Wohin geht phosphorylierte Glucose in der Zelle? entweder in: Glykolyse Glykogenstoffwechel Pentosephosphatweg
• Wir wissen dass Kinase Phosphatgruppe auf andere Moleküle überträgt, Wieso bei der Phosphorylierung der Glucose, überträgt Hexokinase eine Phosphatgruppe auf Glucose und nicht auf Wasser? (ATP Hydrolyse) Da Hexo-kinase nimmt eine Induced fit Konformationsänderung wahr. ⇒ Das Aktive Zentrum der Hexo-kinase nach Binden mit Glucose, nicht mehr für H2O zugänglich
• Wie viel einzelne Schritte gibt es in Glykolyse? 9
• Zeichnen & beschreiben Sie die erste Stufe der Glykolyse. 1. Phosphorylierung der GlucoseGlucose —→ Glucose-6-Phosphat HexokinaseATP → ADP 2. Isomerierung von Aldose zu Ketose Glucose-6-Phosphat ←→ Fructose-6-PhosphatGlucose-6-phosphatIsomerase 3. Phosphorylierung Frc-6-P (bestimmt die Geschwindigkeit der Glykolyse)Fructose-6-Phosphat —→ Fructose-1,6-Biphosphat Phosphofructokinase (Schrittmacherenzym der Glykolyse)ATP → ADP 4. i) Symmetrische Aldolasespaltung zur 2 TriosephosphatenFrc-1,6-BP ←→ Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) + Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP) Aldolase 4. ii) Isomierung von Ketose zu AldoseDHAP —→ GAPTriosephophat-isomerase⇒ GA-3-P → 2. Stuffe!
• Bedeutung der erste Stufe der Glykolyse 1. Umwandlung von Glucose in 2x Glycerinaldehyde-3-Phophat Vorbereitende Stufe der Glykolyse  C6-Einheit → C3-Einheit  Verbrauch von 2 ATP 2. Beide tragen je eine Phosphatgruppe ⇒ in energiereiche Verbindungen überführt werden.
• Zeichnen & beschreiben Sie die zweite Stufe der Glykolyse 2X 5. Oxidation & Phosphorylierung der Glycerinaldehyd-3-Phoshat GA-3-P + NAD+ + Pi ←—→ 1,3-BPG + NADH + H+ Glycerinaldehyde-Phosphat-Dehydrogenase (GADPH) ⇒ bei Oxidation wird viel Energie frei, sodass Pi übertragen werdenkann. 6. Bildung von ATP aus 1,3-Biphosphoglycerate und ADP 1,3-BPG + ADP ←—→ 3-PG + ATP Phosphoglycerate-Kinase 7. Intramolekülare Umlagerung der Phosphatgruppe in 3-Phosphoglycerate 3-PG ←—→ 2-PG  Phosphoglycerate-Mutase 8. Dehydratisierung der 2-Phosphoglycerate 2-PG ←—→ Phosphenolpyruvat Enolase 9. Bildung von ATP + Pyruvat aus Phosphenolpyruvat Phosphenolpyruvat + ADP + H+ —→ Pyruvat (Ketoncarbonsäure) + ATP [irreversible] Pyruvatkinase
• Wöfür steht NAD+ und ihre Bedeutung? NAD+ = Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid  Vermittelt die Übertragung von Hydridionen ( H- oder H: )
• Bedeutung von NADH & NADPH NADH ⇒ gibt seinen Wasserstoff an die Enzym ( Energie-Gewinn) NADPH ⇒ liefert Wasserstoff für Biosynthesen (Reduktionsequivalente
• Was ist die Nettoreaktion der Glykolyse? Glucose + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ —→ 2 Pyruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
• Wie kann Pyruvat abgebaut/oxdiert werden? i) Anaerobe Oxidation: Homolactische Fermentation (Pyruvat + NADH → Lactat + NAD+) Alkoholische Gärung (Pyruvat + 2 NADH → Ethanol + 2 CO2 + 2 NAD+) ii) Aerobe Oxidation: Pyruvat → Acetyl-CoA + 2 CO2 → Citratzyklus ....
• Zeichnen sie die Anaerobe Glykolyse in Hefe (Homolactische Fermentation) Was ist die Nettoreaktion?                                           Alkohol-DehydrogenasePyruvat ——→ Acetaldehyde ←——————→ Ethanol            H+→CO2                    NADH + H+ → NAD+ Nettoreaktion = Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 H+ → 2 Ethanol + CO2 + 2 ATP + 2 H2O NAD+ und NADH + H+ wird rezykliert in den vorherigen Reaktionen
• Zeichnen Sie die Oxidation von Pyruvat im Muskel unter anaerobe Bedingungen und Geben Sie das Nettoreaktion an.          Lactat-Dehyrogenase Pyruvat ←—————→ Lactat           NADH + H+ → NAD+ Nettoreaktion = Glucose + 2 ADP + 2 Pi —→ 2 Lactat + 2 ATP + 2 H2O
• Warum ist die Bildung von Lactat/Ethanol unter Anaeroben Bedingungen wichtig? Bildung von Lactat/Ethanol ermöglicht die Regenierung von NAD+ so dass die Glykolyse weiterlaufen kann.
• Stoffwechsel der Fructose i) Spaltung im _____ in Glc und Frc, wird durch ___ zur ____ tranportiert. ii) ___ wichtigste Organ für den Fructose-Abbau iii) Im Muskel- & Fettgewebe wird Fructose durch _____ in Frc-6-P umgewandelt iv) Da Affinität der Hexokinase größer zu Glucose als zu Fructose ist, spielt ____ in der Leber eine wichtige Rolle für den Fructosestoffwechsel. v) Vorkommen Fructokinase-Enzym: i) Spaltung im Intestinaltakt, durch Pfortader zur Leber.ii) Leberiii) im Muskel- & Fettgewebe = Hexokinaseiv) Fructokinase v) in Leber, Nieren, Dünndarm-Mucosa
• Beschreiben Sie die Reaktion von Fructosestoffwechsel in der Leber bzw. andere Gewebe sowie Muskel.                   Fructokinase 1. Fructose ————→ Frc-1-Phosphat                    ATP → ADP 2.                         ALDOSE BFrc-1-Phosphat —————→ Glycerin-aldehyd + Di-hydrox-aceton-phosphat                       Glycerin-aldehyd-Kinase3. Glycerinaldehyd —————→ Glycerinaldehyd-3-Phosphat                               ATP → ADP
• Typ von Aldolase in tierischen Geweben (Frc-1-Phosphat → Glycerinaldehy + Dihrdroxyacetonphosphat) Aldolase B (Leber & Nieren) ⇒ Spaltet Frc-1,6-Biphosphat & Frc-1-Phosphat (1 : 1) Aldolase A (in Meisten Gewebe) ⇒ Spaltet bevorzugt Frc-1,6-Biphosphat (50 : 1)
• i) Warum is Fructose wichtig für Diabetiker? ii) Ähnlich wie Fructose kann _____ in _____ umgewandelt werden. i) Denn Fructose wird im Peripheren Gewebe insulinUNabhängig aufgenommen!ii) Sorbitol kann in Glucose oder Fructose , da insulinabhängige Wege umgangen werden.
• Zeichen & beschreiben Sie die Stoffwechsel der Galactose (von Lactose) 1. Phospholierung der α-D-Galactose              Galactokinase Galactose ————→ Galactose-1-Phosphat               ATP → ADP 2. Übernahme einer Uridylgruppe                                     Galactose-1-P-Uridyltransferase Galactose-1-P + UDP-Glucose ———————→ UDP- Galactose + Glc-1-P 3. Epimerisierung der UDP-Galactose in UDP Glucose                  UDP-Galactose-4-EpimeraseUDP-Galactose ←———————→ UDP-Glucose 4. Isomerisierung der Glc-1-P von schritte 2              Glucosephosphat-MutaseGlucose-1-P ←—————→ Glucose-6-P
• Zeichnen & Beschreiben Sie den Mannose-Stoffwechsel 1. Phosphorylierung der Mannose                         HexokinaseMannose + ATP ———→ Man-6-P + ADP 2. Isomerisierung Man-6-P in Fruc-6-P     Phosphomannose-IsomeraseMan-6-P ←———————→ Fruc-6-P
• Definition Gluconeogenese, wann ist es sinnvoll? Wo findet es in erster Linie statt? i) Synthese von Glucose aus nicht-Kohlenhydrat Vorstuffen: Lactat,  Aminosäuren Glycerin (KEIN Gluconeogenese aus Fettsäuren) ii) im Hunger, Kohlenhydratfreier Ernährung, körperlicher Anstrengung.iii) erster Linie = Leber, aberauch in Niere, Gehirn, Skellett, Herzmuskel. (reversibler Prozess der Glykolyse! aber es gibt irreversible Reaktionen in der Glykolyse, dann wie? andere Enzymen benutzt)
• Wofür ist Glucose nötig? Ihre Speicherform in Leber/Muskel/Blutt i) Energiegewinn in Muskel, Gehirn & Erythozytenii) Synthese von Nukleinsäuren (Pentosephosphat)iii) Sythese von Glyerol-3-Phosphat (Fettgewebe)iv) Regulation des Säure-Basen-Haushalts (Niere) v) Leber/Muskel = Glykogen
• Wie sieht der Erster Schritt der Gluconeogenese aus? Enzyme                                                                     (C3)     (A)         (C4)       (B)              (C3)1. Irrversibler Schritt Gluconeogenese = Pryruvat —→ Oxalacetat —→ Phosphoenolpyruvat A) Pyruvat-Carboxylase + (Biotin) + ATP + CO2 + H2O —→ ADP + Pi B) Phosphoeolpyruvat-Carboxykinase + GTP —→ GDP + CO2 Nettoreaktion = Pyruvat + ATP + GTP + H2O —→ Phosphoenolpyruvat + ADP + GDP + Pi (A) Im Matrix den Mitochondrien = Umwandlung Pyruvat → Oxalacetat(B) Im Cytosol = Umwandlung des Oxalacetat → Phosphoenolpyruvat
• Welche Gluconeogenese Schritte sind von Glykolyse zu unterscheiden? Alle irreverible Schritte der Glykolyse (1. 2. 9.)All of them have different Enzyms.
• 2. Irreversibler Schritt der Gluconeogenese : (Reaktion+Enzym, Bedeutung, Vorkommen) i)          Fructose-6-BiphosphataseFruc-1,6-BP ———————→ Fruc-6-P + Pi ii) Fructose-6-Biphosphatase = Schlüsselenzym der Gluconeogenese iii) Vorkommen = Leber, Nieren, quesgestreifte Muskulator (schwache Aktivität) NICHT im Fettgewebe
• i) Schlüsselenzyme der Glykolyse ii) Schlüsselenzyme der Gluconeogene iii) Welche enzyme ist notwendig für die Abgabe von Glucose aus der Leber an das Blut? i) Phosphofructokinase (Glykolyse)ii) Fructose-1,6-Biphosphatase (Gluconeogene)iii) Glucose-6-Phophatase Basically the same for Glykolyse & Gluconeogene, bcos Gluconeogene is the just the Opposite of Glykolyse!
• Beschreiben Sie die letzte irreversibler Gluconeogene Schritte (Reaktion + Enzym, Vorkommen-Begründung) i)             Glucose-6-phosphataseGlucose-6-P ——————→ Glucose + Pi ii) Vorkommen = Leber, Nieren, intestinaler Mucosa- NICHT im quesgestreiften Muskulator, Fettgewebe, Gehirn , da Glucose-6-phosphatase notwending für Abgabe von Glucose an das Blut ist. Glucose-6-phosphatase is a part of a transport system which catalyses the produktion of glucose and also transporting glucose out of a cell.
• Stoffwechsel bei Intensiver Körperlichen Anstrengung; i) NADH-Bildung ____ als die Rate NADH-Oxidation in der _____. ii) Fortdauer der Glykolyse hängt von der _____-Konzentration ab. iii) Anhaufung von Pyruvat & NADH wird durch _____-Bildung unterbunden. iv) ___ muss in Pyruvat zurückverwandelt werden, da seiner einzige Zweck Regeneration von ____ ist, damit Glykolyse fortlaufen kann. i) NADH-Bildung größer als die Rate NADH-Oxidation in der Atmungskette. ii) Fortdauer der Glykolyse hängt von der NAD+-Konzentration ab. iii) Anhäufung von Pyruvat & NADH wird durch Lactat-Bildung unterbunden. iv) Lactat muss in Pyruvat zurückverwandelt werden, da seiner einzige Zweck Regeneration von NAD+ ist, damit Glykolyse fortlaufen kann.
• Wie viel Mol ATP benötigt der Gluconeogenese? (2 Pyruvat → Glucose) Wie lautet der Energiebilanz der Gluconeogene? i) 6 Mol ATP = 4 ATP + 2 GTPii ) 2 Pyruvat + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O → Glucose + 4 ADP + 2 GDP + 6Pi + 2 NAD+ + 2 H+

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