77

Biologie Ökologie (Fach) / Ökosystemphysiologie (Lektion)

Diese Lektion wurde von PowPow erstellt.

Lektion lernen

zurück  |  weiter 1 / 2

• Wie lautet die Definition der Respiration? Unter Respiration versteht man Atmung. Es ist  ein biologischer, ATP-erzeugender Prozess, bei dem eine anorganische Verbindungen als letzter Elektronenakzeptor fungiert. Der Elektronendonor kann sowohl eine organische als auch eine anorganische Verbindung sein. Respiration:   Glucose + O2 -> H2O + CO2 
• Warum muss Atmung stattfinden? Die Atmung dient der Energiegewinnung. Ohne Energie kein Stoffwechsel und kein Leben.
• In welchen pflanzlichen Organen findet Atmung statt? In allen lebenden Zellen  - Wurzeln- Blüten- Blätter  (Vor allem in der Nacht, wenn keine Photosynthese stattfindet → Abhängig von Organ, Entwicklungszustand, Jahreszeit, Alter, Umweltfaktoren, Stresssituationen), Holz (Stammatmung)
• Zu welchen Zeiten, d.h. Jahres- und Tageszeiten, finden Atmungsprozesse statt? Jahreszeit: V.a. im Winter (im Wurzelraum)Tageszeit: V.a. in der Nacht
• Mitochondrien sind die Orte der Atmung: Wie unterscheiden sich die Mitochondrien der Pflanzen von denen der Tiere? Mitochondrien haben jeweils die selbe Funktion, allerdings unterschieden sie sich hier bei der vorkommenden Anzahl. Während die pflanzliche Zelle nur geringe Anzahlen hat, kann es bei tierischen oder menschlichen Zellen deutlich höhere Anzahlen vorkommen.
• Beschreiben Sie die Struktur eines Mitochondriums. Welche Strukturen kennzeichnen die Mitochondrien? Was befindet sich zudem in der Mitochondrien Matrix? 2 Membranen: äußere und innere. Innere eingestülpt (=Cristae) → Intermembranraum; Innere umschließt Mitochondrienmatrix. Diese enthält vor allem Wasser, sowie Ribosome, Granula (Speicherstoffe umschließen können), DNA und ATPase Partikel also Substanzen, die auch im Cytosol einer pflanzlichen/ tierische  Zelle zu finden sind.
• Welche Zellkompartimente sind für die Atmung wichtig? Mitochondrien
• Die Mobilisierung von Speicherstoffen ist notwendig um Fruktose-6-Phosphat zu erhalten. Aus welchen Ausgangsverbindungen kann Fruktose-6-Phosphat gebildet werden? Stärke (Glycogen: tierische Stärke; Amylose: pflanzliche Stärke)
• Wie sehen die Mobilisierungsschritte aus? Voraussetzung: linear vorliegendes Stärke (1,6-Verknüpfungen müssen vorher getrennt sein).   1. Möglichkeit: Hydrolyse: alpha-Amylase spaltet in kleinere Ketten; beta-Amylase spaltet Stärke in Maltose (Disaccharid aus 2 alpha-D-Glucose); Maltase spaltet Maltose in Glucose  2. Möglichkeit: Phosphorylierung: Verbrauch von Phosphat bei Abspaltung einer Glucoseeinheit Endprodukt: alpha-D-Glucose-1-Phosphat (für Gesamtatmung günstiger)
• Was ist Saccharose? Aus welchen Hexosen besteht die Saccharose? Saccharose ist ein Zucker, der aus einem Glucose und einem Fructose Molekül besteht.
• Anzeige
• Welche Hexose ist Grundbaustein der Stärke? alpha-D-Glucose
• Welche Reaktionen fallen Ihnen ein, wenn man von Stärke und Saccharose Mobilisierung in der Glycolyse spricht? Hydrolyse und Phosphorylierung
• Nennen sie Enzyme die an der Spaltung von Amylose oder auch Amylopektin beteiligt sind. Was sind die Produkte dieser Reaktionen? 1. alpha-Amylase spaltet in kleinere Ketten; 2. beta-Amylase spaltet Stärke in Maltose (Disaccharid aus 2 alpha-D-Glucose);3. Maltase spaltet Maltose in Glucose
• Welche Enzyme können Saccharose spalten? Invertase
• Was ist ATP? Welche Bedeutung kommt dieser Verbindung zu? ATP ist ein Nukleotid. Ribose mt 2 OH-Gruppen und einer Base (Adenin). An C5 drei Moleküle Phosphat. ATP ist ein Energieträger. Wenn ein Phosphatmolekül abgespalten wird, entsteht Adenosindiphosphat und  Energie wird frei.
• Warum muss ATP synthetisiert werden, bzw. wozu wird ATP benötigt? Bewegung, Stoffwechsel, Vermehrung, Schädlingsabwehr, Wachstum;  → überall wo Energie benötigt wird
• Welcher Zusammenhang besteht zwischen Photosynthese und Atmung? Bei der Photosynthese werden die Produkte der Atmung synthetisiert. Es entsteht Glucose. O2 ist als Nebenprodukt der Photosynthese ein wichtiger Elektronenakzeptor der Respiration. 
• Zeichnen Sie die Umformung von Fruktose-6-Phosphat zu Glucose-6-Phosphat zu Glucose-1-Phosphat auf. siehe LG 
• Welcher C6 Körper in der Glycolyse ist Ausgangsverbindung für die Spaltung in zwei C3 Körper (Glyceraldehyde-3-Phosphat und Dihydroxyacetonphosphat)? Zeichnen Sie die Strukturformel. → Fructose-1,6-Phospat
• Welches Enzym katalysiert die Spaltung des C6 Körpers in Glyceraldehyde-3-Phosphat und Dihydroxyacetonphosphat? → Fructose-1,6-bisP Aldolase
• Was ist das Endprodukt der Glycolyse? Name, Strukturformel. --> Pyruvat
• Was versteht man unter Substratkettenphosphorylierung? Wo findet diese in der Glykolyse statt? In der zweiten Phase der Glykolyse. Bei der Umwandlung von Glycerinaldehyd-3-P über 1,3-Bisphosphoglycerat zu 3-Phosphoglycerat, sowie bei der Anschließenden Umwandlung von 2-Phosphoglycerat über Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat. Kennzeichnend für eine  Substratkettenphosphorylierung ist die Übertragung einer Phosphatgruppe auf ADP. Es entsteht ATP.
• In welchem Zellkompartiment findet die Glycolyse statt? Im Cytosol
• Welche Bedeutung kommt den Fermentationsreaktionen zu? Warum sind alkoholische Gärung und Milchsäure Gärung notwendige Prozesse? Es wird NAD+ produziert, was wiederum in der Glykolyse bei der Umwandlung von Glycerinaldehyd-3-P zu 1,3-Bisphosphoglycerat benötigt wird. Die Glykolyse muss ablaufen, damit wenigstens zwei Moleküle ATP synthetisiert werden können. Somit wird trotz anaerober Bedingungen der Glycolyse Kreislauf aufrecht erhalten.
• Unter welchen Bedingungen findet Fermentation statt. Nennen sie ein ökologisch relevantes Beispiel. Fermentation finden statt, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist. Zwar wird Sauerstoff erst später bei der oxidativen Phosphorylierung benötigt, allerdings kann hier der Pool an NAD+ als Stellgröße angesehen werden. Ist genügend NAD+ für die Phase 2 der Glykolyse vorhanden, besteht keine Notwendigkeit auf Fermentation umzuschalten. Fehlt NAD+ oder nimmt dessen Konzentration ab, muss im Organismus entschieden werden, wie die Konzentration an NAD+ erhöht wird, damit die Glykolyse weiter abläuft. In Gegenwart von Sauerstoff wird das NADH in der oxidativen Phosphorylierung (Dissimilation Teil 5&6) regeneriert. Die Folge ist, dass in Gegenwart von Sauerstoff der NAD+ Pool immer ausreichend hoch ist, damit die Glykolyse ablaufen kann.  Auenwälder und Mangrovenwälder werden manchmal überflutet. Dadurch kommt es zu Sauerstoffmangel im Wurzelraum und es kann keine oxidative Phosphorylierung stattfinden. Es findet Fermentation statt. 
• Welche Gegebenheit ist eine notwendige Voraussetzung, damit es zur alkoholischen Gärung oder Milchsäure Gärung kommt? → allg.: Sauerstoffausschluss/ anaerobe Bedingungen → Bei Milchsäure Gärung: Bakterien, die diese synthetisieren
• Beschreiben sie mit einfachen Worten die Bedeutung der Glycolyse. Die Glykolyse ist der erste Teil des Glukosestoffwechsels. Sie ist von großer Bedeutung, da dadurch Pyruvat produziert wird, was wiederum für die folgenden Abschnitte des Stoffwechsels benötigt wird. Andererseits werden durch die Glykolyse selbst ATP Moleküle synthetisiert und da diese durch Fermentation auch unter Sauerstoffausschluss stattfinden kann, ist sie auch für anaerobe Organismen wichtig.
• Wo wird in der Glykolyse CO2 aus der Glucose freigesetzt? Bei anaeroben Bedingungen in der alkoholischen Gärung von Pyruvat zu Acetaldehyd. 
• Welche Verbindung wird zur Endoxidation in die Mitochondrien transportiert? Strukturformel! Wie kann man sich den Transport in die Mitochondrien vorstellen? Pyruvat. Muss zwei Membranen überwinden. Bei äußerer → Poren; Pyruvat-Transporter schleusen Pyruvat in Matrix (dafür wird OH- in Intermembranraum gebracht
• Welche Reaktion wird von der Pyruvat Dehydrogenase katalysiert? Reaktionsgleichung! Oxidative Decarboxylierung  C3H3O3 → C2H3O CoA + CO2 + NADH+H+ ??? Carboxylat-Gruppe wird abgespalten => CO2; Rest wird auf Thiol-Gruppe des Coenzym A übertragen, dabei werden 2 Elektronen frei, die auf NAD+ übertragen werde => NADH+H+
• Anzeige
• Beschreiben sie mit einfachen Worten die Bedeutung der Glykolyse, des Zitronensäurezyklus und der oxidativen Phosphorylierung. Die Glykolyse ist der erste Teil des Glukosestoffwechsels. Sie ist von großer Bedeutung, da dadurch Pyruvat produziert wird, was wiederum für die folgenden Abschnitte des Stoffwechsels benötigt wird. Andererseits werden durch die Glykolyse selbst ATP Moleküle synthetisiert und da diese durch Fermentation auch unter Sauerstoffauschluss stattfinden kann, ist sie auch anaerobe Organismen wichtig. Sinn des Citratzyklus ist die Energiegewinnung in Form von ATP, FADH2 und NADH+H+. Letztere beiden Transportieren Elektronen zum Enzymkomplexen der oxidativen Phosphorylierung. Hier werden die meisten ATP-Moleküle synthetisiert, daher ist der ox. Ph. für die Energiegewinnung am bedeutendsten.
• Was ist der Zitronensäure Zyklus? In welchem Zellkompartiment findet dieser statt? Was sind die Produkte des Zitronensäure Zyklus? Der Citratzyklus ist ein Teil des Glucose-Stoffwechsels. Dabei wird Acetyl-CoA zu CO2 umgewandelt und die dabei entstehende Energie in NADH+H+, FADH2 und ATP fixiert. Er findet in der Mitochondrienmatrix statt.
• Beschreiben sie die Eingangsreaktion die zur Synthese von Citrat führt. Strukturformeln, Reaktionsgleichung!! Oxalacetat nimmt die Methylgruppe des Acetyl-CoA  auf. Es entsteht eine kovalente Bindung zwischen der CH-Gruppe (Methylgruppe) und einem C-Atom des Oxalacetat. Die Oxogrupe (O) wird zu einer Hydroxygruppe (OH). Das wird von dem Enzym Citratsynthase katalysiert. C4H2O5 → C6H5O7 ??? Woher kommt das 7.  C3H4O3 (Pyrovat) --> C6H8O7 (Citrat)  *7 O (siehe Bild oben)
• Welches Enzym und welche Verbindungen sind an der Eingangsreaktion des Zitronensäure Zyklus beteiligt? Citratsynthase, Acetyl-CoA, Oxalacetat
• Warum erfolgt die vollständige Oxidation von Pyruvat zu CO2 in einem Zyklus ab? Weil das Anfangs aus Oxalacetat und Acetyl-CoA entstandene Citrat über mehrere Schritte wieder zu Oxalacetat umgewandelt wird. Dieses kann nun erneut die Methylgruppe eines Acetyl-CoAs aufnehmen. Es bildet sich Citrat und der Kreislauf geht von vorne los.
• Was geschieht mit den Produkten des Zitronensäure Zyklus? CO2 wird vom Organismus ausgeatmet. ATP dient kurzfristiger Energiespeicher und NADH+H+, sowie FADH2 geben ihre Elektronen an der Atmungskette ab und es werden weitere Moleküle ATP synthetisiert.
• In der Mitochondrienmatrix erfolgt die vollständige Decarboxylierung von Pyruvat zum CO2. Nennen sie die drei Reaktionen in denen CO2 entsteht. Einmal von Isocitrat zu 2-Oxoglutarat und dann zu Succinyl CoA.
• Welche Produkte entstehen aus den Dehydrogenase Reaktionen? FADH2, NADH, CO2
• Stellen Sie eine Bilanz der Produkte für die Glycolyse und den Zitronensäure Zyklus auf. Verbraucht:2 ATP (Phase 1 der Glykolyse) → - 2 ATP Gewonnen:  2x 2ATP+2x1 NADH (Phase 2 der Glykolyse) 2x1 NADH (Bildung von Acetyl-CoA/ oxidative Decarboylierung) 2x3 NADH + 2x1 FADH2 + 2x1 ATP (Citratzyklus)  → 6ATP+10NADH+2FADH2 => 4 ATP + 10 NADH + 2 FADH2
• Welches der Enzyme im Citratzyklus ist Membran gebunden? Was ist das Produkt dieser Reaktion? Bei dieser Reaktion werden die Elektronen in den Komplex II der Elektronentransportkette eingeschleust. Wie viele Protonen werden dabei in den Intermembranraum transportiert? Die Succinatdehydrogenase sitzt fest in der inneren Mitochondrienmembran und ist auch Teil des Proteinkomplexes II der Atmungskette. Im Citratzyklus wird hier FADH2 synthetisiert. In der Atmungskette werden hier 4 Wasserstoffprotonen in den Intermembranraum geschleust.
• Wieviel Moleküle ATP entstehen pro Pyruvat direkt im Citratzyklus? 1 Also eigl erst GTP dann ATP
• Wie sieht das ATP Molekül aus? Strukturformel und Struktur? ATP ist ein Nukleotid. Ribose mt 2 OH-Gruppen und einer Base (Adenin). An C5 drei Moleküle Phosphat. 
• An welchen Reaktionen ist das CoEnzym A beteiligt? Warum ist die Thiolgruppe in diesem Molekül wichtig? Bei der Bildung von Acetyl-CoA (oxidativen Decarboxylierung) und bei der Umwandlung von 2-Oxoglutarat zu Succinyl-CoA im Citratzyklus. Thiolgruppe ist wichtig da sich eine kovalente Bindung zwischen Schwefel- und Kohlenstoff-Atom bilden kann.
• Wozu wird die oxidative Phosphorylierung benötigt? Haupt-ATP-Gewinnung
• Was ist das Endprodukt der oxidativen Phosphorylierung. 3 ATP
• Welches sind die Ausgangsverbindungen, die für die oxidative Phosphorylierung notwendig sind? NADH, FADH2, O2
• Was bedeutet Endoxidation? Endoxidation, der letzte Schritt im Stoffwechsel, bei dem der Wasserstoff H des NADH durch Sauerstoff zu Wasser oxidiert wird und die dabei frei werdende Energie in Form von ATP gespeichert wird (Atmungskette).
• Warum spricht man in Mitochondrien von oxidativer Phosphorylierung? Weil in der Atmungskette einerseits NADH und FADH2 Elektronen über mehrere Schritte auf Sauerstoff übertragen also oxidiert werden (daher oxidative) und andererseits ein Phosphatrest auf ADP gehängt und ATP gebildet wird (daher Phosphorylierung).
• Warum spricht man in Mitochondrien von oxidativer Phosphorylierung? Weil in der Atmungskette einerseits NADH und FADH2 Elektronen über mehrere Schritte auf Sauerstoff übertragen also oxidiert werden (daher oxidative) und andererseits ein Phosphatrest auf ADP gehängt und ATP gebildet wird (daher Phosphorylierung).
• Welche Verbindung ist der letztendliche Elektronenakzeptor in der Atmungskette? Schreiben sie die Reaktion auf. Sauerstoff

zurück  |  weiter 1 / 2