Medizin (Fach) / Biochemie/Stoffwechsel (Lektion)

Enzyme, Khlenhydrate ...

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• Stoffwechsel / Metabolismus Summer aller ständig im Körper ablaufenden chemischen Reaktionen, die dem Aufbau und Abbau von Stoffen dienen. (Anabolismus, Katabolismus). Sein wichtigster Organ ist die Leber
• Katabolismus (Abbaustoffwechsel) Auch Intermediärstoffwechsel genannt. Abbau von Nahrungsmitteln oder körpereigenen Stoffen. Durch oxidative Reaktionen (Verbrennung) entsteht Energie unter Sauerstoffverbrauch. Maß für Energiegehalt von Stoffen ist die Wärmenmenge, die bei Verbrennung frei wird. 1g Fett = 9 kcal = 36 kJ 1g Alkohol = 7 kcal = 28 kJ 1g Eiweiß = Protein = 4 kcal = 16 kJ 1g Kohlenhydrage = 4 kcal = 16 kJ Aufgaben des Katabolismus: - Freisetzung von Energie aus der chem. gebundener Form - Abbau von überalteten Strukturen - Entgiftung durch Abbau toscher Stoffen - Abbau zu Erleichterung von Resorption- und Transportvorgängen
• Anabolismus (Aufbaustoffwechsel) Biosynthese von Lipiden, Kohlenhydraten, Proteinen,... aus kleineren Bausteinen unter Energieverbrauch. Hierzu zählen auch alle Vorgänge zur Vervielfältigung der DNA. Aufgaben des Anabolismus: - Wachstun durch Bildung körpereigener Stoffe - Ersatz von Verlusten an körpereigenen Stoffen - Speicherung von Energie in chemisch gebundener Form
• Enzyme sind Proteine (Bezeichnung: -ase, z.B.: Amylase, Hydrolase, Transkriptase) Sie sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen im Körper starten, um das 1000-100000 Fache beschleunigen, nicht verbraucht werden und anschließend wieder zur Verfügung stehen. Das Enzym nimmt an der Reaktion teil, geht mit dem Substrat sogar eine vorübergehende Verbindung ein (Enzym-Substrat-Komplex) ein, wird aber durch die Reaktion nicht verändert. Apoenzym + Co-Faktor = Holoenzym Apoenzym ist der Proteinanteil eines Enzyms. Jedes Apoenzym kann mit einem bestimmten Substrat eine Bindung eingehen nach des Schlüssel-Schloss Prinzip. Enzyme sind daher substratspezifisch. Co-Faktor (Co-Enzym) ist der Nicht-Proteinanteil eines Enzyms. Hierzu zählen viele Vitamine (B1,B2,B6) und Metal-Ionen (ZN2+, Cu2+, Co2+). Der Co-Faktor bestimmt die Art der Reaktion. Daher ist ein Enzym immer rektionsspezifisch.
• Kohlenhydrate Zyklische Polyhydroxy-Carbonylverbindungen (CnH2nOn). Ihre Namen besitzen die Endung "-ose". Sie sind schnell verfügbare Energiequellen und Speicherstoffe. Anzahl der C-Atome: Diosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen Anzahl der Stellung der Carbonylgruppe: Aldosen und Ketosen Nach Anzahl der Ringe: Monosaccharide: Glukose, Fructose = Ketohexose Disaccharide: Maltose (2 Glucosen), Saccharose (1 Glucose + 1 Fructose) Mono- und Disaccharide werden auch als Zucker bezeichnet. Polysaccharide: lange Ketten aus Monosacchariden. Polysaccharide unterscheiden sich von den Zuckern hauptsächlich duch ihre Unlöslichkeit in kaltem Wasser. - Stäke: wichtigster pflanzlicher Reservestoff und für Mensch und Tier ein wichtiges Nahrungsmittel - Glykogen: leicht zu mobilisierende Speicherform für Glucose im menschlichen und tierischen Organismus. Das Leberglykogen dient zur Regulierung des Blutzuckerspiegels, während das Muskelglykogen nur zur Bereitstellung von Energie für die Muskelarbeit herangezogen wird.
• Wie werden Kohlenhydrate verdaut? Kohlenhydratverauung beginnt im Mund. Durch die Alpha-Amylase Ptyalin entstehen die ersten Spaltprodukte z.B. Tri- und Disaccharide. Im Magen setzt die Kohlenhydratverauung aus (saures Milieu) und beginnt erst wieder im Duodenum. Im Duodenum werden die Disaccharide durch die Pankreasamylase und -maltase sowie die Maltase und Lactase des Dünndarms in die resorbierbaren Monosaccharide gespalten. In der Leben werden die Monosaccharide zu Glucose umgebaut. Die unverdaulichen Polysaccharide (z.B. Zellulose) werden als Ballaststoffe mit dem Stuhl ausgeschieden.
• Glykogenese Stoffwechsel der Kohlenhydrate Wird keine Energie benötigt, wird Glucose unter Einfluss von Insuling zu dem Polysaccharid Glykogen aufgebaut und in Leber und Muskel gespeichert. Wenn noch mehr Zucker aufgenommen wird, wird Glucose zu Fett umgebaut und im Fettgewebe gespeichert (welches bei Bedarf wieder mobilisiert werden kann).
• Glykogenolyse Bei erhöhtem Energiebedarf oder Hunger wird zunächst das Glykogen wieder zu Glucose aufgespalten (unter Einfluss von Adrenalin und Glukagon).  
• Zellatmung Wird Energie benötigt, wird die Glucose zu den Körperzellen transportiert und dort verbrannt. Energie wird dort in Form von ATP, Adenosin tirphosphat gespeichert. Diese erfolgt in in vier Schritten: 1. Glykolyse, anaerob - aus 1 Glucolse werden 2 Pyruvate, Brenztraubensäure + 2 ATP 2. Pyruvat wird zu Acety-Coenzym A umgewandelt, aerob. Bei Sauerstoffmangel wird Pyruvat zu Milchsäure abgebaut und es entsteht Muskelkater. Acetyl-CoA ist der Knotenpunkt des Intermediärstoffwechsel. Fette, Proteine und Glucose werden zu Acetyl-CoA abgebaut und können umgekehrt wieder aufgebaut werden. 4. Im Zitratzyklus werden aus Acetyl-CoA energiereiche Phosphate gewonnen. Es entstehen 8 Wasserstoffatome und 2 Moleküle CO2. 4. Die hierbei freiwerdenden Elektronen gelangen in die Atmungskette und werden an Sauerstoff gebunden. Hier entsteht Wasser und 38 ATP.
• Fette / Lipide Lipide sind nicht wasserlösliche, lipophile Stoffe. Echte Fette - Neutralfette sind Triglyzeride: Ester des Glyzerins mit 3 gesättigten oder ungesättigten Fettsärue. Mehrfach ungesättige Fettsäuren sind essentiell, der Mensch kann sie selber nicht herstellen. Der Hauptteil der Fette entsteht durch Triglyceriden. Ergänzt werden diese durch fettlösliche Vitamine, A,D,E,K; Cholesterin und Phospholipide. Biologische Funktion: - Substrate für Energiegewinnung -> Fettsäuren und Energiespeicher -> Triglyzeride - Aufbau von Zellmembranen aus Phospholipiden, Cholesterin - Ausgangsstoff für die Synthese von verschiedenen Botenstoffe - Steroidhormone, Prostaglandine..
• Wie werden die Fette verdaut? Im Magen werden durch die Magen-Lipasen bereits 20 Prozent der Fette gespalten. Im Duodenum erfolgt der Großteil der Fettverbrennung. Mit Hilfe der Gallensäure werden die Fette hier in kleinste Fetttröpfchen emulgiert, da so eine größere Oberfläche und somit eine größere Angriffsfläche für die Enzyme entsteht. Lipasen und Pankreaslipasen spalten die Triglyzeride zu Fettsäuren, Di- und Monoglyceride und Glycerin. - Glycerin und Fettsäuren werden resorbiert - kurzkettige Neutralfette gelangen über die Vena portae hepatis in die Leber - Triglyceride mit langkettigen Fettsäuren gelangen über die Lymphbahn in den großen Kreislauf Die Gallensäuren werden im letzten Abschnitt des Ileums resorbiert und gelangen über den Pfortaderkreislauf zurück in die Leber.  
• Lipolyse Bei erhöhtem Energiebedarf oder Hunger werden aus dem Fettgewebe die Triglyzeride wieder mobilisiert und der Energiegewinnung zugeführt. Schilddrüsenhormone fördern die Fettverbrennung.
• Eiweiß / Proteine Ketten aus Aminosäuren AS, funktionelle Gruppen - Carbosyl und Amino sind immer gleich, lediglich der Rest ist anders, 25 menschliche AS, davon sind 10 essentiell. Proteine unterscheiden sich durch die Anordnung der AS und ihre räumliche Struktur. Können auch nicht-proteinanteil haben z.B. Glycoproteine, Lipoproteine - 2 AS -> Dipeptid - bis zu 10 AS -> Oligopeptid - 10-100 AS -> Polypeptid - mehr als 100 AS -> Protein, Makropeptide
• Welche biologische Funktion haben Proteine? Strukturproteine in den Zellen Enzyme Rezeptoren Antikörper Protein, die Beweglichkeit verleihen - Aktin, Myosin Kanalproteine in der Zellwand
• Wie werden Proteine verdaut? Die Proteinverdaung setzt im Magen durch die Salzsäure ein - Denaturierung. Pepsinogen wird aus der Hauptzellen der Magenschleimhaut ausgeschüttet und zu Pepsin aktiviert. Im Dünndarm, dem Hauptort der Resorption, erfolgt die weitere Zerlegung. Aus dem Pankreas gelangen die Vorstufen Trypsinogen und Chymotrypsinoten ins Duodenum, wo Trypsiongen zu Trypsin und Chymotrypsinogen in Chymotrypsin aktiviert werden. Diese beiden Enzyme zerlegen das Eiweiß weiter in Tri- und Dipeptide bis zu den resorbierbaren Aminosäuren.
• Wo sind die Baupläne der Proteine gespeichert? in Form der DNA im Zellkern gespeichert. DNA Doppelhelix aus Nukleotiden - Phosphat + Desoyxribose + Base -> Adenin, Guanin, Thymin, Cytosin Nukleotide sind die Buchstaben der DNA, je 3 bilden ein Triplett, das 1 Aminosäure des Proteins kodiert.
• Transkription Da DNA im Zellkern ist, die Proteinsynthese aber außerhalb stattfindet, muss eine Kopie des DNA Teils erstellt werden, der den Bauplan für das Protein trägt. DNA wird dafür entspiralisiert und der Strang kopiert. Es entsteht eine einzelsträngige messenger RNA m-RNA. m-RNA wandert zu den Ribosomen und dient dort als Vorlage für die Proteinsynthese
• Was ist der Unterschied zwischen der RNA und DNA? Ribose in der RNA statt Desoxyribose Die Base Thymin in der DNA wird in der RNA durch Uracil ersetzt
• Translation m-RNA wird in das Ribosom eingefädelt Transfer RNA t-RNA bringt Aminosäuren, hat 2 Bindungsstellen eine für die Aminosäure und eien für das Nukleotid, das diese Aminosäure kodiert. Das Ribosom liest den Nukleotid-Code der m-RNA ab und verknüpft die Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge zur Proteinkette  
• Zelle Zelle ist die kleinste Bau- und Funktionseinheit des Körpers. Der Mensch besteht aus 10 hoch 13 Zellen. Sie besitzen Fähigkeit zu Stoffwechsel, Wachstum und Vermehrung. Sie haben je nach Funktion unterschiedliche Form - kugelig, viereckig.., Größe 5-120 Mikrometer und Lebensdauer - wenige Tage bis lebenslang. Im menschlichen Körper gibt es 200 verschiedene Zelltypen. Zelltypen -> Knochenzelle, Drüsenzelle, Sinneszelle, Epithelzelle, Blutzelle, Glatte Muskelzelle, Eizelle, Flimmerepithelzelle, Bindegewebszelle, Samenzelle, Knorpelzelle, Nervenzelle
• Bauplan der Zelle allen Zellen gemeinsam sind -> - Zellmembran - Zytoplasma - Zellkern - Zellorganellen - 50 Prozent des Volumens - Gebilde, die spezielle Stoffwechselfunktionen erfüllen und durch Membranen vom Zytoplasma abgetrennt sind -> Ribosomen, Endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Mitochondrien, Lysosomen und Peroxisomen, Zytoskelett aus Mikrotubuli und Zentriolen
• Zytoplasma - Zytosol Transparente Matrix aus 70 - 95 Prozent Wasser Rest - gelöste Stoffe -> Ionen, Proteine, Lipide, Kohlenhydrate, Stoffwechselprodukte, Reserve- und Speicherstoffe, Pigmente. . .
• Wie ist der Zellmembrann / Plasmalemm aufgebaut? Bimolekulare Lipidschicht aus Phospholipiden und Cholesterin, die mit Proteinen durchsetzt ist. Die äußere Schicht wird von einer dünnen Schicht komplexer Kohlenhydrate überzogen - Glykocalyx. Über sie können die Zellen einander erkennen und miteinander kommunizieren.  
• Welche Aufgaben hat der Zellmembran? Schutz und Stabilisierung der Zelle Träger der Rezeptoren - Kontakt zur Außenwelt reguliert Durchtritt von Stoffen, sie ist selektiv permeabel

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