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Biochemie (Fach) / Stoffwechsel der Kohlenhydrat I (Lektion)

Uni Bonn SS2016

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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 Nukleinsäure 4. Bilden spez. Gruppen der Glykoprotein & Glykolipide der Zellmembran - Struktur und Integretität 
  • 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) all the -OH are on the right side
  • 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-Erthrose 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-Erthrose = 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-Glucopyranose β-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
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  • 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 Gewebe 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 & Fettgewebe ii) 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? i) 2 Hoch energetische Phosphoanhydridbindung (zw. Phophat) vorhanden = also durch Resonanzstabilisierung einer Phosphoanhydridbindung  ⇒ Hydrolyse Produkte = niedrige energetisch ii) Elektrische Abstoßung zw. den negativ gelandene Sauerstoffionen (PO32-)  ⇒ Wirkt destabilierend iii). Hydratationsstabilisierung steigt = ATP < ADP < AMP < PPi < Pi PPi  = P2O74- Pi = PO43-
  • Ist Phophrylierung der Glucose eine gekoppelte reaktion? Begründung Ja, gekoppelte Reaktion ermöglichen biochemische Prozesse (Kopplung einer Endogenen mir einer exergonen Reaktion. (Energy absorb = + enthalphy, Energy Released = - enthalphy)
  • 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
  • Was passiert zu phosphorylierten Glucose in der Zelle? entweder in: Glykolyse Glykogenstoffwechel Pentosephosphatweg
  • Wir wissen dass Kinase Phosphatgruppe auf andere Moleküle überträgt, Wieso denn bei Phosphorylierung der Glucose, Hexokinase Phosphatgruppe auf Glucose überträgt 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 Glucose Glucose —→ Glucose-6-Phosphat  Hexokinase ATP → ADP 2.  Isomerierung von Aldose zu Ketose  Glucose-6-Phosphat ←→ Fructose-6-Phosphat Glucose-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 Adolspaltung zur 2 Triosephosphaten Frc-1,6-BP ←→ Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) + Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP)  Aldolase 4. ii) Isomierung von Ketose zu Aldose  DHAP —→ GAP Triosephophat-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, dasas Pi übertragen werden kann. 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
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  • 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) ___ wischtigste 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, ist ____ in Leber eine wichtige Rolle für den Fructosestoffwechsel. v) Vorkommen folgende Enzym: i) Spaltung im Intestinaltakt, durch Pfortader zur Leber. ii) Leber iii) im Muskel- & Fettgewebe = Hexokinase iv) in Leber, Nieren, Dünndarm-Mucosa = Fructokinsae
  • Beschreiben Sie die Reaktion von Fructosestoffwechsel in der Leber bzw. andere Gewebe sowie Muskel.                 Fructo-kinase 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. Denn Fructose wird im Peripheren Gewebe insulinUNabhängig aufgenommen! ii) Sorbitol kann in Glucose oder Fructose , da insulinabhängige Wege umgangen werden.
  • Ziechen & 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-Epimerase UDP-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-Isomerase Man-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, aber auch in Niere, Gehirn, Skellett, Herzmuskel. (basically the reverse of Glykolyse! but there are irrversible Reaktion so how? Use different Enzymes)
  • Wofür ist Glucose notwendig? Ihre Speicherform in Leber/Muskel/Blutt i) Energiegewinn in Muskel, Gehirn & Erythozyten ii) 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. Irreversibeler Schritt der Gluconeogene : (Reaktion+Enzym, Bedeutung, Vorkommen) i)            Fructose-6-BiphosphotaseFruc-1,6-BP ———————→􏰂 Fruc-6-P + Pi ii) Fructose-6-Biphosphotase = 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) Fortsetzung 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) Fortsetzung der Glykolyse hängt von der NAD+-Konzentration ab. iii) Anhaufung 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 GTP ii ) 2 Pyruvat +  4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O → Glucose + 4 ADP + 2 GDP + 6Pi + 2 NAD+ + 2 H+  

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