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

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• Pyruvat Abbau : Was passiert nun mit Pyruvat? (Reaktion & *Hint* Komplex) Ziel = Pyruvat → Acetyl-CoA für Citrat-Zyklus i) Oxidative Decarboxylierung von Pyruvat                                     Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex Pyruvat + NAD+ + Coenzym A ———————→ Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+  ii) Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex Pyruvat-Dehydrogenenase (E1)  Dihyrolipoyl-Transacetylase (E2)  Dihyrolipoly-Dehydrogenase (E3)
• Wofür wird Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex gebraucht? Geben Sie die Bestandteile den Komplex (Prosthetische Gruppe) und Ziechen Sie Ihre jeweilige katalysierte Reaktionen. VL7 pg 5 i) oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA  ii) Pyruvat-Dehydrogenenase (E1)  = TTP (Thiminpyrophosphat)    Dihyrolipoyl-Transacetylase (E2) = Liponamid    Dihyrolipoly-Dehydrogenase (E3) = FAD (Flavinadenin-Dinukeotid) iii) E1 ⇒ katalysiert die Decarboxylierung der Pyruvat nach dessen Binden an TTP    E2 ⇒ entstehende Hydroxyethyl-Gruppe wird auf Liponamid übertragen & zur                                   Acteylgruppe oxidiert & dann auf Coenzym A übertragen    E3 ⇒ Regeneration der Oxidierten Form des Liponamid
• Der Citratzyklus: i) Findet in der ______ statt. ii) Liefert ____ für die biologische Endoxidation iii) Dient dem oxidativen Endbbau von ______, _______, & ______. iv) Beim Abbau von Acetyl-CoA wird Energie in Form von ____ gewonnen, darüber hinaus auch _____. v) Dient dem anabole Stoffwechsel → wichtig für _____-cylus & _______ & Synthese ...... . i) Findet in den Mitochondrien statt. ii) Liefert Wasserstoff für die biologische Endoxidation iii) Dient dem oxidativen Endbbau von Kohlenhydrat, Aminosäuren & Fettsauren. iv) Beim Abbau von Acetyl-CoA wird Energie in Form von GTP gewonnen, darüber hinaus auch Reduktionsmittel (NADH & FADH2). v) Dient dem anabole Stoffwechsel → wichtig für Harnstoff-cylus & Gluconeogenese. → Synthese von AS, Puring, Pyrimidin, Porphyrin (Häm)
• Zeichnen & beschreiben Sie die erste Schritt des Citratzykluses. ii) Citrat Bildung (C6) aus Acetyl-CoA (C2) & Oxalacetat (C4) i)      (4)                (2)       Citratsynthase                                       (6)Oxalacetat + Acetyl-CoA —————→ Citryl-CoA —————→ Citrat                                                                                  H2O → CoA - Acetyl-CoA an Bindungsstelle an Oxalacetat gebunden nach Konformationsänderung der Oxalacetat und Citratsynthase  - Citryl-CoA ensteht und zu Citrat und CoA hydrolysiert
• Zeichnen Sie den zweiten Schritt der Citratzyklus Citrat (C6) → Isocitrat (C6)     basically the same structural formula but just the OH & H are at switched, from top C, 2nd & 3rd.                              AconitaseCitrat ←——→ cis-Aconitat ←——→ Isocitrat               → H2O                H2O →
• Zeichnen Sie den dritten Schritte des Citratzyklusses. i) Isocitrat (C6) → α-Ketoglutarat (C5)     (6)                Isocitrat Dehydrogenase              (5)Isocitrat ————→ Oxalsuccinat ————→ α-Ketoglutarat       NAD+ → NADH + H+               H+ → CO2 *Remember when you remove a C = its usually comes out as CO2
• Zeichnen Sie den vierten Schritt des Citratzyklusses. (C5 → C4) 4. α-Ketoglutarat (C5) → Succinyl-CoA (4)                    α-Ketoglutarat-Dehydrogenaseα-Ketoglutarat ——————————→ Succinyl-CoA                   NAD+ + CoA —→ CO2 + NADH - Mechanismus wie Pyruvat-Dehydrogenase (Pyruvat → Acetyl-CoA)  TTP, Liponomad, CoA, FAD, NAD+ benötigt.
• Ziechnen Sie den fünften Schritt des Citratzyklus Wieso GTP können ensteht i)  Succinnyl-CoA (C4) → Succinat (C4)                     Succinyl-CoA-SynthetaseSuccinyl-CoA ————————→  Succinat + HS-CoA                        Pi + GDP → GTP - die Thioesterbindung (CoA-S-R) gespeicherte Energie ⇒ wird für die Bildung einer energiereichen Phosphorsäurenanhydridbindung im GTP.
• Zusammenhang zw. GTP und ATP GTP & ATP = Äquivalent, ohne Energieaufwendig ineinander umwandelbar.             Nuckleosid-Diphosphat-KinaseGTP + ADP ←————————→ ATP + GDP
• Zeichnen Sie den 6. Schritt des Citratzyklus. 6. Succinat (C4) → Fumarat (C4)          Succinat-DehdrogenaseSuccinat ——————→ Fumarat  (trans)                FAD → FADH2
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• Ziechnen Sie den 7. Schritt des Citratzyklusses. VL 7 pg. 15 7. Fumarat (C4) → Malat (C4)               FumaraseFumarat ————→ Malat             H2O→
• Zeichnen Sie den 8. Schritt des Citratzyklusses. 8. Malat → Oxalacetat    Malat-Dehydrogenase Malat —————→ Oxalacetat   NAD+ → NADH + H+
• Nettoreaktion des Citratzyklus Acetyl-CoA + GDP + Pi + 3 NAD+ + FAD + 2 H2O → Citrat + 2 CO2  + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + HS-CoA
• Was steuern die Vörgange des Citratzykluses? Kontrolle des CZ   i) Vermindernd:     • Ausrechende Energieversorgung = Hohe ATP- und NADH-Konz      • Anreichung Acetyl-CoA & Succinyl-CoA ⇒ sie werden nicht verbraucht ii) Beschleunigend:    • Niedriger Energiespiegel = Hohe ADP-Konz
• Welche Zwischenprodukten des CZ dient für Biosynthesen? & wofür? 1. Citrat = Fettsäuren, Steroide 2. α-Ketoglutarat = Glutamat → andere AS → Purin 3. Succinyl-CoA = Porphyrine, Häm, Chlorophyll 4. Oxalacetat = Aspartat → and. AS, Purine, Pyrimidine. (auch für Gluconeogenese)
• Was versteht man unter Oxidative Phosphorylierung? Dient zur Energiegewinnung in Form von ATP 
• Prinzip der oxidativen Phosphorylierung i) Koppelung die ______ von KH als Brennstoff (Substrate) über einen _____ an die Synthese von ___. ii) Biologische Oxidation verläuft als ______ der Substrate. iii) Der dabei freigesetzte _____ (Seine ___) werden auf eine Reihe Enzymsysteme übertragen. Dabei entsteht ein _____. iv) Atmungs-_____ nimmt Elektron des ______ auf, dabei erfolgt • eine Bildung von _____ & • Gewinn von _____. i) Koppelung die Oxidation von KH als Brennstoff (Substrate) über einen Protonengradient mit die Synthese von ATP. ii) Biologische Oxidation verläuft als Dehydrierung der Substrate. iii) Der dabei freigesetzte Wasserstoff (seine Elektronen) werden auf eine Reihe Enzymsysteme übertragen. Dabei entsteht ein Protonengradient. iv) Atmungs-Sauerstoff nimmt Elektron des Wasserstoffs auf, dabei erfolgt     • eine Bildung von Wasser   &     • Gewinn von Energie, ATP.
• Wo läuft oxidative Phospholierung ab? Nennen Sie die beteiligte subzelluläres Kompartiment, ihre Funktionen, enthaltende Enzyme? Mitochondrien: i) Matrix = Pyruvat-Dehydrogenase, β-Oxidation Citrat-Cyclus DNA- & Proteinsynthese ii) Innermembran (Cristae) = 75% Proteine Proteinkomplexe der Atmungskette ATP-Synthase Transportproteine iii) Intermembranraum Phosphorylierung andere Nukleotid als ATP 
• Verfahren der oxidativen Phosphoylierung. 1. Elektronen von NADH & FADH2 (von CZ) werden über Proteinkomplexe (inneren mito-Membran) auf O2 (Atmungskette) übertragen. 2. Dabei wird Energie frei, die wird zum Pumpen von H+-Ionen aus Matrix genutz.  3.  Der H+-Gradient wiederum stellt einen Energiespeicher dar,  der die ATP-Bildung antreibt
• Wie viel ATP werden aus NADH und FADH2 gewonnen? aus NADH = 2.5 ATP aus FADH2 = 1.5 ATP
• Was ist verantwortlich für die Koppelung den Elektronentrasport der Atmungskette mit der ATP-Synthese bei der oxidativen Phosphorylierung ? 1. Protonenmotorische Kraft des H+- Gradienten
• Was sind die Folge einer Protonenbewegung auf den Proteinkomplexe in der Mitonchondrien bei der oxidativen Phosphorylierung? 1. pH-Gradient = H+ Konz in Mitochondrien niedrige als in de übrigen Zelle 2. Spannungs-Gradient (Menbran-Potential) = Innenseite - , Außenseite + (Intermembran-cytolsol)
• Bestandteile des Proteinkomplexes (oxidativen Phosphorylierung) 1. NADH-Dehydrogenase-Komplexe 2. Ubichinon 3. Cytochrom-c-Reduktase-Komplex 4. Cytochrom c 5. Cyrochrom-Oxidase-Komplex 
• Was versteht man unter Thermogenin? Thermogenin = Entkopplungsprotein (UCP) Ein Ionenkanal-Protein in Mitochondrien von Braunem Fettgewebe Entkoppler der Oxidativen Phosphorylierung         ⇒ H+ fließen durch UCP 1 statt ATP-Synthase        ⇒ Erzeugt Wärme statt ATP
• Energiegewinn aus Glukose: i) Glykolyse ii) Pyruvatdehydrogenase iii) Citratzyklus i) Glykolyse                   1. Stuffe= -2 ATP, 2. Stuffe x2 = 4ATP + 2 NADH  ⇒ 2 ATP + 2 NADH (2.5 ATP) ⇒ 7 ATP ii) Pyruvatdehydrogenase (x2) 2 NADH (2.5 ATP) ⇒ 5 ATP iii) Citratzyklus (x2)  20 ATP  ⇒ ∑ = 32 ATP      gegenüber 2 ATP anaerob
• Was sind die physiologische Bedeutung des Pentosephosphatwegs? Pentosephosphatwegs: 1. Gewinnung von NADPH + H+   = für reduktiv verlaufender Stoffwechsel Cytoplasmaisches Fettsäure-Synthese Cholesterinbiosynthese Zahlreiche Hydroxylase-Reaktion =  Einbringung einer Hydroxygruppe in ein Molekül 2. Bildung von Ribose-5-Phosphat  = Synthese von Nukleinsäuren & Nukleotiden ( z.B ATP NAD+ in Tieren, Pflanzen, & Mikro.) Synthese essentieller AS (Histidin, Tryptophan, Phenylalanin bei Mikro & Pflanzen) Assimilation von CO2 in grünen Pflanzen
• Wie wird NADPH gewonnen? NADPH = Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat Basically an Extra Phosphatgroup (PO3-) on NAD+ durch Pentosephosphatweg 
• Volle Pentosephosphatweg Verfahren: 2 Teile = Oxidativer Teil Nicht-oxidativer Teile 1. Oxidativer Teil = Geschwindigkeitsbestimmend = NADP+-Spiegel - Regulator i)     Glc-6-Dehdrogenase                         Lactonase         Gluconat-6-P-DehydrogenaseGlc-6-P ←—→ 6-Phosphogucono-δ-lacton ←—→ Gluconat-6-P ←——→ Ribulose-5-P +CO2        NADP+→NADPH + H+                          H2O→H+                 NADP+→NADPH ii)           Phosphopentose-Isomerase    Ribulose-5-P —–isomiert–→  Ribose-5-P 2. Nicht oxidativer Teil = 2 Enzyme  Transketolase TTP als pro.grupp = übertragung auf Aldose  Transadolase = übertragung aud Aldose   3 Ribose-5-P ←—→ 2 Frc-6-P + Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP)
• Wozu führt einer Mangel an Glc-6-P-Dehydrogenase? Begründung 1. führt zu Störungen des Redoxhaushaltes, da Gluthathion nicht mehr ausrechend reduziert wird:   ⇒ Gluthathion ist für die Zerstörung von giftigen Peroxiden benötigt. Glutathion Peroxidase2 GSH + RO-OH ←—→ GSSG + H2O + ROH Glutathion ReduktaseGSSH + NADPH + H+ ←——→ GSH + NADP+ GSH = γ-Glutamylcysteinyglycin (reduzierte Glutathion)GSSG = oxidiertes Glutathion
• Verwertung von Glucose-6-Phosphat hängt von... Bedarf an NADPH, Ribose-5-Phosphat, ATP
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• Wofür wird Glucuronsäure benötigt? Woraus wird es gewonnen?? 1. Entgiftung:      i) Gift- und Arzneistoffe (Exogenestoffe)     ii) Steroidhormone        (Endogenestoffe)              z.B Östrogen werden wasserlöslich gemacht durch Verbindung mit Glucuronsäure ⇒                   ⇒diese Konjugate leichter ausgeschieden werden. 2. Bestandteil von Glykosaminoglykanen in Proteoglykanen (Knorpel) 3. Ausgangspunkt für die Biosynthese von Ascorbinsäure (Vit C). 5. Glucuronsäure wird aus UDP-aktiverter Glucose gewonnen
• Was versteht man unter UDP-Glucose? .. Baustein der Glykogensynthese und spielt somit eine Rolle im Glucosestoffwechsel.

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