Biochemie (Fach) / Biosynthese und Abbau von Glykogen (Lektion)

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• In welchem Bereich sollte die Glucosekonzentration im Blutplasma liegen? 70 - 110 mg/100ml bzw. 4-6 mmol/l
• Wo und wieviel Glucose kann der Organismus speichern? 150 g Glucose in Form von Glykogen in der Leber (-> macht 10% des Organgewichts aus) 250g Glykogen in der Skelettmuskulatur (-> macht 1% der Gesamtmuskelmasse aus)
• Zu welcher Gruppe von Polysacchariden gehört Glykogen und wie entsteht es? Es ist ein Homoglykan, dh es besteht aus gleichwertigen Monosacchariden die glykosidisch verknüpft sind => Polymerisation von 1000 von Glucosemolekülen.
• Welche 2 Enzyme wandeln "freie" Glucose in Glucose-6-phosphat um und wo kommen diese vor? 1, Hexokinase in Muskel und Leber 2, Glucokinase in Leber
• Wieviele Reaktionsschritte führen von G-6-P zur linearen Glykogenkette? 3 Reaktionsschritte
• Nennen Sie die Reaktionstypen und dazugehörigen Enzyme bei der Glykogensynthese. 1, Intramolekularer Transfer einer Phosphatgruppe durch Glucosephosphat-Mutase (G-6-P -> G-1-P) 2, Transfer von UMP durch UDP-Glucose-Pyrophosphorylase 3, Knüpfung alpha-1,4-glykosidischer Bindungen durch Glykogen-Synthase 4, Knüpfung alpha-1,6-glykosidische Bindungen durch das branching enzym 
• Wo und in welcher Form wird Glykogen gelagert? in Form winziger Granula im Cytosol von Hepatocyten und Myocyten
• Wie wandelt das Enzym Glucosephosphat-Mutase G-6-P in das isomer G-1-P um? Über dessen phosphorylierten Serylrest im aktiven Zentrum. Es überträgt zunächst die Phosphatgruppe auf das Substrat G-6-P, wodurch Glucose-1,6-bisphosphat entsteht. Dieses gibt seine C6-Phosphatgruppe an den Serylrest der Mutase ab => G-1-P
• Was wird bei der Glykogensynthese unbedingt benötigt? eine aktivierte Form der Glucose (UDP-Glucose)
• Wie entsteht die aktivierte Glucose für die Glykogensynthese? Welches Enzym ist daran beteiligt? Das Enzym UDP-Glucose-Pyrophosphorylase verknüpft den Phosphatrest von G-1-P mit dem alpha-Phosphat von UTP. Dabei wird Pyrophosphat abgespaltet und UDP-Glucose gebildet.
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• Was ist an der UDP-Glucose besonderns, womit ist sie vergleichbar? Sie besitzt eine glykosidische Phosphoesterbindung mit hohen Gruppenübertragsungspotenzial. Sie ist mit einer Thioesterbindung im Acetyl-CoA oder den Säureanhydridbindungen im ATP vergleichbar.
• Wie heißt das Schlüsselenzym beim Gylkogen Aufbau? Glykogen-Synthase
• Wie wirkt sich ein fallender Blutzuckerspiegel auf die Glykogen-Synthese aus? Glucagon wird ausgeschüttet und aktiviert die Proteinkinase A, die daraufhin das Enzym Glykogen-Synthase phosphoryliert. Mit zunehmenden Phosphorylierungsgrad wird die b-Form der Synthase immer mehr inaktiviert.  dh. die Glykogen-Synthese stoppt
• Wie wirkt sich ein steigender Blutzuckerspiegel auf das Enzym Glykogen-Synthase aus? Insulin wird ausgeschüttet und aktiviert die Proteinphosphatase-1, diese dephosphoryliert die b-Form der Synthase, wobei es in die aktive a-Form übergeht.  d.h. Glykogen-Synthese findet statt
• Welche allosterischen Modulatoen beeinflussen die Aktivität der Glykogen-Synthase? 1, G-6-P und ATP stimulieren die inaktivierte b-Form der Synthase 2, AMP hemmt die b-Form weiter
• Wie wird die Glykogen-Synthase gesteuert? 1, durch die Hromone Glucagon und Insulin 2, durch die Metabolite G-6-P und ATP/AMP
• Was benötigt die Glykogen-Synthase als Starter? eine Akzeptorkette, die mind. 4 Glucosemoleküle lang ist
• welches wichtige Protein hilft bei der Glykogensynthese mit? Glykogenin
• Erklären Sie die de-novo-Synthese von Glykogenpartikeln an Glykogenin. Das cytoplasmatische Protein Glykogenin besitzt eine endogene Glycosyltransferase-Aktivität, womit es ein erstes aktiviertes Glucosemolekül auf einen Tyrosylrest seiner Polypeptidkette überträgt. Es fügt weitere Glucosemoleküle alpha-1,4-glykosidisch dran bis eine Startkette von ca. 8 Glucoseresten vorliegt. Die Glykogen-Synthase bildet mit dem Glykogenin einen Komplex und fügt weitere Glucosereste an das nicht reduzierende Ende.
• Wleches Enzym ist für die Verzweigung der Glykogenketten zuständig? Amylo-alpha-(1,4->1,6)-Transglykosylase bzw. branching enzyme o. Glycosyl-Transferase genannt
• Beschreiben Sie die Reaktion des branching enyzme. Zuerst löst es eine alpha-1,4-glykosidische Bindung und überträgt eine terminale Kette (ca. 7 Glucosereste) auf die C6-Position eines "internen" Glycosylressts einer zweiten Kette über eine alpha-1,6-glykosidische Bidnung.
• Wieviele Verzweigungsebenen besitzt typischerweise ein Glykogenpartikel? bis zu 12
• Welche Bedingungen sollten für einen effizienten Zwischenspeicher von Glucose erfüllt werden? 1, rascher Zugriff für auf- und abbauende Enzyme 2, dichte, platzsparende Packung der Glucoseeinheiten
• Was ist auf der sphärischen Oberfläche eines Glykogenpartikels? die nicht reduzierenden Enden sind für glykogenabbauende Enzyme gut zugänglich
• Wie viele Enzyme werden zur Synthese des verzweigten Glucosepolymers benötigt? 4 Enzyme Glucosephosphat-Mutase UDP-Glucose-Pyrophosphorylase Glykogen-Synthase branching enzyme

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