Welche Arten von Metabolismus gibt es?
- katabolische Reaktion(Katabolismus= Energiestoffwechsel) =>Brennstoffe->CO2 +H2O +nutzbare Energie
- anabole Reaktionen(Anabolismus=Baustoffwechsel) z.B.Synthese von Glucose,Fetten =>nutzbare Energie+einfache Vorstufen->komplexe Moleküle
- amphibole Stoffwechselwege: abhängig von Energiebedingungen anabolisch oder katabolsich
Welche beide Kriterien muss mein Stoffwechselweg einhalten?
1)spezifische Einzelreaktionen 2)Abfolge Reaktionen muss thermodynamisch begünstigt sein(ΔG<0)
Wiederholung: wie kann ΔG für eine Reaktion bestimmt werden?
Welche Möglichkeit gibt es eine nicht spontane Reaktion spontan zu machen?
ΔG=ΔG0/+RTln[C][D]/[A][B]
daher ist ΔG abhängig von:
ΔG0/=Änderung freie Standarbildungsenthalpie
und Konzentrationen der Reaktanden
-wenn ΔG für eine Reaktion positiv ist, kann diese Reaktion mit einer begünstigten Reaktion, die mit ihr gekoppelt ist ermöglicht werden
=>d.h. enzymatische Reaktionen die so gekoppelt werden dass ΔG insgesamt negativ ist
Was ist ATP?Warum ist es ein Energieträger?
- Nukleotid aus Adenin,Ribose und Triphosphateinheit
- aktiv gewöhnlich als Komplex Mit Mg2+-Ionen
- Triphosphateinheit mit 2 Phosphorsäureanhydridbindungen
- >viel freie Enthalpie bei ATP+H2O->ADP+Pi oder ATP+H2O-> AMP+PPi(Pyrophosphat)
Wie werden Di-oder Triphosphate anderer Nukleotide synthtisiert?
Welche Rolle spielt ATP im Metabolismus?
- ATP-Hydrolyse treibt den Metabolismus über gekoppelte Reaktionen an
- Die Kopplung an n ATP-Moleküle verschiebt das Gleichgewicht einer Reaktion im Vergleich zur ungekoppelten Reaktion um 108n.
Wieso hat ATP ein höheres Phosphorylgruppenübertragungspotential als Glycerin-3-phosphat?
- ΔG0/ der Hydrolyse von Glycerin-3-Phosphat ist kleiner als ATP->Tendenz terminale Phosporylgruppe auf Wasser zu übertragen
- erklärt:
1. Resonanzstabilisierung:Orthophsophat(Pi) stärker resonanzstabilisiert als jede Phosphorylgruppe ATP->mehrere Resonanzformen ählicher Energie
2. elektrostatische Abstoßung: pH 7 -> Triphosphateinheit 4 negative Ladungen
3. Stabilisierung durch Hydratation: Wasser bindet an ADP und Pi und stabilisiert diese->
4. Zunahme Entropie
3.
Warum ist ATP die Hauptwährung von Energie, obwohl sein Phosphorylgruppenübertragungspotential nicht das höchste ist? Erklären anhand Kreatinphosphat?
- ATP steht in seinem Phosphorylgruppenübertragungspotential zwischen wichtigen Phosphorylierten Molekülen-> Überträgerfunktion
- Reservoir Kreatinphosphat im Muskel kann bei körperlicher Anstrengung Phosphorylgruppe auf ADP übertragen->über Kreatinkinase
- (ph7)freie Enthalpie Hydrolyse Kreatinphosphat -43,1 kj/mol und ATP -30,5 kj/mol->Änderung -12,5kj/mol->Gleichgewichtskonstante von 162
Allgemein: wie wird ATP generiert und wie wird es verbraucht?
Was lässt sich zum ΔG0/-Wert für die Oxidation von C1-Verbindungen sagen?
je stärker reduziert ein Kohlestoff, desto exergonischer seine Oxidation
Wie wird die Energie, die bei der Oxidation einer Kohlenstoffverbindung frei wird in ATP festgelegt?
1) Oxidation und Phosphorylierung sind gekoppelt
2) Nutzung des Phosphorylgruppenübertragungspotentials
- Oxidationsenergie anfänglich in energiereicher Phosphatverbindung eingefangen und dann zur Bildung von ATP genutzt
Was kann man die ultimative Triebkraft der ATP-Synthese der Zelle nennen?
-elektrochemisches Potential von Ionengradienten über eine Membran erzeugt durch OXidation von Kohlenstoffbrennstoffen
Was sind die drei Stufen der Energiegewinnung?
Welche wiederkehrenden Muster gibt es in Stoffwechselwegen?
- )aktivierte Carrier(NAD(P)H,FAD,Coenzym A (CoA)
- )ähnliche bzw. gleiche Schlüsselreaktionen wiederholen sich im Stoffwechsel
- )3 Arten Regulation con Stoffwechselprozessen
Was versteht man unter aktivierten elektronencarriern für die Brennstoffoxidation
- Brennstoffmoleküle geben Elektronen an bestimmte Carriermoleküle ab-> Pyridinnukleotide oder Flavine
- >reduzierte Formen Carrier übertragen Elektronen mit hoher potenzieller Energie auf O2
-
Wie ist NAD+ als Elektronencarrier aktiv?
- Nicotinamidadenindinukleotid->reaktiver Teil Nikotinamidring-> Oxidation eines Substrats Aufnahme ein Wasserstoff-Ion und zwei Elektronen->Hydridion-> reduzierte Form NADH
- Dehydrogenierung-> ein Hydridion übertragen und ein Proton frei
Wie sieht NADH aus?NADPH?
-ADP-Einheit +Ribose+ Nicotinamid(Derivat Nikotinsäure + Amid)
Wie funktioniert FAD als Elektronencarrier?
- Flavinadenindinucleotid(FAD->oxidiert FadH2 red.)
- reaktiver Teil-> Isoalloxazinring
- nimmt 2 Elektronen und 2 Protonen auf
Wie sieht FAD aus?
-Isoalloxazinring+Ribitol(Riboflavin)+ADP
Was ist die Funktion von NADPH?
- Nicotinamiddinucleotidphosphat -> Reduktionsäquivalent
- in reduzierter Form als Elektronendonor Elektronen mit hoher potentieller Energie
- 2´-Phosphatgruppe an Adenosin als Marker für Enzyme
- wird ausschließlich für reduktive Biosynthesen benutzt
Was ist die Funktion von CoA? Wie sieht es as?
- Coenzym A->aktivierter Carrier von C2-Fragmenten
- überträgt Acylgruppen->wichtige Rolle Kata und Anabolismus
- endstänige Sulfhydrylgruppe CoA- reaktive Stelle-> Acylgruppen(z.B. Acetyl) als Thioesther gebunden-> Acyl-CoA(Acetyl-CoA)
- Struktur: ADP-Grundeinheit
- >wichtig Thioalkohol
Was lässt sich zur Thermodynamik des Thioesthers des Acyl-CoAs sagen?
- Thioester thermodynamisch instabiler als Sauerstoffester, da Elektronen der C=O-Bindung mit C-S-Bindung weniger stabile Resonanzstrukturen binden können als mit C-O-Bindung->freie Enthalpie spaltung-> -31,4kj/mol
- Acetyl-CoA hat ein hohes Acetylgruppenübertrgaungspotential, da Transfer der Acetylgruppe exergonsich ist
Wie kann CoA z.B. an Essigsäure binden? Was ist hier besonders?
- Acetat an CoA über Thioester gebunden
- Thioester weniger Resonanzstrukturen-> mehr Energie in Bindung
- > Hydrolyse Thioester mehr ΔG als normaler Ester
Was ist das besondere an Carriermolekülen?
- kinetisch stabil, obwohl exergonische Reaktionen ermöglicht
- erst durch Enzymwirkung wird Energie genutzt
- Stabilität->Energie wird vorrätig gehalten - Univerisalität->wenige Carrier für viele Prozesse
