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Stoffwechsel (Glycolyse, Citratzyklus, Atmungskette)

19.11.2023

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STOFFWECHSEL
Enzyme : Bau & Eigenschaften
-Enzyme sind Molekule, die stoffwechselvorgänge im Körper katalysieren.
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STOFFWECHSEL Enzyme : Bau & Eigenschaften -Enzyme sind Molekule, die stoffwechselvorgänge im Körper katalysieren. warend sie im organismus die Reaktionen steuern, verāndem sie sich selber nicht. -Ermöglichen biochemische Reaktionen L▷ bestimmte stoffe werden abgebaut oder umgewandelt - Manche Enzyme sind noch spezifisch: binden nur bestimmte Substrate - -Enzyme können ihre Wirkung oft erst entfalten, wenn sie von einem oder mehreren Cofaktoren aktiviert werden. (coenzyme) ·Enzyme beschleunigen eine Reaktion, da sie die notwen- adige Energie CAktivierungsenergie) herabsetzen. Bau von Entymen - Bestehen aus Proteinen (Apoenzym) - aktives zentrum (Bindungsstelle) Substrat Produkt Enzym viele Enzyme Funktionieren nach dem schlüssel-schloss - Princip 1 Katalisieren: Beschleunigung, verlangsamung oder Auslosung einer chemischen Stoffumsetzung Enzymregulation und -hemmung Enzyme konnen aurch Molekule reguliert werden Je nach Molekül wird die Enzymaktivitat erhöht (Aktivatoren) oder reduziert (inhibitor) Damit nicht zuviele Produkte bei einer Enzymreaktion ent- stenen, wird sie reguliert, durch Hemmung. substrat inhibitor Enzym Feedbackhemmung 1 Bei der Feedbackhemmung, auch Endprodukthemmung wirkt das Endprodukt als Hemmstoff für ein Enzym, um die überproduktion zu verningern. Es wird ein Multiencym komplex aurchlaufen, bei dem das produkt als Substrat für das nachfolgende Enzym fungiert. Dieses "Endprodukt " nennt man zwischensubstrat. Am Ende des Multientym komplexes entstent dann das entgültige Enaprodukt. Sina genug vorhande verhindert die Feedbackhemmung die Uber produktion , da dies für die zelle energetisch inefficient ist. Ein Endprodukt bindet also an das allosterische zentrum des 2 Schrittmacherenzyms (das Erste) und verhindert, durch veränderung des Enzyms die Bindung des Substrats. Dadurch können auch keine weiteren zwischensubstrate hergestellt werden....

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Sind nach einiger zeit die Endprodukte aufgebraucht, last sich das hemmenae Endprodukt und der Stoffwechsel kommt dieder zu stande. D. Multienzymkomplex Endprodukte 1 1 1 unterschiedliche Arten der Enzymhemmung irreversibel › nicht rūckgāngig > binaer fest ans aktive centrum Kompetitiv Hemmstoff 4 Konkurrenz Enzymhemmung -noch unterscheidbar - keine Produkte - Bei Substrat- Eneym aktives centrum Hemmstoff und substrat haben ähnliche Struktur erhöhung verhindert man Bindung des Hemmstoffes Substrat reversibel > Rückgängig > bindet nicht fest an aktives zentrum allosterisch Hemmstoff& substrat keine konkurent allosterisches zentrum aktives zentrum Entym -Hemmstoff binget an andere zentrum -Durch andocken von inhibitor verandert sich das aktive centrum L substrat bindet nicht mehr unkompetitiv Hemmstoff -Hemmstoff bindet an Enzym-substrat - - komplex Substrat wird durch veränderung von aktivem zentrum weggearuckt -Durch verringerte Substrat konzen- Das Coenzym NAD+ NAD (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotia) wirkt als Transportmittel für Elektronen und wasserstoffprotonen. AIS NAD+ ist das Enzym, unbelagen" und kann ,,! belagen". werden. Es reauciert zu NADH+H+. Es ist ein sehr leichtes Holekül und kann durch die celle diffundieren, um Elektronen bei anderen Reduktionsvorgangen abgeben. ATP- 02 Reduktion H₂O -synthase NADH+H+ Oxidation Reduktion NAD+ C6H1206 Oxidation CO₂ ATP-synthase ist ein Protein, welches in der Mitochondrie ATP synthetisiert. Dazu übertragt es eine Phosphat-Gruppe auf ein ADP (Adenosin- diphosphat), sodass ATP (Adenosintrphosphat) entstent. LD ADP phosphoryliert eu ATP Diese Form von ATP-synthase nennt man substretkettenphaspory- lierung. F₁ Fo Aufbau der ATP- •Synthase -integrales Protein - zwei komponenten: H+ ATP ·ADP+P; N-Seite ·Fo: -hydrophobe Peptiten F₁: - innerhalb der Membran -durchlässig für wasserstoffionen -aurch Protonbewegung drehbar hyarophile Bestandteile außerhalb der Membran - verschiedene untereinheiten mit drei aktiven zentren, die ATP bilden. können -arehbarer Stil in der Mitte, der die Komponenten verknüpft 2 aus einfachen Bestandteilen eine komplexe verbindung aufbauen 3 protein, dass die Membran gane durchdringt Glykolyse Die Glykolyse ist ein energieliefernder Stoffwechselweg, die keinen sauerstoff benötigt (läuft auch unter aneroben Bedingungen). Glykolyse findet in cellplasma und bei Pflanzenzellen in den chloroplasten stett Glucose wird in 10 schritten in Pyruvat umgewandelt · Salt der Brenztraubensäure In die Mitochondrien. transportiert ↓ Glucose Investiert" ABLAUF aerob ما anaerob Pyruvat L▷ wichtig für Energiegewinnung Acetylameisensäure vorbereitungsphase Ausgangsproduk+: Glucose zellatmung Garung ... raus bekommen" Glucose (C6) 2 pyruvat (C3) Z NAD+ -2 NADH + H+ 2 ATP - 4 ATP 2 NADH aerob = mit sauerstoff ·anaerob = ohne sauerstoff -Durch Phosphorylierung wird diese zu Glucose-6-phosphat L Schritt brauch+ Energie : 1 ATP wird eu ADP dephosporyliert - Glucose-6- Phosphat reagiert W Fructose-6-Phospat ( Molekül wird umge - baut, da sie Isomere sina) phosphogluciosomase -Durch Phosphofruktokinase wird Fructose-6-phosphat phosphoryliert zu Fructase-1, 6-bisphosphat ( Phospatgruppe am lten und 6ten zienatom) LD 1 ATP - 1 ADP CH ₂0~P c=0 HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH₂O~P - Fructose-1,6-bisphosphat von Aldolase aufgespalten zwei C3-Körper entstenen GAP (Glycerineldehyd-3-Phosphat) und DHAP -Triosephospatisomerase katalisiert die umlagerung von DHAP ZU GAP = 2 GAP 2 ATP verbraucht (negative Energiebilanc) " - alles doppelt weil aus Glucose zwei GAP wurden! Energiegewinnungsphase GAP oxidiert aurch GAPDH ZU 1.3- Bisphospnoglycerat LD NAD+ NADH+H* 1.3- Bisphospnoglycerat reagiert eu 3-Phospnoglycerat Phosphoglycera+kinase spaltet eine Phosphatgruppe ab, ale von ADP aufgenommen wird, wodurch ein ATP entsteht. LA Substratkettenphosphorylierung Phospnatgruppe von 3-Phospnoglycerat wird auf das zweite c-Atom übertragen und es entstent 2-Phospoglycerat Enolase sorgt für wasserabspaltung - phospoenolpyruvat (PEP) phospoenolpyruvat spaltet letete Phospatgruppe ab. ( ADP→ ATP) durch Pyruvatkinase Lo Pyruvat! 4 ATP hergestellt 2 verbraucht = +2 ATP " Glucose ATP 2 ADP Glykolyse Reaktionsschritte → Glucose-6-phosphat ADP 1,3-Bisphospho-+ glycerat 2 ATP A 2NADH 2H+ 2NAD+ 3-phosphat (GAP) Dihydroxyaceton- phosphat (DHAP) 12 3-Phosphoglycerat 2-Phosphoglycerat → Fructose-6-phosphat 기 ATP ·Glycerinaldehyd-Fructose-1,6-bisphosphat ADPA Phosphoenclpyruvat 2 ADP اله 2400 Pyruvat 2 NADH oxidative Decarboxylierung Pyruvat aus der Glycolyse wird in die Mitochondrien transportiert. 1. An der inneren Mitochonarien membran befindet sich ein Multienzym- komplex von dem Pyruvat wird ein co₂ abgespalten => C₂¯ Körper ↳ Abspaltung nennt man oxidative Decarboxylierung Die abgegebenen Elektronen + 2 protonen verden auf NAD+ über- tragen =P ZU NADH + H+ reduciert, C₂-Körper wird an das coenzym A gebunden => Acetyl-CoA Citratayclus 6 NADH 2 FADH2 (1) Das entstandene Acetyl-CoA (C₂) wird auf das C4 - Molekūl oxalacetat übertragen. Citrat (66) entstent (2) Citrat wird zu isocitrat (C6) umgelagert. (3) Isocitrat wird zu α- Ketoglutamat (cs) oxidiert. Dabei wird ein CO₂, ein wasserstoffproton & 2 Elektronen abgespalten. NAD+ wird eu NADH reduziert (4) α- Ketoglutamat Eu succinyi-CoA (C4) oxidiert. Co₂ wird ab- gespalten und NADT vira cu NADH reduziert (5) Teil der Energie von succinyl-CoA wird genutet um aus ADP+ P ATP nereustellen. Dabei entsteht succinat (C4) (6) Succinat verliert zwei wasserstoffatome und oxidiert somit zu Fumarat (C4). Die Elektronen werden auf FAD übertragen. FAD wird zu FADH₂ reduziert (7) Fumarat reagiert mit H₂0 zu Malat (C4) (8) Malat oxidiert w Oxalacetat (C4). NaD+ wird zu NADH reduziert Bei einem Glucose Molekúl entstehen beim Citrateyclus 4 CO₂, 2 FADH₂ und 2 GTP / ATP 6 NADH I COO™ HOCH ( CH2 coo 8-3-4-8 8-3-5-8 O= C coo CH₂ H₂0- CH₂ T COO™ NADH NAD+ 8 CH3-C- 7 ___} O COA C4 Malat 5 FADH₂ C4 Oxalacetat C4 Fumarat FAD Acetyl-CoA 6 C4 Succinat GTP ADP +P oxidative Phosphorylierung C6 Citrat 5 GDP +P 2 ATP COO I CH₂ HO-C-CO0" CH₂ Coo- C6 Isocitrat NAD* NADHA NADH NAD+ C4 Succinyl-COA C5- a-ketoglutarat HỌ – CH C1 COO™ I CH₂ I HC-COO COO™ COO- CH₂ CH₂ COO™ CH₂ CH₂ I C=O 1 COO™ (=o S-COA ELEKTRONENTRANSPORT NADH+H* UNA FADH₂ bringen die Elektronen und den wasser- Stoff our inneren Mitochondrien membran, wo die oxidative Phosporylierung stattfindet. 1 in der Membran sind vier Molekül komplexe (I, I, II, I) die Elektronen aufnehmen und abgeben können. Dazwischen sing proteine, die die Elektronen auf den nächsten komplex transportieren. ATMUNGSKETTE NADH+H* gibt zwei Elektronen an Komplex I ab. - NAD+ und zwei Protonen entstehen. Komplex I überträgt Elektronen auf ubichinon FADH₂ gibt Elektronen an Komplex II - auch an Ubichinon weiter - gibt sie an Komplex II weiter an cytochrom c weiter Komplex überträgt die Elektronen auf sauerstoff, der da- durch zu H₂O reduziert wird. 02 Immer wenn ein komplex ein Elektron weiter gibt wird ein bisschen Energie frei Intermembranraum: Konzentrationsgradient aktiver Transport gegen das Konzentrationsgefalle (von niedrig wu hoch) H₂0 Energie für aktiven Transport von Protonen in den intermembran- raum (über I, II, I) H₂0 herzustellen verbraucht Protonen, deshalb in der Matrix immer weniger als im intermembranraum, da proto- nen für H₂0 aus der Matrix genommen werden Der Aufbau des Protongradienten führt cu: - chemischem Konzentrationsgradient } Elektrochemischer elektrischem Ladungsgraaient Gradient bietet. 2. Teilschritt: chemiosmose - - eine Menge freie Energie Centlang ihres elektrochemischen Gradienten diffunieren sie durch das Protein) Kanalprotein: ATP-synthase Protonen können dem koncentrationsgefälle folgen noch - niedrig -Kopplung von Protonenfluss + ATP synthese = cnemiosmose -wanderung von Protonen führt zu räumlicher struktur - veränderung des Enzyms →→ Treibt Bildung von ATP an -▷ 100 ATP pro sekunde ATP verlässt durch Diffusion die Matrix Pro NADH: 2,5 ATP Pro FADH₂: 1,5 ATP Gesamtbilanz Atmungskette: 10 NADH + 2 FADH₂ + 28 ADP + 28 P₁ + 6 0₂ 12 H₂O + 10 NAD + + 2 FAD + 28 ATP Bau der Mitochonarien Matrix innere Ribosome Mitochonarien- membran DNA nur in eukaryotischen zellen · Bilden ATP verschiedene Typen: Ewa ATP synthase 1. sacculus - Typ 2. Tubulus-Typ > Nebennierenrinae > Wo steroide christae raum intermembran- außere Mitochon- arienmem- DIPIN hergestellt werden bran =O OH o=a_2 HO-P-O-P-O-P-0. I OH OH Phosphatreste 3. Christae - Typ Zucker Adenin OH NH₂ 4. Prisma-Typ ww > Lebereellen Neuronale Plasticitat -Die Fähigkeit des Gehirns, sich kontinuierlich zu verandern und an verschiedene Reice ancupassen Ritalin: - Leistungssteigernae wirkung inaem Dopamin-Wiederaufnahme blockiert wird → Dopaminspiegel in synaptischen Spalt steigt Lernonte Konzentrationsfähigkeit - Hemmt den Dopamin-Transporter überblick Dissimilation (Reakt nsorte) > organische Stoffe werden abgebaut aerober Prozess. > mit Sauerstoff > Mensch, Tier, Pile, Pflanze : Mitochonarien. > Bakterien: cytoplasma > zellen bauen Glucosa ab Energie wira frei Orte: anaerober Process >onne Sauerstoff > Garung > alkoholische Gärung: Ethanol 7 Milchsauregārung: Milchsaure Glykolyse cytoplasma citratzyklus: Eukaryoten: Matrix Prokaryoten: cytoplasma Atmungskette: inneren Mitochondrienmembran