Kohlenhydrate: fertig? Flashcards
1
Q
Welche biologischen Funktionen beeinhalten Kohlenhydrate? (4)
A
1) energiespeicher, Brennstoffe, metabolite
2) DNA/RNA Bestandteile
3) strukturelemente der zellwände von Bakterien/Pflanzen
4) Bestandteil von Proteinen und lipiden
Informationsweitergabe
2
Q
aus was bestehen kohlenhydrate? Welche Verbindungen (stoffklassen) sind kohlenhydrate?
A
Kohlenstoff und wasser
Monosaccharide: Aldehyde/ keton mit 2 odr mehr hydroxygruppen
3
Q
Summenformel von Kohlenhydraten
A
(C-H2O)_n
Mit n >= 3
4
Q
Bezeichnung für:
Bild/ spiegelbild
D/L und r/s
A
Enantiomere
5
Q
Bezeichnung für:
Nicht spiegelbildliche stereoisomere
A
Diastereoisomere
6
Q
Bezeichnung für:
Haben mehrere chirale Zentren
Unterscheiden sich in einem
A
Epimere
7
Q
Bezeichnung für:
Wo wird das chirale zentrum angegriffen?
Alpha/beta
A
*Anomere
8
Q
*Aldose
A
R-CHO kopfgruppe
9
Q
*Ketose
A
R-COR’ kopfgruppe
Ein asymmetrisches Zentrum weniger!
10
Q
*Halbacetal
A
Durch Ringbildung von Aldosen
Aldehyd +Alkohol
HO OR'
\ /
C
/ \
R H
11
Q
*Halbketal
A
Durch Ringbildung von ketosen
Keton + Alkohol
HO OR''
\ /
C
/ \
R R'
12
Q
Pyranosen
A
Ensteht durch Nukleophiler Angriff der C6 hydroxylgruppe > 6 Ring mit O
13
Q
Furanose
A
Entsteht durch nukleophiler Angriff der C5 hydroxylgruppe > 5 Ring mit O
14
Q
Axial
A
Vertikale Anordnung
Kleine substituenten
15
Q
Äquatorial
A
Horizontal
Große substituenten
16
Q
Alpha glykosidische bindung
A
OH nach unten am C1
17
Q
Beta glykosidische bindung
A
OH nach oben beim C1
18
Q
C1
A
Anomerer kohlenstoff
19
Q
D zucker
A
am 5. C OH rechts: (in ringform: unten)
20
Q
L Zucker
A
am 5. C OH links (in ringform: oben)
21
Q
Was ist Voraussetzung dafür dass ein Zucker reduzierend wirken kann?
A
Offene Form
Aldosen (Ketosen reagieren zwar, aber langsam)
Ein freier anomerer kohlenstoff
22
Q
Fehlingssche lösung
A
Nachweisreaktion für reduzierende zucker
Blauses Cu2+ -> Cu+ -> Cu2O (roter NS)
Zucker wird zur carbonsäure oxidiert
23
Q
Welche Eigenschaften des zuckers ändern sich durch die phosphorylierung?
A
- ## LadungPermeabilität verschwindet - Stabilität fällt -> reaktivität steigt
24
Q
2 moleküle D-glucose ergeben:
A
1 Molekül maltose
25
Durch was werden zwei monosaccharide verknüpft?
N-/O-glykosidische bindung
26
Alpha-d-glucopyranosyl-(1-4)-alpha-glycopyranose
Maltose
27
Beta--D-galactopyranosyl-(1-4)-alpha-glycopyranose
Lactose
28
Alpha-D-Glucopyranosyl-(1-2)-beta-D-fructofuranose
Saccharose
29
Polysaccharide
Mehrfachzucker
30
Wie sind Zucker die dem energiespeicher dienen verknüpft?
Alpha-glykosidisch
Stärke: amylose, amylopektin, glykogen
31
Wie sind Zucker die der strukturbildung dienen verknüpft?
Warum + Bsp
Beta-glykosidisch
- > bilden lineare ketten ,die horizontal über WBB verbunden sind (stabil!)
- > Ausbildung von Beta Faltblatt
Cellulose
Chitin
32
Proteoglykane
Bsp
Proteine die an glykosaminoglykane geknüpft sind
Heparin
33
Glykosyltransferasen
Enzyme die Proteine an Kohlenhydrate - Oberflächen knüpfen
Informationsträger
Zellmarkierung
Werden durch Stoffwechselzwischenprodukte markiert zb NDP/UDP
34
Glykoproteine
Oberflächen Proteine, die an Kohlenhydrate binden
Häufig in Eukaryoten, selten in proka
Bindung an An (asparadin) nur in sequenzmotiven
ansonsten bindung ab ser/thr
35
Lectine
Spezifische Kohlenhydratbindene Proteine
Liest Infos aus
36
Glykolyse reaktionsgleichung
C6H1206 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P ---> 2 C3H4O3 + 2 NADH + 2 ATP + 2 H2O
37
Durch welche stoffwechselwege wird das aus der glykolyse gewonnene Pyruvat und NADH weiterverarbeitet?
Aerob: citrat-zyklus und Atmungskette
Anaerob: gärung
38
Zwischenprodukte der glykolyse
Glucose
Glucose-6-phosphat
Fructose-6-Phosphat
Fructose-1,6-biphosphat
Glycerinaldehyd-3-phosphat
1,3-Biphosphoglycerat
3-phosphoglycerat
Phosphoenolpyruvat (PEP)
Pyruvat
39
Enzyme der glykolyse
Hexokinase
Glucose-6-phosphat-isomerase
Phosphofruktokinase
Aldolase// triphosphat-isomerase
Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase
Phosphoglycerat-kinase
Phosphoglycerat-mutase
Enolase
Pyruvat-kinase
40
glykolyse
allg
Kinase
Phohatgrupppentransfer
ATP - P
ADP + P
Einfangreaktion
metallabhängig
Sicherheitsmechanismus: induced fit
41
glykolyse
allg
Isomerase/mutase
Aldosen ketose
Katalyse der ringöffnung
42
glykolyse
allg
Aldolase
Aldolspaltung
C6 in 2×C3
Lyase
Reversibel: Addition Spaltung
43
glykolyse
allg
Dehydrogenase
e- auf NAD+
Substrat +P
44
glykolyse
allg
Mutase
Phosphattransfer
45
glykolyse
allg
Enolase
-H2O unter Bildung einer DB
46
glykolyse
Hexokinase
1. Schritt
Glucose + ATP -> glucose-6-phosphat + ADP + H+
ungeladen/ geladen/polar/unper-
Neutral meabel
- Einfangreaktion
- Destabilisiert Glucose
- metallabhängig
- sicherheitsmechanismus: induced fit
GG_P
Irreversibler Schritt
Regulationspunkt
verbraucht ATP
in GNG: Glucose-6-Phosphatase (H2O rein, Pi raus)
47
glykolyse
Glucose-6-phosphat isomerase
2. Schritt
Glucose-6-phosphat -> Fructose-6-Phosphat
-Aldose-ketose
-Katalyse der ringöffnung
-Intermediat endoliat
-Keto-Enol-Tautomerie
-> nötig damit Spaltung in 2 x C3 möglich
GG_E=P
48
glykolyse
Phosphofruktokinase
3. Schritt
Fructose-6-Phosphat +ATP -> Fructose-1,6-bisPhosphat + ADP + H+
Metallabhängig (mg2+)
allosterisches
Enzym-> Regulation der glykolyse
Irreversibler Schritt
Regulationspunkt
GG_P
verbraucht ATP
in GNG: Fructose-1,6-Bisphosphatase (H2O rein, Pi raus)
49
glykolyse
Aldolase
4. Schritt
Fructose-1,6-biPhosphat -> dihydroxyacetonphosphat + glycerinaldehyd-3-phosphat
Lyase
Reversible: Aldolspaltung/Addition
reagiert weiter
die phosphate sorgen dafür, dass verbindung in zelle eingeschlossen ist (polar)
GG_E
50
glykolyse
Triphosphat-isomerase
im 4. Schritt
Dihydroxyacetonphosphat-> glycerinaldehyd-3-phosphat
- Intramolekulare Redoxreaktion /1C ox -> 1C red
- Extrem schnell ("perfektes Enzym")
- (Beta/alpha)_8 - Barrel
- Kopf: katalyse + bauch: Stabilität
- Verhindert unerwünschte nebenreaktion - negative Katalyse
- wichtig für den nachfolgenden doppelten Reaktionsverlauf!
GG_E=P
51
glykolyse
Glycerinaldehyd-3-phosphat dehydrogenase
5. Schritt
Glycerinaldehyd-3-phosphat + NAD+ + P -> 1,3-biphosphoglycerat + NADH + H+
```
Kopplung von oxidation an phosphorilyierung,
Tioester zwischenprodukt (hält E im System)
```
Reaktionen können thermodynam. hintereinander ablaufen, aber nicht KINETISCH
Energiegewinn: 1 NADH
GG_E=P
52
glykolyse
Phosphoglyceratkinase
6.
1,3-biphosphoglycerat + ADP + H+ -> 3-phosphoglycerat + ATP
Substratstufenphosphorilierung auf NDP
Erste ATP Bildende Reaktion!
GG_P
53
glykolyse
Phosphoglycerat-mutase
7.
3-phosphoglycerat-> 2-Phosphoglycerat
Isomerisierung ( Verschieben einer PO_3^2- gruppe)
54
glykolyse
Enolase
8.
2-Phosphoglycerat -> phosphoenolpyruvat + H2O
Abspaltung von H2O
-> nötig für Enolatbildung, sonst keine DB
55
glykolyse
Pyruvat-Kinase
9.
PEP + ADP-> pyruvat + ATP
Phoyphorylgruppentransfer von PEP auf ADP
L(eber)/M(uskel)-Isozym
Irreversibler Schritt
Regulationspunkt
bei hohem Blutglucose-spiegel: dephosphorilierung der PK in der Leber, wird durch F-1,6-BP angeregt
bei nierdrigem BGS: Phosphorylierung der PK, wird durch Alanin (ATP) reguliert, da wenn viel Alanin vorhanden, Umwandlung von diesem zu Pyruvat
ATP-Gewinn
IN GNG: Pyruvat-Carboxylase zu Oxalacetat über PEP-Carboxylkinase zu PEP
56
was ist negative Katalyse?
schleife über akt. Z:
- zurückhalten des Zwischenproduktes
- stereoelektr. kontrolle
Enzyme müssen unerwünschte nebenreaktionen verhindern!
57
Was unterschiedet PEP von 1,3-Bisphosphoglycerat?
PEP: geladen, polar, unpermeabel
1,3-BPG: ungeladen, neutral, permeabel
58
Anoxische Varianten zum abbau von Pyruvat
Milchsäuregärung
Alkoholische gärung
59
Alkohol. Gärung
ATP zeugener Prozess
Nutzt organ. Verbindungen elektronendonoren, -akzeptoren
Anoxisch
Glucose + 2H+ + 2ADP + 2P -> 2 Ethanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O
Glycerinaldehyd-3-phosphat dehydrogenase
Alkohol dehydrogenase
60
Enzyme der alk gärung
Glycerinaldehyd-3-phosphat dehydrogenase
Alkohol dehydrogenase
61
Milchsäuregärung
Direkte Regeneration von NAD+
pyruvat -> lactat
Anoxisch
Glucose + 2ADP + 2P -> 2 Lactat + 2ATP + 2H2O
lactat dehydrogenase
62
Enzyme milchsäuregärung
Lactat dehydrogenase
63
Oxische Varianten zum abbau von pyruvat
vollständige Verbrennung: Citratzyklus
Atmungskette
Pyruvat + NAD++ CoA -> Acetyl-CoA + CO2 + NADH
64
Fructose stoffwechsel
Aufnahme der fructose über den fructose-1-Phosphat weg in der leber
Fructose über fruktokinase zu fructose-1-phosphat
Über fructose-1-phosphat Aldolase zu dihydroxyacetonphosphat + glycerinaldehyd, das über triose-kinase zu glcerinaldehyd-3-phosphat
65
Fructose stoffwechsel
Fruktokinase
Phosphoryliert fructose zu fructose-1-phosphat
Fructose stw
66
Fructose stoffwechsel
Fructose-1-phosphat aldolase
Spaltet Fructose-1-Phosphat zu glycerinaldehyd und dihydroxyacetonphosphat
Fructose stw
67
Fructose stoffwechsel
Triose kinase
Phosphoryliert glycerinaldehyd zu glcerinaldehy-3-phosphat
Fructose stw
68
Unterschied galactose/Glucose?
C4 epimere
69
Galactose stw
1) UMP Transfer von UDP-glucose über die galactose-1-phosphat uridyltransferase
2) epimerisierung von udp-galactose in udp-glucose über die udp-galactose 4epimerase
Galactose +ATP -> glucose-1-phosphat +ADP + H+
70
Galactose stw
galactose-1-phosphat uridyltransferase
UMP Transfer von UDP-glucose
Galactose stw
71
Galactose stw
udp-galactose 4epimerase
epimerisierung von udp-galactose in udp-glucose
Galactose stw
72
Lactose stw
Lactose +H2O wird über die lactase zu galactose und Glucose gespalten
73
Lactose stw
Lactase
Spaltet Lactose in galactose und Glucose
Lactose stw
74
Was sind potentielle kontrollpunkte bei der stoffwechselregulation
Irreversible schritte
75
Was ist der zentrale Regulator der glycolyse?
Phosphofruktokinase
Committed Step- schrittmachereakt.
Warum nicht hexokinase-> würde noch die glykogensynthese regulieren
76
Wirkung der Adenylat kinase
Nucleosidmonophosphat kinase:
- bei ATP mangel: Bildung von ATP aus adp, Entstehung von amp
- hohe ATP Konzentrationen: phosphorilyierung von AMP zu ATP
77
Regulation von glycolyse im muskel
in ruhe ist die Glykolyse inhibiert/ während Bewegung ist die gykolyse stimuliert
Regulation Durch phosphofruktokinase
Niedrige energieladung von AMP -> schnelle PFK Reaktion bei wenig ATP Konzentrationen
Feedforward stimulierung auf Pyruvat kinase
78
Gluconeogenese
Biosynthese von Glucose aus nicht-kohlenhydratvorstufen
Die irreversiblen Schritte der glycolyse werden durch andere Enzyme katalysiert
Bsp.Quelle: Glycerin
79
Neue Enzyme in der Gluconeogenese
Pyruvat-Carboxylase und Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase (statt PK): neuer schritt über oxalacetat
Fruktose-1,6-Bisphophatase (statt PFK)
Glucose-6-Phosphatase (statt Hexokinase)
80
Enzyme der Gluconeogenese
```
> Pyruvat-Carboxylase
> Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase
Enolase
Phosphoglycerat-Mutase
Glycerin-aldehyd-3-phosphat-dehydro.
Triose.phosphat-isomerase
aldolase
> Fruktose-1,6-Bisphophatase
Gucose-6-phosphat-isomerase
> Glucose-6-Phosphatase
```
81
(Zwischen)Produkte der Gluconeogense
```
Pyruvat
oxalacetat
Phosphoenolpyruvat
2-phosphoglycerat
3-phosphoglycerat
1,3-bisphosphoglycerat
Glycerinaldehyt-3-phosphatDihydroxyacetonphosphat
Fructose-1,6-bisphosphat
Fructose-6-phosphat
glucose-6-phosphat
glucose
```
82
Gluconeogense
Pyruvat Carboxylase
1.
ATB-Bindedömane:CO2 Aktivierung
Biotin-BD: CO2-Transferierung auf Pyruvat
Pyruvat + CO2 + ATP + H20 -> Oxalacetat + ADP + P + H+
in Mitochondrien
Pyruvart + HCO2- + ATP -> Oxalacetat + ADP + Pi
83
Wo wird Pyruvat in Oxalacetat umgewandeltß
Mitochondrien
84
Wie wird Oxalacetat aus Mitochondrium raus Transportiert und mit was parallel?
als Malat mit e-
85
Wieso wird das PEP nicht durch die Umkehrung des letzten schrittes Der glykolyse hergestellt?
War ein irreversibler schritt. GGW lag zu weot auf seiten des pyruvats
86
Gluconeogenese
Wieso wird erst carboxyliert und dann decarboxyliert?
Pyruvat -> Oxalacetat
Oxalacetat-> PEP
Es kann/muss zwei male energie reingesteckt werden
87
Warum gluceneogenese nicht umkehrung der glycolyse?
Glycolyse umgedreht: GGW_E (endotherme Reaktion)
Glyconeogenese ermöglicht glucoseherstellung aus lactat
88
Was kostet die gluconeogenese?
Mehr reduktionsäquivalente?
89
Wieso sollten glycolyse und gluconeogenese nicht gleichzeitig ablaufen?
Schnelle Verfügbarkeit in stresssituation
90
Wie wirkt sich der energiemangel auf die Regulation der Glykolyse/Glukoneogenese aus?
Gluconeogenese wird gehemmt
Glycolyse wird angekurbelt
91
Warum gibt es 'futile Cycles?
= Substratzyklen
20%Erhöhung der enzymaktivität
380% Erhöhung des nettoflusses
+ Verstärkung von stoffwechselsignalen
+ Erzeugung von Wärme durch ATP hydrolyse
92
worum geht es beim Cori zyklus?
Glucosetransport: wie funktioniert's?
Beim laufen: Glucose abbau zu lactat über glycolyse
Transport in Muskel
Glucosesyntgese aus lactat über gluconeogenese
Transport aus muskel
93
Was ist die zentrale transportform für Energie im Blut?
Glucose
94
PPW
Pentosephosphatweg
Irreversible:
Oxidative Phase
-> Bildung von NADPH
Reversibel,flexibel: Nichtoxidative Phase-> Bildung von D-Ribose
Anpassung an Variable bedürfnisse/ Bedingungen der zelle
Wenig Energie vorhanden: ankurbeln der glycolyse für 'Schnelle' energie
Viel Energie vorhanden: ankurbeln der gluconeogenese für Energie reserven
95
PPW:
| oxidative phase
Irreversibel
Herstellung von Ribulose-5-Phosphat
Benötigt zum Aufbau von nukleotiden
Durch Bildung von d-ribose
96
PPW:
| Nichtoxidative phase
Reversibel
Herstellung von substraten für glycolyse
-> Bildung von NADPH
97
Struktur von glycogen
Mobilisierbare speicherform von Glucose
Sehr großes verzweigtes Polymer
Ein reduzierende , viele nicht reduzierende ende
98
Vorteile von glycogen
Schnelle Freisetzung von Glucose
Konstant halten des blutzuckerspiegels
Energieumwandlung unter anoxischen Bedingungen
99
Glykogenabbau in drei Schritten
????1) Bildung von Glucose -1-phosphat über glukogen-phosphorylase
2) umformen des glykogensynthese für den weiteren Abbau
3) reversibel!!umwandeln von Glucose 1-phosphat in glucose-6-phosphat über die glucosephosphat mutase (kann nach Bedarf für glycolyse/PPZ/länge verwendet werden)
Oder
Phosphorylase stoppt vier Reste vor der verzweingung
Transferase: Übertragung eines blocks von drei glucoseeinheiten von einem auf den anderen ast
Alpha-1,6-glucosidase: hydrolysiert alpha-1,6-glycosidische Bindungen-> debranching (entzweigungs) enzym
-> linearer Strang entsteht: glycogenphosphorylase???
100
Phosphorylase
Spaltung einer Bindung unter Anführung von orthophosphat
101
Glykogenabbau
Glukogenphosphorylase
Dimer
Pyridoxalphosphat PLP abhäniges enzym
prozessive glycogenbindestelle
102
Prozessives enzym
Hergestelltes Produkt = neues substrat
103
Welchen Vorteil könnte in dr nutzung einer phosphorylgruppe als Säure Base Katalysatoren in der glykogen phosphorylase liegen?
Reversibler H+ transfer
Andockgefahr für carbeniumion
104
PLP Mechanismus der glyglykogenphosphorylase
pyridoxalphosphat (PLP)
Gebundene HPO4^2- Gruppe protoniert
Phosphorylgruppe reprotoniert das phosphation und ein carbeniumion
Entsteht
Kombination des phosphation mit dem carbeniumion und rückübertragung des Proteins
-> Phosphat des PLP wirkt als Säure Base katalysator
105
Glykogenaufbau
4 enzymatische Schritte
1) Glucose über hexokinase/glucokinase zu glucose-6-phosphat
2) glucose-6-phosphat über glucosephosphat mutase zu glucose-1-phosphat
3) glucose-1-phosphat über UDP-glucose-phosphorylase zu udp-glucose
4) UDP-Glucose über glykogen synthase zu verlängerter glykogenkette
106
Was sind Vorteile der getrennten Wege für den glykogenauf/Abbau?
Unterschiedliche zwischenmetabolite
| Unterschiedliche Regulation
107
Glykogenaufbau
Wie wirkt sich die Hydrolyse des PPi auf die Bildung der udp-glucose aus? Durch welches enzym?
Macht reversible Reaktion irreversibel, da ein Produkt weggenommen wird
-> verhindert rückreaktion
Pyrophosphatase
108
PPi
Pyrophosphat
109
Glykogenaufbau
UDP-glucose-phosphorylase
SF der katalysierte reaktion
Glucose-1-phosphat +UTP UDP-glucose +PPi
PPi + H20 -> 2Pi (durch pyrophosphatase)
110
Glykogenaufbau
Glykogensynthase
Hängt eine Glucose einheit an das C4 ende des glykogens
wichtigstes regulatorisches enzym des glykogenaufbaus
111
Was ist das wichtigste regulatorische enzym des glykogenaufbaus?
Glykogensynthase
112
Glykogenaufbau
Glykogenin
- sich selbst glykosylierendes protein, für die de novo BS wichtig
- wirkt als Primer für den glykogenaufbau:
113
Glykogenaufbau
(de)Branching enzym
(Amylo-alpha(1,4->1,6)-transglykosylase )
(ent) Verzweigungsenzym
- > verzweigung durch spaltung eines blocks (oft 7Glu Einheiten) und bildung einer alpha-1,4-glykosidischen bindung
Verzweigung erhöht löslichkeit
114
Was ist das besondere an der Regulation des glykogenmetabolismus?
Sie ist reziprok( wenn Aufbau an, dann Abbau aus und andersherum)
Da auf/Abbau im cytosol
