Stoffwechsel Flashcards

Question

Tricarbonsäure- Zyklus (TCA), auch Citratzyklus

Answer 1

- Energie aus Glucose „steckt“ noch in Reduktionsäquivalenten NADH + H+ und FADH2 - Vollständige Oxidation der C- Atome zu CO2 - Gewinnung von Energie (GTP) und Reduktionsmittel (NADH, FADH2) durch Abbau von Acetyl- CoA - Bei diesen Vorgängen wird der Acetylrest des Acetyl-CoA schrittweise zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut - Die im Citratzyklus gewonnen, an Coenzyme (NAD+ und FAD) gebundenen Elektronen werden der Atmungskette zugeführt und auf den terminalen Elektronenakzeptor Sauerstoff übertragen - Die dabei frei werdende Energie wird genutzt, um ATP zu bilden - Citratzyklus dient außerdem als Lieferant verschiedener Vorläufermoleküle für den Anabolismus

Answer 2

6 NADH+ H+, 2 FADH2, 2 ATP, 4 CO2 Fazit: der überwiegende Anteil der freien Energie der Glucose- Oxidation (-2870kJ/mol) befindet sich noch in den Reduktionsäquivalenten

Answer 3

- Elektrochemisches Potential an der Mitochondrien- Membran - Außen höhere Konzentration von H+ Ionen als innen = Protonengradient - NADH- Oxidation in einer ETK = nach außen gerichtete „Protonenpumpe“ - Protonentranslokation produziert eine Proton Motive Force ΔP (PMF = Protonen bewegende Kraft) - Elektronentransportphosphorylierung = ETK liefert die Energie für die Phosphorylierung von ADP zu ATP - Protonenmotorische Kraft -> Komponenten der ETK „pumpen“ H+ aus der Zelle unter Verbrauch der Energie der auf O2 übertragenen Elektronen -> ATP ΔpH , Protonengradient Δψ, Membranpotential - Protomotorische Kraft ist essentiell für alle Organismen

Answer 4

- Spezialfall einer ETK = aus einer Reihe hintereinander geschalteter Redox- Moleküle, die in der Lage sind, e- aufzunehmen bzw. abzugeben - Über diese Kette werden e- von höheren Energieniveaus auf niedrigere weitergeleitet - Komplex I o NADH: Ubichinon- Oxidoreduktase oder NADH- Dehydrogenase -> reduziert Ubichinon mittels NADH, vor allem aus dem Citratzyklus o elektroneutral: nur so viel e-, wie bei Rkt. frei werden o transportiert H+ über Membran - Komplex II o Succinat: Ubichinon- Oxidoreduktase oder Succinat- Dehydrogenase -> Succinat wird zu Fumarat oxidiert und Reduktion von Ubichinon o kein H+-Transport o Enzym des Citratzyklus - Komplex III o Ubihydrochinon (Ubichinol): Cytochrom c- Oxidoreduktase oder Cytochrom-c- Redukatse o transportiert H+ über Membran - Komplex IV o Cytochrom c: O2- Oxidoreduktase oder Cytochrom-c-Oxodase o Cytochrom-c wird oxidiert und Sauerstoff zu Wasser reduziert o transportiert H+ über Membran o überträgt e- auf Sauerstoff und Wasser entsteht

Answer 5

- Rotationsbewegung in Membranteil (F0) durch Protonen, die entlang Konzentrationsgradient in die Zelle gelangen, wird übertragen auf ATP-Synthese-Domäne (F1) → ADP + Pi → ATP - ATP-Synthese/-Hydrolyse (F1) sitzt in Kopplungsmembran o durch ATP-Synthase nach Rotationsmechanismus o Die Drehung des Rotors um 360° liefert in drei Schritten drei Moleküle ATP o F0F1-ATPase synthetisiert ATP getrieben durch elektrochem. Gradienten o 20 Untereinheiten, 8 versch. Proteine F1-Teil: α- und β-Untereinheiten -> ATP-Synthese Kurbelwelle γ-Untereinheit Kopplungmembran F0-Teil c-Untereinheiten UE -> H+-Fluss

Answer 6

--> pmf Protonierung des Asp61 der 10 c-Untereinheiten - Im Ruhezustand sind alle Asp61 (mit Ausnahme eines Asp61) protoniert - Positiv-geladener Arg-Rest der a- Untereinheit wird durch ionische Wechselwirkung neutralisiert - Proton wird ins Cytoplasma entlassen - Deprotonierter Asp61 des gegenüberliegenden c-Peptids führt zur Konformationsänderung -> Rotation des c-Rings

Answer 7

aus Substratstufenphosphorylierung (EMP, TCA) → 4 aus oxidativer Phosphorylierung: 10 NADH + H+ → 20 2 FADH2 → 2 Summe: 26 ATP/Glucose

Answer 8

entsteht durch Respiration oder Photosynthese und der anschließenden Elektronentransportkette (ETK) notwendig für Flagellenbewegung, Transport, ATP- Synthese

Answer 9

An der NADH-Dehydrogenase I entstehen Superoxide und Wasserstoffperoxid O2 + e- -> O2- Wasserstoffperoxid kann weiter reagieren zu Hydrogenperoxiden O2- + e- + 2 H+ -> H2O2 Superoxide und Hydrogenperoxide verursachen Schäden an DNA und Proteinen

Answer 10

``` Abbau von Wasserstoffperoxid: - Catalase H2O2 + H2O2 -> 2 H2O + O2 - Peroxidase H2O2 + NADH + H+ -> 2 H2O + NAD+ ``` Abbau von Superoxiden - Superoxidedismutase O2- + O2- +2 H+ -> H2O2 + O2 - Superoxidedismutase/ catalase in Kombination 4 O2- + 4 H+ -> 2 H2O + 3 O2 - Superoxide Reduktase O2- + 2 H+ + cyt c reduced -> H2O2 + cyt c oxidiert

Answer 11

- Nutzung alternativer Elektronen-Akzeptoren (Nitrat, Sulfat, organ. Verbindungen) in ETK - Gärung: o Energiekonservierung durch Substratstufenphosphorylierung o In Abwesenheit von externen Elektronenakzeptoren, daher keine ETK o Ausscheidung von noch relativ energiereicher, reduzierter Endprodukten z.B. organischen Säuren und/oder Ethanol, daneben Freisetzung von CO2 und H2 o Unvollständiger Abbau von Zuckern unter anaeroben Bedingungen o Prinzip: Vermeidung der Bildung von Reduktionsäquivalenten, so dass teils andere Enzyme verwendet werden - Pyruvat-Formiat-Lyase: Pyruvat -> Acetyl-CoA+Formiat - Pyruvat-Ferrodoxin-Oxidoreduktase: Pyruvat -> Acetyl-CoA + CO2 + H2

Answer 12

D-Glucose -> Pyruvat -> Acetaldehyd -> Ethanol Abbau von Glucose unter anaeroben Bedingungen zu Ethanol - > Energiegewinnung 2 ATP aus Glykolyse - > Regeneration des Cofaktors NAD+

Answer 13

= die Eigenschaft freibeweglicher Organsimen, auf chemische Stoffe bzw. deren Konzentrationsunterschiede durch bestimmte, gerichtete Bewegung zu reagieren - Positive Chemotaxis auslösende Stoffe werden als Attraktantien bezeichnet, negative Chemotaxis auslösende Stoffe als Repellantien bezeichnet - Signallogik Chemotaxis o Verstärkte Liganden-Bindung führt via MCPs zu Inhibition der CheA-Aktivität und mit etwas Verzögerung (ca. 3 sec.) zur Erhöhung der Methylierung o Methylierung der MCPs wirkt aktivierend auf CheA und senkt gleichzeitig die Affinität der MCPs für die Lockstoffe o Jeder Methylierungsstatus entspricht dem Lockstoffbindungsstatus vor 3 Sekunden (Kurzzeitgedächtnis)

Answer 14

o „Nase“ = Chemorezeptoren - Homodimer funktionelle Einheit - Ausschließlich helikal - 4 Subdomänen pro Dimer - Ternärer Komplex mit CheA + CheW - 5 Glutamatreste zur Methyllierung/ Demethylierung durch CheR + CheB - Methyl- accetping chemotaxis protein (MCP) - Chemorezeptoren – Trimer aus Dimere - > Laterale Signalverstärkung - > Kompartiment zwischen Membran und Signalkomplex für CheR/CheB o „Gehirn“ = Signaltransduktionskaskade o „Beine“ = Flagellen - Struktur eines Flagellums: Filament, Geißel-Filament junction, Geißel, basaler Körper - Aufbau eines Flagellums: äußerer Ring, Stator- Ring, Rotor- Ring

Answer 15

Nicht- PTS- Zucker und Dipeptide bilden periplasmatische Bindeproteine Diese bilden mit Aminosäuren und Repellenten (hydrophobe AS, Fettsäuren, Alkohole etc.) das MCP MCP wirkt zusammen mit PTS- Zuckern und Elektronenakzeptoren und bilden den Motor

Answer 16

1. Die Sensorkinase nimmt ein Signal spezifisch auf und gibt die Information an ein Modul weiter (chemische Reaktion) 2. Der Response-Regulator ist der Empfänger, der das Signal an eine Output- Domäne weitergibt - > Der Output kann auf zwei verschiedenen Ebenen erfolgen – meist erfolgt eine Genregulation, seltener eine Aktivitätskontrolle von Enzymen

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