Biochemie II - Tutorium

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1 Mathematik und Naturwissenschaften, Biologie, Biochemie Biochemie II - Tutorium Dresden,

2 Ablauf des Tutoriums Einführung und Wiederholung Vorlesungszusammenfassung Übungsaufgaben Selbststudium

3 Nr. 1. Benennen Sie die folgenden Fettsäuren nach dem hier beschrieben System: Myristic acid Palmitic acid Octadecanoic acid Palmitoleic acid (9) Linoleic acid (9,12) Arachidonic acid (5,8,11,14)

4 Wiederholung Nr. 2. Wieviel ATP und NADH wird durch den vollständigen Abbau eines Triacylglycerids mit drei identischen 16:1 (Δ 9 )-Hexadeconoic Fettsäuren erzeugt? Geben Sie die Gesamtbilanz an, während der Reaktionen verbrauchte ATP und NADH-Moleküle sind als Edukte zu betrachten. Liefern Fettsäuren wirklich mehr Energie als Glukose? Info: Beginnt mit der Trennung von Fettsäure und Glycerin (Hat keinen Einfluss) Ein ATP benötige 4H+, FADH 2 liefere 6H+, NADH liefere 10H+ Bilanz der ß-Oxidation gesättigter Fettsäuren: n:= Anzahl der C-Atome der Fettsäure Anzahl FADH 2 =Anzahl NADH (n/2) -1 Anzahl Acetyl-CoA =n/2 Der Abbau von Glycerin benötigt ein ATP und erzeugt ein NADH, wird zu GAP Die Aktivierung von einer Fettsäure benötigt ein ATP Citratzkylus liefert 3 NADH und FADH 2 sowie ein ATP PDH liefert ein NADH+H Bedenkt: Glykolyse erzeugt auch NADH und ATP

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7 Nr. 3. Benennen Sie die Eigenschaften der inneren und äußeren Mitochondrienmembran und geben Sie die ph- Werte des IMS und der Matrix an! Wieso gleichen sich die ph-werte nicht an? Was würde passieren, wenn man den ph-wert des IMS künstlich erhöhen würde? Wo findet man in der Natur in verschiedenen Organismen die ATPSynthasen? Äußere Mitomembran Ist durchlässig für kleine Moleküle und Ionen Innere Mitomembran Ist undurchlässig für die meisten kleinen Moleküle und Ionen, insbesondere H+ Enthält Komplexe der Atmungskette, ATPSynthase, ADP-ATP-Translokase und weitere Transporter

8 ph-ims: 7,2 und ph-matrix: 7,4 Künstliche Erhöhung Führt zu weniger ATP ATPSynthasen findet man in der inneren mitochondrialen Matrix, der Thylakoidmembran der Chloroplasten und der Plasmamembran der Prokaryoten

9 Nr. 4. An welchen Orten finden die folgenden Reaktionen statt? Glykolyse, PDH, Citratzyklus, oxidative Phosphorylierung, Gluconeogenese, Glyoxylatzyklus, Glykogenolyse, Triglyceridabbau, ß-Oxidation, Fettsäurebiosynthese Prozess Glykolyse PDH Citratzylus Gluconeogenese Glyoxylatzyklus Glykogenabbau Triglyceridabbau ß-Oxidation Fettsäurebiosynthese Oxidative Phosphorylierung Ort Cytosol Mito. Matrix Mito. Matrix Mito. Matrix (Bis Oxalacetat), dann Cytosol Glyoxysomen Cytosol Cytosol, werden aus Lipidtröpfchen herausgelöst Mito. Matrix Im Cytosol Mito. Matrix

10 Zusammenfassung Biosynthese von Fettsäuren und Cholesterin

11 Überblick Acetyl-CoA werden aneinandergeknüpft um Fettsäuren und Isopentyl-PP (u.a. Vorstufe der Steroide) zu bilden Acetyl-CoA liegt v.a. in der mitochondrialen Matrix vor, es wird im Cytosol benötigt Acetyl-CoA-Transport ist notwendig Acetylgruppen-Donor der Fettsäurebiosynthese ist Malonyl-CoA (=aktiviertes Acetyl) Fettsäuresynthase besteht aus 6 enzymatisch aktiven Zentren auf einer Polypeptidkette + Phosphopantethein Arm dient Festhalten und Verlagern der entstehende Fettsäure Cholesterinbiosynthese erfolgt in vier Stufen

12 Transport von Acetyl-CoA aus der Matrix ins Cytosol Wichtig: Der Malate-a-ketoglutarate transporter ist ein Antiport und der Selbe, der schon bei der oxidativen Phosphorylierung betrachtet wurde. NADH Import und Acetyl-CoA Export sind gekoppelt.

13 Fettsäurebiosynthese Damit sich Fettsäureaufbau und Abbau nicht beeinflussen, müssen sie durch verschiedene Enzyme katalysiert werden Acetyl-Gruppen-Donor ist Malonyl-CoA =Aktiviertes Acetyl Die Aktivierung erfolgt durch Acetyl-CoA Carboxylase unter ATP-Verbrauch

14 Die Fettsäure-Synthase Multifunktionelles Enzym aus 6 aktiven Zentren auf einer Polypeptidkette Phosphopantethein Arm dient Festhalten und Verlagern der entstehende Fettsäure und ist Teil der ACP (Acyl-Carier Protein) Domäne. Zusammenfassung: Initiation: Bindung eines Acetyl-Restes an einen Cys-Rest der KS-Domäne Elongation: 4 Schritte die durch Wiederholung zur Bildung der FS führen Termination: Hydrolytische Spaltung der Thioesterbindung zwischen Palmitoyl-Rest und ACP-Domäne

15 Detailierte Beschreibung:

16 Nr. 5. Welche Reaktion katalysiert die Acetyl- CoA-Carboxylase? Stelle sie inklusive Strukturformeln auf.

17 Nr. 6.Avidin, ein Glykoprotein aus Eiern, besitzt eine hohe Affinität für Biotin. Avidin kann Biotin binden und seine Aktivität unterbinden. Wie könnte eine Ernährung mit vielen rohen Eiern die Fettsäuresynthese beeinflussen? Erläutere. Inhibierung der Acetyl-CoA-Carboxylase keine Fettsäuresynthese Krankheitsbild: multipler Carboxylasemangel

18 Nr. 7. Wie werden ungesättigte Fettsäuren und Fettsäuren mit mehr als 16 C-Einheiten synthetisiert? Synthese mittels anderer Enzyme ausgehend von Palmitinsäure ungesättigte: Desaturasen, O 2 als Oxidationsmittel

19 Nr. 8.Wie lautet die Gesamtreaktion der Synthese von Palmitinsäure ausgehend von Acetyl-CoA? 13

20 Nr. 9. Ordne die Domänen der Fettsäuresynthase entsprechend ihrer Reaktionsreihenfolge: KS:β-Ketoacyl-ACPSynthase ER:Enoyl-ACP Reduktase KR:β-Ketoacyl-ACP Reduktase MAT:Malonyl-/Acetyl-CoA-ACP Transferase DH:β-Ketoacyl-ACP Dehydrase TE:Palmitoyl-Thioesterase

21 Selbstudium Die Acetyl-CoACarboxylaseenthält Biotin als Cofaktor. Welches Enzym kennst du, dass ebenfalls auf Biotin angewiesen ist? Welche Reaktion katalysiert es? Höcker von Kamelen speichern Fette und kein reines Wasser. Wie viele Wasserolekülewerden pro Speicherfettmolekül erhalten? Erläutere die Berechnungen! Gehe von einem Triacylglyceridmit 3 C-18 Einheiten aus.

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