C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O G kj

Transkript

1 C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O G kj

2 Stärkehydrolyse: Amylasen; beim Menschen im Speichel (Ptyalin, -Amylase) und vom Pankreas (2 -Amylasen) Endo- (-Amylase) und Exoamylasen (-Amylase, spaltet Maltose vom nichtreduzierenden Ende; nur Pflanzen); R- Enzym (1-6 Verzweigungen); -Glucosidase (Maltase)

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4 1. Glukoseaktivierung 2. Glykolyse 3. Oxydative Decarboxylierung 4. Citronensäure Zyklus 5. Endoxidation Plasma Mitochondrium

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7 10 Einzelschritte Aus Glucose (6C) entstehen 2 Pyruvatmoleküle (3C) Neben dem für das Freiwerden von Energie wichtigen Adenosintriphosphat (ATP) werden auch zwei Moleküle NADH erzeugt.

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11 Brenztraubensäure (Pyruvat) Dehydrierung unter Abspaltung von CO 2 NADH+H + entsteht Acetylrest wird an CoA gebunden, Acetyl-CoA entsteht Multienzymkomplex (Pyruvatdehydrogenase)

12 Acetylrest Oxalacetat Krebs-Martius-Zyklus 2 CO 2 werden abgespalten NADH+H + und FADH 2 entstehen GTP

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14 Oxidative Decarboxylierung + Cytratcyclus: 6 CO 2 pro Glucose 12 reduzierte Coenzyme 2 ATP (ursprüngliich GTP), (Pflanzen überwiegend ATP)

15 Spezialfall einer Elektronentransportkette Bildet zusammen mit der Chemiosmosis den Prozess der oxidativen Phosphorylierung Die exergonische Verbindung von Wasserstoff (H 2 ) und Sauerstoff (½ O 2 ) zu Wasser wird in Einzelschritte aufgeteilt Anstelle einer explosionsartigen Wärmeentwicklung wird die freiwerdende Energie dazu genutzt, aus ADP und Phosphat ATP, zu synthetisieren (oxidative Phosphorylierung)

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18 Kompartierung: Membran muss für Protonen impermeabel sein Assymetrie: im Inneren des Kompartiments andere Strukturen als außen Vektoriell: Elektronentransport von innen nach außen und ein Protonentransport in umgekehrter Richtung Passagen: über diese fließen die Protonen von innen nach außen

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20 Äußere Membran Matrix Intermembranraum

21 Film

22 Ältere Bedeutung: Stoffliche Veränderung biotischer Stoffe (durch Lebewesen gebildete Stoffe), die mit erkennbaren Veränderungen der Stoffe, aber ohne Entstehung von Fäulnisgerüchen einhergehen, und die auch mit (oder nur ohne) Zutritt von Luft ablaufen. Neuere Bedeutungen: Mikrobieller Abbau organischer Stoffe zum Zweck der Energiegewinnung ohne Einbeziehung externer Elektronenakzeptoren wie beispielsweise Sauerstoff (Dioxygen O 2 ) oder Nitrat (NO 3 )

23 Endprodukte, die noch energetisch verwertbar sind, entstehen H, der bei Oxidation des Atmungssubstrates abgespalten wird, kann auch auf andere Substrate übertragen werden Nach Endprodukt benannt: z.b. alkoholische, Milchsäure, Essigsäure Gärung Aerob - anaerob

24 Läuft bis zum Pyruvat (Brenztraubensäure) mit der Glykolyse parallel 2 Moleküle ATP werden gebildet C 6 H 12 O 6 2CO C 2 H 5 OH G 0 = -234 kj Hefe: fakultativer Anaerobier

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26 Essigsäuregärung (aerob) G 0 = -754 kj + H 2 O

27 Bis zum Pyruvat mit der Glykolyse parallel Keine Gasentwicklung (keine Decarboxylierung!) C 6 H 12 O 6 2 CH 3 -CHOH-COOH G 0 = -197 kj

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30 Hexosen (vorläufiges Endprodukt); kondensieren zu Stärke Abtransport in der Nacht (Stärke in Triosephophat); im Plasma: Saccharosebildung Speicherorgane: Kohlenhydrate, Fette

31 Neutralfette Fettsäuresynthetase; Multienzymkomplex; in verschiedenen Organismen, aber auch Kompartimenten unterschiedlich De-novo-Synthese aus C 2 -Bausteinen Acetyl-Coenzym A als C 2 -Überträger

32 Auch CoA-S-H Gruppenübertragendes Coenzym z.b.: Acetylrest oder Fettsäurereste verschiedener Länge Bindung an CoA energiereich 3 Komponenten: Adenosin-3, 5 -diphosphat, Pantothensäure, Thioethanolamin (= Cysteamin)

33 Panthothensäure Thioethanolamin

34 Während der Synthese bleibt die wachsende Fettsäure kovalent an den Fettsäuresynthetasekomplex gebunden Bei Pflanzen im Chloroplasten Startreaktion: Acetyl-CoA gibt Acetyl an den Multienzymkomplex Kettenverlängerung (jeweils 2C) Abschlussreaktion

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38 Bildung und Veresterung des Glycerins Glycerin-3~P entsteht durch Reduktion des Triose- 3~P 2 an CoA gebundene Fettsäurereste reagieren mit den freien OH-Gruppen

39 Oleosomen: Glycerin + Fettsäure (Lipasen) -Oxidation Verkürzung um jeweils 2C Formal Umkehrung der Synthese, aber andere Enzyme In Mitochondrien (Pflanzen selten), meist in Glyoxysomen Glyoxylsäurezyklus: Weiterverarbeitung des Acyl-Restes Gluconeogenese

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41 Glykoside Terpene Gerbstoffe Alkaloide

42 Verbindungen von Zuckern mit anderen Molekülen Sehr heterogen Beispiele: Amygdalin Strophantin - Digitalis-Glykoside Saponine Anthocyane und Flavone(=Anthoxanthine)

43 Amygdalin

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45 Leiten sich vom Isopren, C 5 H 8 ab Ganzzahliges Vielfaches von 5 (C-Atome) Hemiterpene (C 5 ) Monoterpene (C 10 ) Sesquiterpene (C 15 ) Diterpene (C 20 ) (Phytol, Gibberelline) Triterpene (C 30 ) (Steroide) Tetraterpene (C40) (Carotinoide) Polyterpene (Kautschuk)

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48 Terpenoide (meist Mono- und Sesquiterpene), oder Phenole In Drüsenepithelien oder -zellen; Ölvakuolen; Ausscheidung unter die Cuticula Lockstoffe (Orchideen, Seidenraupen, Pheromone - Borkenkäfer, Pyrethrine - Chrysanthemum)

49 Einfache Phenole Hydrochinon, Arbutin Phenolcarbonsäuren Gallussäure Phenylpropane Zimtsäuren, Lignine Flavanderivate Flavane, Anthocyanidine

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53 Carotinoide: gelb, rot Chlorophyll: grün Flavanderivate: weißlich, gelb, Anthocyane: rot, blau Chymochrome Farben: in der Vakuole (Flavane, Anthocyane, Betacyane) Plasmochrome: Plastiden (Carotin, Chlorophyll)

54 Art der Farbstoffe Menge der Farbstoffe (ph-wert) Komplexbildung Copigmente

55 Gemeinsame physiologische und technische Eigenschaften: fällen Eiweiße (Häute in Leder); durch Oxidation werden sie rotbraune Phlobaphene (Borken!) Beispiel: Tannin

56 Sammelbezeichnung für organische Stickstoffverbindungen basischen Charakters Spezifische physiologische und medizinische Wirkungen (Solanaceae) Beispiele: Morphin (Papaver somniferum) Cocain (Erythroxylum coca) Chinin (Cinchona succirubra - Plasmodium malariae) Nicotin

57 Morphin

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59 Autotrophe Organismen: aus CO 2 in Kohlenhydrate und andere organische Substanzen Autotrophe und heterotrophe Organismen: Dissimilation, Abbau zu CO 2

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61 Stickstoff autotrophe und Stickstoff heterotrophe Organismen Stickstoffquellen: Nitrat, Ammonium Elementarer Stickstoff: Bakterien und Cyanobakterien; Wurzelknöllchen (bis zu 300 kg/ha)

62 Elementarer Stickstoff (N 2 ): Nitrogenase Nitratreduktion: Nitratreduktase, Nitritreduktase Pflanzen sind N-autotroph Einbau in organische Kohlenstoffverbindungen Synthese von Aminosäuren

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64 Tiere: essentielle Aminosäuren; Pflanzen: normalerweise alle Reduktive Aminierung; Glutaminsäure aus 2- Oxoglutarsäure Transaminierung

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66 Proteinabbau Um- und Abbau Decarboxylierung Oxidative Desaminierung Ammoniakentgiftung

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69 Bestandteil zahlreicher organischer Verbindungen (Cystein, Cystin, Methionin; SH- Gruppenenzyme, Coenzym A, Biotin, Thiamin) Pflanzen sind S- autotroph Aufnahme als SO 2-4 ; muss bis S 2- reduziert werden; erfolgt hauptsächlich in Chloroplasten (C 4 : Bündelscheidezellen), wenig in Wurzeln

70 Energiereiche Phosphate; Nucleotide bzw. Nucleinsäuren Aufnahme als PO 4 3- Wird nicht reduziert! Speicherform: Polyphosphate und Phytin (Ca-Mg-Salz der Inosithexaphosphorsäu re)