Kataboler und Anaboler Stoffwechsel

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1 Vorlesung Vom Molekül zur Zelle Ao.Univ.Prof. Dr. Georg Weitzer Fortsetzung von Block 3 nach Prof. Müllner, ab 8.1. Kataboler und Anaboler Stoffwechsel Aktuelle Folien unter Aktueller Zeitplan: Block 3 Vorlesung Vom Molekül zur Zelle WS 2015/ von 8.1. bis Fr oxid. Stoffwechsel ab Glykolyse, Zitronensäurezyklus, Fettsäureabbau Mo oxid. Stoffwechsel (Harnstoffzyklus) + Aufbau der Membranen Di mitochondriale Atmung Mi mitochondriale Atmung Kataboler Stoffwechsel Do DNA Replikation Anaboler Stoffwechsel Fr Transkription Mo RNA processing + Regulation der Transkription Di Translation Mi Sortierung von Proteinen, Wiederholung, Probetest Erhellende Filme dazu auf YouTube von garlandscience 1

2 Abbau von Zucker, Polysaccharide Fettsäuren, Fette Aminosäuren, Proteine Ergebnis der Glykolyse 3 Möglichkeiten weitere Energie aus der Glukose bzw. dem Pyruvat zu gewinnen: Aerob: Anaerob: Zitronensäurezyklus gefolgt von Oxidativer Phosphorylierung (von ADP) Milchsäuregärung (z.b.: im Muskelgewebe bei Sauerstoffmangel) Alkoholische Gärung (z.b.: in der Hefe) 2

3 Milchsäuregärung Im anaeroben Stoffwechsel muss NAD + durch Reduktion des Pyruvats zu Lactat regeneriert werden. Alkoholische Gärung 3

4 Aerober Abbau/Stoffwechsel von Zucker, Fett und Eiweiß Glykolyse = Abbau von Hexosen zu Pyruvat +? + 2 ATP + 2 NADH + H + 13_10_acetylCoA_prod.jpg in Gegenwart von Sauerstoff; unter aeroben Bedingungen + H 13_17_final_oxidation.jpg + Oxidative Decarboxylierung Oxidative Phosphorylierung 4

5 Zitronensäurezyklus Transport von NADH aus der Glykolyse in die Mitochondrien Zitronensäure zyklus Transaminierung Pyruvat/H + -Symporter Pyruvat 5

6 Aus der Glykolyse Transport in Mitochondrien NAD+ * NADH + H+ Malat Malat Asparagat Shuttle NAD+ NADH + H+ Oxalacetat Phosphoglycerol Glycerin 3 phosphat Shuttle Dihydroxyaceton phosphat NADH + H+ NAD+ Zytoplasma * Unter anaeroben Bedingungen FAD FADH 2 Mitochondrien Weiterverarbeitung des Pyruvates = Oxidative Decarboxylierung 6

7 Struktur (A) und Funktion (B) der Pyruvat Dehydrogenase Multienzymkomplexes A Thiamindiphosphat Vitamin B1 (Thiamin derivat) 50 Proteine Liponsäure B Riboflavin (Vit. B2 derivat FAD Reguliert über Kinasen, Phosphatasen Coenzym A:Derivat der Pantothensäure (Vitamin B5) Pantothensäure Figure 2 62 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) 7

8 Der Citratzyklus oder auch Krebszyklus 13_17_final_oxidation.jpg 8

9 Der Citratzyklus Ausbeute an energiereichen Molekülen 13_11_citric_acid_cycle.jpg 9

10 GTP GTP + ADP < > GDP + ATP Nucleosiddiphosphat Kinase 13_12_02_GTP _FADH2.jpg 10

11 11

12 12

13 1) 2) 3) Pyruvate NADH + H+ Acetyl CoA x 2! 2 ATP + 2 NADH 2 NADH x 2! 2 GTP + 6 NADH + 2 FADH 2 2 ATP + 2 GTP + 10 NADH + 2 FADH V1 13_17_final_oxidation.jpg 13

14 Glukose 6 Phosphat, Pyruvat und Acetyl CoA sind wichtige Knotenpunkte (= Zwischenprodukte, Intermedia ) im Intermediär stoffwechsel 13_24_metabolism.jpg Die Metaboliten von Glykolyse und Citratzyklus sind auch wichtige Ausgangsstoffe für Biosynthesen Zuckerabbau Anaplerotische Reaktionen 13_23_precursors.jpg 14

15 Abbau der Polysaccharide durch Hydrolyse 13_18_store_glycogen.jpg Die Ebenen des katabolen Energiestoffwechsels 13_02_cell_metabolism.jpg 15

16 Fett und Fettsäureabbau 13_10_acetylCoA_prod.jpg 13_09_01_fatty_acids_oxd.jpg 16

17 13_19_store_fats.jpg Wie kommen die Fettsäuren in die Mitochondrien? Aktivierung von Fettsäuren Acyl CoA 17

18 Derivat der Pantothensäure (Vitamin B5) 2010V1 Figure 2 62 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Fettsäuren Transport durch die innere Mitochondrienmembran Carnitin 3 separate Enzymkomlexe! Stryer, 6.Auflage 18

19 Veresterung Fettsäureabbau Fettsäuren-ß-Oxidation 19

20 Ausbeute: pro C2-Einheit: FADH 2 + NADH+H + 13_09_02_fatty_acids_oxd.jpg ß-C-Atom Reaktionen wie im Zitrat Zyklus Die Fettsäure ß Oxidation muss für eine Fettsäure mit n C Atomen (n/2 1) mal ablaufen (z.b. 7 mal für Palmitinsäure mit 16 C Atomen) Die Ebenen des katabolen Energiestoffwechsels 13_02_cell_metabolism.jpg 20

21 Abbau der Proteine und Aminosäuren Der Harnstoffzyklus (Proteine (Polypeptide) werden durch Proteasen in die Aminosäuren zerlegt.) Die Ebenen des katabolen Energiestoffwechsels 13_02_cell_metabolism.jpg 21

22 1. Transaminierung Vitamin B6 Derivat Co Substrat Oxidativer Aminosäurestoffwechsel Transaminierung oxidative Desaminierung 22

23 2. Oxidative Desaminierung Glutamat Dehydrogenase Oxidativer Aminosäurestoffwechsel Transaminierung oxidative Desaminierung Harnstoffzyklus 23

24 Harnstoff Zyklus Die Entsorgung von Ammoniak erfolgt durch Harnstoffsynthese in der Leber 24

25 Alternative Wiederverwendung von NH 3 Durch die Glutaminsynthase Einsatz von Phosphorylierungsenergie zur Verbindungsbildung (A) am Beispiel der Synthese von Glutamin aus Glutamat und Ammoniak (B) 03_34_ATP hydrolysis.jpg And Harnstoff und Zitronensäurezyklus sind verknüpft! 25

26 Die Entsorgung von Ammoniak erfolgt durch Harnstoffsynthese in der Leber Abbau von Zucker, Polysaccharide Fettsäuren, Fette Aminosäuren, Proteine 26

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