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

Transkript

1 C 6 H C H 2 DG kj

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

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4 1. Glukoseaktivierung 2. Glykolyse 3. xydative 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.

8 H 2 3 P CH 2 H H H H H Glucose-6-phosphat H 2 3 P CH 2 CH 2 H H H Fructose-6-phosphat CH 2 C ATP CH 2 P 3 H 2 Dihydroxyacetonphosphat H C H C CH 2 P 3 H 2 Glycerinaldehyd-3-phosphat H 2 3 P ADP CH 2 H CH 2 P 3 H 2 H H Fructose-1,6-bisphosphat

9 ADP NAD+ ATP NADH + H+ C H C CH 2 P 3 H 2 3-Phosphorglycerinsäure H C H C P 3 H 2 CH 2 2-Phosphorglycerinsäure C C C C H -H2 C C H P 3 H 2 CH 2 renztraubensäure (Ketoform) CH 2 Brenztraubensäure (Enolform) ATP ADP CH 2 Phosphorenolbrenztraubensäur

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

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

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14 Spezialfall einer Elektronentransportkette Bildet zusammen mit der Chemiosmosis den Prozess der oxidativen Phosphorylierung Die exergonische Verbindung von Wasserstoff (H 2 ) und Sauerstoff (½ 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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17 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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19 Film

20 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 2 ) oder Nitrat (N 3 )

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

22 Läuft bis zum Pyruvat (Brenztraubensäure) mit der Glykolyse parallel 2 Moleküle ATP werden gebildet C 6 H C C 2 H 5 DG 0 = -234 kj Hefe: fakultativer Anaerobier

23 C 2 NADH + H+ NAD + Glucose Glykolyse H 3 C C C Brenztraubensäure (Pyruvat) H 3 C C H Acetaldehyd H 3 C CH 2 Ethanol

24 Essigsäuregärung (aerob) DG 0 = -754 kj NADH+H+ H 3 C H C NAD+ H 3 C H C H + H 2 H 3 C C H NAD+ NADH+H+ H 3 C C Ethanol Acetaldehyd Aldehydhydrat Essigsäure

25 Bis zum Pyruvat mit der Glykolyse parallel Keine Gasentwicklung (keine Decarboxylierung!) C 6 H CH 3 -CH-C DG 0 = -197 kj

26 NADH+H + NAD + H 3 C C C H 3 C CH C

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

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

30 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)

31 Panthothensäure C NH CH 2 CH 2 NH C C CH 2 CH 2 S R Thioethanolamin NH 2 N R = H CoA R = C H Acetyl-CoA CH 3 C CH 3 C H 2 C P P N N CH 2 H H P H N H R = C CH 2 C Malonyl-CoA H R = C CH 2 R Acyl-CoA

32 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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36 Bildung und Veresterung des Glycerins Glycerin-3~P entsteht durch Reduktion des Triose- 3~P 2 an CoA gebundene Fettsäurereste reagieren mit den freien -Gruppen

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

38 Glykoside Terpene Gerbstoffe Alkaloide

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

40 CH 2 H H H CH 2 Amygdalin H CHCN

41 R 1 H A + B R 2 R 3 Flavan Anthocyanidin

42 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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44 H 2 C C CH CH 2 CH 3 Isopren CH 3 CH H 2 C CH 2 CH H 2 C CH CH 3 CH 3 R CH 2 CH 2 C C CH 3 H CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C C C C CH 3 H CH 3 H R Menthol Ausschnitt aus einem Kautschukmolekül

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

46 Einfache Phenole Hydrochinon, Arbutin Phenolcarbonsäuren Gallussäure Phenylpropane Zimtsäuren, Lignine Flavanderivate Flavane, Anthocyanidine C HC C C

47 R 1 H A + B R 2 R 3 Flavan Anthocyanidin

48 H CH 3 R R R H Pelargonidin Delphinidin Malvidin CH 3 CH 3 R R Cyanidin H Päonidin H

49 R B rot ph 2-3 R violett ph R blau ph 11

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

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

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

53 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

54 H H H NCH 3 Morphin N CH 3 C CH 3 H Cocain C

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56 Autotrophe rganismen: aus C 2 in Kohlenhydrate und andere organische Substanzen Autotrophe und heterotrophe rganismen: Dissimilation, Abbau zu C 2

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

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

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61 Tiere: essentielle Aminosäuren; Pflanzen: normalerweise alle Reduktive Aminierung; Glutaminsäure aus 2- xoglutarsäure Transaminierung

62 Proteinabbau Um- und Abbau Decarboxylierung xidative Desaminierung Ammoniakentgiftung Ammoniakentgiftung HC NH 2 CH 2 C CH + NH 3 HC CH NH 2 CH 2 C NH 2 + H 2 Asparaginsäure Asparagin

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

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