C 6 H 12 6 + 6 2 6 C 2 + 6 H 2 DG 0-2872 kj
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)
1. Glukoseaktivierung 2. Glykolyse 3. xydative Decarboxylierung 4. Citronensäure Zyklus 5. Endoxidation Plasma Mitochondrium
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.
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
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
Brenztraubensäure (Pyruvat) Dehydrierung unter Abspaltung von C 2 NADH+H + entsteht Acetylrest wird an CoA gebunden, Acetyl-CoA entsteht Multienzymkomplex (Pyruvatdehydrogenase)
Acetylrest xalacetat Krebs-Martius-Zyklus 2 C 2 werden abgespalten NADH+H + und FADH 2 entstehen GTP
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)
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
Film
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 )
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
Läuft bis zum Pyruvat (Brenztraubensäure) mit der Glykolyse parallel 2 Moleküle ATP werden gebildet C 6 H 12 6 2C 2 + 2 C 2 H 5 DG 0 = -234 kj Hefe: fakultativer Anaerobier
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
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
Bis zum Pyruvat mit der Glykolyse parallel Keine Gasentwicklung (keine Decarboxylierung!) C 6 H 12 6 2 CH 3 -CH-C DG 0 = -197 kj
NADH+H + NAD + H 3 C C C H 3 C CH C
Hexosen (vorläufiges Endprodukt); kondensieren zu Stärke Abtransport in der Nacht (Stärke in Triosephophat); im Plasma: Saccharosebildung Speicherorgane: Kohlenhydrate, Fette
Neutralfette Fettsäuresynthetase; Multienzymkomplex; in verschiedenen rganismen, aber auch Kompartimenten unterschiedlich De-novo-Synthese aus C 2 -Bausteinen Acetyl-Coenzym A als C 2 -Überträger
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)
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
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
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
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
Glykoside Terpene Gerbstoffe Alkaloide
Verbindungen von Zuckern mit anderen Molekülen Sehr heterogen Beispiele: Amygdalin Strophantin - Digitalis-Glykoside Saponine Anthocyane und Flavone(=Anthoxanthine)
CH 2 H H H CH 2 Amygdalin H CHCN
R 1 H A + B R 2 R 3 Flavan Anthocyanidin
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)
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
Terpenoide (meist Mono- und Sesquiterpene), oder Phenole In Drüsenepithelien oder -zellen; Ölvakuolen; Ausscheidung unter die Cuticula Lockstoffe (rchideen, Seidenraupen, Pheromone - Borkenkäfer, Pyrethrine - Chrysanthemum)
Einfache Phenole Hydrochinon, Arbutin Phenolcarbonsäuren Gallussäure Phenylpropane Zimtsäuren, Lignine Flavanderivate Flavane, Anthocyanidine C HC C C
R 1 H A + B R 2 R 3 Flavan Anthocyanidin
H CH 3 R R R H Pelargonidin Delphinidin Malvidin CH 3 CH 3 R R Cyanidin H Päonidin H
R B rot ph 2-3 R violett ph 7-8 - R blau ph 11
Carotinoide: gelb, rot Chlorophyll: grün Flavanderivate: weißlich, gelb, Anthocyane: rot, blau Chymochrome Farben: in der Vakuole (Flavane, Anthocyane, Betacyane) Plasmochrome: Plastiden (Carotin, Chlorophyll)
Art der Farbstoffe Menge der Farbstoffe (ph-wert) Komplexbildung Copigmente
Gemeinsame physiologische und technische Eigenschaften: fällen Eiweiße (Häute in Leder); durch xidation werden sie rotbraune Phlobaphene (Borken!) Beispiel: Tannin
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
H H H NCH 3 Morphin N CH 3 C CH 3 H Cocain C
Autotrophe rganismen: aus C 2 in Kohlenhydrate und andere organische Substanzen Autotrophe und heterotrophe rganismen: Dissimilation, Abbau zu C 2
Stickstoff autotrophe und Stickstoff heterotrophe rganismen Stickstoffquellen: Nitrat, Ammonium Elementarer Stickstoff: Bakterien und Cyanobakterien; Wurzelknöllchen (bis zu 300 kg/ha)
Elementarer Stickstoff (N 2 ): Nitrogenase Nitratreduktion: Nitratreduktase, Nitritreduktase Pflanzen sind N-autotroph Einbau in organische Kohlenstoffverbindungen Synthese von Aminosäuren
Tiere: essentielle Aminosäuren; Pflanzen: normalerweise alle Reduktive Aminierung; Glutaminsäure aus 2- xoglutarsäure Transaminierung
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
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
Energiereiche Phosphate; Nucleotide bzw. Nucleinsäuren Aufnahme als P 4 3- Wird nicht reduziert! Speicherform: Polyphosphate und Phytin (Ca-Mg-Salz der Inosithexaphosphorsäu re)