Universität für Bodenkultur Wien Department für Chemie

Ähnliche Dokumente
Musterlösung. Frage Summe Note Punkte 1, ,5 1,0

Klausur zur Vorlesung Biochemie I im WS 2002/03 Lösungen

ATMUNGSKETTE - OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG Universität für Bodenkultur Wien Department für Chemie

Photosynthese. Pflanzen nied. Eukaryoten (Rotalgen) Prokaryoten (Cyanobakterien) Cyanobakterium Anabaena. Abb. aus Stryer (5th Ed.

Regulation der Glykolyse: Phosphofructokinase

Anaerobe NADH-Regeneration: Gärung

- der oxidative Abbau von Acetyl-CoA (und die somit gebildeten Reduktionsäquivalente) - Lieferung von Substraten für verschiedene Synthesen

Präsentation STOFFWECHSEL STOFFWECHSEL. Fettstoffwechsel im Sport. Biologische Oxidation Zitratzyklus und Atmungskette

am von Uhr, Mensa 1 & 2 Insgesamt 50 Punkte, mindestens 20 erforderlich

Musterlösung. Frage Summe Note Punkte 1, ,5 1,0

Wiederholungsklausur zur Vorlesung Biochemie I im WS 2004/05

Die innere Mitochondrienmebran ist durchlässig für: 1. Pyruvat 2. Malat 3. Aspartat 4. Citrat

BIOCHEMIE DER ERNÄHRUNG II Oxidation von Lipiden. Gastrointestinaltrakt. Fettsäureoxidation zu Acetyl-CoA

Oxidative Phosphorylierung

Atmungskette ( Endoxidation) Reaktionen und ATP-Synthase

Mitochondriale Elektronentransportkette (Atmungskette)

Atmung Übersicht. Atmung der Mitochondrien

Citratzyklus. Biochemie Maria Otto,Bo Mi Ok Kwon Park

Klausur zur Vorlesung Biochemie I im WS 2004/05

Kataboler und Anaboler Stoffwechsel

Der Fettsäurestoffwechsel. Basierend auf Stryer Kapitel 22

Der Energiestoffwechsel eukaryotischer Zellen

Fettsäurebiosynthese

Der Citratzyklus (= Trikarbonsäurezyklus, Krebszyklus)

Z11 GRUNDLAGEN DER BIOCHEMIE STOFFWECHSELWEGE 1) DIE WICHTIGSTEN STOFFWECHSELWEGE: 2) ÜBERSICHT ÜBER DEN ENERGIESTOFFWECHSEL

Klausur zur Vorlesung Biochemie I im WS 2001/02

1. Biochemie-Klausur Zahnmediziner, WS 03/04

Grundlagen der Physiologie

Z 11 GRUNDLAGEN DER BIOCHEMIE STOFFWECHSELWEGE 1) DIE WICHTIGSTEN STOFFWECHSELWEGE: 2) ÜBERSICHT ÜBER DEN ENERGIESTOFFWECHSEL

Stoffwechsel. Metabolismus (3)

Reaktionen der Zellatmung (1)

Mechanismen der ATP Synthese in Mitochondrien

KOHLENHYDRATE. Die Glykolyse

Kapitel 5: 1. Siderophore assistieren dem Transfer welcher der folgenden Makronährstoffe über Membranen? A. Stickstoff B. Phosphor C. Eisen D.

Lichtgetriebener Elektronentransport in der Thylakoidmembran führt zu PMK

12. Oxidative Phosphorylierung

10.2 Der Citratzyklus 203

Was bisher geschah 1

Biochemie II - Tutorium

KOHLENHYDRATE PYRUVAT-DEHYDROGENASE

Atmung Respiration 1

Atmungskette inklusive Komplex II

Schritt für Schritt Simulation Die Atmungskette

Gluconeognese Neusynthese von Glucose aus Pyruvat

Aminosäurestoffwechsel I. Grundlagen und Ammoniak-Stoffwechsel COO- +H 3 C R. Johannes Schmidt; Matthias Schnepper

Stoffwechsel der essentiellen Aminosäuren

Biochemie (für Bioinformatiker) WS 2010/2011, 2. Klausur (50 Punkte)

1. Zeichnen und beschriften Sie die stereochemische Struktur von L- Threonin. Geben Sie an, ob R- oder S-Konfiguration vorliegt.

Pentosephosphatzyklus. Synonym: Hexosemonophosphatweg

Einführung in die Biochemie Glykolyse

Kraftwerk Körper Energiegewinnung in unseren Zellen

schnell und portofrei erhältlich bei

Die Atmungskette. 1. Einleitung und Funktion. Inhalt:

Pentosephosphat. hosphatweg

Biochemie II. im Wintersemester 2009/2010. Joachim Wegener. Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik Universität Regensburg

Biochemie II - Tutorium

Von Nadine Ufermann und Marcus Oldekamp

Zellulärer Abbau von Proteinen in Aminosäuren:! Proteine werden in Zellen durch Proteasom-Komplexe in! einzelne Aminosäuren abgebaut.!

Biochemie II - Tutorium

Manganenzyme und Photosystem II

Photosynthese, Teil 1

7 Oxidativer Abbau von Pyruvat: Die Reaktionen der Pyruvat-Dehydrogenase und des Citratzyklus

Reduction / Oxidation

Biochemie II - Tutorium

Evolutionärer Vorteil als Grundlage zum Leben? Von Nadine Körtel Konrad-Adenauer Straße , Hainburg

Energie aus Aminosäuren - Wundermittel Protein?

Glykolyse! Pyruvat-! dehydrogenase! Citronensäure-! Zyklus!!

Um diesen Prozess zu verstehen, müssen wir die Wege der Glukose genauer betrachten.

Grundzüge des Energiestoffwechsels I

2.3 Atmungskette (oxidative Phosphorylierung)

Asmaa Mebrad Caroline Mühlmann Gluconeogenese

Der Stoffwechsel: Konzepte und Grundmuster

Teil 5: Physiologie der Pflanze

Einführung in die Biochemie

Bioenergetik. Prof. Dr. Albert Duschl

Seminar Biochemie. Lipide und Lipidstoffwechsel. Dr. Christian Hübbers

Basiswissen Ernährungslehre

Seminar Biochemie. Lipide und Lipidstoffwechsel. Dr. Christian Hübbers

Beckers Welt der Zelle kompakt. Jeff Hardin Gregory Bertoni Lewis J. Kleinsmith. Deutsche Bearbeitung von Wolf-Michael Weber

Autotrophe und heterotrophe Organismen

Was ist denn NAD / NADP??

Biologie I: Funktionen des Blattes

Aufnahme der Nährstoffbausteine vom Darm in die Blutbahn durch Diffusion und aktiven Transport

Das Sinnloseste: der Zitronensäurezyklus

Wirkungsmechanismen regulatorischer Enzyme

Seiten im Campbell und Tierphsbuch. Citratsäurezyklus: T. S. 53 / Cam. S. 180 f, , , 190

Biochemie II - Tutorium

Kohlenhydrate C n. O) n (H 2. z.b. C 6 O 6 O) 6 H 12 : C 6. Monosaccharide Di- und Oligosaccharide Polysaccharide (Glykane) Monosaccharide

11. Tutorium AMB/OBOE: AMB I Klausur WS 04/

Inhaltsverzeichnis. Vorwort. Stoffe in Zellen 1 Wasser

Organische Chemie der biologischen Stoffwechselwege

Lichtreaktionen. Lichtsammelkomplex. Komplex. Fotosystem I Plastocyanin Plastochinon

Kohlenhydrate. spielen in der Natur eine sehr wichtige Rolle. dienen als Energiespeicher: Stärke, Glykogen

Biologie für Mediziner

Pflanzliche und bakterielle Stoffwechselprozesse

BIOCHEMIE. Prof. Manfred SUSSITZ. über(be)arbeitet und zusammengestellt nach Internetvorlagen:

Metabolisierung des Aminosäure-Kohlestoffgerüstes

BIOCHEMIE des Stoffwechsels ( )

3. Lichtabhängige Reaktionen

Primärstoffwechsel. Prof. Dr. Albert Duschl

Transkript:

Department für hemie TEIL 4: Atmungskette (oxidative Phosphorylierung) Toxische Derivate von Sauerstoff Stickstoffkreislauf Abbau von Aminosäuren arnstoffzyklus Fettsäurestoffwechsel Photosynthese 1

ATMUNGSKETTE - XIDATIVE PSPRYLIERUNG Department für hemie Elektronentransportkette über vier Enzymkomplexe, elektrochemische Potentialdifferenz durch die innere Mitochondrienmembran. 2 + + 1/2 2 + 2 e - 2 Reduktion jedes Sauerstoffatoms erfordert 2 + + 2 e -. Die Energie, die dabei frei wird, wird durch die Bildung von ATP konserviert. 2

1.Abschnitt Fette Proteine Pyruvat Kohlenhydrate Acetyl-oA itrat Isocitrat Department für hemie 2.Abschnitt xalacetat Tricarbonsäure- -Ketoglutarat Zyklus Succinyl-oA Malat Fumarat Succinat 2 2 2 2 3

3.Abschnitt - e -Transport und oxidative Phosphorylierung NAD NAD-Dehydrogenase ytochrom b ytochrom c 1 ytochrom c ytochromoxidase 2 + ½ 2 Ubichinon 2 e - ADP + P i 2 e - 2 e - 2 e - 2 e - 2 e - 2 e - 2 ATP Department für hemie ADP + P i ATP ADP + P i ATP 4

* NAD + + reduziertes Substrat NAD + + + oxidiertes Substrat N 2 + A Department für hemie N 2 + + R NAD + R NAD * NAD-Dehydrogenase: prosthetische Gruppe enthält das oenzym Flavinmononucleotid (FMN) und ein Eisen-Schwefel-Protein; (Flavinmononucleotid bzw. Flavindinucleotid enthalten das Vitamin Riboflavin!) 5

* Ubichinon (oenzym Q) : sammelt Reduktionsäquivalente von flavinabhängigen Dehydrogenasen; Department für hemie 3 3 + 3 3 2 2 n 3 3 + 3 3 2 2 n oxidierte Form reduzierte Form * ytochrome: eisenhaltige, e - -übertragende äm-proteine, enthalten Porphyrin * ytochromoxidase: enthält äm-gruppen, Eisen und Kupfer 6

ytochrom c hochkonserviert! Department für hemie 7

REGULATIN: Fließgleichgewicht, durch Konzentration aller beteiligten Substrate und o-substanzen beinflußt. Department für hemie ADP: steigert die Geschwindigkeit ATP, NAD + : verlangsamen die Geschwindigkeit Weitere emmer für die einzelnen Enzymkomplexe: Barbitursäurederivate, Antimycin A, Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, yanid Entkopplung von Elektronentransport und ATP-Bildung durch Dinitrophenol, Valinomycin. Produktion von Thermogenin (Entkoppler) bei Winterschlaf Leerlauf, keine ATP-Bildung, Energie wird als Wärme frei! 8

Toxische Derivate von Sauerstoff Bei einigen wenigen xidationsvorgängen im rganismus Kann das hochreaktive und zerstörend wirkende Radikal 2.- (Superoxidanion) aus Sauerstoff entstehen. 2 + Entschärfung:.- 2 +.- 2 Superoxiddismutase 2 2 + 2 Department für hemie 2 2 + 2 2 Katalase 2 2 + 2 R + A 2 Peroxidase R + 2 + A Reaktive Radikale auch bei Umweltverschmutzung (saurer Regen!) 9

STIKSTFFKREISLAUF Luft ~ 78 Vol % N 2 Stickstoff-Fixierung (Mikroorganismen) Proteine Department für hemie Purine Ammoniak (N 3 ) Nitrifizierung (Bodenbakterien) Nitrat (N 3 ) arnstoff Aminosäurebiosynthese (Pflanzen) Aminosäuren (Tiere) Proteine (Pflanzen) Aminosäuren 10

Department für hemie Nodules (Knöllchen) 11

Abbau von Aminosäuren 1. TRANSAMINIERUNG: α-aminogruppe wird auf α-ketosäure verschoben, es entstehen eine neue Aminosäure und eine neue α-ketosäure. Department für hemie - - - - N 3 + N 3 + 2 + + 2 2 2 2-2 - - Glutamat xalacetat - α-ketoglutarat Aspartat Weiterer Abbau über den arnstoffzyklus (gilt für die meisten Tiere) 12

2. XIDATIVE DESAMINIERUNG : Es kommt zur Freisetzung von N 3. 2 - - 2 - Department für hemie + 3 N N + N 3 R R R N 3 = Zellgift, daher für Transport im Blut: Glutamat + N 4+ + ATP Glutamin + ADP + P i In der Niere: Glutamin + 2 Glutamat + N + 4 Ausscheidung Für die direkte Ausscheidung von Ammoniak ist sehr viel Wasser nötig, daher nur für wasserlebende rganismen geeignet. 13

3. DEARBXYLIERUNG: Eine -Gruppe wird von der Aminosäure entfernt. Es entstehen biogene Amine, die häufig wichtige Funktionen im Stoffwechsel haben: Gewebshormone (istidin - istamin) Neurotransmitter (Glutaminsäure - γ-aminobuttersäure) oenzyme Department für hemie Landreptilien und Vögel: Ausscheidung des Stickstoffs über arnsäure (sehr komplexer Biosyntheseweg) - 2 N R 14

2 + N 4 + Aspartat R-N 2 ATP ytosol 2 N 2 ATP 2 ADP + 2 P i R rnithin itrullin Zyklus Arginosuccinat Arginin 2 Department für hemie Fumarat arbamoylphosphat arnstoff- - - Mitochondrium arnstoff 2 N N 2 15

FETTSÄURESTFFWESEL Aufbau der Fettsäuren: Kohlenwasserstoffkette + endständige arboxylgruppe (siehe organische hemie!) Department für hemie Physiologische Aufgaben: - Bestandteil von Phospholipiden und Glykolipiden (siehe Membranen) - Kovalent an Proteine gebunden (hydrophobe Membrananker) - ormone und intrazelluläre Signalmoleküle - Brennstoffmoleküle (Energiespeicher, Kugeln im ytoplasma der Fettzellen) 16

Abbau der Triacylglycerine: Triacylglycerin Lipasen Glycerin + Fettsäuren R2 2 2 R 1 R 3 2 2 Department für hemie + 2 + R + 3 + Glycerin-3-Phosphat Glykolyse R R - - - sequentielle Abspaltung von 2 -Einheiten 17

Abbau der Fettsäuren: -) Aktivierung der Fettsäuren (äußere Mitochondrienmembran), Department für hemie R- - + oa + ATP Acyl-oA + AMP + PP i -) Transport (durch arnithin) aktivierter langkettiger Fettsäuren in die mitochondrale Matrix, -) β-xidation: 4 Reaktionen bei denen * die Fettsäure um eine 2 -Einheit verkürzt wird und * FAD 2, NAD und Acetyl-oA gebildet werden. Tiere können Fettsäuren NIT in Glukose umwandeln, Pflanzen schon! 18

Synthese von Fettsäuren (ytosol): = Aufeinanderfolgende Addition von 2 -Einheiten an einem Multienzymkomplex (Fettsäure-Synthase-Komplex) mit NADP als Reduktionsmittel, wobei das Substrat von einem aktiven Zentrum zum nächsten transportiert wird. Department für hemie Eventuelle Verlängerungen auf > 16 und eventuelle Doppelbindungen werden von zusätzlichen Enzymen katalysiert. 19

PTSYNTESE Department für hemie Alle freie Energie, die von biologischen Systemen verbraucht wird, stammt von der Sonne. Licht 2 + 2 ( 2 ) + 2 Saccharose Stärke Licht- und Dunkelreaktionen 20

hloroplasten: Thylakoidmembransystem (rt der Photosynthese) Durchmesser ca. 5 μm Department für hemie Lichtabsorption durch hlorophyll Elektronenanregung, Weitergabe Reduktionspotential 21

PIGMENTE: Photorezeptoren, da Netzwerk von alternierenden Einfach- und Doppelbindungen. Department für hemie * hlorophyll a, hlorophyll b absorbieren Licht bei 400-500 nm und 600-700 nm. * arotinoide (β-arotin, Lutein) * Phycobilinfarbstoffe in yanobakterien und Rotalgen (Absorption 470-650 nm;), riesige Komplexe, mehrere Mio Dalton. X = - 3 hlorophyll a X = - hlorophyll b 22

Photosysteme - Lichtsammelkomplex: hlorophylle, "Antennen" - Reaktionszentrum: auch hlorophyll - Elektronentransportkette Department für hemie Licht Photosystem I (P700) Erzeugung von Reduktionsäquivalenten NADP ATP Licht Photosystem II (P680) Übertragung von e - des Wassers auf hinon 2 23

Photosystem II: Reaktionszentrum = P680 (Pigment mit Absorption < 680 nm) Erster Schritt: Übertragung von Elektronen von 2 auf Plastochinon Licht Department für hemie 2 Q + 2 2 2 + 2 Q 2 3 3 3 3 3 2 2 Plastochinon oxidierte Form n n = 6-10 3 2 2 Plastochinol reduzierte Form n Photosystem I: Reaktionszentrum = P700 24

edo pot eta [V] P70* -1,2-1,2 F -0,8-0,8 P68 0* Licht Red -0,4-0,4 Q ADP NAD P+ N ADP ytb ATP 0 Licht ytc Pc +0,4 P hotos hotos ystem I +0,8 2 2 P hotoi hoto I I I system 2 Redoxpotential [V] -1,6-1,2-0,8-0,4 0 +0,4 +0,8 2 Lichtreaktion Licht 2 P680* Q Photosystem II yt b ADP yt c Licht ATP Pc P700* F Photosystem I Red Department für hemie NADP + NADP Q.. Plastochinon yt b.. ytochrom b yt c.. ytochrom c Pc.. Plastocyanin F.. Ferredoxin Red.. Reduktase 25

2 -Assimilation Dunkelreaktion 2 2 3-Phosphoglycerat Ribulose- 1,5-bisphosphat alvin- Zyklus 2 ATP 2 1,3-Bisphosphoglycerat 2 Glycerinaledehyd- 3-phosphat Department für hemie 2 NADP ATP Ribulose- 5-phosphat Transketolase 6 + 3 4 + 5 Aldolase 4 + 3 7 Transketolase 7 + 3 5 + 5 Fruktose- 6-phosphat UDP-Glukose Saccharose-6-Phosphat Saccharose 26 +

3 -Pflanzen (z.b. Getreide, Kartoffel) Unter 28 vorherrschend; Verbrauchen 18 ATP im alvin-zyklus; Department für hemie 4 Pflanzen (z.b. Zuckerrohr, Mais) Können 2 im Gewebe anreichern, daher Verwertung auch möglich, wenn die Außenkonzentration an 2 gering ist: 2 dringt in Stomata der mesophylen Zellen ein, es wird xalacetat (-- 2 -, 4 -Körper) gebildet, und dann in Malat bzw. Aspartat umgewandelt; Transport in Bündelscheidenzelle; dort Abspaltung von 2, das in den alvin-zyklus integriert wird. Verbrauchen insgesamt 30 ATP zur Bildung einer exose; 27