3.4 Citratcyclus – Fehlertext

3.4 Citratcyclus – Fehlertext
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23 Fehler, indem Sie die Fehler unterstreichen, nummerieren und jeweils
die richtigen Formulierungen in die
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1. Drehscheibe
2. Einstiegsmolekül
3. Tricarbonsäure
4. acht
5. GTP
6. ATP
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7. abgeatmet
8. Oxidationen
9. dem Kreisprozess
10. CO2
11. Wasserstoffatome
12. addiert
13. oxidiert
14. Decarboxylierung
15. Acetyl-CoA
Der Citratcyclus wird als die 1Drehscheibe des gesamten Stoffwechsels im Organismus bezeichnet.
Im Citratcyclus verbinden sich Abbau- und auch viele Synthesewege von Kohlenhydraten, Aminosäuren und Lipiden. Seinen
Namen hat er vom 2Einstiegsmolekül Citrat, einer 3Tricarbonsäure,
die bei der Reaktion von Acetyl-CoA und Oxalacetat entsteht.
Worum geht es beim Citratcyclus?
Der Citratcyclus ist ein Kreisprozess, da das Eingangsmolekül
Oxalacetat nach 4acht Reaktionen wieder unversehrt vorliegt.
Die entscheidende Aufgabe des Citratcyclus besteht darin,
Acetyl-CoA in einem Kreisprozess zu CO2 und NADH + H+ bzw.
FADH2 und 5GTP abzubauen. NADH + H+ und FADH2 liefern
dann in der Atmungskette 6ATP. CO2 ist ein Abfallprodukt und
wird 7abgeatmet.
Chemisch gesehen sind vier der acht Reaktionen des Citratcyclus 8Oxidationen, bei denen die Elektronen – zusammen mit
den Protonen – an NAD+ oder FAD weitergegeben werden.
Beim Durchlauf eines Acetylrestes entstehen in 9dem Kreisprozess zwei Moleküle 10CO2, acht 11Wasserstoffatome, die an
die Coenzyme weitergegeben werden, und ein GTP.
Bildung von Isocitrat
Die Hydroxylgruppen werden umgelagert, dadurch entsteht
Isocitrat, das 13oxidiert werden kann.
Oxidation von Isocitrat zu a-Ketoglutarat
Die Isocitrat-Dehydrogenase katalysiert die oxidative Decarboxylierung von Isocitrat zu a-Ketoglutarat, dabei entsteht das erste
Molekül CO2 und NADH + H+.
Oxidation von a-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA
Auch bei dieser Reaktion handelt es sich um eine oxidative
14Decarboxylierung. Diese Reaktion entspricht der Bildung von
15Acetyl-CoA aus Pyruvat.
Reaktion von Succinyl-CoA zu Succinat
In diesem Reaktionsschritt wird ein GTP gewonnen.
17. Oxidation
Oxidation von Succinat zu Fumarat
FAD spaltet zwei 16Wasserstoffatome ab.
19. Wasserstoffprotonen
20. Oxalacetat
21. ATP
22. sechs
23. Protonen
24. Transporter
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5
10
15
20
Reaktionen des Citratcyclus
Bildung von Citrat
Bei der ersten Reaktion werden der Acetylrest des Acetyl-CoA
und Oxalacetat 12addiert.
16. Wasserstoffatome
18. Dehydrierung
1
25
30
35
Hydratisierung von Fumarat zu Malat und
17Oxidation – 18Dehydrierung – zu Oxalacetat
Durch die Anlagerung von Wasser an Fumarat wird Malat gebildet. Jetzt werden zwei 19Wasserstoffprotonen auf NAD+ übertragen. Aus Malat entsteht wieder 20Oxalacetat.
40
Regulation des Citratcyclus
Wenn viel 21ATP und Citrat in der Zelle vorliegen, wird der Citratcyclus gehemmt.
45
Zwischenbilanz
Wir haben jetzt – am Ende des Citratcyclus – die Glucose
immerhin schon in 22sechs Moleküle CO2 und jede Menge
23Protonen zerlegt. Die Protonen haben spezielle 24Transporter
gefunden, die ihnen den Weg zur Atmungskette weisen.
11
50
3.8 Glykolyse – Fehlertext
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24 Fehler, indem Sie die Fehler unterstreichen, nummerieren und jeweils
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1. süß
2. auflösen
3. sind dann zwei Moleküle
4. die
Die Glykolyse (gr. Glykys = 1süß, lysis = 2auflösen) ist eine
wichtige Reaktionsabfolge. Die Glykolyse ist der Abbau von
Glucose zu Pyruvat.
1
Vorbereitungsphase
Für die ersten fünf Reaktionsschritte der Glykolyse wird
Energie in Form von zwei ATP benötigt. Pro Molekül Glucose
3sind dann zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat entstanden, 4die weiter verstoffwechselt werden.
5
Die Phase der Energieerzeugung –
von Glycerinaldehyd-3-phosphat zu 5Pyruvat
Für den weiteren Abbau in der Glykolyse stehen jetzt also
zwei Moleküle 6Glycerinaldehyd-3-phosphat zur Verfügung.
Die folgenden Reaktionen laufen demnach pro Glucosemolekül 7zweimal ab.
10
5. Pyruvat
6. Glycerinaldehyd-3-phosphat
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7. zweimal
8. Bisphosphoglycerat
9. Oxidation
10. oxidiert
11. anorganisches
12. Bisphosphoglycerat
13. ATP
14. ersten
15. zwei
16. innerhalb
17. Substrat
18. einfache
19. energiereich
20. Phosphat
21. ADP
22. ATP
23. exergon
24. irreversibel
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Bildung von 1,3-8Bisphosphoglycerat
In der folgenden Reaktion der Glykolyse läuft das einzige
Mal in der Phase der Energieerzeugung eine 9Oxidation ab.
Die Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase 10oxidiert
Glycerinaldehyd-3-phosphat und fügt an das C1-Atom ein
11anorganisches, also nicht aus ATP stammendes Phosphat
ein. Als Redoxpartner dient dabei das Coenzym NAD+, das
zu NADH + H+ reduziert wird. Bei dieser Reaktion entsteht
1,3-12Bisphosphoglycerat mit einer zusätzlichen energiereichen Bindung am C1-Atom.
15
Bildung von 3-Phosphoglycerat
Es folgt eine Spaltung des Moleküls, bei der Energie gewonnen und zur Bildung von ATP aus ADP genutzt wird. Hierzu
löst eine Kinase das eben angeheftete Phosphat und überträgt es auf ADP. Es entstehen 13ATP und 3-Phosphoglycerat.
Durch diesen Reaktionsschritt führt die Glykolyse zum
14ersten Mal zu einem Energiegewinn: Pro Molekül Glucose
sind dies 15zwei ATP. Damit hat die Zelle nun ihre bisher eingesetzte Energie wieder erwirtschaftet.
25
20
30
Bildung von 2-Phosphoglycerat
Um die nachfolgende Reaktion zu ermöglichen, erfolgt eine
Umlagerung des Phosphats 16innerhalb des Moleküls. Diese
durch eine Mutase (= Untergruppe der Isomerasen) katalysierte Reaktion führt zu dem 17Substrat 2-Phosphoglycerat.
35
Bildung von Phosphoenolpyruvat
Diese Reaktion ist nicht besonders schwierig, dafür aber
besonders trickreich. Durch eine 18einfache Wasserabspaltung entsteht Phosphoenolpyruvat. Phosphoenolpyruvat ist sehr 19energiereich und kann daher für die
Herstellung von ATP aus ADP genutzt werden.
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Bildung von Pyruvat
In der letzten Reaktion der Glykolyse spaltet die Pyruvatkinase
das 20Phosphat von Phosphoenolpyruvat ab und überträgt es
auf 21ADP, wobei das Pyruvat und 22ATP entstehen. Pro
Molekül Glucose entstehen hier zwei ATP und zwei Pyruvat.
Diese Reaktion ist also 23exergon und außerdem 24irreversibel.
45
50
17
3.9 Gluconeogenese – Fehlertext
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1. neo
2. endogene
3. ZNS
4. Erythrozyten
5. umkehrbar
6. umgekehrten
7. irreversibel
8. Leber
9. Niere
10. Glucose-6-phosphatase
11. abzugeben
12. Gluconeogenese
13. Phosphoenolpyruvat
14. Pyruvat
15. Carboxylase
16. ATP
17. abgebaut
18. Im Zytoplasma
19. Oxidation
20. spaltet vom Oxalacetat CO2 ab
21. eine
22. rückwärts
23. reversibel
24. 1.
25. 6
26. ATP
27. 6
28. nur dort
18
Die Gluconeogenese (gr. 1neo = neu, genesis = Erzeugung) ist
die 2endogene Biosynthese von Glucose aus z. B. Lactat. Obwohl
die Gluconeogenese Energie kostet, ist sie wichtig für das Überleben von 3ZNS und 4Erythrozyten, die etwa 160 g Glucose pro
Tag verbrauchen – unabhängig von der Tätigkeit. Schon nach
einer Nacht wird verstärkt Gluconeogenese betrieben.
Welche Reaktionen sind umkehrbar?
Die meisten Reaktionen der Glykolyse sind 5umkehrbar. Sie laufen bei der Gluconeogenese in der 6umgekehrten Richtung ab.
Drei Schlüsselreaktionen der Glykolyse sind jedoch 7irreversibel, sie müssen durch andere Reaktionen ersetzt werden.
Welche Organe betreiben Gluconeogenese?
Aufgrund des hohen ATP-Verbrauchs sind nur zwei Organe in
der Lage, die vollständige Gluconeogenese zu betreiben: 8Leber
und 9Niere. Die Leber betreibt die Gluconeogenese zur Aufrechterhaltung des Blutglucosespiegels. Passenderweise besitzen
diese zwei Organe das Enzym 10Glucose-6-phosphatase – die
einzige Möglichkeit für eine Zelle, Glucose 11abzugeben.
Umgehung der drei irreversiblen Reaktionen bei der
12Gluconeogenese
Die Reaktion von 13Phosphoenolpyruvat zum 14Pyruvat ist so
irreversibel, dass sie nicht in einem Schritt umgangen werden
kann. Pyruvat wird erst mithilfe der Pyruvat-15Carboxylase zu
Oxalacetat carboxyliert. Spender der Carboxyl-Gruppe ist das
Biotin, das CO2 zuvor in einer 16ATP-abhängigen Reaktion aufgenommen hat. Oxalacetat kann je nach dem momentanen
Bedarf zur Energiegewinnung 17abgebaut werden oder es wird
die Gluconeogenese betrieben, wenn im Organismus wenig
Energie vorhanden ist.
1
5
10
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20
25
Malat-Shuttle für Oxalacetat
Zytoplasma erfolgt die 19Oxidation von Malat zu Oxalacetat, das dann zu Phosphoenolpyruvat decarboxyliert wird.
Ein Enzym 20spaltet vom Oxalacetat CO2 ab und phosphoryliert
das Molekül zu Phosphoenolpyruvat. Es gibt hier 21eine Besonderheit: Ausnahmsweise wird GTP statt ATP als Energielieferant
genutzt.
Die nächsten Schritte der Glykolyse bis zum Fructose-1,6-bisphosphat werden einfach 22rückwärts durchschritten, da diese
Reaktionen 23reversibel sind.
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Fructose-1,6-bisphosphat zu Fructose-6-phosphat
An die Stelle der Kinase tritt in der Gluconeogenese die Fructose-1,6-bisphosphatase, die vom 241. C-Atom Phosphat
abspaltet. Es entsteht Fructose-256-phosphat. Bei einer direkten
Umkehrung der Glykolyse würde 26ATP entstehen. Es sind also
zwei unterschiedliche Reaktionen. Fructose-276-phosphat steht
mit Glucose-6-phosphat im Gleichgewicht.
40
18Im
Glucose-6-phosphat zu Glucose
Das für diese Reaktion notwendige Enzym, die Glucose-6-phosphatase, existiert 28nur dort, wo die Gluconeogenese abläuft.
Dieses Enzym spaltet den letzten Phosphatrest ab, wodurch
freie Glucose entsteht.
handwerk-technik.de
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4.3 Abbau der Fettsäuren – Fehlertext
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1. aeroben
2. energieliefernden
3. ATP
4. Abspaltung
Fettsäuren werden in den Zellen nur unter 1aeroben Bedingungen abgebaut.
Aktivierung der Fettsäuren
Fettsäuren müssen vor dem 2energieliefernden Abbau zunächst
aktiviert werden. Die Aktivierung der Fettsäuren erfolgt zunächst
mithilfe von 3ATP unter 4Abspaltung von Diphosphat und danach
noch zusätzlich durch das Coenzym A.
b-Oxidation
Beim Fettsäurenabbau werden durch die b-Oxidation – vier
Reaktionsschritte – zunächst jeweils 5zwei C-Atome in Form von
Acetyl-CoA von den Fettsäuren abgespalten.
1
5
10
Erster Reaktionsschritt der b-Oxidation –
6Dehydrierung
5. zwei
6. Dehydrierung
7. Dehydrogenase
Zunächst wird die aktivierte Fettsäure mittels einer 7Dehydrogenase 8oxidiert, d. h., zwei Wasserstoffatome werden durch das
Coenzym 9FAD entfernt. Es entstehen FADH2 und eine ungesättigte Fettsäure-CoA-Verbindung mit 10einer Doppelbindung. In
der Atmungskette erhält der Körper durch die Oxidation von FADH2
11zwei ATP.
15
8. oxidiert
9. FAD
10. einer Doppelbindung
11. zwei
12. Hydratisierung
13. an die
14. angelagert
15. Oxidation
16. Hydroxylgruppe
17. Ketogruppe
18. NAD+
19. drei
20. Abspaltung
21. wird nun ein
22. zwei
23. den Citratcyclus
24. das Gehirn
22
Zweiter Reaktionsschritt der b-Oxidation –
12Hydratisierung
In diesem Reaktionsschritt wird durch eine Hydratase Wasser
13an die ungesättigte Fettsäure-CoA-Verbindung 14angelagert.
Hierbei wird die Doppelbindung aufgelöst und es entsteht eine
b-Hydroxy-Fettsäure-CoA-Verbindung.
Dritter Reaktionsschritt der b-Oxidation –
Dehydrierung
Nun findet eine erneute 15Oxidation statt, hierbei wird die
16Hydroxylgruppe in eine 17Ketogruppe umgewandelt. Die Dehydrierung wird durch eine Dehydrogenase, die 18NAD+ als Coenzym besitzt, ermöglicht. In der Atmungskette erhält der Körper
durch die Oxidation von NADH + H+ 19drei ATP.
Vierter Reaktionsschritt der b-Oxidation –
20Abspaltung von Acetyl-CoA
Unter Anlagerung eines weiteren Coenzyms A 21wird nun ein
Acetyl-CoA abgespalten.
Die um 22zwei C-Atome verkürzte aktivierte Fettsäure tritt nun
erneut in die b-Oxidation ein.
Die b-Oxidation findet so oft statt, bis die Fettsäure vollständig in
Acetyl-CoA zerlegt ist.
Im vorletzten Schritt der letzten Runde der
b-Oxidation entsteht Acetoacetyl-CoA
Dieses Stoffwechselzwischenprodukt kann je nach der Stoffwechsellage zwei unterschiedliche Stoffwechselwege einschlagen.
1. Bildung von zwei Molekülen Acetyl-CoA, die in 23den Citratcyclus gelangen.
2. Bildung von Ketonkörpern, die z. B. für 24das Gehirn überlebensnotwendig sind.
handwerk-technik.de
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4.5 Fettsäure-Biosynthese – Fehlertext
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24 Fehler, indem Sie die Fehler unterstreichen, nummerieren und jeweils
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1. Fettdepots
2. Glykolyse
3. die Leber
4. VLDLs
5. zu dem Fettgewebe
6. Fettsäuren
7. völlig andere
8. im Zytoplasma
9. den Mitochondrien
10. Ein
11. muss
12. ATP CO2
13. die Carboxylgruppe
14. großer
15. Ketogruppe
16. reduziert
17. Hydroxygruppe
18. 2. und 3.
19. eine
20. reduziert
21. Malonyl-rest
22. Reduktion
Wird mehr Energie aufgenommen, als benötigt wird, werden
1Fettdepots angelegt. Das Fett wird aus überschüssigem AcetylCoA gebildet, das aus der 2Glykolyse oder dem Alkoholabbau
stammen kann.
Der Hauptort der Fettbildung ist 3die Leber. Dort werden neu
gebildete Triglyceride in die 4VLDLs – Prä-b-Lipoproteine – eingebaut und dann 5zu dem Fettgewebe transportiert.
Biosynthese der Palmitinsäure
Die Biosynthese der 6Fettsäuren ist keine Umkehrung der b-Oxidation. An der Biosynthese sind 7völlig andere Enzyme beteiligt.
Außerdem findet die Biosynthese 8im Zytoplasma statt, die bOxidation dagegen in 9den Mitochondrien. Acetyl-CoA muss also
zunächst in das Zytoplasma transportiert werden.
Reaktion der ersten beiden Acetyl-CoAs
Zwei Moleküle Acetyl-CoA können nicht ohne Weiteres miteinander reagieren. 10Ein Molekül Acetyl-CoA 11muss zunächst zu
Malonyl-CoA aktiviert werden. Das Biotinenzym überträgt dabei
unter Energieverbrauch in Form von 12ATP CO2 auf Acetyl-CoA.
Malonyl-CoA reagiert anschließend mit einem Molekül AcetylCoA, hierbei wird 13die Carboxylgruppe von Malonyl-CoA wieder
abgespalten.
Fettsäure-Synthase
Die Fettsäure-Synthase ist ein 14großer Multienzymkomplex,
der den weiteren Aufbau der Fettsäuren übernimmt.
Es folgen nun drei Reaktionen, bei denen die eine 15Ketogruppe
entfernt wird. Die Reaktionen der b-Oxidation werden hier im
Prinzip umgekehrt.
Erster Schritt – Reduktion
Die b-Ketogruppe wird duch NADPH + H+ 16reduziert. Es entstehen eine 17Hydroxygruppe und NADP+.
1
5
10
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20
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Zweiter Schritt – Dehydratisierung
Nun wird Wasser vom 182. und 3. C-Atom abgespalten. Es entsteht 19eine Doppelbindung.
Dritter Schritt – Reduktion
Wiederum wird die Verbindung durch NADPH + H+ 20reduziert.
Es ist eine Buttersäure-ACP-Verbindung entstanden.
Kettenverlängerung
Auf die Buttersäure-ACP-Verbindung wird erneut ein 21Malonylrest übertragen. Es folgt die nächste Runde der Fettsäuresynthese – 22Reduktion, Dehydratisierung, 23Reduktion – danach
ist eine Capronsäure-ACP-Verbindung entstanden. Der Aufbau
wird so lange fortgesetzt, bis Palmitinsäure-ACP entstanden ist.
Als letzter Schritt erfolgt eine hydrolytische Spaltung in Palmitinsäure und ACP.
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23. Reduktion
24. anabole
25. katabole
26. AMP
24
Regulation der Fettsäure-Biosynthese
Eine 24anabole Stoffwechsellage – z. B. hohe Kohlenhydratzufuhr – fördert die Lipogenese. Eine 25katabole Stoffwechsellage
– z. B. Fasten – hemmt dagegen die Lipogenese. Ein Zeichen
für eine schlechte Energieversorgung der Zelle ist das Vorhandensein von 26AMP.
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4.8 Bildung von Ketonkörpern – Fehlertext
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25 Fehler, indem Sie die Fehler unterstreichen, nummerieren und jeweils
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1. Überschuss
2. Leber
3. Erythrozyten
4. Leber
5. abgebaut
6. den Citratcyclus
Man unterscheidet drei verschiedene Ketonkörper:
b-Hydroxybutyrat, Acetoacetat, Aceton.
1
Energieversorgung durch Ketonkörper
Bei einem 1Überschuss an Acetyl-CoA kann die Leber diese in
Ketonkörper umbauen und so andere Gewebe – außer 2Leber
und 3Erythrozyten – mit Energie versorgen.
Die Ketonkörper werden also in der 4Leber aus Acetyl-CoA
gebildet und in den Zielzellen wieder zu Acetyl-CoA 5abgebaut.
Acetyl-CoA wird dann über 6den Citratcyclus und die Atmungskette 7vollständig zu H2O und CO2 abgebaut.
5
10
Ketonkörper können in manchen Organen, z. B. dem ZNS, die
fast vollständig als Energielieferanten ersetzen.
8Glucose
Durch eine zu starke Ketonkörperbildung kann es im Organismus jedoch zu einem 9Absinken des pH-Wertes und somit zu
einer 10Acidose kommen. Folge einer Acidose kann ein lebensgefährliches Koma sein.
15
7. vollständig
Copyright Verlag Handwerk und Technik, Hamburg
8. Glucose
9. Absinken
10. Acidose
11. größerem
Bildung von Ketonkörpern in der Leber
Im Hungerzustand, z. B. bei einer Nulldiät, betreibt die Leber in
11größerem Umfang b-Oxidation, um den Körper ausreichend mit
Energie zu versorgen. Das in Mengen vorliegende Acetyl-CoA
kann 12nun nicht mehr vollständig über den Citratcyclus und die
Atmungskette abgebaut werden. Im Hungerzustand ist nicht nur
Acetyl-CoA, sondern auch 13NADH + H+ im Überschuss in der
Leber vorhanden.
20
12. nun nicht mehr vollständig
13. NADH + H+
14. zwei
15. HS·CoA zu Acetoacetyl-CoA
16. NADH + H+
17. reduziert
18. am meisten
19. der Atmungskette
20. ohne
21. decarboxyliert
22. Mitochondrien
23. NAD+
24. oxidiert
25. NADH + H+
26. den Citratcyclus
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Bildung von Acetoacetat
Bei einer solchen Stoffwechsellage reagieren dann 14zwei Moleküle Acetyl-CoA unter Abspaltung von 15HS·CoA zu AcetoacetylCoA. Durch eine Hydrolase entsteht nun Acetoacetat.
Bildung von b-Hydroxybutyrat
Acetoacetat kann nun durch 16NADH + H+ zu b-Hydroxybutyrat
17reduziert werden. b-Hydroxybutyrat ist der Ketonkörper, der
mengenmäßig 18am meisten im Blut vorkommt. Mit b-Hydroxybutyrat wird also jeweils auch ein NADH + H+ in andere Zellen gebracht, damit es in 19der Atmungskette Energie liefern kann.
Bildung von Aceton
Acetoacetat kann auch spontan 20ohne Enzymeinwirkung in
Aceton und CO2 zerfallen, d. h., Acetoacetat wird zu Aceton
21decarboxyliert.
Aceton kann von den Zellen nicht verwertet werden, es wird
ausgeatmet.
Abbau von Ketonkörpern, z. B. im Gehirn
In den 22Mitochondrien dieser Zellen wird Acetoacetat bzw. b-Hydroxybutyrat zur Energiegewinnung abgebaut. b-Hydroxybutyrat
wird also zunächst durch 23NAD+ zu Acetoacetat 24oxidiert, dabei
wird gleichzeitig 25NADH + H+ gebildet, das in der Atmungskette
Energie liefert. Acetoacetat wird dann zu Acetyl-CoA abgebaut,
das in den 26Citratcyclus eingeschleust wird.
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5.5 Stoffwechsel der Aminosäuren – Fehlertext
1. Lesen Sie den nebenstehenden Text
und korrigieren Sie mindestens
22 Fehler, indem Sie die Fehler unterstreichen, nummerieren und jeweils
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1. Aminocarbonsäuren
2. Drei
3. a-Ketosäuren
4. Keto
5. Pyruvat
6. Pyruvat
7. Pyruvat
8. zur
9. wichtigste
10. Transaminierung
11. Aminosäure
12. a-Ketosäure
13. zwei
14. PLP
15. PAMP
16. a-Ketosäure
17. Aminosäure
18. Pyridoxaminphosphat
19. Pyridoxalphosphat
20. Aminosäurestoffwechsel
21. Pyruvat
22. Glutamat
23. Desaminierung
24. oxidiert
25. Zellgift
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Aminosäuren sind 1Aminocarbonsäuren. 2Drei der zwanzig Aminosäuren sind beim Stoffwechsel besonders wichtig. Dies sind:
Alanin, Aspartat und Glutamat
Zusätzlich zu diesen Aminosäuren werden für den Stoffwechsel
die entsprechenden 3a-Ketosäuren benötigt. Die a-Ketosäuren
haben einen Aufbau wie die Aminosäuren, anstelle der Aminogruppe befindet sich jedoch bei diesen Verbindungen eine
4Ketogruppe.
Alanin und 5Pyruvat
Eine wichtige Rolle im Aminosäurestoffwechsel hat die a-Ketosäure 6Pyruvat. 7Pyruvat steht in enger Verbindung mit Alanin.
1
5
10
Aspartat und Oxalacetat
Entsprechend gehört die a-Ketosäure Oxalacetat 8zur Aminosäure Aspartat.
Glutamat und a-Ketoglutarat
Die 9wichtigste Aminosäure im Stoffwechsel ist das Glutamat,
das in einer engen Beziehung zu a-Ketoglutarat steht.
Transaminierung
Bei der 10Transaminierung wird die Aminogruppe von der
11Aminosäure auf die entsprechende 12a-Ketosäure übertragen.
Die a-Ketosäure wird hierdurch zu einer neuen Aminosäure.
Die Transaminierung erfolgt in 13zwei Teilschritten.
1. Teilschritt: Zunächst wird die Aminogruppe auf Pyridoxalphosphat – 14PLP – übertragen. Es entstehen Pyridoxaminphosphat – 15PAMP – und die entsprechende 16a-Ketosäure.
2. Teilschritt: Damit nun eine neue 17Aminosäure entstehen
kann, lagert sich eine andere a-Ketosäure an 18Pyridoxaminphosphat an und übernimmt die Aminogruppe. Es entstehen
wieder 19Pyridoxalphosphat und die neue Aminosäure.
Chemisch gesehen handelt es sich bei Pyridoxalphosphat um
Vitamin B6, das eine wichtiges Coenzym im 20Aminosäurestoffwechsel ist.
Beispiel einer Transaminierung
1. Teilschritt: Von Alanin wird die Aminogruppe auf Pyridoxalphosphat übertragen. Es entstehen 21Pyruvat und Pyridoxaminphosphat.
2. Teilschritt: a-Ketoglutarat übernimmt von Pyridoxaminphosphat die Aminogruppe, es entstehen 22Glutamat und Pyridoxalphosphat.
Oxidative Desaminierung
Bei der oxidativen 23Desaminierung wird die Aminogruppe von
Glutamat entfernt.
Zunächst wird hierbei die Aminogruppe von Glutamat zu einer
Imino-Gruppe 24oxidiert. Der Wasserstoff wird dabei auf NAD+
übertragen.
Es folgt eine hydrolytische Spaltung, bei der a-Ketoglutarat und
Ammoniak entstehen.
Ammoniak, ein starkes 25Zellgift, wird dann in der Harnstoffsynthese gebunden.
handwerk-technik.de
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6.5 Alkohol – Fehlertext
1. Lesen Sie den nebenstehenden Text
und korrigieren Sie mindestens
24 Fehler, indem Sie die Fehler unterstreichen, nummerieren und jeweils
die richtigen Formulierungen in die
leeren Zeilen schreiben.
1. Ethanol
2. Kohlenwasserstoffverbindung
3. eine
4. hydrophilen
5. lipophilen
6. gut
7. die Leber
8. NAD+
9. oxidiert
10. reduziert
Was ist Alkohol?
1Ethanol ist der Alkohol, den wir trinken.
1
Chemisch gesehen besitzt ein Alkohol – eine 2Kohlenwasserstoffverbindung – mindestens 3eine Hydroxylgruppe.
Löslichkeit von Alkohol
Ethanol besteht also einerseits aus der 4hydrophilen Hydroxylgruppe und andererseits aus dem 5lipophilen Rest. Alkohol ist
so im Blut 6gut löslich. Alkohol kann aufgrund dieser Struktur
aber auch Membranen, fettige Strukturen, durchdringen.
5
Alkoholmetabolismus
Wird viel Alkohol aufgenommen, so gelangt die größte Menge
dieses Alkohols in 7die Leber, die diesen nun abbauen soll.
10
Alkohol wird hauptsächlich durch die Alkoholdehydrogenase
abgebaut, die 8NAD+ als Coenzym enthält.
Reaktionsschritte des Alkoholabbaus
Im ersten Reaktionsschritt wird also Ethanol zu Ethanal 9oxidiert, NAD+ wird in diesem Reaktionsschritt zu NADH + H+ 10reduziert.
Im zweiten Reaktionsschritt wird Ethanal durch eine weitere
zu Acetat – Ethansäure – oxidiert. NAD+ wird
wiederum zu NADH + H+ reduziert.
11Dehydrogenase
15
20
Im dritten Reaktionsschritt wird Acetat zu Acetyl-12CoA aktiviert.
11. Dehydrogenase
12. CoA
13. den Citratcyclus
14. wichtiges
15. den Citratcyclus
16. CO2
17. hemmt
18. dem Citratcyclus
19. verstärkt
20. hoch
21. Fettsäuresynthese
22. der Leber
Weiterer Abbau des Alkohols über
Citratcyclus und die Atmungskette
13den
25
Acetyl-CoA ist ein 14wichtiges Substrat im Stoffwechsel. In dieser Form kann der Alkohol nun über 15den Citratcyclus und die
Atmungskette vollständig zu H2O und 16CO2 verstoffwechselt
werden.
Die beim bisherigen Alkoholabbau entstandene hohe
NADH + H+-Konzentration in der Leber 17hemmt den weiteren
Abbau des entstandenen Acetyl-CoA in 18dem Citratcyclus.
Bei größerem Alkoholkonsum entsteht also 19verstärkt AcetylCoA, das nicht über den Citratcyclus und die Atmungskette verstoffwechselt werden kann, da die NADH + H+-Konzentration zu
20hoch ist.
Fettleber – Leberzirrhose
Durch langjährigen Alkoholkonsum kann es so zu einer Leberverfettung kommen. Eine Fettleber kann jedoch wieder geheilt
werden, wenn einige 23Monate dem Alkohol entsagt wird.
24. Leberzellen
25. Leberzellen
Hier kann nur noch eine Transplantation helfen, wenn ein geeignetes Organ zur Verfügung steht.
44
35
Acetyl-CoA, das bei verstärktem Alkoholabbau entstanden ist,
ist also Ausgangsstoff für die 21Fettsäuresynthese und somit die
Triglyceridsynthese in 22der Leber.
Passiert dies nicht, so werden die 24Leberzellen zunehmend
geschädigt, es kommt zur Leberzirrhose, zum „Untergang“ der
25Leberzellen. Dieser Vorgang ist nicht mehr umkehrbar.
23. Monate
30
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40
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9.3 Gewichtszunahme
Ein normalgewichtiger Student nimmt täglich ein
kleines Helles (0,2 l) zu viel – über seinen täglichen
Energiebedarf – zu sich.
Welches Übergewicht hat er nach
a) 2 Jahren beim Physikum,
b) 5 Jahren beim Staatsexamen,
c) 20 Jahren als Chefarzt,
wenn er seine Trinkgewohnheiten
beibehält?
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Kleines Helles (0,2 l)
Kohlenhydratgehalt: 6 g
Ethanolgehalt:
8g
Energieüberschuss
pro Tag
pro Jahr
Kohlenhydrate
6 × 17 kJ = 102 kJ
102 kJ × 365 = 37230 kJ = 37,230 MJ
Ethanol
8 × 29 kJ = 232 kJ
232 kJ × 365 = 84680 kJ = 84,680 MJ
Energieverlust bei Speicherung
Kohlenhydrate als Fett minus 30 %: 102 kJ : 100 × 70 = 71,4 kJ
Ethanol als Fett minus 15 %: 232 kJ : 100 × 85 = 197,2 kJ
Triglyceridspeicher
pro Tag
pro Jahr
aus Kohlenhydraten
71,4 kJ / 37 kJ = 1,93 g
1,93 g × 365 = 704,45 g
aus Ethanol
197,2 kJ / 37 kJ = 5,33 g
5,33 g × 365 = 1945,45 g
Gewichtszunahme
pro Tag
pro Jahr
1,93 g + 5,33 g = 7,26 g
7,26 g × 365 = 2649,90 g
7,26 g + 1,09 g = 8,35 g
8,35 g × 365 = 3047,75 g
plus 15 % Wasser
Student: normales Körpergewicht 70 kg
Gewichtszunahme nach 2 Jahren beim Physikum: 3 kg × 2 = 6 kg
Der Student wiegt 76 kg.
Gewichtszunahme nach 5 Jahren beim Staatsexamen: 3 kg × 5 = 15 kg
Der Student wiegt 85 kg.
Gewichtszunahme nach 20 Jahren als Chefarzt: 3 kg × 20 = 60 kg
Der Chefarzt wiegt 130 kg.
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