2.8 Hormone, Mineralien, Vitamine

60
2.8
Hormone, Mineralien, Vitamine
Mineralien:
lebenswichtige Mineralien:
min. 100 mg/d
Spurenelemente:
Na+
K+
Ca2+
Mg2+
ClPO43So42Cr3+
Co2+
Cu2+
Fe2+
Zn2+
IFSeO42MoO42-
Körperflüssigkeiten
Körperflüssigkeiten
Knochen
Knochen, Coenzyme
Blut, Magen
Knochen, Coenzyme
nicht essentiell
essentiell
Vitamin B12
Cytochrome
Hämoglobin
Transkriptionsfaktor
Schilddrüsenhormon
Mineralisation, Zähne
Glutathion, Peroxidase
Flavoenzyme
Vitamine:
Vitamine
OH
Vitamin A (Retinol)
Sehpigment, Immunsystem
O
N
NH
O
NH2
N
N
CH2
N
N
S
N
OH
Vitamin B1 (Thiamin)
Vorstufe für Coenzyme
Decarboxylasen
OH
OH
Vitamin B2 (Riboflavin)
FAD für Oxidoreduktasen
OH
OH
O
O
NH2
N
Vitamin B3 (Nicotinamid)
NAD für Oxidoreductasen
N
HN
H 2N
N
N
COOH
N
H
O
N
H
Vitamin B4 (Folsäure)
C1-Gruppentransfer
COOH
61
R
Vitamin B6
Aminosäurestoffwechsel
R = CH2OH Pyridoxol
R = CHO
Pyridoxal
R = CH2NH2 Pyridoxamin
OH
HO
N
H2NOC
R
CONH2
H2NOC
N
N
CONH2
Co
OH
H2NOC
OH
O
O
HO
N
H
Vitamin B12
(Cobalamin)
Ligasen,
Transferasen
N
Vitamin C (Ascorbinsäure)
Radikalfänger
Immunsystem
O
OH
CONH2
NH
N
OH
O
O
N
P
O
O
O
Vitamin D (Calciferol)
Calziumstoffwechsel
HO
O
Vitamin E (Tocoferol)
Antioxidans
HO
HO
HO
O
O
Vitamin K (Phyllochinon)
Proteinsynthese
Biotin
NH
H Carboxylasen
H
S
COOH
NH
H
O
H H
N
HO
CO
OH
O
Pantothensäure
Coenzym A
Antibiotika
N
O
OH
H
N
H
HO
OH
OH
OH
Cl
Cl
O
HO
O
HO
Tetracycline
HN
O
O
Chloramphenicol
O
HO
HO
NH2
HO
HO
O
H H H
S
N
R
O
O
O
O
Erythromycin
O
OMe
N
O
COOH
OH
Penicilline
62
Liste der Vitamine
63
Liste wichtiger Hormone
64
3.
3.1
Biochemische Reaktionstypen
Bilologische Oxidation
Atmungskette:
Die Atmungskette ist in der Mitochondrienmembran lokalisiert. Dort wird Sauerstoff
mit NADH (z.B. aus Zitratzyklus) zu Wasser reduziert, wobei die freiwerdende
Energie in Form von ATP gespeichert wird. Pro mol NADH entstehen 3 mol ATP.
Atmungskette:
NADH + ½ O2 + H+ → NAD+ + H2O + 52 kcal/mol
3 ADP + 3 PO42- + 21 kcal → 3 ATP
Energieausbeute: ca. 40%
P/O-Quotient:
Jedoch!
ATP gebildet/O verbraucht = 3
Atmungskette und ATP-Bildung laufen an unterschiedlichen
Enzymkomplexen in der Mitochondrienmembran ab. Die Atmungskette
und die ATP-Synthese sind über einen pH-Gradienten durch die
Membran gekoppelt.
65
66
3.2
Proteinstoffwechsel
Abbau und Transaminierung
67
Harnstoffbildung
68
3.3
Photosynthese
Wasser wird im ersten Schritt (Lichtreaktion) zu Sauerstoff oxidiert. Dabei wird
NADPH und ATP gebildet. In einem zweiten Schritt (Dunkelreaktion) wird ATP und
NADPH dazu verwendet, aus CO2 Triosephosphate zu synthestisieren.
Lichtreaktion:
2 H2O + 2 NADP+ ADP + LICHT → O2 + 2 NADPH + ATP + H+
Dunkelreaktion:
3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH → C3H5O3-P + 9 ADP + 6 NADP
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CO2-Fixierung in der Dunkelreaktion
a) Ribulosebisphosphat-Carboxylase
O PO3-
O PO3HO
O PO3O
OH
OH
NADP
NADPH
COO
HO
CHO
-
CO2
O PO3
-
RibulosebisphosphatCarboxylase
COOOH
CHO
CH2O PO3
D-Riblose-1,6-P
OH
CH2O PO3-
-
2 Triosephosphate
2 Phosphoglycerate
b) Phosphoenolpyruvat-Carboxylase
O
PO3-
CO2
-
COO-
OOC
Phosphoenolpyruvat-
COOCarboxylase
Phosphoenolpyruvat
O
O PO3-
COO
P-P + AMP
O PO3O
OH
OH
O
ATP + P
COOOH
CH2O PO3-
O PO3-
-
HO
COO-
Bildung höherer Kohlenhydrate
C5
O PO3CHO
OH
CH2O PO3Triosephosphate
C3
2x
Aldolasen
O
OH
OH
OH
O PO3Hexulosephosphate
C6
Ketolase
C2
C4
C3
Aldolase
C7
N2 und Nitrat-Assimilation bei Pflanzen
Manche Pflanzen (Leguminosen) können in Symbiose mit Bodenbakterien Stickstoff
assimilieren. Dabei wird N2 durch ein Mo-Enzym der Bakterien zu NH4+ reduziert
(siehe technisches Haber-Bosch-Verfahren).
Ebenso können Pflanzen Nitrat mit einem Cu-Ferredoxin-Enzym über Nitrit zu
Ammoniak reduzieren.
70
Bildung von essentiellen Aminosäuren
COOO
OH
O
COO-
HO
OH
HO
O PO3Erythrose-4-P
COO-
COO-
OH
O
Dehydrochinasäure
OH
HO
OH
Shikimisäure
-
O
OOC
OH
Chorisminsäure
O
NH2
COO-
-
COO
COO-
-
OOC
O
Transaminierung
Phenylalanin
Phenylpyruvat
OH
Prephensäure