B1 Kohlenhydrat- und Proteinstoffwechsel

B1 Kohlenhydrat- und Proteinstoffwechsel
1. Diabetes mellitus ist eine Krankheit, bei der die Regulation des Blutzuckerspiegels gestört ist. Das
lateinische Wort „mellitus" bedeutet honigsüß" und weist auf die hohe Glucosekonzentration im Harn eines
behandelten Diabetikers hin.
1.1. Die Glucosekonzentration im Harn kann mit Hilfe von Glucosetest-Stäbchen ermittelt werden. Diese
enthalten ein Enzym, das ß-D-Glucose oxidiert. Fructose wird von diesem Enzym nicht umgesetzt. Erläutern
Sie diesen Sachverhalt mit Hilfe einer Modellvorstellung!
5 BE
Diabetiker können Fructose als Süßungsmittel verwenden. Bei der Hydrolyse zweier Disaccharide A und B
entsteht jeweils nur Fructose. Disaccharid A zeigt in wässriger Lösung Mutarotation, Disacharid B nicht.
Zeichnen Sie je eine mögliche Haworth-Projektionsformel für die Disaccharide A und B!
5 BE
2. Insulin ist ein Peptidhormon, das in der Bauchspeicheldrüse produziert wird und den Blutzuckerspiegel
reguliert. Das Molekül besteht aus zwei Proteinmolekülen, die über Disulfidbrücken verknüpft sind. Bei der
Bildung einer Disulfidbrücke aus den Resten zweier Cysteinmoleküle werden zwei Wasserstoffatome
abgespalten. Abbildung 1 zeigt einen Ausschnitt aus der Aminosäuresequenz des Rinderinsulins.
2.1. Stellen Sie den in Abbildung 1 eingerahmten Formelausschnitt mit Strukturformeln dar! Beschreiben Sie
unter Mitverwendung von Grenzstrukturformeln den räumlichen Bau der Peptidbindung!
10 BE
Val: Valin
Cys: Cystein
C
H
H
C
C H3
C H3
Tyrosin
COOH
COOH
COOH
H 2N
Tyr:
H 2N
C
H
C H2
H 2N
C
H
C H2
SH
OH
Abb. 2: Strukturformeln einiger Aminosäuren
2.2. Die höheren Proteinstrukturen des Insulins werden durch Disulfidbrücken und Wechselwirkungen
zwischen den Aminosäureresten stabilisiert.
2.2.1. Erläutern Sie, welche Kräfte zwischen zwei Valinresten und welche Kräfte zwischen zwei
Tyrosinresten wirken können!
6 BE
2.2.2 Beschreiben Sie den Vorgang der Denaturierung eines Proteins unter selbstgewählten Bedingungen auf
molekularer Ebene!
3 BE
2.3. Beschreiben Sie die Durchführung und die Beobachtung einer positiv verlaufenden Nachweisreaktion für
Proteine!
3 BE
2.4.Überschüssige Aminosäuren, die nicht zur Synthese von Proteinen verwendet werden, können im
menschlichen Körper nicht gespeichert werden. Sie werden aber auch nicht ausgeschieden, sondern dienen
im Stoffwechsel als Energieträger. Dazu werden Aminosäuren wie z. B. Alanin unter aeroben Bedingungen
beim Vorgang der oxidativen Desaminierung abgebaut. Die einzelnen Reaktionsschritte dieses Vorgangs
lassen sich wie folgt vereinfacht zusammenfassen:
Alanin + NAD+ + H2O

Brenztraubensäure + NH3+ NADH/H+
Die Brenztraubensäure wird in der vom Kohlenhydratabbau bekannten Weise weiter abgebaut.
Nennen Sie die wesentlichen Schritte des aeroben Abbaus der Brenztraubensäure und ermitteln Sie
nachvollziehbar, welche Stoffmenge ATP ein Organismus beim aeroben Abbau von 1 mol Alanin gewinnen
kann!
8 BE
Gesamt:
40 BE