Übungsblatt 1 1. Welche Reaktion(en) der Glykolyse kommen

Seite 1 von 2
uebung1_WS_1112.doc
Übungsblatt 1
1. Welche Reaktion(en) der Glykolyse kommen prinzipiell Ihrer Meinung nach für die
Regulation des Gesamtprozesses in Frage – und warum? Erscheint Ihnen ein
Reaktionsschritt besonders geeignet?
(3 P)
2. ATP ist allseits bekannt als „DIE“ Energiewährung der Zelle, da die Hydrolyse
stark exergon ist.
a) Suchen Sie Gründe für den exergonen Charakter der Hydrolyse zu ADP + Pi.(1,5 P)
b) Die Regeneration von ATP aus ADP + Pi ist dementsprechend eine stark
endergone Reaktion. Sie erfolgt einerseits in der oxidativen Phosphorylierung in der
Atmungskette, kann aber auch durch Phosphatübertragung durch einen geeigneten
Donor (Substratketten-Phosphorylierung) erfolgen. Formulieren Sie ein Beispiel einer
Substratketten-Phosphorylierung mit Strukturformeln. Was muss für die Freie
Standardenthalpie der Hydrolyse dieses Phosphatgruppendonors gelten?
(2,5 P)
3. Bei der Spaltung von Fructose-1,6-bisphosphat spielt eine basische Aminosäure
im aktiven Zentrum des beteiligten Enzyms eine wichtige Rolle. Beschreiben Sie den
Mechanismus der Reaktion mit Strukturformeln und erklären Sie die Bedeutung
dieser Aminosäure für die Reaktion. Um welchen Reaktionstyp handelt es sich? (5 P)
b) Überlegen Sie sich den biochemischen Sinn der Isomerisierung von Glucose-6-P
zu Fructose-6-P im Zuge der Glykolyse. Was wäre der Nachteil einer Aldolspaltung
von Glucose-6-P?
(2 P)
4. Eine Mischung mit ATP in einer Konzentration von 30 mM und Fructose-6-P in
einer Konzentration von 20 mM wird bei pH = 7 und 37 °C mit Phosphofructokinase
inkubiert.
Berechnen Sie die Gleichgewichtskonzentrationen der Reaktanden und Produkte.(5 P)
Freie Standardenthalpien für die Hydrolyse
ΔG°´ / kJ/mol
ATP ( Æ AMP + PPi )
–45
ATP ( Æ ADP + Pi )
–32
Fructose-1,6-bis-P ( Æ Fru-6-P)
–19,3
uebung1_WS_1112.doc
Seite 2 von 2
5. Im Zuge der Glykolyse wird Glucose letztlich zu zwei Molekülen Pyruvat abgebaut.
In der Glucose lassen sich die C-Atome nach einer festen Vereinbarung durchnummerieren.
a) Geben Sie – abgeleitet aus dem Verlauf der Glykolyse – für die C-Atome der
beiden entstehenden Pyruvatmoleküle an, von welcher Position des ursprünglichen
Glucose-Moleküls (C1, C2, …, C6) die jeweiligen C-Atome stammen.
(3 P)
b) Arsenat ist dem Phosphat chemisch recht ähnlich; es sollte daher auch in
phosphatabhängige Reaktionen eingreifen können. Informieren Sie sich über die
Stabilität von Arsensäureestern und -anhydriden und diskutieren Sie (mit Hilfe
entsprechender Reaktionsgleichungen), ob und gegebenenfalls wie sich die
Anwesenheit von Arsenat auf den Ablauf und die Nettobilanz der Glykolyse
auswirken könnte.
(4 P)
6.
a) Neben der allseits bekannten Glucose kommen auch verschiedene Disaccharide
als Lieferanten für Stoffwechselenergie in Frage. Welche Reaktion steht dabei stets
am Anfang bei der Verwertung von Disacchariden? Formulieren Sie ein konkretes
Beispiel mit Strukturformeln.
(2 P)
b) Was fängt der menschliche Organismus mit Galaktose an, für deren Abbau kein
eigener Stoffwechselweg zur Verfügung steht? Erstellen Sie eine Nettogleichung für
die Prozesse, die bis zur Einschleusung in einen Hauptweg des katabolen Stoffwechsels führen. Welches Nucleotid ist daran beteiligt, obwohl es in der Nettobilanz
nicht in Erscheinung tritt?
(4 P)