Dinucleotid

Enthalpie
 Ob eine Reaktion exergonisch ist, entscheidet die
Änderung des Wärmeinhalts (heat content) H =
Enthalpie
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6 H2O
H = -2818 kJ/mol
 - bei exergonischen Reaktionen
Entropie
 Außer Gewinn oder Verlust von Wärme bestimmt ein
weiterer Faktor die Richtung der Reaktion: Entropie
 Maß für die Unordnung
 Beispiel Wasser: Eis zu Wasser, Flüssig zu Dampf sind
beide endergonisch. Unter geeigneten Umständen
verlaufen sie spontan; verantwortlich: Entropie
Entropie
 Eis zu Wasser, Wasser zu Dampf: Unordnung nimmt
zu
 Grad der Unordnung bei vielen kleinen Gegenständen
größer
 Änderung der Entropie: S
Energietransfer
 Reversible Festlegung der Energie
ATP
+ H2O
- H2O
Adenin-Ribose-P~P~P
ATP
Adenin-Ribose-P~P+Pi
ADP
Energieübertragung
A+ B
ATP
exergonisch
- G 0´
C+D
G+H
endergonisch
+ G 0´
ADP + Pi
E+F
Phosphorilierung
 Übertragung des Phosphatrestes
 Substrate werden aktiviert
 ATP treibt endergone Reaktionen durch
Phosphorylierung an, indem ein Phosphorylrest auf ein
anderes Molekül übertragen wird
 Das Empfängermolekül ist nun phosphoryliert
Biokatalyse
 Organische Substanzen sind metastabil
 Aktivierungsenergie
 Katalyse
Enzyme








Wirkungsspezifität
Substratspezifität
Gruppenspezifität
Wirkungsgruppe: aktiv beim Katalysegeschen (aktive
u. passive Form)
Holoenzym: Apoenzym + prosthetische Gruppe;
benötigen 2 Substrate
Coenzym: prosthetische Gruppe nicht fest (CoSubstrate); benötigen 2 Apoenzyme
Aktives Zentrum
Induced fit - Hypothese
Cosubstrat
Prosthetische
Gruppe
Funktionstypen
 Oxidoreduktasen
 Transferasen (Hexokinase)
 Hydrolasen
 Lyasen
 Isomerasen
 Ligasen
Regulation der Enzymaktivität
 Temperatur
 pH-Wert
 Allosterische Hemmung
 Kompetitive (Isosterische) Hemmung
 2 Substrate konkurrieren
 Spezielle Mechanismen
Isoenzyme
 Gleiche Funktion, unterschiedliche Struktur
 Dienen der Feinregulation von Syntheseschritten
Coenzyme (Beispiele)
 Nicotinamid-adenin-dinucleotid NAD, Nicotinamid-
adenin-dinucleotid -Phosphat, (Coenzyme von
Dehydrogenasen) NADP
 Flavin-adenin-dinucleotid FAD; ebenfalls
Wasserstoffüberträger
Multienzymkomplex
 Mehrere Enzyme, die verschiedene,
aufeinanderfolgende Schritte einer Reaktionskette
katalisieren
 Sind in einer strukturellen und funktionellen Einheit
zusammen-gefaßt (Fettsäuresynthese)
Das aktive Zentrum ist die katalytisch
wirksame Region eines Enzyms
Herabsetzen der Aktivierungsenergie:
 Bildet eine passende Tasche für die Substrate und
bringt sie dadurch in der richtigen Orientierung
zusammen; oder
 Bindet so an das Substrat, dass dessen relevante
Bindungen geschwächt werden
 Bietet eine geeignete
Mikroumgebung
Energiefluss
 Sonne (Fusion: H zu He), jährlich
54,4.1023 J; 1 Million Hiroshima Bomben täglich
 1/3 reflektiert, 1% von Pflanzen aufgenommen
Photosynthese
 Strahlungsenergie wird absorbiert und in eine
chemische Bindung überführt
 Abspaltung von Wasserstoff aus dem Wasser unter
Freisetzung von Sauerstoff
 Wasserstoff wird auf Kohlendioxid übertragen
(Akzeptor)
Bruttoformel
6 CO2 + 12 H2Oh.
C6H12O6 + 6 O2 + 6H2O
G0´ + 2872 kJ
Nachweise
 CO2: CO2-freie Atmosphäre, Pflanzen verkümmern;
Manometrie; 14CO2; URAS
 Sauerstoff: Wasserpflanzen; Manometrie; Isotopen
 Kohlenhydrate: Stärkenachweis
A
B
Chloroplasten
 Chloroplastenhülle
 Thylakoide
 Stroma
 DNA
 Assimilations (=autochthone) Stärke
Chlorophyll
 Porphyrinring (4 Pyrrolringe + Mg)
 Isozyklischer Pentanonring
 Propionsäure
 Phytol
Strahlungsabsorption
 1 m² Blattfläche ca. 1 g Kohlenhydrat/h
 Chloroplastenpigmente
 Absorptionsspektrum
 Aktionsspektrum
 Engelmann - Versuch
Licht- und Dunkelreaktionen
 Absorption eines Lichtquants:
Chlorophyll a angeregt; kann als Wärme verloren
gehen, oder rotes Fluoreszenzlicht, oder
Lichtreaktionen
 Reduktionsäquivalente werden zum
Kohlenhydrataufbau genutzt
Lichtreaktionen
 Chlorophyll a geht in einen angeregten Zustand
über
 Nur wenige Chlorophyll a Moleküle sind
photosynthetisch aktiv: Reaktionszentren (RC)
 Restliche Chlorophyll a, Chlorophyll b,
Carotinoide: Antennenpigmente und lightharvesting-complex (LHC); PigmentProteinkomplexe;
Energieübertragung
 Resonanzübertragung
 mehr als 2 nm entfernt, Absorptionsspektrum des 2.
Pigments muss sich mit Fluoreszenzspektrum des 1.
überlappen
 Excitonentransfer
 bei kleineren Abstand; 2-Teilchenzustand; angeregtes eund positives „Loch“; Rotverschiebung zum aktiven
Zentrum hin
2 Photosysteme
 Emmerson Effekt: Licht einzeln
(ca. 680 nm und 700 nm) und gemeinsam:
gemeinsam mehr Effekt als einzeln; daher: 2
Lichtreaktionen, gekoppelt
Emmerson Effekt
1,5
Photosynthese (relativ)
1,25
Steigerung
1
0,75
0,5
0,25
680 + 700 nm
680 + 700 nm
nacheinander
gleichzeitig
1
2
0