Uebung 5
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Biochemie Übungsblatt Nr. 5 10.12.2003 Kohlenhydrate allgemein: a) Energiespeicher b) Brennstoff c) Metabolite Coenzym (ATP), Ribose, Desoxyribose (RNA, DNA), Polysaccharide in Membranen Monossacharide: Aldose, Ketosen Epimere: Zucker, die sich nur in einer Konfiguration eines asymmetrischen C-Atoms unterscheiden. 1) Aldose: Zucker, die am C1-Atom eine Cabonylgruppe (Aldehyd) besitzen einfachste Triose: L-bzw. D-Glycerinaldehyd (L, D sind Enantiomere) Ketosen: Zucker, die am C2-Atom eine Cabonylgruppe (Keton) besitzen Einfachste Triose: Dihydroxyaceton Pyranosen: Hydroxygruppe an C5-Atom reagiert mit C1-Atom und es bildet sich ein sechsgliedriger Ring (Pyran-Ring) Furanosen: Regiert die Hydroxygruppe des C5-Atoms mit C2-Atom so bildet sich ein 5-gliedriger Furan-Ring. WICHTIG: Fructose kann als Pyranose und Furanose vorliegen!!! (in einer Lsg. Meist Furanose) Darstellungsmöglichkeiten von Zuckern: Fischer-Projektion Haworth-Formel Sesselform 2) „nichtreduzierenden Zuckern“ = ? Derivate von Monosacchariden: Zuckersäuren, Zuckerphosphate (Esterbildung), Zuckeralkohole 3) Saccharose (Fructose + Glucose, alpha 1 – beta 2 Bindung Æ selten) Anomere CAtome verknüpft. Lactose (Galactose + Glucose, 1-4 Bindung) Maltose (Glucopyranosyl 1-4 Bindung mit Glycopyranose Funktion: Energie!, Metabolite 4) Polysaccharidgruppen in der Natur: a) b) c) Strukturpolysaccharide, z.B. Cellulose, Chitin Wasserbindende Polysaccharide, z.B. Agarose, vermeiden das Austrocknen Reserve Polysaccharide, z.B. Kohlenhydratspeicher Polysaccharide aus einer Art Monosaccharid = Homoglycane Biochemie Übungsblatt Nr. 5 10.12.2003 Polysaccharide aus verschiedenen Monosacchariden = Heteroglycane Können nur in den Stoffwechsel einfließen, wenn sie in Monosaccharide durch Hydrolyse umgebaut werden! 5) Glycolyse Die Glycolyse findet im Cytoplasma der Zelle statt. 6) Man unterscheidet bei der Glycolyse die energieverbrauchende und die energiegewinnende Phase. Energie wird durch die sog. Substratkettenphosphorylierung gewonnnen. Dies geschieht einerseits bei der Reaktion von 1,3 Bisphosphoglycerats in 3 Phosphorglycerat sowie bei der Reaktion von PEP zum Pyruvat. Beide Reaktionen werden von einer Kinase katalysiert. Somit entsteht ATP. Energie wird auch über die Bildung von NADH+H+ gewonnen. Es entstehen 2 NADH+H+ bei der Reaktion vom GAP zum 1,3 Bisphosphoglycerats. Diese werden dann in der Atmungskette in ATP „umgewandelt“. Biochemie 7) Übungsblatt Nr. 5 10.12.2003 Irreversible Schritte der Glykolyse: Die irreversiblen Schritte der Glykolyse sind die Umkehrreaktionen folgender Schritte: A) Glucose Æ Glucose-6-Phosphat B) Fructose-6-Phosphat Æ Fructose-1,6-Bisphosphat (Rückreakt.: Fructosediphosphatase, arbeitet dann wenn PFK nicht arbeitet) C) PEP Æ Pyruvat Die Rückreaktionen benötigen eine hohe chemische Energie (4 ATP und 2 GTP) 8) Glukoneogenese: In Mitochondrien: Hier wird das Pyruvat durch eine Pyruvat-Carboxylase in Oxalacetat carboxyliert. ATP- Verbrauch (Pyruvat könnte auch unter Einsatz von ATP nicht direkt zu PEP reagieren) Oxalacetat wird dann in Malat reduziert (Verbrauch von NADH+H+ ) Somit können beide Metabolite die Mitochondrien verlassen. Im Cytosol: Umwandlung von Malat zu Oxalacetat. Oxalacetat unter Verbrauch von GTP zu PEP durch PEP-Carboxykinase Die weiteren Reaktionen bis zum Fructose-1,6-bisphosphat verlaufen so wie in der Glykolyse. Fructose-1,6-bisphosphat wird durch das Enzym F1,6,bisphosphatase in Fructose-6Phosphat umgewandelt Im E.R.: Glucose-6-Phosphat wird durch die Glucose-6-Phosphatase in Glucose umgewandelt. Biochemie Übungsblatt Nr. 5 10.12.2003 9) Findet zu 90 % in der Leber statt. 10 % in Niere. Ausgangsstoffe für die Gluconeogenese sind Lactat, AS, Glycerol und somit dann das Pyruvat. Findet statt, weil das Gehirn und die Erythrocyten einen gewissen Blutzuckerspiegel haben müssen. Ist aber nur auf Mangelzeiten beschränkt!!! Notstand!! Vorerst andere Stoffwechsel! Abbau von Glykogen: Glykogen Æ Glucos-1-Phosphat Æ Glucose-6-Phosphat Phosphorylase Phosphoglucomutase Zusätzlich wird noch eine Transferase benötigt, da die Phosphorylase nur bis zur 1,6-Bindung das Glykogen abbauen kann! Das Enzym Phosphoglucomutase arbeitet genauso wie das Enzym Phosphoglyceratmutase! Beide Enzyme besitzen im aktiven Zentrum eine Serin-Aminosäure, die ihr Phosphat abgibt und das vom anderen C-Atom aufnimmt! (Wichtige und einfache Vorgehensweise von Enzymen) Kontrolle der Enzymaktivität: a) Enzymaktivität b) Enzymmenge c) Verfügbarkeit der Substrate Abbauende und aufbauende Wege sind fast immer voneinander getrennt (Ausnahme: Glykolyse und Gluconeogenese)
