Übungsblatt 2

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Übungsblatt 2
1) Unter anaeroben Bedingungen kann das Endprodukt der Glykolyse nicht weiter oxidiert
werden. a)Obwohl dadurch keine zusätzliche Energie gewonnen wird, schließen
beispielsweise Hefen weitere Reaktionsschritte an. Erklären Sie, welchen Nutzen diese
Weiterreaktion hat..
(1 P)
b) Welche Enzymkomplexe und welches Coenzym sind erforderlich? Wie kommt der
Organismus zu dem erforderlichen Coenzym (Strukturformel)?
(2 P)
c) Hefen können sowohl unter anaeroben als auch unter aeroben Bedingungen auf Glucose
wachsen. Erklären Sie, warum der Glucoseverbrauch stark sinkt, wenn Hefezellen, die
zunächst unter anaeroben Bedingungen gehalten wurden, nun Sauerstoff ausgesetzt
werden (Pasteur-Effekt).
(2 P)
d) Im 17. Jahrhundert trat in Indien vermehrt eine auf Thiamin-Mangel zurückzuführende
Krankheit auf, die als Beriberi bezeichnet wird. Recherchieren Sie die Symptome und den
Auslöser dieser Krankheit und fassen die Resultate in 5 Sätzen zusammen.
(2 P)
2) Die Pyruvat-Dehydrogenase stellt ein Bindeglied zwischen Glykolyse und Citratzyklus
dar.
a) Formulieren Sie die Nettogleichung für die Bildung von Acetyl-CoA aus der
entsprechenden, aus Glucose hervorgegangenen Vorstufe, und geben Sie alle Cofaktoren
an, die für diese Reaktion benötigt werden. Kennen Sie einen weiteren Multienzymkomplex,
an dem diese Cofaktoren beteiligt sind?
(3 P)
b) Zeigen Sie den Mechanismus bis zur Freisetzung von CO2. Warum wird die
Decarboxylierung durch das beteiligte Coenzym erleichtert?
(3 P)
3) Die Einspeisung von Acetyl-CoA in den Citratzyklus unter Bildung von Citrat besitzt einen
stark negativen ΔG°´-Wert von −31,5 kJ/mol, was auf den ersten Blick wie
Energieverschwendung aussieht.
a) Formulieren Sie einen plausiblen Mechanismus für diese Reaktion, durch die Acetyl-CoA
in den Citratzyklus eingeschleust wird.
(3 P)
b) Der Sinn dieses stark negativen Werts für ΔG°´ wird nur klar, wenn man ΔG°´ für den
letzten Schritt des Citratzyklus´ (katalysiert von der Malat-Dehydrogenase) kennt:
ΔG°´ = + 29 kJ/mol. Was entsteht bei dieser Reaktion, was folgt für die Konzentration
dieses Produkts und für die Freie Enthalpie der Citratbildung in vivo?
(2 P)
4) In den Citratzyklus wird bekanntlich ein Molekül Acetyl-CoA eingeschleust und in
mehreren Schritte zu zwei Molekülen CO2 oxidiert. Bei genauerer Betrachtung stellt man
aber fest, dass die beiden C-Atome der Acetylgruppe nicht diejenigen sind, die nach einer
Runde im Citratzyklus als CO2 freigesetzt wurden.
Verfolgen Sie den Weg der beiden durch Acetyl-CoA in den Citratzyklus eingebrachten CAtome und finden Sie heraus, ob und wie viele davon sich nach zwei Durchläufen des
Citratzyklus noch indemselben befinden.
(6 P)
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5) Bei der vollständigen Oxidation von Glucose werden insgesamt 12 Elektronenpaare
übertragen.
a) Geben Sie die Redoxgleichung für den Gesamtprozess an!
(1 P)
b) Identifizieren Sie alle Enzyme, die an der Bildung der reduzierten Form der Coenzyme
beteiligt sind, bevor diese in die Atmungskette eintreten.
(3 P)
c) Eines dieser Enzyme unterscheidet sich durch die Art seines Coenzyms und seine
Lokalisation von allen anderen. Inwiefern? Formulieren Sie die von diesem Enzym
katalysierte Reaktion. Recherchieren Sie einen Hemmstoff für dieses Enzym?
(3 P)