Tutorium 12 - B CUBE Dresden

Mathematik und Naturwissenschaften, Biologie, Biochemie
Biochemie II - Tutorium
Dresden, 09.01.2016
Ablauf des Tutoriums
• Einführung und Wiederholung
• Vorlesungszusammenfassung
• Übungsaufgaben
• Selbststudium
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 1. Benennen Sie die folgenden Fettsäuren
nach dem hier beschrieben System:
•
•
•
Myristic acid
Palmitic acid
Octadecanoic acid
•
•
•
Palmitoleic acid (9)
Linoleic acid
(9,12)
Arachidonic acid (5,8,11,14)
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Wiederholung
•
Nr. 2. Wieviel ATP und NADH wird durch den vollständigen Abbau eines
Triacylglycerids mit drei identischen 16:1 (Δ9)-Hexadeconoic Fettsäuren
erzeugt? Geben Sie die Gesamtbilanz an, während der Reaktionen
verbrauchte ATP und NADH-Moleküle sind als Edukte zu betrachten. Liefern
Fettsäuren wirklich mehr Energie als Glukose?
•
•
•
•
Info:
Beginnt mit der Trennung von Fettsäure und Glycerin (Hat keinen Einfluss)
Ein ATP benötige 4H+, FADH2 liefere 6H+, NADH liefere 10H+
Bilanz der ß-Oxidation gesättigter Fettsäuren:
• n:= Anzahl der C-Atome der Fettsäure
• Anzahl FADH2=Anzahl NADH (n/2) -1
• Anzahl Acetyl-CoA =n/2
Der Abbau von Glycerin benötigt ein ATP und erzeugt ein NADH, wird zu GAP
Die Aktivierung von einer Fettsäure benötigt ein ATP
Citratzkylus liefert 3 NADH und FADH2 sowie ein ATP
PDH liefert ein NADH+H
Bedenkt: Glykolyse erzeugt auch NADH und ATP
•
•
•
•
•
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 3. Benennen Sie die Eigenschaften der inneren und
äußeren Mitochondrienmembran und geben Sie die pHWerte des IMS und der Matrix an! Wieso gleichen sich die
pH-Werte nicht an? Was würde passieren, wenn man den
pH-Wert des IMS künstlich erhöhen würde? Wo findet
man in der Natur in verschiedenen Organismen die
ATPSynthasen?
Äußere Mitomembran
Innere Mitomembran
Ist durchlässig für kleine
Moleküle und Ionen
Ist undurchlässig für die
meisten kleinen Moleküle und
Ionen, insbesondere H+
Enthält Komplexe der
Atmungskette, ATPSynthase,
ADP-ATP-Translokase und
weitere Transporter
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
• pH-IMS: 7,2 und pH-Matrix: 7,4
• Künstliche Erhöhung
 Führt zu weniger ATP
• ATPSynthasen findet man in der inneren mitochondrialen
Matrix, der Thylakoidmembran der Chloroplasten und der
Plasmamembran der Prokaryoten
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 4. An welchen Orten finden die folgenden Reaktionen
statt?
Glykolyse, PDH, Citratzyklus, oxidative Phosphorylierung,
Gluconeogenese, Glyoxylatzyklus, Glykogenolyse,
Triglyceridabbau, ß-Oxidation, Fettsäurebiosynthese
Prozess
Ort
Glykolyse
Cytosol
PDH
Mito. Matrix
Citratzylus
Mito. Matrix
Gluconeogenese
Mito. Matrix (Bis Oxalacetat),
dann Cytosol
Glyoxylatzyklus
Glyoxysomen
Glykogenabbau
Cytosol
Triglyceridabbau
Cytosol, werden aus
Lipidtröpfchen herausgelöst
ß-Oxidation
Mito. Matrix
Fettsäurebiosynthese
Im Cytosol
Oxidative Phosphorylierung
Mito. Matrix
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Zusammenfassung Biosynthese von Fettsäuren
und Cholesterin
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Überblick
•
Acetyl-CoA werden aneinandergeknüpft um Fettsäuren und Isopentyl-PP
(u.a. Vorstufe der Steroide) zu bilden
•
Acetyl-CoA liegt v.a. in der mitochondrialen Matrix vor, es wird im Cytosol
benötigt Acetyl-CoA-Transport ist notwendig
Acetylgruppen-Donor der Fettsäurebiosynthese ist Malonyl-CoA
(=aktiviertes Acetyl)
Fettsäuresynthase besteht aus 6 enzymatisch aktiven Zentren auf einer
Polypeptidkette
+ „Phosphopantethein Arm“ dient Festhalten und Verlagern der entstehende
Fettsäure
•
•
•
Cholesterinbiosynthese erfolgt in vier Stufen
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Transport von Acetyl-CoA aus der Matrix ins Cytosol
Wichtig:
Der Malate-a-ketoglutarate
transporter ist ein Antiport und
der Selbe, der schon bei der
oxidativen Phosphorylierung
betrachtet wurde.
NADH Import und Acetyl-CoA
Export sind gekoppelt.
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Fettsäurebiosynthese
Damit sich Fettsäureaufbau und Abbau nicht beeinflussen,
müssen sie durch verschiedene Enzyme katalysiert werden
•
•
Acetyl-Gruppen-Donor ist Malonyl-CoA =Aktiviertes Acetyl
Die Aktivierung erfolgt durch Acetyl-CoA Carboxylase unter ATP-Verbrauch
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Die Fettsäure-Synthase
•
•
Multifunktionelles Enzym aus 6 aktiven Zentren auf einer Polypeptidkette
„Phosphopantethein Arm“ dient Festhalten und Verlagern der entstehende Fettsäure und
ist Teil der ACP (Acyl-Carier Protein) Domäne.
•
Zusammenfassung:
• Initiation: Bindung eines Acetyl-Restes an einen Cys-Rest der KS-Domäne
• Elongation: 4 Schritte die durch Wiederholung zur Bildung der FS führen
• Termination: Hydrolytische Spaltung der Thioesterbindung zwischen Palmitoyl-Rest
und ACP-Domäne
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Detailierte Beschreibung:
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 5. Welche Reaktion katalysiert die AcetylCoA-Carboxylase?
Stelle sie inklusive Strukturformeln auf.
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 6.Avidin, ein Glykoprotein aus Eiern, besitzt eine hohe Affinität für
Biotin. Avidin kann Biotin binden und seine Aktivität unterbinden. Wie
könnte eine Ernährung mit vielen rohen Eiern die Fettsäuresynthese
beeinflussen? Erläutere.
• Inhibierung der Acetyl-CoA-Carboxylase
• keine Fettsäuresynthese
• •Krankheitsbild: „multipler Carboxylasemangel“
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 7. Wie werden ungesättigte Fettsäuren und
Fettsäuren mit mehr als 16 C-Einheiten
synthetisiert?
• Synthese mittels anderer Enzyme ausgehend von
Palmitinsäure
• ungesättigte: Desaturasen, O2 als Oxidationsmittel
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 8.Wie lautet die Gesamtreaktion der
Synthese von Palmitinsäure ausgehend
von Acetyl-CoA?
13
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Nr. 9. Ordne die Domänen der
Fettsäuresynthase entsprechend
ihrer Reaktionsreihenfolge:
•
•
•
•
•
•
KS:β-Ketoacyl-ACPSynthase
ER:Enoyl-ACP Reduktase
KR:β-Ketoacyl-ACP Reduktase
MAT:Malonyl-/Acetyl-CoA-ACP Transferase
DH:β-Ketoacyl-ACP Dehydrase
TE:Palmitoyl-Thioesterase
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
Selbstudium
•
Die Acetyl-CoACarboxylaseenthält Biotin als Cofaktor.
Welches Enzym kennst du, dass ebenfalls auf Biotin
angewiesen ist? Welche Reaktion katalysiert es?
•
Höcker von Kamelen speichern Fette und kein reines Wasser. Wie viele
Wasserolekülewerden pro Speicherfettmolekül erhalten? Erläutere die
Berechnungen! Gehe von einem Triacylglyceridmit 3 C-18 Einheiten aus.
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium
TU Dresden, 12.01.2017
BCII-Tutorium