Biochemie: Anabolismus und Biomoleküle

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Questions and Answers

Welches der folgenden Moleküle wird während der Fettsäurebiosynthese verbraucht?

NADH

ATP

NADP+ (correct)

ADP

Welche der folgenden Optionen beschreibt korrekt das Ziel des Anabolismus?

Abbau von Nährstoffen zur Energieproduktion

Bildung von Abfallprodukten aus Nahrung

Entgiftung von CO2

Aufbau von Fettsäuren für Zellstrukturen (correct)

Was wird als Katalysator im Prozess der Fettsäurebiosynthese verwendet?

Enzyme (correct)

Zucker

H2O

Lipid

Welche der folgenden Aussagen über den Katabolismus ist zutreffend?

Er produziert chemische Energie aus Nährstoffen. Signup and view all the answers

Wie viele Moleküle NADPH entstehen durch den Prozess der Fettsäurebiosynthese?

2 Signup and view all the answers

Wie viele Male muss der Calvin-Benson-Bassham-Zyklus durchlaufen werden, um ein Molekül Glucose-6-phosphat zu erzeugen?

6 Signup and view all the answers

Welche der folgenden Verbindungen wird nicht im Calvin-Benson-Bassham-Zyklus gebildet?

Sorbitol Signup and view all the answers

Was ist die Zweckbestimmung des Calvin-Benson-Bassham-Zyklus?

Biomasse-Generierung Signup and view all the answers

Wie viele Moleküle NADPH werden im Calvin-Benson-Bassham-Zyklus benötigt?

12 Signup and view all the answers

Welches Molekül wird durch die Umwandlung von Glyceraldehyd-3-phosphat gebildet?

Glucose-6-phosphat Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten die Rolle von Carboanhydrase im CO2-Gleichgewicht?

Carboanhydrase beschleunigt die Umwandlung von CO2 in HCO3-. Signup and view all the answers

Welches Ion wird nicht aus der Reaktion von CO2 und H2O bei physiologischem pH gebildet?

OH- Signup and view all the answers

Welches der folgenden Produkte ist das Hauptprodukt der durch Carboanhydrase katalysierten Reaktion unter physiologischen Bedingungen?

HCO3- Signup and view all the answers

Wie viel beschleunigt Carboanhydrase die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zur normalen Gleichgewichtseinstellung?

107-fach Signup and view all the answers

Warum ist HCO3- nicht ein Substrat für die RuBisCo-Reaktion?

Es ist ein Produkt der Carboanhydrase-Reaktion. Signup and view all the answers

Was stellt die Umkehrsequenz des GAP-DH-Moduls dar?

Die Umkehrsequenz umfasst die Umwandlung von Glyceraldehyd in GAP. Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt GAP im beschriebenen Prozess?

GAP ist ein intermediärer Metabolit in der Umwandlung von Zuckern. Signup and view all the answers

Wie viele Pi sind mit dem GAP-DH-Modul verbunden?

4 Pi sind spezifisch für die Umwandlung von GAP. Signup and view all the answers

Welches Molekül ist nicht direkt mit der Umwandlung von GAP verbunden?

Fructose Signup and view all the answers

Welcher dieser Schritte findet nicht in der Umkehrsequenz des GAP-DH-Moduls statt?

Die Oxidation von GAP zu 1,3-Bisphosphoglycerat. Signup and view all the answers

Welche Organismen sind Beispiele für stickstofffixierende Prokaryoten?

Cyanobakterien Signup and view all the answers

Was ist die Funktion von Azotobacter in der Landwirtschaft?

Es wird als biologischer Dünger verwendet. Signup and view all the answers

Wie viel Stickstoff fixieren Trichodesmium spp. global?

Fast 50% Signup and view all the answers

Welche Struktur besitzen filamentöse Anabaena-Arten zur Stickstofffixierung?

Heterocysten Signup and view all the answers

Welches Ökosystem wird unter anderem durch die Stickstofffixierung von Cyanobakterien beeinflusst?

Rote Meer Signup and view all the answers

Was sind die hauptsächlichen Lebensräume von Azotobacter?

Boden Signup and view all the answers

Was ist die Rolle von Termiten und Schaben in Bezug auf stickstofffixierende Mikroben?

Sie beherbergen stickstofffixierende Symbionten. Signup and view all the answers

Welche Verbindung wird durch den Prozess der Stickstofffixierung in biologisch nutzbare Form umgewandelt?

Ammonium Signup and view all the answers

Welcher dieser Wege wird mit anaeroben Bakterien und Archaeen in Verbindung gebracht?

Holz-Ljungdahl-Weg Signup and view all the answers

Welcher CO2-Fixierungsweg ist spezifisch für grüne nicht-schwefelige Bakterien?

3-Hydroxypropionat-Zyklus Signup and view all the answers

Welcher dieser Wege ist eine bekannte CO2-Fixierungsmethode, die in Archaeen vorkommt?

3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus Signup and view all the answers

Wie viele CO2-Fixierungswege sind derzeit bekannt?

Sieben Signup and view all the answers

Welcher Zyklus ist nicht mit Algen oder Pflanzen assoziiert?

Holz-Ljungdahl-Weg Signup and view all the answers

Welcher Zyklus ist mit grünen Schwefelbakterien verbunden?

Reduktiver TCA-Zyklus Signup and view all the answers

Welcher Weg wurde sowohl in der synthetischen Biologie als auch in der Natur entdeckt?

3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Zyklus Signup and view all the answers

Welcher dieser Wege ist nicht direkt mit der CO2-Fixierung verbunden?

Reduktiver glycin-Weg Signup and view all the answers

Study Notes

Anabolism

Anabolism is the sum of cellular pathways that build complex molecules from simpler precursors.
It is typically endergonic, requiring energy from catabolism.
A key principle is activating biomolecules with ATP or other nucleotide triphosphates to increase their reactivity. This is exemplified in peptide and protein biosynthesis.

How cells build biomolecules

Cells build biomolecules through various pathways:
- Carbohydrate biosynthesis (e.g., gluconeogenesis, pentose phosphate pathway)
- Fatty acid biosynthesis
- Amino acid biosynthesis (including nitrogen incorporation)
- Nucleotide biosynthesis

Carbon Fixation (CO2)

Carbon fixation is a crucial process, primarily by plants, but also by some microorganisms.
The Calvin-Benson-Bassham (CBB) cycle is the most important CO2 fixation process.
The CBB cycle, also known as the Calvin cycle, converts CO2 into organic molecules.
A key enzyme in the CBB cycle is RuBisCO.

Nitrogen Fixation (N2)

Nitrogen fixation is the conversion of atmospheric nitrogen (N2) into ammonia (NH3).
Diazotrophs are organisms capable of nitrogen fixation.
Many nitrogen-fixing organisms are heterotrophs, relying on organic carbon.
The process is complex and requires significant energy, often carried out by the enzyme nitrogenase.

Autotrophy in cyanobacteria and plants

Autotrophy in cyanobacteria and plants involves the conversion of carbon dioxide and water into sugars (e.g., glucose).
This process uses photosynthesis, which involves light energy.
Storage granules like cyanobacterial glycogen are involved in carbohydrate storage.

RuBisCO

RuBisCO (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase) is a crucial enzyme in carbon fixation.
It catalyzes the crucial initial step of carbon fixation, though it can also fix oxygen.
The enzyme's slow activity and ability to fix oxygen rather than carbon dioxide contribute to photorespiration, impacting photosynthetic efficiency.
Various strategies to improve RuBisCO activity are still under investigation.

Photorespiration

Photorespiration occurs when RuBisCO fixes oxygen instead of carbon dioxide.
This process is a wasteful side reaction of photosynthesis, as it consumes energy without producing sugars.

The carboxysome

Carboxysomes are CO2-enriching bacterial micro-compartments.
They contain RuBisCO in a highly concentrated manner, increasing CO2 availability which helps overcome RuBisCO's inefficiency.
Carboxysomes potentially evolved in response to rising atmospheric oxygen concentrations.

Gluconeogenesis

Gluconeogenesis converts 3-phosphoglycerate (GAP) to glucose-6-phosphate, effectively reversing the process of glycolysis.
This is a vital process in the cell to synthesize glucose when needed.
The pathway uses similar steps but replaces some irreversible steps in glycolysis with new ones.

Symbiosis & Carbon/Nitrogen fixation

Symbiotic relationships are common in carbon and nitrogen fixation.
Examples include cyanobacteria and algae in various ecosystems, such as lichens and corals.
Some organisms (plants and other organisms) host specialized bacteria (e.g., rhizobium) in root nodules that fix nitrogen, while these organisms provide energy to the bacteria.

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Description

In diesem Quiz erfahren Sie mehr über Anabolismus, den Prozess der Synthese komplexer Biomoleküle aus einfacheren Vorläufern. Sie werden auch die wichtigen Wege der Biomolekülsynthese und den kritischen Prozess der Kohlenstofffixierung entdecken, insbesondere den Calvin-Zyklus.