Zelluläre Energieumwandlung - Stoffwechselwege

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Questions and Answers

Was beschreibt die Funktion von Ligase im Stoffwechsel?

Aufspaltung von Molekülen in einfachere Bestandteile

Katalyse von Oxidationsreaktionen

Knüpfung einer neuen Bindung unter Verbrauch von NTP (correct)

Regulation der Energieladung der Zelle

Welche der folgenden Faktoren beeinflusst direkt die Enzymaktivität im Stoffwechsel?

Die Rate der Reaktantenbewegung

Reversible allosterische Kontrolle (correct)

Die Verfügbarkeit von Produkten im Zellraum

Die Größe der Zellkompartimente

Was sind die Hauptkategorien von Stoffwechselwegen?

Oxidative, reduktive und kathodische Wege

Aerobe, anaerobe und amphibole Wege

Anabole, katabole und republikative Wege

Anabole, katabole und amphibole Wege (correct)

Wie wird die Energieladung der Zelle berechnet?

Energieladung = $rac{[ATP] + [ADP]}{[ATP] + [ADP] + [AMP]}$ Signup and view all the answers

Was geschieht in katabolen Stoffwechselwegen?

Komplexe Moleküle werden schrittweise verbrannt Signup and view all the answers

Was ist der erste Schritt im dreistufigen Prozess der Energiegewinnung?

Größere Moleküle werden abgebaut Signup and view all the answers

Welche der folgenden Enzymtypen beschleunigt die Elektronenwanderung?

Oxidoreduktase Signup and view all the answers

Wie viele Reaktionstypen werden in den metabolischen Prozessen beschrieben?

Sechs Signup and view all the answers

Was sind aktivierte Trägermoleküle im Stoffwechsel?

NAD(P)H, FAD, Coenzym A Signup and view all the answers

Welches Element kommt in den zentralen Trägermolekülen in ähnlicher Grundstruktur vor?

Kohlenstoff Signup and view all the answers

Welche Art von Bindungsspaltung erfolgt bei Hydrolasen?

Hydrolytische Bindungsspaltung Signup and view all the answers

In welchem Schritt der Energiegewinnung werden Ionengradienten erzeugt?

Ionengradienten werden nicht erzeugt Signup and view all the answers

Welches der folgenden Moleküle gehört NICHT zu den aktivierten Trägermolekülen?

ATP Signup and view all the answers

Was wird unter katabolen Reaktionen verstanden?

Umwandlung von Brennstoffen in nutzbare Energie Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen Elektrodenwanderungen im Metabolismus?

Sie sind ausschlaggebend für die Produktbildung. Signup and view all the answers

Wie entsteht ein Energiegewinnender Stoffwechselweg?

Durch Kopplung energetisch ungünstiger Reaktionen an günstige. Signup and view all the answers

Welche Aussage über ATP ist korrekt?

Die Umwandlung von ATP zu ADP setzt Energie frei. Signup and view all the answers

Was sind grundlegende Anforderungen an einen Stoffwechselweg?

Er muss spezifische Einzelreaktionen beinhalten und energetisch begünstigt sein. Signup and view all the answers

Welches der folgenden Moleküle ist ein Beispiel für einen Brennstoff in katabolen Reaktionen?

Glucose Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff 'Anabolismus'?

Aufbau komplexer Biomoleküle aus einfacheren Vorstufen. Signup and view all the answers

Was sind chemotrophe Organismen?

Organismen, die oxidierbare Verbindungen als Energiequellen verwenden. Signup and view all the answers

Study Notes

Zelluläre Energieumwandlung (ZE)

Zelluläre Energieumwandlung (ZE) befasst sich mit katabolen und anabolen Stoffwechselwegen.
Katabolismus dient der Energiegewinnung aus Brennstoffen (z.B. Glucose) unter Freisetzung von nutzbarer Energie (ATP) in Form von CO2 und H2O.
Anabolismus verwendet nutzbare Energie (ATP), um aus einfachen Vorstufen komplexe Moleküle aufzubauen (z.B. Synthese von Glucose, Fetten).
Phototrophe Organismen gewinnen Energie aus Sonnenlicht.
Chemotrophe Organismen gewinnen Energie aus oxidierbaren Verbindungen.
Der Stoffwechsel kann als die Geschichte der Wanderung von Elektronen dargestellt werden.
Stoffwechselwege haben drei wiederkehrende Muster.

Lernziele

Unterschied zwischen katabolen und anabolen Stoffwechselwegen erklären.
Ursprung der Energie zum Aufbau von ATP in den Zellen erklären.
Den Metabolismus als Geschichte der Elektronenwanderung verstehen.
Drei wiederkehrende Muster in Stoffwechselwegen aufzählen.

Stoffwechselübersicht

Der Stoffwechsel ist eine komplexe Interaktion verschiedener Stoffwechselwege.
Eine Übersicht über Stoffwechselwege ist als komplexes Netzwerk dargestellt, das verschiedene Verbindungen und Prozesse miteinander verbindet.
Der zentrale Punkt in der Übersicht ist die Glucose.

Erste Unterteilung des Stoffwechsels

Katabole Reaktionen (Katabolismus): Brennstoffe werden abgebaut in CO2, H2O und nutzbare Energie (z.B. ATP).
Anabole Reaktionen (Anabolismus): Einfache Vorstufen werden zu komplexen Molekülen aufgebaut (z.B. Glucose, Fette).

Katabolismus als hydroelektrisches System

Katabolismus kann mit einem hydroelektrischen System verglichen werden.
Im System fließen Elektronen bergab von einer hohen potentiellen Energie zu einer niedrigen (exergon).
Diese Energie wird im System abgebaut, um andere Prozesse anzutoben.

Entstehung eines Stoffwechselweges

Stoffwechselwege entstehen durch Sequenzierung spezifischer Einzelreaktionen.
Einzelreaktionen werden energetisch durch Kopplungsstrategien optimiert und begünstigt (AG<0).
Eine wichtige Kopplungsreaktion ist die Umsetzung von ATP zu ADP + Phosphat.

Kohlenstoff-Verbindungen als Energiequelle

Im menschlichen Körper liegen ca. 100 g ATP pro Tag zur Verfügung (in Ruhe)
Bei 2 h Jogging liegen ca. 40-60 kg ATP für Energiegewinnung pro 24h zur Verfügung
Glucose, Fettsäuren sind wichtige Brennstoffe
Die Energie aus der Oxidation von Brennstoffen wird zur ATP-Bildung genutzt.

Elektronentransport

Leben wird durch Elektronentransfer, angetrieben von Energie vom hohen zum niedrigen Potenzial beeinflusst.
Die Energie wird durch Photonen in Elektronen umgewandelt.

Energieumwandlung = Elektronenwanderung

Oxidation von Molekülen wird verwendet um Elektronen zu bewegen und ATP zu produzieren.
ATP-Produktion ist ein wichtiger Prozess, der sich auf mehrere Stoffwechselwege konzentriert.
Elektronentransportketten, für Zellatmung, nutzen diese Prinzipien.

Stoffwechselwege greifen ineinander

Stoffwechselwege sind miteinander gekoppelt und beeinflussen sich gegenseitig.
Glykolyse, Pyruvat-Oxidation und Citratzyklus sind Beispiele für miteinander verknüpfte Wege.
Oxidative Phosphorylierung ist ein wichtiger Prozess, der Energie für die Synthese von ATP nutzt.

Ionengradienten und Energiegewinnung

Der Aufbau von Ionengradienten ist eine essentiell wichtige Energieform in Zellen.
Dieser Gradient treibt die Synthese von ATP an.
Wichtige Arten der Energiegewinnung sind Glykolyse, Citratzyklus und Oxidative Phosphorylierung.

Wiederkehrende Muster in Stoffwechselwegen

Aktivierte Trägermoleküle (z.B., NAD(P)H, FAD, Coenzym A) spielen eine Schlüsselfunktion
Ähnliche oder gleiche Schlüsselreaktionen wiederholen sich.
Drei Arten von Stoffwechselregulation.

Aktivierte Trägermoleküle

Gemeinsames Merkmal dieser Moleküle ist die Basis auf ähnlichen Grundgerüsten, die sich aber durch reaktive Gruppen unterscheiden.

Sechs Reaktionstypen

Die Reaktionstypen dienen zur Beschleunigung der Reaktionen im Stoffwechsel (z.B. Reduktion/Oxidationen oder Hydrolyse).

Regulation von Stoffwechselwegen

Kontrolle der (1.) Enzymaktivität, der Enzymenge, (3.) Substratverfügbarkeiten der (4.) Zell Energieladung.

Zusammenfassung

Anabole, katabole und amphibole Stoffwechselwege.
Katabolismus als Transfer von Elektronen (Reduktionsäquivalente).
Wiederkehrende Carrier, Reaktionstypen und Regulationsmechanismen im Stoffwechsel.

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Description

Dieses Quiz behandelt die beiden Hauptkomponenten des Stoffwechsels: Katabolismus und Anabolismus. Du wirst lernen, wie Energie aus Brennstoffen gewonnen wird und welche Rolle ATP dabei spielt. Außerdem wird erklärt, wie Phototrophe und Chemotrophe Organismen Energie nutzen und welche Muster in den Stoffwechselwegen vorkommen.