Atmungskette an der TU Dresden | Karteikarten & Zusammenfassungen

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TESTE DEIN WISSEN

1a) Was versteht man unter der Entkopplung der oxidativen Phosphorelierung? Wie kann Sie hervorgerufen werden? 

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  • Protonengradient wird ohne Durchfluss durch ATP-Synthase abgebaut
  • wenig ATP, viel Wärme entsteht
  • Möglich durch Entkopplngsprotein Thermogenin 

Mechanismus:

1. Kältereiz führt zur Notadrenalin-Ausschüttung 

2. Spezielle Rezeptoren im braunen Fettgewebe werden aktiviert und stimulieren die B-Oxidation

3. Thermogenin entkoppelt die oxidative Phosphorylierung und steigert damit die Wärmeabgabe über den Blutkreislauf


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1b) Erklären Sie den Unterschied zwischen einer Substratkettenphosphorelierung und der oxidativen Phosphorelierung. Geben Sie Beispiele. 

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oxidative Phosphorylierung

  • O2- Abhängig 
  • ATP-Bildung aus ADP und Pi

  • keine direkte Übertragung 

  • Atmungskettenphosphorylierung


Substratkettenphosphorylierung

  • direkte Übertragung einer Phosphorylgruppe von einer energiereichen Verbindung auf ADP und dadurch Bildung ATP

  • Glycerinaldehyd-3-Phosphat >>> 3-Phosphoglycerat




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2. Die oxidative Phosphorylierung hat eine zentrale Bedeutung für den Energiestoffwechsel

a) Geben Sie an, welche Stoffwechselprodukt in die oxidative Phosphorelierung eingehen. Nennen Sie die Orte/Reaktionsparnter der ox. P. in die die Stoffwechselprodukt eingehen. 

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  • Komplex I: NADH/H+ aus Glycolyse, Pyruvat-DH, ß-Oxidation, Citratcyklus,
  • Komplex II: FADH2 aus Citratcyklus und ß-Oxidation


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2b) Lückentext:

Im ersten Teil der oxidativen Phosphorelierung werden zwischen den 1......... in der 2..................-Membran 3................. transportiert. Überträger ist dabei eine Subsbtanz namens 4............... Im zweiten Teil der oxidativen Phosphorelierung werden nur noch 5.............. transportiert mit Hilfe sogenannter 6.................. Die eigentliche Gewinnung von ATP erfolgt mit Hilfe der 7..................

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1. Komplexen 

2. Innenren Mitochondrien

3. Protonen und Elektronen 

4. Ubichinon 

5. Elektronen 

6. Cytrochome-C

7. ATP-Synthase

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2c) Wird bei der Oxid. P. CO2 freigesetzt? Wenn nein, geben Sie den Stoffwechselweg und Reaktionstypen an, bei dem CO2 freigesetzt wird (aus dem Kohlenstoffgerüst der Hauptnährstoffe) 

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Nein

Reaktionstyp: Decarboxylierung
  • Citratcyklus: Isocitrat-> a-Ketogluterat -> Succinyl-CoA
  • Cholesterin-Biosynthese: Mevalonat -> IPP 
  • FS-Biosynthese: Fettsäure-Synthetase-Reaktion 
  • Ketonkörper-Biosynthese: Acetoacetat -> Aceton
  • Pentosephosphatweg: 6-Phospho-Gluconat -> Ribulose-5-Phosphat


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2d) Nennen Sie eine Reaktion im Stoffwechselweg bei der CO2 zum Aufbau einer neuen Substanz eingesetzt wird 

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Bildung von Oxalacetat aus Pyruvat 

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2e) Es gibt außerhalb der ox. Ph. noch weitere Reaktionen im Stoffwechsel, bei denen energiereiche Phosphate entstehen. Nennen Sie den Sammelbegriff für diese Reaktionen und geben Sie ein konkretes Beispiel.

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ReaktionSubstratkettenphosphorylierung


Beispiel: Citratzyklus: Succinyl-CoA -> Succinat (GTP) 

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3. Beschreiben Sie den Eingang von NADH+H+ und FAD2+ in die Atmungskette. Auf welche Weise werden Protonen und Elektronen weiter übertragen? Welche Mineralstoffe spielen eine Rolle? 

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NADH+H+ über Komplex I

Aus Glycolyse, Pyruvat-DH, ß-Oxidation, Citratcyklus

Übertragung von 2 Elektronen auf FMN ->  Eisen-Schwefel-Komplex -> Ubichinon

FADH2 über Komplex II

Katalysiert durch Succinat-Dehydrogenase 

FADH2 aus ß-Oxidation: direkte Reduzierung von Ubichinon


Mineralstoff: Eisen und Kupfer 

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4. Was beschreibt die chemieosmotische Hypothese?

a) Erklären Sie in diesem Zusammenhang den Mechanismus und die Regulation der Aufrechterhaltung der Körperwärme bei Säugetieren 

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  • Protonengradient wird ohne Durchfluss durch ATP-Synthase abgebaut
  • wenig ATP, viel Wärme entsteht
  • Möglich durch Entkopplngsprotein Thermogenin

Thermogenese:

1. Kältereiz führt zur Notadrenalin-Ausschüttung 

2. Spezielle Rezeptoren im braunen Fettgewebe werden aktiviert und stimulieren die B-Oxidation

3. Thermogenin entkoppelt die oxidative Phosphorylierung und steigert damit die Wärmeabgabe über den Blutkreislauf


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4b) Beschreiben Sie kurz die chemiosmotische Hypothese in der Atmungskettenphosphorylierung

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  • die freie Enthalpie des Elektonentransportes wird durch den Transport von Protonen aus der Matix in den Innenmembranraum gespeichert 
  • es entsteht ein elektrochemischer H+ Gradient über die innerer Mitochondirenmembran 
  • mit dem Durchtritt von Protonen durch die ATP-Sythase wird die Kraft erzeugt um ATP zu bilden
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1. Was versteht man unter einer Substratkettenphosporelierung? Geben Sie ein Beispiel. Bei welchen Reaktionen welcher Stoffwechselzyklen tritt sie auf? 

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  • Vorgang, bei dem außerhalb der Atmungskette ATP gebildet wird
  •  durch direkte Übertragung einer Phosphorylgruppe von einer energiereichen Verbindung auf ADP 
  • Beispiel: Glycerinaldehyd- 3-phosphat >>> 3-Phosphoglycerat)
  • Phosphoglycerat-Kinase-Reaktion in Glycolyse 
  • Pyruvatkinase-Reaktion in Glycolyse 
  • Succinyl-Co-A-Synthetase im Citratcyklus 


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4c) Warum ist die ATP-Ausbeute nach der chemiosmotischen Hypothese für FADH2 geringer als für NADH+H+? 

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NADH+H+ -> 2,5 ATP

FADH2 -> 1,5 ATP 


Die Oxidation von FADH2 beginnt erst in Komplex II, welcher keine Protonen pumpt, und es werden dementsprechend nur 6 Protonen aus der Matrix gepumpt (Bei NADH+H+ = 10). Für ATP werden vier Protonen benötigt, also kann 1,5 ATP gebildet werden (6/4)

(NADH+H+ = 10/4 = 2,5)

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Q:

1a) Was versteht man unter der Entkopplung der oxidativen Phosphorelierung? Wie kann Sie hervorgerufen werden? 

A:
  • Protonengradient wird ohne Durchfluss durch ATP-Synthase abgebaut
  • wenig ATP, viel Wärme entsteht
  • Möglich durch Entkopplngsprotein Thermogenin 

Mechanismus:

1. Kältereiz führt zur Notadrenalin-Ausschüttung 

2. Spezielle Rezeptoren im braunen Fettgewebe werden aktiviert und stimulieren die B-Oxidation

3. Thermogenin entkoppelt die oxidative Phosphorylierung und steigert damit die Wärmeabgabe über den Blutkreislauf


Q:

1b) Erklären Sie den Unterschied zwischen einer Substratkettenphosphorelierung und der oxidativen Phosphorelierung. Geben Sie Beispiele. 

A:

oxidative Phosphorylierung

  • O2- Abhängig 
  • ATP-Bildung aus ADP und Pi

  • keine direkte Übertragung 

  • Atmungskettenphosphorylierung


Substratkettenphosphorylierung

  • direkte Übertragung einer Phosphorylgruppe von einer energiereichen Verbindung auf ADP und dadurch Bildung ATP

  • Glycerinaldehyd-3-Phosphat >>> 3-Phosphoglycerat




Q:

2. Die oxidative Phosphorylierung hat eine zentrale Bedeutung für den Energiestoffwechsel

a) Geben Sie an, welche Stoffwechselprodukt in die oxidative Phosphorelierung eingehen. Nennen Sie die Orte/Reaktionsparnter der ox. P. in die die Stoffwechselprodukt eingehen. 

A:
  • Komplex I: NADH/H+ aus Glycolyse, Pyruvat-DH, ß-Oxidation, Citratcyklus,
  • Komplex II: FADH2 aus Citratcyklus und ß-Oxidation


Q:

2b) Lückentext:

Im ersten Teil der oxidativen Phosphorelierung werden zwischen den 1......... in der 2..................-Membran 3................. transportiert. Überträger ist dabei eine Subsbtanz namens 4............... Im zweiten Teil der oxidativen Phosphorelierung werden nur noch 5.............. transportiert mit Hilfe sogenannter 6.................. Die eigentliche Gewinnung von ATP erfolgt mit Hilfe der 7..................

A:

1. Komplexen 

2. Innenren Mitochondrien

3. Protonen und Elektronen 

4. Ubichinon 

5. Elektronen 

6. Cytrochome-C

7. ATP-Synthase

Q:

2c) Wird bei der Oxid. P. CO2 freigesetzt? Wenn nein, geben Sie den Stoffwechselweg und Reaktionstypen an, bei dem CO2 freigesetzt wird (aus dem Kohlenstoffgerüst der Hauptnährstoffe) 

A:

Nein

Reaktionstyp: Decarboxylierung
  • Citratcyklus: Isocitrat-> a-Ketogluterat -> Succinyl-CoA
  • Cholesterin-Biosynthese: Mevalonat -> IPP 
  • FS-Biosynthese: Fettsäure-Synthetase-Reaktion 
  • Ketonkörper-Biosynthese: Acetoacetat -> Aceton
  • Pentosephosphatweg: 6-Phospho-Gluconat -> Ribulose-5-Phosphat


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Q:

2d) Nennen Sie eine Reaktion im Stoffwechselweg bei der CO2 zum Aufbau einer neuen Substanz eingesetzt wird 

A:

Bildung von Oxalacetat aus Pyruvat 

Q:

2e) Es gibt außerhalb der ox. Ph. noch weitere Reaktionen im Stoffwechsel, bei denen energiereiche Phosphate entstehen. Nennen Sie den Sammelbegriff für diese Reaktionen und geben Sie ein konkretes Beispiel.

A:

ReaktionSubstratkettenphosphorylierung


Beispiel: Citratzyklus: Succinyl-CoA -> Succinat (GTP) 

Q:

3. Beschreiben Sie den Eingang von NADH+H+ und FAD2+ in die Atmungskette. Auf welche Weise werden Protonen und Elektronen weiter übertragen? Welche Mineralstoffe spielen eine Rolle? 

A:

NADH+H+ über Komplex I

Aus Glycolyse, Pyruvat-DH, ß-Oxidation, Citratcyklus

Übertragung von 2 Elektronen auf FMN ->  Eisen-Schwefel-Komplex -> Ubichinon

FADH2 über Komplex II

Katalysiert durch Succinat-Dehydrogenase 

FADH2 aus ß-Oxidation: direkte Reduzierung von Ubichinon


Mineralstoff: Eisen und Kupfer 

Q:

4. Was beschreibt die chemieosmotische Hypothese?

a) Erklären Sie in diesem Zusammenhang den Mechanismus und die Regulation der Aufrechterhaltung der Körperwärme bei Säugetieren 

A:
  • Protonengradient wird ohne Durchfluss durch ATP-Synthase abgebaut
  • wenig ATP, viel Wärme entsteht
  • Möglich durch Entkopplngsprotein Thermogenin

Thermogenese:

1. Kältereiz führt zur Notadrenalin-Ausschüttung 

2. Spezielle Rezeptoren im braunen Fettgewebe werden aktiviert und stimulieren die B-Oxidation

3. Thermogenin entkoppelt die oxidative Phosphorylierung und steigert damit die Wärmeabgabe über den Blutkreislauf


Q:

4b) Beschreiben Sie kurz die chemiosmotische Hypothese in der Atmungskettenphosphorylierung

A:
  • die freie Enthalpie des Elektonentransportes wird durch den Transport von Protonen aus der Matix in den Innenmembranraum gespeichert 
  • es entsteht ein elektrochemischer H+ Gradient über die innerer Mitochondirenmembran 
  • mit dem Durchtritt von Protonen durch die ATP-Sythase wird die Kraft erzeugt um ATP zu bilden
Q:

1. Was versteht man unter einer Substratkettenphosporelierung? Geben Sie ein Beispiel. Bei welchen Reaktionen welcher Stoffwechselzyklen tritt sie auf? 

A:
  • Vorgang, bei dem außerhalb der Atmungskette ATP gebildet wird
  •  durch direkte Übertragung einer Phosphorylgruppe von einer energiereichen Verbindung auf ADP 
  • Beispiel: Glycerinaldehyd- 3-phosphat >>> 3-Phosphoglycerat)
  • Phosphoglycerat-Kinase-Reaktion in Glycolyse 
  • Pyruvatkinase-Reaktion in Glycolyse 
  • Succinyl-Co-A-Synthetase im Citratcyklus 


Q:

4c) Warum ist die ATP-Ausbeute nach der chemiosmotischen Hypothese für FADH2 geringer als für NADH+H+? 

A:

NADH+H+ -> 2,5 ATP

FADH2 -> 1,5 ATP 


Die Oxidation von FADH2 beginnt erst in Komplex II, welcher keine Protonen pumpt, und es werden dementsprechend nur 6 Protonen aus der Matrix gepumpt (Bei NADH+H+ = 10). Für ATP werden vier Protonen benötigt, also kann 1,5 ATP gebildet werden (6/4)

(NADH+H+ = 10/4 = 2,5)

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