Biochemie an der Universität zu Köln

Karteikarten und Zusammenfassungen für Biochemie an der Universität zu Köln

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Was ist nutzbare Energie, Arbeit, Entropie? Wann läuft eine Reaktion spontan ab?

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Was versteht man unter Redoxpotential?

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Warum nehmen die Reaktionen der PDH und des Citratzyklus eine zentrale Stellung im Stoffwechsel ein?

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Was sind Respirasomen?

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Was passiert mit NADH, das im Cytosol generiert wird? Wie wird cytosolisches NADH unter aeroben Bedingungen reoxidiert?

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Was sind die Funktionen der Atmungskette?

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Was verursachen Entkoppler?

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Wie wird das Prinzip der Entkopplung von Elektronentransport und oxidativer Phosphorylierung biologisch genutzt?

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Was ist Chemotrophie? Was ist Phototrophie?

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Wie läuft die Bildung von IMP prinzipiell ab und welches Enzym ist geschwindigkeitsbestimmend?

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Welche Reaktion schließt die Neusynthese der Purinnukleotide ab?

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Warum kann den renalen Manifestationen einer Gicht (Urat-Nephrolithiasis und Uratnephropathie) durch eine Alkalisierung des Urins entgegengewirkt werden?

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Biochemie

Was ist nutzbare Energie, Arbeit, Entropie? Wann läuft eine Reaktion spontan ab?

Entropie ist ein Maß für die Unordnung. Jede spontane Reaktion läuft nur in die Richtung ab, die die Gesamtentropie des Universums erhöht. 


Bei Energieumwandlungen wird ein Teil der Energie in umbrauchbare Energie (Wärme) überführt. 


Wärme ist eine Energiform, die keine Arbeit verrichten kann → aber sie erhöht die Unordnung/ Zufälligkeit (Entropie) des Universums. 


Jede Energieumwandlung vergrößert die Unordnung (Entropie) des Universums und reduziert die Menge an brauchbarer Energie, die für die Verrichtung von Arbeit zur Verfügung steht. 

Biochemie

Was versteht man unter Redoxpotential?

Das Redoxpotential ist ein Maß für das Oxidations- bzw. Reduktionsvermögens eines Redoxsystems. Die Einheit ist Volt. 


Bei Redoxreaktionen werden Elektronen übetragen. Dabei wird ein Stoff durch Elektronenabgabe oxidiert, während der andere durch Elektronenaufnahme reduziert wird. Der elektronenabgebende wird als Reduktionsmittel bezeichnet, der elektronenaufnehmende Stoff als Oxidationsmittel. 


Je negativer das Redoxpotential, desto stärker die Reduktionskraft (Elektronenabgabe). 

→ Das Redoxpotential ist also ein Maß für die Stärke eines Stoffs Elektronen abzugeben 

→ Elektronen fließen vom Stoff mit negativerem Potential zum dem Stoff mit positiverem Potential. 

Biochemie

Warum nehmen die Reaktionen der PDH und des Citratzyklus eine zentrale Stellung im Stoffwechsel ein?

Pyruvat ist Endprodukt der Glykolyse, des Abbaus aller kleinen AS: Gylcin, Alanin, Serin und Cystein 


Acetyl-CoA entsteht in der Reaktion der PDH, beim Abbau der AS: Lysin, Leucin, Isoleucin und dewr Aromatischen, Acetyl-CoA ist zentraler Metabolit des Lipidstoffwechsels → Endprodukt des Abbaus ALLER Fettsäuren un die Ausgangssubstanz für die Synthese aller FS und aller Steroide (Cholestern, Gallensäuren, Steroidhormone) 


→ Beim Abbau der anderen AS entstehen Zwischenprodukte des Citratzyklus 

Biochemie

Was sind Respirasomen?

Die Komlexe I, III und IV lagern sich in definierter Zahl zu Respirasomen zusammen → üben die entscheidende Funktion aus, indem sie als Protonenpumpen arbeiten und damit zum Aufbau des Protonengradienten beitragen. 


Diese Protonenpumpen beziehen ihre Energie von den Elektronen, die in festegelegter Reihenfolge durch die Komplexe I, III und IV hindurchfließen → alle Elektronen werden zuletzt vom Komplex IV auf molekularen Sauerstoff O2 übertragen (aufgenommen aus der Atemluft!) 


Die meisten Elektronen werden von NADH zur Atmungskette gebracht (Elektronen, die von NADH übertrragen werden stammen aus dem Abbau der Fette, KH und AS ) 

Biochemie

Was passiert mit NADH, das im Cytosol generiert wird? Wie wird cytosolisches NADH unter aeroben Bedingungen reoxidiert?

NADH und NAD+ können die innere Mitochondrienmembran nicht passieren, um in der Atmungskette reoxidiert zu werden. 


Anstatt NADH werden die Elektronen von NADH durch die Membran transportiert. 

→ Cytolisches NADH gelangt über verschiedene Shuttle-Systeme in die ATmungskette: 

Malat-Aspartat-Shuttle

Glycerin-3-Phosphat-Shuttle 


Die Energie des cytosolischen NADHs wird so zur ATP-Synthese genutzt und NADH wird zu NAD+ reoxidiert.


Biochemie

Was sind die Funktionen der Atmungskette?

Synthese von ATP


Reoxidation von NADH und FADH2 unter aeroben Bedingungen

Biochemie

Was verursachen Entkoppler?

Entkoppler verursachen einen Kurzschluss in der Protonenbatterie!!!

Entkoppler sind Proteine oder kleine organische Moleküle, die die Aktivität der Atmungskette von der Aktivität der ATP-Synthase abkoppeln (Funktion der Atmungskette bleibt intakt!; ATP-Synthese wird aber eingeschränkt, indem sie die Etablierung des Protonengradienten verhindern.

Biochemie

Wie wird das Prinzip der Entkopplung von Elektronentransport und oxidativer Phosphorylierung biologisch genutzt?

Es wird zur zitterfreien Thermogenese benutzt. 


Thermogenin findet sich NICHT in allen Geweben, sondern spezifisch im braunem Fettgewebe der Neugeborenen und Säuglinge. Die braune Farbe dieses Fettgewebes beruht auf seinem hohen Gehalt an Mitochondrien (Hämgruppen der Cytochrome). Die Atmungskette dieser Mitochondrien bezieht ihre Elektronen letztlich aus dem in den Zellen eingelagerten Fett → das braune Fettgewebe hat die Funktion einer Unterkühlung entgegenzuwirken.

Biochemie

Was ist Chemotrophie? Was ist Phototrophie?

Chemotrophie = Energegewinnung durch die Oxidation chemischer Brennstoffe → Heterotrophie 


Phototrophie = Umwandlung von Lichtenergie in chemische Brennstoffe → Autotrophie 

Biochemie

Wie läuft die Bildung von IMP prinzipiell ab und welches Enzym ist geschwindigkeitsbestimmend?

Die erste Phase bei der Neusynthese von Purinnukleotiden besteht in der Umwandlung von PRPP zu IMP in zehn Schritten. Das Schrittmacherenzym ist dabei die Glutamin-PRPP-Amidotransferase, das die Bildung von 5-Phosphoribosylamin (PRA) aus PRPP und Glutamin katalysiert. In den folgenden Reaktionsschritten werden nach und nach die Atome des Puringerüsts mithilfe der Stickstoff- oder Kohlenstoffdonatoren angelagert, bis das Zwischenprodukt IMP aufgebaut ist.

Biochemie

Welche Reaktion schließt die Neusynthese der Purinnukleotide ab?

In der letzten Phase der Neusynthese der Purinnukleotide werden die Monophosphate AMP und GMP durch verschiedene Kinasen zu Diphosphaten (ADP, GDP) und Triphosphaten (ATP, GTP) phosphoryliert.

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Warum kann den renalen Manifestationen einer Gicht (Urat-Nephrolithiasis und Uratnephropathie) durch eine Alkalisierung des Urins entgegengewirkt werden?

Da die Bildung von Harnsäurekonkrementen im Rahmen einer Gicht durch einen niedrigen pH-Wert begünstigt wird, kann man der Steinbildung im Urin auch durch eine Alkalisierung entgegenwirken.

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