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Fachbiologie RA-Ausbildung 2004 1 Fachbiologie 4. Stoff- und Energiehaushalt.

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Präsentation zum Thema: "Fachbiologie RA-Ausbildung 2004 1 Fachbiologie 4. Stoff- und Energiehaushalt."—  Präsentation transkript:

1 Fachbiologie RA-Ausbildung Fachbiologie 4. Stoff- und Energiehaushalt

2 Fachbiologie 4.1. Stoffhaushalt RA-Ausbildung Definitionen 2 Metabolismus ( Stoffwechsel ): Summe der chemischen Reaktionen einer Zelle. Reaktionen werden durch Enzyme vermittelt. Enzyme: Biokatalysatoren, meist Proteine. Substratspezifisch und reaktionsspezifisch. Stoffwechselketten ( Reaktionsketten ): Mehrere Enzyme sind hintereinandergeschaltet.

3 Fachbiologie 4.1. Stoffhaushalt RA-Ausbildung Enzyme 3 Enzyme – Wirkmechanismus als Katalysator: Mit Enzym: Ohne Enzym Aktivierungsenergie Aktivierungsenergie wird heruntergesetzt Reaktionen können bei Körpertemperatur ablaufen Ausgangsstoff Reaktionsprodukt Reaktionskoordinate Energie

4 Fachbiologie 4.1. Stoffhaushalt RA-Ausbildung Enzyme 4 Enzyme – Substrat- und Reaktionsspezifität: Substratspezifität: Schlüssel-Schloß-Prinzip! Reaktionsspezifität: Nur ein spezifisches Produkt entsteht! Enzym

5 Fachbiologie 4.1. Stoffhaushalt RA-Ausbildung Metabolismus 5 Metabolismus: Unterteilung in Anabolismus und Katabolismus. Anabolismus: Reaktionsketten, die Stoffe unter Energieverbrauch aufbauen. (Proteinbiosynthese, Stärkesynthese ) Katabolismus: Reaktionsketten, die Stoffe unter Energiegewinn abbauen. (Glykolyse, Fettsäure-Abbau )

6 Fachbiologie 4.1. Stoffhaushalt RA-Ausbildung Metabolismus 6 Katabolismus:energieliefernde Reaktionen Proteine Kohlenhydrate Lipide Citratcyclus Aminosäuren ENERGIE Anabolismus: energieverbrauchende Reaktionen H2OH2O CO 2 Harnstoff NH 3

7 Viele Vorgänge in der Zelle verbrauchen Energie: Anabolismus ( Pankreaszelle   Insulinbildung ) Bewegung ( Muskelzelle   Kontraktion ) Reizaufnahme/-verarbeitung ( Neuron   Zellpotential ) Homöostase (   Aufrechterhalten der Körpertemperatur etc. ) etc.... Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Einführung 7 ATP

8 Zellatmung Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Der Stoffkreislauf 8 ATP O2O2 CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O 6 Photosynthese Glucose C 6 H 12 O 6 Glucose CO 2 + H 2 O

9 Zellatmung Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Der Stoffkreislauf 9 ATP CO 2 + H 2 O O2O2 C 6 H 12 O 6 Photosynthese Glucose C 6 H 12 O 6 Glucose

10 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Die Zellatmung 10 Glucose Glykolyse Citratcyklus Atmungskette O2O2

11 NADPH Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Die Glykolyse 11 Glucose Enzym 1 Enzym 2 Brenztraubensäure ( Pyruvat ) ATP 2 x C 3 H 6 O 3 2 x „Aktivierter Wasserstoff“ C 6 H 12 O 6

12 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) Glykolyse Citratcyklus Atmungskette NADPH O2O2 „Aktivierter Wasserstoff“ ATP Die Glykolyse

13 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Der Citratcyclus 13 C3H6O3C3H6O3 Brenztraubensäure ( Pyruvat ) Acetyl-CoA ( aktivierte Essigsäure ) C 2 H 3 O - CoA NADPH CO 2 2 x CO 2 GTP ca. 3,5 x Citratcyclus NADPH

14 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) 2 x Acetyl-CoA ( aktivierte Essigsäure ) Glykolyse Citratcyklus Atmungskette NADPH O2O2 „Aktivierter Wasserstoff“ ATP CO Der Citratcyklus CO 2

15 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Die Atmungskette 15 „Aktivierter Wasserstoff“ NADPH H2OH2O ATP ca. 3 x „Knallgasreaktion“! O 2 +

16 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Die Atmungskette 16 Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) 2 x Acetyl-CoA ( aktivierte Essigsäure ) Glykolyse Citratcyklus Atmungskette ATP NADPH O2O2 ATP „Aktivierter Wasserstoff“ CO 2

17 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Energiebilanz der Zellatmung 17 Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) 2 x Acetyl-CoA ( aktivierte Essigsäure ) NADPH GTP 7 x 2 x = 21 x ATP NADPH 2 x = 6 x ATP NADPH ATP 2 x = 6 x ATP = 2 x ATP Summe: ~ 37 x ATP = 2 x ATP Citratcyclus

18 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Milchsäuregärung 18 Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) 2 x Acetyl-CoA ( aktivierte Essigsäure ) Glykolyse Citratcyklus Atmungskette ATP NADPH O2O2 ATP „Aktivierter Wasserstoff“ CO 2

19 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Milchsäuregärung 19 Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) Glykolyse NADPH O2O2 Milchsäure ( Lactat ) ACIDOSE Energiemangel Zelltod!

20 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Vergleich der Energiebilanzen 20 Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) ATP 2 x ATP 2 x Milchsäure ( Lactat ) Glucose 2 x Brenztraubensäure ( Pyruvat ) 2 x Acetyl-CoA ( aktivierte Essigsäure ) NADPH GTP 7 x 2 x NADPH 2 x NADPH ATP 2 x ~ 37 x ATP Citratcyclus

21 Fachbiologie 4.2. Energiestoffwechsel RA-Ausbildung Bedeutung der Atmung 21 und des Kreislaufes O2O2 CO 2 O2O2 Lunge Zellatmung C 6 H 12 O 6 + O 2  CO 2 + H 2 O ATP


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