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Es ist soweit: Die Vorlesung Online! -nur für den HAUSGEBRAUCH!!! Homepage Biozentrum: -www.biozentrum.uni-wuerzburg.de -Organisation -Institut für Biochemie.

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Präsentation zum Thema: "Es ist soweit: Die Vorlesung Online! -nur für den HAUSGEBRAUCH!!! Homepage Biozentrum: -www.biozentrum.uni-wuerzburg.de -Organisation -Institut für Biochemie."—  Präsentation transkript:

1 Es ist soweit: Die Vorlesung Online! -nur für den HAUSGEBRAUCH!!! Homepage Biozentrum: -www.biozentrum.uni-wuerzburg.de -Organisation -Institut für Biochemie -Vorlesung Biochemie Fischer/Grummt -Anmeldename: Vorlesung -Password: BioChemie1

2 Zur Erinnerung... -Die Zelle gewinnt ATP durch die Verbrennung (=Oxidation) von Brennstoffmolekülen (Kohlenhydrate, Fette). -Die Glykolyse ist ein energieumwandelnder Stoffwechselweg der unter anaeroben Bedingungen ATP generieren kann. -Bei der Glykolyse wird Glucose über 10 Enzymatische Schritte in Pyruvat umgewandelt.

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6 Pyruvat kann unterschiedlich verstoffwechselt werden -bei der Umwandlung von GAP zu 1,3 BPG entsteht NADH aus NAD +. NAD + ist limitierend und muss ständig regeneriert werden. Sonst kann die Glykolyse nicht mehr ablaufen!!

7 Die Abbauwege des Pyruvats anaerobaerob

8 Hefen und andere Mikroorganismen wandeln Pyruvat in EtOH um. Hierbei wird NADH oxidiert. Die alkoholische Gärung Diese Decarboxylierung benötigt das Coenzym Thiaminpyrophosphat (Vitamin B 1 ist Vorstufe) Glucose+2Pi+2ADPEthanol+2CO2+2ATP

9 Die Milchsäuregärung Bei verschiedenen Mikroorganismen wird Pyruvat in Lactat umgewandelt. -Auch bei höheren Lebewesen im Muskel, wenn O 2 limitierend ist! (Übersäuerung des Muskels bei zu großer Sauerstoffschuld) Glucose+2Pi+2ADP2 Lactat+2ATP+2 H 2 O

10 Die Dehydrogenasen -genereller Reaktionsmechanismus, NAD + bzw NADP + ist häufig das Coenzym In der Glykolyse (und in vielen anderen Stoffwechselwegen treten unterschiedliche Dehydrogenasen auf. GAP-Dehydrogenase Alkohol-Dehydrogenase Lactat-Dehydrogenase

11 Die Rossmannfalte -eine NAD+-Bindungsdomäne, die man in allen Dehydrogenasen findet

12 Wie werden andere Zucker in die Glykolyse geschleust? Der Fructose-1P-Weg: in Leber, Muskel Im Fettgewebe: Hexokinase stellt F-6P her

13 Das Einschleusen von anderen Zuckern in die Glykolyse Fructose-1P-Weg Hexokinase (nur, wo Glu nicht kompetiert)

14 Das Einschleusen von Galactose in die Glykolyse Das fehlen dieses Enzyms macht schwer Krank: Galactosämie

15 Die Regulation der Glykolyse -Enzyme die stark exotherme Reaktionen katalysieren sind potentielle Regulatoren des betreffenen Stoffwechselwegs. Bei der Glykolyse katalysieren drei Enzyme irreversible Reaktionen : Hexokinase (GluGlu-6P) Phosphofructokinase (F-6PF-1,6BP) Pyruvatkinase (PEPPyruvat) Diese Enyzme werden in der Tat reguliert durch: -allosterische Regulatoren -Phosphorylierung -Transkriptionskontrolle

16 Das Phosphofructokinase Tetramer wird allosterisch reguliert Regulatoren sind -AMP -ATP -Citrat -F-2,6-BP (wird später behandelt)

17 Die Energieladung (ATP/AMP-Verhältnis) reguliert die Phosphofructokinase Enzym in R-Form Enzym in T-Form [H + ], Citrat - hohe [ATP] hemmt das Enzym, AMP hebt diesen Effekt wieder auf

18 Auch Hexokinase und Pyruvat-Kinase werden reguliert -Hexokinase: wird von ihrem Produkt, G-6P gehemmt. (wenn Phosphofructokinase gehemmt ist kommte es zu einem Stau im Stoffwechselweg und damit zu einer Akkumulation von G-6P). -Die Regulation von Pyruvat-Kinase:

19 Die Regulation der Glykolyse bei Krebs -Tumore zeigen starke Aufnahme und Umsatz von Glucose durch die (anaerobe) Glykolyse. -Tumore Wachsen schneller, als die Blutgefäße, so dass nicht genug Sauerstoff an das Gewebe kommt (Hypoxie). -Ein Transkriptionsfaktor (Hypoxie-induzierter Transkriptionsfaktor) wird vermehrt gebildet, der die Expression von Glykolyse-Enzymen verstärkt.

20 Die Gluconeogenese -Die Synthese von Glucose aus nicht-Kohlenhydraten -Glucosebedarf: Gehirn und Erythrocyten benötigen Glucose für ihren Stoffwechsel (160g/Tag). -Im Körper unter normalen Umständen: ca. 20g in Körperflüssigkeiten, 190g in Glykogenspeichern. -Bei Hungerperioden: Gluconeogenese: Findet hauptsächlich in der Leber statt und sorgt für hohen Glucosespiegel im Blut. Die Gluconeogenese ist nicht die Umkehrung der Glycolyse!! Die irreversiblen Schritte werden unter Energieaufwand umgangen!!

21 Glucose aus Glycerol durch den Abbau von Lipiden bereit- gestellt

22 Die Umwandlung von Glycerol in DHAP

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24 Die Umwandlung von Pyruvat zu Oxalacetat Pyruvat + CO 2 + ATP+H 2 OOxalacetat+ADP+Pi Pyruvat-Carboxylase Diese Reaktion findet in den Mitochondrien statt und ist vom Coenzym (Vitamin) Biotin abhängig. Pyruvat-Carboxylase

25 Die Umwandlung von Pyruvat zu Oxalacetat -Biotin ist covalent mit dem Enzym verbunden= prosthetische Gruppe -Biotin ermöglicht den Transfer von C-Gruppen in sehr hoch oxidierter Form (CO 2 ). Bei den meisten Carboxylierungen ist Biotin das Coenzym O NH HN S (CH 2 ) 4 -CO NH C O OH O O NH N S (CH 2 ) 4 -CO NH C O O PO 3 2- ATP ADP

26 O NH N S (CH 2 ) 4 -CO NH C O O OOC-C-CH 2 O OOC-C-CH 2 -COO O Oxalacetat Pyruvat (enolat)

27 OOC-C-CH 2 -COO O Oxalacetat

28 OOC-C-CH 2 -COO O Oxalacetat O-P-O-P-O-P-O-Guanosine O O O O OO CO 2 GDP CH 2 =C-COO O-PO 3 2- Phosphoenolpyruvat

29 Die Nettogleichung der Gluconeogenese 2 Pyruvat+4ATP+2GTP+2NADH+6H 2 O Glucose+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD + +2H + G°=-38kJ/mol Die Umkehrung der Glycolyse hat eine G°= von + 84 kJ/mol Es muss also für die Umkehrung der exergonischen Glycolyse extra Energie (in Form von ATP Hydrolyse) aufgewendet werden

30 niedrige Energieladung der Zelle: Glycolyse wird verstärkt hohe Energieladung in der Zelle: Glyconeogenese wird verstärkt


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