Aufgabe 2 Fische können Stickstoff in Form von Ammoniak ausscheiden. Berechnen Sie die Energieausbeute des Fisches (angegeben als Anzahl der ATP Moleküle) für die Oxidation von Alanin zu Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Säugetiere scheiden Stickstoff als Harnstoff aus. Berechnen Sie die Energieausbeute eines Säugetieres für den Abbau von Alanin und vergleichen Sie beide Ergebnisse.

Transaminierung: Alanin + α-Ketoglutarat Glutamat + Pyruvat a) Energieausbeute des Fisches für die Oxidation von Alanin zu Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Transaminierung: Alanin + α-Ketoglutarat Glutamat + Pyruvat Transaminase (α-Ketosäure) Glutamat Alanin PLP α-Ketoglutarat Pyruvat

a) Energieausbeute des Fisches für die Oxidation von Alanin zu Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Oxidative Desaminierung: Glutamat + H2O + NAD(P)+ α-Ketoglutarat + NAD(P)H + NH4+ Glutamat Dehydrogenase Glutamat α-Ketoglutarat Ammoniumion

Alanin + H2O + NAD(P)+  Pyruvat + NAD(P)H + NH4+ a) Energieausbeute des Fisches für die Oxidation von Alanin zu Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Alanin + α-Ketoglutarat  Glutamat + Pyruvat Glutamat + H2O + NAD(P)+  α-Ketoglutarat + NAD(P)H + NH4+ Alanin + H2O + NAD(P)+  Pyruvat + NAD(P)H + NH4+  Ausbeute aus Transaminierung und oxidativer Desaminierung: 1 NAD(P)H = 2.5 ATP

a) Energieausbeute des Fisches für die Oxidation von Alanin zu Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Weiterverstoffwechselung des Pyruvats: Oxidative Decarboxylierung: Pyruvat + NAD+ + CoA  Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+ Citrat-Zyklus: Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O  2 CO2 + 3 NADH + FADH + GTP + 3 H+ + CoA Pyruvat + 4 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O  3 CO2 + 4 NADH + FADH + GTP + 4 H+

a) Energieausbeute des Fisches für die Oxidation von Alanin zu Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Pyruvat + 4 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O  3 CO2 + 4 NADH + FADH + GTP + 4 H+ 4 NADH  4* 2.5 = 10 ATP FADH  1* 1.5 = 1.5 ATP GTP  1* 1 = 1 ATP 12.5 ATP +2.5 ATP 15 ATP

b) Energieausbeute eines Säugetieres für den Abbau von Alanin Transaminierung und oxidative Desaminierung: 1 NAD(P)H  2.5 ATP Oxidative Decarboxylierung und Citrat-Zyklus: 4 NADH + 1 FADH + 1 GTP  12.5 ATP 15 ATP aber: NH4+ kann nicht ausgeschieden werden  Weiterverarbeitung in Harnstoffzyklus

b) Energieausbeute eines Säugetieres für den Abbau von Alanin N-Transport: NH4++ Glutamat + ATP  Glutamin + ADP + Pi + H2O Glutamin + H2O + H+  Glutamat + NH4+

b) Energieausbeute eines Säugetieres für den Abbau von Alanin Harnstoffzyklus: NH4+ + HCO3- + 3 ATP + Aspartat  Harnstoff + Fumarat + 2 ADP + AMP + 4 Pi  N Transport und Harnstoffzyklus: - 5 ATP

b) Energieausbeute eines Säugetieres für den Abbau von Alanin Weiterverarbeitung des Fumarats im Citrat-Zyklus: + 1 NADH  2.5 ATP Bilanz: 15 ATP – 5 ATP + 2.5 ATP = 12.5 ATP Fisch: 15 ATP Säuger: 12.5 ATP