Glykolyse, Zellatmung und Fettchemie

Umfassende Flashcards zur Glykolyse (Vorbereitungs- und Energiegewinnungsphase), zum Citratzyklus, zur Atmungskette, zum anaeroben Stoffwechsel sowie zur Chemie der Fette und Ballaststoffe.

Was ist das primäre Ziel der Vorbereitungsphase der Glykolyse?

Die Glucose so zu verändern, dass sie später Energie liefern kann, wofür zunächst Energie investiert wird.

Welche Reaktion findet im ersten Schritt der Glykolyse statt und welche Energiebilanz hat dieser?

Eine Phosphorylierung, bei der ein Phosphatrest von $ATP$ auf Glucose übertragen wird (Entstehung von Glucose-6-Phosphat). Die Energiebilanz beträgt $-1 \times ATP$.

Warum wird Glucose im ersten Schritt der Glykolyse phosphoryliert?

Damit die Glucose in der Zelle „festgehalten“ wird, da sie die Membran in dieser Form nicht mehr leicht verlassen kann.

Was passiert chemisch bei der Isomerisierung von Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat?

Die Anzahl der Atome bleibt gleich, aber sie werden anders angeordnet (aus einer Glucose-Struktur wird eine Fructose-Struktur), um die spätere Spaltung zu erleichtern.

In welche zwei $C_{3}$-Körper wird Fructose-1,6-bisphosphat im 4. Schritt gespalten?

In Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP) und Dihydroxyacetonphosphat (DHAP).

Wie lautet die Energiebilanz am Ende der Vorbereitungsphase der Glykolyse?

Gesamt = $-2 \times ATP$, da in Schritt 1 und Schritt 3 jeweils ein $ATP$ investiert wurde.

Welche zwei Reaktionstypen kennzeichnen den 6. Schritt (GAP zu Glycerinsäure-1,3-bisphosphat)?

Oxidation (Dehydrierung) und Phosphorylierung.

Welcher Energieträger wird in Schritt 6 der Glykolyse erstmals gebildet?

$NADH+H^{+}$ (Energie wird erstmals in Form von $NADH$ gespeichert).

Was versteht man unter der Substratkettenphosphorylierung in Schritt 7?

Die direkte Übertragung eines Phosphatrests von Glycerinsäure-1,3-bisphosphat auf $ADP$, wodurch $ATP$ entsteht.

Was ist das Endprodukt der Glykolyse pro Molekül Glucose?

$2 \times$ Pyruvat.

Wie hoch ist der Energiegewinn der gesamten Glykolyse?

$+2 \times ATP$, $+2 \times NADH + 2 \times H^{+}$ sowie $2 \times$ Pyruvat.

Was geschieht bei der Oxidativen Decarboxylierung?

Ein $C$-Atom von Pyruvat wird als $CO_{2}$ abgespalten (Decarboxylierung), Pyruvat wird oxidiert (Bildung von $NADH+H^{+}$) und der verbleibende $C_{2}$-Körper verbindet sich mit Coenzym A zu Acetyl-CoA.

Wo findet der Citratzyklus statt und was ist sein Ziel?

Er findet in den Mitochondrien statt. Ziel ist es, Energie aus Acetyl-CoA auf $NADH/H^{+}$, $FADH_{2}$ und $GTP$ zu übertragen.

Welche Reaktion markiert den Ausgangspunkt des Citratzyklus?

Acetyl-CoA verbindet sich mit Oxalacetat zu Citrat.

Welcher Schritt im Citratzyklus stellt die einzige direkte Energiebildung im Zyklus dar?

Schritt 6: Die Umwandlung von Succinyl-CoA zu Succinat, wobei $GTP$ (entspricht $ATP$) durch Substratkettenphosphorylierung entsteht.

Wie viele Moleküle $CO_{2}$ und Energieträger entstehen pro Acetyl-CoA im Citratzyklus?

$2 \times CO_{2}$, $3 \times NADH/H^{+}$, $1 \times FADH_{2}$ und $1 \times GTP$.

Was ist die Funktion von Sauerstoff ($O_{2}$) in der Endoxidation (Atmungskette)?

Er ist der letzte Elektronenakzeptor. Er verbindet sich mit Elektronen und Wasserstoff zu $H_{2}O$.

Wie hoch ist die Gesamt-Ausbeute an $ATP$ pro Mol Glucose laut der Energiebilanz-Rechnung in den Notizen?

$38 \times ATP$ (2 aus Glykolyse, 2 aus Citratzyklus, 34 aus den reduzierten Coenzymen).

Was passiert mit Pyruvat bei Sauerstoffmangel in der Muskelzelle?

Es findet ein anaerober Abbau statt, bei dem Pyruvat mittels der Lactatdehydrogenase zu Lactat umgewandelt wird, um $NAD^{+}$ für die Glykolyse zurückzugewinnen.

Wie hoch ist der Netto-Energiegewinn beim anaeroben Glucoseabbau pro Molekül Glucose?

$2 \times ATP$.

Warum liefern Ballaststoffe (BS) im Normalfall keine Energie für den Menschen?

Weil sie Bestandteile pflanzlicher Lebensmittel sind, die von menschlichen Verdauungsenzymen nicht abgebaut werden können (unverdaulich).

Welchen Energiegehalt besitzen Ballaststoffe durch den teilweisen Abbau im Dickdarm?

Circa $8 \times kJ/g$, da ein kleiner Teil zu kurzkettigen Fettsäuren abgebaut wird.

Ab welchem $pH$-Wert beginnt die Demineralisierung des Zahnschmelzes bei Karies?

Ab etwa $pH \times 5,5$.

Wie wirkt Fluoridierung gegen Karies?

Durch den Ersatz von $OH^{-}$-Ionen durch Fluorid entsteht Fluoridapatit, wodurch der Zahnschmelz säureresistenter wird.

Wie verändert sich der Schmelztemperaturbereich von Fetten in Abhängigkeit von den Fettsäuren?

Er sinkt mit abnehmender Kettenlänge und mit zunehmender Anzahl an Doppelbindungen (Dobis).

Worauf ist die Wasserunlöslichkeit von Fettsäuren zurückzuführen?

Auf den meist langen, unpolaren Alkylrest, der hydrophobe Eigenschaften besitzt.

Was ist Acrolein und wie entsteht es?

Ein karzinogenes Zersetzungsprodukt des Fettes mit beißendem Geruch, das durch Abspaltung von Wasser aus Glycerin entsteht.

Was passiert bei der Autoxidation von Fetten?

Ungesättigte Fettsäuren werden an ihren Doppelbindungen durch Luft-Sauerstoff ($O_{2}$) angegriffen, was zum Verderb (Ranzigwerden) führt.