Mitschrift zur VO Biochemie des Stoffwechsel Prof. Kainz

Bei beiden Gruppen werden Protonen durch eine Membran gepumpt und eine sog. protonenmotorische
Kraft zu erzeugen. Dieser Protonengradient treibt dann die ATP-Synthese an.
Energetik biochemischer Reaktionen
Regulation von Stoffwechselprozessen:
1. Kontrolle der verfügbaren Enzymmenge
(abhängig von der Geschwindigkeit der Synthese als auch der des Abbaus)
2. Kontroller der Enzymaktivität
a. durch reversible allosterische (formverändernde) Kontrolle
(ein anderes Molekül wird vorübergehend an die Oberfläche eines Enzyms gehängt andere
Form katalytisches Zentrum wird verschoben Katalyse wird entweder schneller oder
langsamer)
b. durch reversible kovalente Modifikation
c. durch inaktive Vorstufen (Zymogene)
(kurze Ansätze an Zellen werden selbstverdaut, sodaß endgültige Form entsteht)
3. Variable Verfügbarkeit von Substraten
(z.B. Insulin fördert die Aufnahme von Glucose in viele Arten von Zellen)
Viele Stoffwechselreaktionen werden durch den Energiezustand der Zelle kontrolliert. Ein Index für
den Energiezustand ist die Energielandung (energy charge), die dem Molenbruch des ATP plus dem
halben Molenbruch des ADP proportional ist, da ATP zwei Anhybridbindungen, ADP aber nur eine
enthält. Damit ist die Energieladung definiert als
Energieladung = [ATP] + ½ [ADP] .
[ATP] + [ADP] + [AMP]
Sie kann einen Wert zwischen 0 (nur AMP) und 1 (nur ATP) annehmen. Daniel Atkinson zeigte, dass
ATP-erzeugende (katabole) Stoffwechselwege durch eine hohe Energieladung gehemmt, ATPverbrauchende
(anabole) Stoffwechselwege dagegen angeregt werden. Trägt man die
Reaktionsgeschwindigkeit solcher Stoffwechselwege gegen die Energieladung auf, dann nehmen die
Kurven bei einer Energieladung von 0,9, wo sie sich gewöhnlich schneiden, einen steilen Verlauf.
Offensichtlich ist die Steuerung dieser Stoffwechselwege darauf ausgelegt, die Energieladung innerhalb
enger Grenzen zu halten. Mit anderen Worten: Die Energieladung ist, wie der ph-Wert einer Zelle,
gepuffert. Die Energieladung der meisten Zellen liegt zwischen 0,8 und 0,95. Ein anderer Index für
den Energiezustand ist das Phosphorylierungspotential, das definiert ist als
Phosphorylierungspotential = [ATP] .
[ATP] [Pi]
Abschnitte der Energiegewinnung aus Nahrungsstoffen (Katabolismus)
1.Stufe: Die großen Moleküle werden zu kleineren Einheiten abgebaut. Die Proteine, die aus 20
verschiedenen AS bestehen, werden zu den einzelnen AS hydrolysiert; die Polysaccharide
werden in einfache Zucker wie z.B. Glucose und die Fette in Glycerin und Fettsäuren zerlegt.
Diese Stufe ist eine reine Vorbereitungsphase; hier entsteht keine verwertbare Energie.
2.Stufe: Diese zahlreichen kleinen Moleküle werden zu einigen einfachen Einheiten abgebaut, die eine
zentrale Rolle im Stoffwechsel spielen. Tatsächlich werden die meisten von ihnen – z.B.
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