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

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FachbiologieRA-Ausbildung

Fachbiologie4. Stoff- und Energiehaushalt

Fachbiologie 4.1. StoffhaushaltRA-Ausbildung 2004

4.1.1. Definitionen

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.

4.1.2. Enzyme

Enzyme – Wirkmechanismus als Katalysator:

Mit Enzym:

Ohne Enzym

Aktivierungsenergie

Aktivierungsenergie wird heruntergesetztReaktionen können bei Körpertemperatur ablaufen

Ausgangsstoff

Reaktionsprodukt

Reaktionskoordinate

Energie

4.1.2. Enzyme

Enzyme – Substrat- und Reaktionsspezifität:

Substratspezifität: Schlüssel-Schloß-Prinzip!

Reaktionsspezifität: Nur ein spezifisches Produkt entsteht!

Enzym Enzy

4.1.3. Metabolismus

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 )

4.1.3. Metabolismus

6Katabolismus:energieliefernde Reaktionen

Proteine

Kohlenhydrate

Lipide

Citratcyclus

Aminosäuren

ENERGIE

Anabolismus: energieverbrauchende Reaktionen

Harnstoff

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. EnergiestoffwechselRA-Ausbildung 2004

4.2.1. Einführung

Zellatmun

4.2.2. Der Stoffkreislauf

CO2 + H2O

C6H12O

6 Photosynthese

Glucose

C6H12O

Glucose

CO2 + H2O

Zellatmun

4.2.2. Der Stoffkreislauf

CO2 + H2O

C6H12O

6 Photosynthese

Glucose

C6H12O

Glucose

4.2.3. Die Zellatmung

Glucose

Glykolyse

Citratcyklus

Atmungskette

4.2.3.1. Die Glykolyse

Glucose

Enzym 1 Enzym 2

Brenztraubensäure

( Pyruvat )

2 x C3H6O3

„Aktivierter Wasserstoff“

C6H12O6

Glucose

2 x Brenztraubensäure( Pyruvat )

Glykolyse

Citratcyklus

Atmungskette

NADPH O2„Aktivierter Wasserstoff“

4.2.3.1. Die Glykolyse

4.2.3.2. Der Citratcyclus

C3H6O3 Brenztrauben

säure( Pyruvat )

Acetyl-CoA( aktivierte Essigsäure )

C2H3O - CoA

2 x CO2

ca. 3,5 x Citratcyclus

Glucose

2 x Acetyl-CoA( aktivierte Essigsäure )

Glykolyse

Citratcyklus

Atmungskette

O2„Aktivierter Wasserstoff“

4.2.3.2. Der Citratcyklus

Fachbiologie 4.2. EnergiestoffwechselRA-Ausbildung 2004 4.2.3.3. Die

Atmungskette

NADPH H2O

ATPca. 3 x

„Knallgasreaktion“!O2 +

Fachbiologie 4.2. EnergiestoffwechselRA-Ausbildung 2004 4.2.3.3. Die

Atmungskette

Glucose

Glykolyse

Citratcyklus

Atmungskette

CO2 CO2

Fachbiologie 4.2. EnergiestoffwechselRA-Ausbildung 20044.2.3.4. Energiebilanz der

Zellatmung

Glucose

2 x Brenztraubensä

ure( Pyruvat )

2 x Acetyl-CoA( aktivierte Essigsäure ) NADPH

= 21 x ATP

NADPH2 x = 6 x ATP

= 6 x ATP

= 2 x ATP

Summe:~ 37 x ATP

= 2 x ATP

Citratcyclus

4.2.4. Milchsäuregärung

Glucose

Glykolyse

Citratcyklus

Atmungskette

CO2 CO2

4.2.4. Milchsäuregärung

Glucose

Glykolyse

NADPH O2

Milchsäure

( Lactat )

ACIDOSEEnergiema

ngelZelltod!

Fachbiologie 4.2. EnergiestoffwechselRA-Ausbildung 20044.2.5. Vergleich der

Energiebilanzen

Glucose

2 x Brenztraubensä

ure( Pyruvat )

ATP2 x

Milchsäure( Lactat )

Glucose

2 x Brenztraubensä

ure( Pyruvat )

2 x Acetyl-CoA( aktivierte Essigsäure ) NADPH

NADPH2 x

~ 37 x ATP

Citratcyclus

Fachbiologie 4.2. EnergiestoffwechselRA-Ausbildung 20044.2.6. Bedeutung der

Atmung

und des Kreislaufes

Zellatmung

C6H12O6 + O2 CO2 + H2O

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