arthur.hpt.atarthur.hpt.at/php/online_links/links/LP_22639.pdf · ten Mal zu einem Energiegewinn: Pro Molekül Glucose sind dies drei ATP. Damit hat die Zelle nun ihre bisher eingesetz-te

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2.1 Verdauungstrakt

1. Malen Sie die verschiedenen Verdauungs-organe mit unterschiedlichen Farben an.

2. Schreiben Sie die Bezeichnungen der Verdauungsorgane und der Verdauungssäfte mit Mengenangabe in den entsprechenden Farben darunter.

3. Schreiben Sie die Enzymnamen der verschiedenen Verdauungsabschnitte auf einen Extrazettel.

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2.2 Dünndarm

1. Malen Sie die verschiedenen „Bestandteile“ der Dünndarmzotten farbig an.

2. Schreiben Sie die Bezeichnungen der Bestandteile in den entsprechenden Farben darunter.

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3. Notieren Sie die Verdauungsenzyme:

a) Mund

b) Zwölffingerdarm

c) Dünndarm

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3.8 Glykolyse – Fehlertext

1. Lesen Sie den nebenstehenden Textund korrigieren Sie mindestens 24 Fehler, indem Sie die Fehler unter-streichen, nummerieren und jeweilsdie richtigen Formulierungen in dieleeren Zeilen schreiben.

Die Glykolyse (gr. Glykys = salzig, lysis = bilden) ist eine wich-tige Reaktionsabfolge. Die Glykolyse ist der Abbau vonGlucose zu Pyruvat.

VorbereitungsphaseFür die ersten fünf Reaktionsschritte der Glykolyse wirdEnergie in Form von zwei ATP benötigt. Pro Molekül Glucoseist dann ein Molekül Glycerinaldehyd-3-phosphat entstan-den, das nicht weiter verstoffwechselt wird.

Die Phase der Energieerzeugung –von Glycerinaldehyd-3-phosphat zu LactatFür den weiteren Abbau in der Glykolyse stehen jetzt alsozwei Moleküle Dihydroxyacetonphosphat zur Verfügung. Diefolgenden Reaktionen laufen demnach pro Glucose mole küldreimal ab.

Bildung von 1,3-DiphosphoglyceratIn der folgenden Reaktion der Glykolyse läuft das einzigeMal in der Phase der Energieerzeugung eine Reduktion ab.Die Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase reduziertGly cerin aldehyd-3-phosphat und fügt an das C1-Atom einorganisches, also nicht aus ATP stammendes Phosphat ein.Als Redoxpartner dient dabei das Coenzym NAD+, das zuNADH + H+ reduziert wird. Bei dieser Reaktion entsteht 1,3-Diphosphoglycerat mit einer zusätzlichen energiereichenBindung am C1-Atom.

Bildung von 3-PhosphoglyceratEs folgt eine Spaltung des Moleküls, bei der Energie verlorengeht und zur Bildung von ATP aus ADP genutzt wird. Hierzulöst eine Kinase das eben angeheftete Phosphat und über-trägt es auf ADP. Es entstehen GTP und 3-Phosphoglycerat.Durch diesen Reaktionsschritt führt die Glykolyse zum zwei-ten Mal zu einem Energiegewinn: Pro Molekül Glucose sinddies drei ATP. Damit hat die Zelle nun ihre bisher eingesetz-te Energie wieder erwirtschaftet.

Bildung von 2-PhosphoglyceratUm die nachfolgende Reaktion zu ermöglichen, erfolgt eineUmlagerung des Phosphats außerhalb des Moleküls. Diesedurch eine Mutase (= Untergruppe der Isomerasen) kataly-sierte Reaktion führt zu dem Coenzym 2-Phosphoglycerat.

Bildung von PhosphoenolpyruvatDiese Reaktion ist nicht besonders schwierig, dafür aberbesonders trickreich. Durch eine doppelte Wasserabspaltungentsteht Phosphoenolpyruvat. Phosphoenolpyruvat ist sehrenergiearm und kann daher für die Herstellung von ATP ausADP genutzt werden.

Bildung von PyruvatIn der letzten Reaktion der Glykolyse spaltet die Pyruvat -kinase das Carbonat von Phosphoenolpyruvat ab und über-trägt es auf ATP, wobei das Pyruvat und AMP entstehen. ProMolekül Glucose entstehen hier zwei ATP und zwei Pyruvat.Diese Reaktion ist also endergon und außerdem reversibel.

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5.9 Wechselbeziehungen zwischen den Grundnährstoffen

1. Kennzeichnen Sie mit Pfeilen möglichea) Aufbauwege von Kohlenhydraten dunkelgrün,b) Abbauwege von Kohlenhydraten hellgrün.

2. Kennzeichnen Sie mit Pfeilen möglichea) Aufbauwege von Fetten orangefarben,b) Abbauwege von Fetten gelb.

3. Kennzeichnen Sie mit Pfeilen möglichea) Aufbauwege von Proteinen dunkelrot,b) Abbauwege von Proteinen hellrot.

PhenylalaninTyrosin

ValinMethioninThreonin

GlutamatGlutaminHistidinArgininProlin

LeucinIsoleucin

LysinPhenylalaninTryptophan

Tyrosin

AlaninSerin

CysteinGlycin

AsparaginAspartat

Proteine

Fette Kohlenhydrate


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3.4 Citratcyclus – Fehlertext


1. Drehscheibe

2. Einstiegsmolekül

3. Tricarbonsäure

4. acht

5. GTP

6. ATP

7. abgeatmet

8. Oxidationen

9. dem Kreisprozess

10. CO2

11. Wasserstoffatome

12. addiert

13. oxidiert

14. Decarboxylierung

15. Acetyl-CoA

16. Wasserstoffatome

17. Oxidation

18. Dehydrierung

19. Wasserstoffprotonen

20. Oxalacetat

21. ATP

22. sechs

23. Protonen

24. Transporter

Der Citratcyclus wird als die 1Drehscheibe des gesamten Stoff -wechsels im Organismus bezeichnet.Im Citratcyclus verbinden sich Abbau- und auch viele Synthese -wege von Kohlenhydraten, Aminosäuren und Lipiden. SeinenNamen hat er vom 2Einstiegsmolekül Citrat, einer 3Tricarbonsäure,die bei der Reaktion von Acetyl-CoA und Oxalacetat entsteht.

Worum geht es beim Citratcyclus?Der Citratcyclus ist ein Kreisprozess, da das EingangsmolekülOxalacetat nach 4acht Reaktionen wieder unversehrt vorliegt.Die entscheidende Aufgabe des Citratcyclus besteht darin,Acetyl-CoA in einem Kreisprozess zu CO2 und NADH + H+ bzw.FADH2 und 5GTP abzubauen. NADH + H+ und FADH2 lieferndann in der Atmungskette 6ATP. CO2 ist ein Abfallprodukt undwird 7ab geatmet.Chemisch gesehen sind vier der acht Reaktionen des Citrat -cyclus 8Oxidationen, bei denen die Elektronen – zusammen mitden Protonen – an NAD+ oder FAD weitergegeben werden.Beim Durchlauf eines Acetylrestes entstehen in 9dem Kreis -prozess zwei Moleküle 10CO2, acht 11Wasserstoffatome, die andie Coenzyme weitergegeben werden, und ein GTP.

Reaktionen des CitratcyclusBildung von CitratBei der ersten Reaktion werden der Acetylrest des Acetyl-CoAund Oxalacetat 12addiert.

Bildung von IsocitratDie Hydroxylgruppen werden umgelagert, dadurch entstehtIsocitrat, das 13oxidiert werden kann.

Oxidation von Isocitrat zu a-KetoglutaratDie Isocitrat-Dehydrogenase katalysiert die oxidative Decar bo xy-lierung von Isocitrat zu a-Ketoglutarat, dabei entsteht das ersteMolekül CO2 und NADH + H+.

Oxidation von a-Ketoglutarat zu Succinyl-CoAAuch bei dieser Reaktion handelt es sich um eine oxidative14Decarboxylierung. Diese Reaktion entspricht der Bildung von15Acetyl-CoA aus Pyruvat.

Reaktion von Succinyl-CoA zu SuccinatIn diesem Reaktionsschritt wird ein GTP gewonnen.

Oxidation von Succinat zu FumaratFAD spaltet zwei 16Wasserstoffatome ab.

Hydratisierung von Fumarat zu Malat und 17Oxidation – 18Dehydrierung – zu OxalacetatDurch die Anlagerung von Wasser an Fumarat wird Malat gebil-det. Jetzt werden zwei 19Wasserstoffprotonen auf NAD+ übertra-gen. Aus Malat entsteht wieder 20Oxalacetat.

Regulation des CitratcyclusWenn viel 21ATP und Citrat in der Zelle vorliegen, wird der Citrat -cyclus gehemmt.

ZwischenbilanzWir haben jetzt – am Ende des Citratcyclus – die Glucoseimmer hin schon in 22sechs Moleküle CO2 und jede Menge23Protonen zerlegt. Die Protonen haben spezielle 24Transportergefunden, die ihnen den Weg zur Atmungskette weisen.

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3.8 Glykolyse – Fehlertext


1. süß

2. auflösen

3. sind dann zwei Moleküle

4. die

5. Pyruvat

6. Glycerinaldehyd-3-phosphat

7. zweimal

8. Bisphosphoglycerat

9. Oxidation

10. oxidiert

11. anorganisches

12. Bisphosphoglycerat

13. ATP

14. ersten

15. zwei

16. innerhalb

17. Substrat

18. einfache

19. energiereich

20. Phosphat

21. ADP

22. ATP

23. exergon

24. irreversibel

Die Glykolyse (gr. Glykys = 1süß, lysis = 2auflösen) ist einewichtige Reaktionsabfolge. Die Glykolyse ist der Abbau vonGlucose zu Pyruvat.

VorbereitungsphaseFür die ersten fünf Reaktionsschritte der Glykolyse wirdEnergie in Form von zwei ATP benötigt. Pro Molekül Glucose3sind dann zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat ent-standen, 4die weiter verstoffwechselt werden.

Die Phase der Energieerzeugung –von Glycerinaldehyd-3-phosphat zu 5PyruvatFür den weiteren Abbau in der Glykolyse stehen jetzt alsozwei Moleküle 6Glycerinaldehyd-3-phosphat zur Verfügung.Die folgenden Reaktionen laufen demnach pro Glucose -mole kül 7zweimal ab.

Bildung von 1,3-8BisphosphoglyceratIn der folgenden Reaktion der Glykolyse läuft das einzigeMal in der Phase der Energieerzeugung eine 9Oxidation ab.Die Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase 10oxidiertGly cerin aldehyd-3-phosphat und fügt an das C1-Atom ein11anorganisches, also nicht aus ATP stammendes Phosphatein. Als Redoxpartner dient dabei das Coenzym NAD+, daszu NADH + H+ reduziert wird. Bei dieser Reaktion entsteht1,3-12Bisphosphoglycerat mit einer zusätzlichen energierei-chen Bindung am C1-Atom.

Bildung von 3-PhosphoglyceratEs folgt eine Spaltung des Moleküls, bei der Energie gewon-nen und zur Bildung von ATP aus ADP genutzt wird. Hierzulöst eine Kinase das eben angeheftete Phosphat und über-trägt es auf ADP. Es entstehen 13ATP und 3-Phosphoglycerat.Durch diesen Reaktionsschritt führt die Glykolyse zum14ersten Mal zu einem Energiegewinn: Pro Molekül Glucosesind dies 15zwei ATP. Damit hat die Zelle nun ihre bisher ein-gesetzte Energie wieder erwirtschaftet.

Bildung von 2-PhosphoglyceratUm die nachfolgende Reaktion zu ermöglichen, erfolgt eineUmlagerung des Phosphats 16innerhalb des Moleküls. Diesedurch eine Mutase (= Untergruppe der Isomerasen) kataly-sierte Reaktion führt zu dem 17Substrat 2-Phosphoglycerat.

Bildung von PhosphoenolpyruvatDiese Reaktion ist nicht besonders schwierig, dafür aberbesonders trickreich. Durch eine 18einfache Wasser -abspaltung entsteht Phosphoenolpyruvat. Phosphoenol -pyruvat ist sehr 19energiereich und kann daher für dieHerstellung von ATP aus ADP genutzt werden.

Bildung von PyruvatIn der letzten Reaktion der Glykolyse spaltet die Pyruvat kinasedas 20Phosphat von Phosphoenolpyruvat ab und überträgt esauf 21ADP, wobei das Pyruvat und 22ATP entstehen. ProMolekül Glucose entstehen hier zwei ATP und zwei Pyruvat.Diese Reaktion ist also 23exergon und außerdem 24irreversibel.

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3.9 Gluconeogenese – Fehlertext


1. neo

2. endogene

3. ZNS

4. Erythrozyten

5. umkehrbar

6. umgekehrten

7. irreversibel

8. Leber

9. Niere

10. Glucose-6-phosphatase

11. abzugeben

12. Gluconeogenese

13. Phosphoenolpyruvat

14. Pyruvat

15. Carboxylase

16. ATP

17. abgebaut

18. Im Zytoplasma

19. Oxidation

20. spaltet vom Oxalacetat CO2 ab

21. eine

22. rückwärts

23. reversibel

24. 1.

25. 6

26. ATP

27. 6

28. nur dort

Die Gluconeogenese (gr. 1neo = neu, genesis = Erzeugung) istdie 2endogene Biosynthese von Glucose aus z. B. Lactat. Obwohldie Gluconeogenese Energie kostet, ist sie wichtig für das Über-leben von 3ZNS und 4Erythrozyten, die etwa 160 g Glucose proTag verbrauchen – unabhängig von der Tätigkeit. Schon nacheiner Nacht wird verstärkt Gluconeogenese betrieben.

Welche Reaktionen sind umkehrbar?Die meisten Reaktionen der Glykolyse sind 5umkehrbar. Sie lau-fen bei der Gluconeogenese in der 6umgekehrten Richtung ab.Drei Schlüsselreaktionen der Glykolyse sind jedoch 7irreversi-bel, sie müssen durch andere Reaktionen ersetzt werden.

Welche Organe betreiben Gluconeogenese?Aufgrund des hohen ATP-Verbrauchs sind nur zwei Organe inder Lage, die vollständige Gluconeogenese zu betreiben: 8Leberund 9Niere. Die Leber betreibt die Gluconeogenese zur Auf recht -erhaltung des Blutglucosespiegels. Passenderweise be sit zendiese zwei Organe das Enzym 10Glucose-6-phosphatase – dieeinzige Möglichkeit für eine Zelle, Glucose 11abzugeben.

Umgehung der drei irreversiblen Reaktionen bei der 12GluconeogeneseDie Reaktion von 13Phosphoenolpyruvat zum 14Pyruvat ist soirreversibel, dass sie nicht in einem Schritt umgangen werdenkann. Pyruvat wird erst mithilfe der Pyruvat-15Carboxylase zuOxal acetat carboxyliert. Spender der Carboxyl-Gruppe ist dasBiotin, das CO2 zuvor in einer 16ATP-abhängigen Reaktion auf-genommen hat. Oxalacetat kann je nach dem momentanenBedarf zur Ener gie gewinnung 17abgebaut werden oder es wirddie Gluco neogenese betrieben, wenn im Organismus wenigEnergie vorhanden ist.

Malat-Shuttle für Oxalacetat18Im Zytoplasma erfolgt die 19Oxidation von Malat zu Oxal -acetat, das dann zu Phosphoenolpyruvat decarbo xyliert wird.Ein Enzym 20spaltet vom Oxalacetat CO2 ab und phosphoryliertdas Molekül zu Phosphoenolpyruvat. Es gibt hier 21eine Beson -der heit: Ausnahmsweise wird GTP statt ATP als Energielieferantgenutzt.Die nächsten Schritte der Glykolyse bis zum Fructose-1,6-bis-phosphat werden einfach 22rückwärts durchschritten, da dieseReaktionen 23reversibel sind.

Fructose-1,6-bisphosphat zu Fructose-6-phosphatAn die Stelle der Kinase tritt in der Gluconeogenese die Fruc -tose-1,6-bisphosphatase, die vom 241. C-Atom Phosphatabspaltet. Es entsteht Fructose-256-phosphat. Bei einer direktenUm kehrung der Glykolyse würde 26ATP entstehen. Es sind alsozwei unterschiedliche Reaktionen. Fructose-276-phosphat stehtmit Glu cose-6-phosphat im Gleichgewicht.

Glucose-6-phosphat zu GlucoseDas für diese Reaktion notwendige Enzym, die Glucose-6-phos-phatase, existiert 28nur dort, wo die Gluconeogenese abläuft.Die ses Enzym spaltet den letzten Phosphatrest ab, wodurchfreie Glucose entsteht.

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1. aeroben

2. energieliefernden

3. ATP

4. Abspaltung

5. zwei

6. Dehydrierung

7. Dehydrogenase

8. oxidiert

9. FAD

10. einer Doppelbindung

11. zwei

12. Hydratisierung

13. an die

14. angelagert

15. Oxidation

16. Hydroxylgruppe

17. Ketogruppe

18. NAD+

19. drei

20. Abspaltung

21. wird nun ein

22. zwei

23. den Citratcyclus

24. das Gehirn

Fettsäuren werden in den Zellen nur unter 1aeroben Be din gun -gen abgebaut.

Aktivierung der FettsäurenFettsäuren müssen vor dem 2energieliefernden Abbau zunächstaktiviert werden. Die Aktivierung der Fettsäuren erfolgt zunächstmithilfe von 3ATP unter 4Abspaltung von Diphosphat und danachnoch zusätzlich durch das Coenzym A.

b-OxidationBeim Fettsäurenabbau werden durch die b-Oxidation – vierReaktionsschritte – zunächst jeweils 5zwei C-Atome in Form vonAcetyl-CoA von den Fettsäuren abgespalten.

Erster Reaktionsschritt der b-Oxidation –6DehydrierungZunächst wird die aktivierte Fettsäure mittels einer 7De hydro -genase 8oxidiert, d. h., zwei Wasserstoffatome werden durch dasCoenzym 9FAD entfernt. Es entstehen FADH2 und eine unge -sättigte Fettsäure-CoA-Verbindung mit 10einer Doppelbindung. Inder Atmungskette erhält der Körper durch die Oxidation von FADH211zwei ATP.

Zweiter Reaktionsschritt der b-Oxidation –12HydratisierungIn diesem Reaktionsschritt wird durch eine Hydratase Wasser13an die ungesättigte Fettsäure-CoA-Verbindung 14angelagert.Hierbei wird die Doppelbindung aufgelöst und es entsteht eineb-Hydroxy-Fettsäure-CoA-Verbindung.

Dritter Reaktionsschritt der b-Oxidation –DehydrierungNun findet eine erneute 15Oxidation statt, hierbei wird die16Hydroxylgruppe in eine 17Ketogruppe umgewandelt. Die De hy -drierung wird durch eine Dehydrogenase, die 18NAD+ als Coen-zym besitzt, ermöglicht. In der Atmungskette erhält der Körperdurch die Oxidation von NADH + H+ 19drei ATP.

Vierter Reaktionsschritt der b-Oxidation –20Abspaltung von Acetyl-CoAUnter Anlagerung eines weiteren Coenzyms A 21wird nun einAcetyl-CoA abgespalten.Die um 22zwei C-Atome verkürzte aktivierte Fettsäure tritt nunerneut in die b-Oxidation ein.Die b-Oxidation findet so oft statt, bis die Fettsäure vollständig inAcetyl-CoA zerlegt ist.

Im vorletzten Schritt der letzten Runde derb-Oxidation entsteht Acetoacetyl-CoADieses Stoffwechselzwischenprodukt kann je nach der Stoff -wech sel lage zwei unterschiedliche Stoffwechselwege einschla-gen.1. Bildung von zwei Molekülen Acetyl-CoA, die in 23den Citrat -

cyclus gelangen.2. Bildung von Ketonkörpern, die z. B. für 24das Gehirn überle-

bensnotwendig sind.

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4.3 Abbau der Fettsäuren – Fehlertext



Wird mehr Energie aufgenommen, als benötigt wird, werden1Fettdepots angelegt. Das Fett wird aus überschüssigem Acetyl-CoA gebildet, das aus der 2Glykolyse oder dem Alkoholabbaustammen kann.Der Hauptort der Fettbildung ist 3die Leber. Dort werden neugebildete Triglyceride in die 4VLDLs – Prä-b-Lipoproteine – ein-gebaut und dann 5zu dem Fettgewebe transportiert.

Biosynthese der PalmitinsäureDie Biosynthese der 6Fettsäuren ist keine Umkehrung der b-Oxi -dation. An der Biosynthese sind 7völlig andere Enzyme beteiligt.Außerdem findet die Biosynthese 8im Zytoplasma statt, die b-Oxi dation dagegen in 9den Mitochondrien. Acetyl-CoA muss alsozunächst in das Zytoplasma transportiert werden.

Reaktion der ersten beiden Acetyl-CoAsZwei Moleküle Acetyl-CoA können nicht ohne Weiteres mit -einander reagieren. 10Ein Molekül Acetyl-CoA 11muss zunächst zuMalonyl-CoA aktiviert werden. Das Biotinenzym überträgt dabeiunter Energieverbrauch in Form von 12ATP CO2 auf Acetyl-CoA.Malonyl-CoA reagiert anschließend mit einem Molekül Acetyl-CoA, hierbei wird 13die Carboxylgruppe von Malonyl-CoA wiederabgespalten.

Fettsäure-SynthaseDie Fettsäure-Synthase ist ein 14großer Multienzymkomplex,der den weiteren Aufbau der Fettsäuren übernimmt.Es folgen nun drei Reaktionen, bei denen die eine 15Ketogruppeentfernt wird. Die Reaktionen der b-Oxidation werden hier imPrinzip umgekehrt.

Erster Schritt – ReduktionDie b-Ketogruppe wird duch NADPH + H+ 16reduziert. Es entste-hen eine 17Hydroxygruppe und NADP+.

Zweiter Schritt – DehydratisierungNun wird Wasser vom 182. und 3. C-Atom abgespalten. Es ent-steht 19eine Doppelbindung.

Dritter Schritt – ReduktionWiederum wird die Verbindung durch NADPH + H+ 20reduziert.Es ist eine Buttersäure-ACP-Verbindung entstanden.

KettenverlängerungAuf die Buttersäure-ACP-Verbindung wird erneut ein 21Malonyl -rest übertragen. Es folgt die nächste Runde der Fettsäure -synthese – 22Reduktion, Dehydratisierung, 23Reduktion – danachist eine Capronsäure-ACP-Verbindung entstanden. Der Aufbauwird so lange fortgesetzt, bis Palmitinsäure-ACP entstanden ist.Als letzter Schritt erfolgt eine hydrolytische Spaltung in Palmitin -säure und ACP.

Regulation der Fettsäure-BiosyntheseEine 24anabole Stoffwechsellage – z. B. hohe Kohlenhydratzu -fuhr – fördert die Lipogenese. Eine 25katabole Stoffwechsellage– z. B. Fasten – hemmt dagegen die Lipogenese. Ein Zeichenfür eine schlechte Energieversorgung der Zelle ist das Vor -handensein von 26AMP.


1. Fettdepots

2. Glykolyse

3. die Leber

4. VLDLs

5. zu dem Fettgewebe

6. Fettsäuren

7. völlig andere

8. im Zytoplasma

9. den Mitochondrien

10. Ein

11. muss

12. ATP CO2

13. die Carboxylgruppe

14. großer

15. Ketogruppe

16. reduziert

17. Hydroxygruppe

18. 2. und 3.

19. eine

20. reduziert

21. Malonyl-rest

22. Reduktion

23. Reduktion

24. anabole

25. katabole

26. AMP

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4.5 Fettsäure-Biosynthese – Fehlertext


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1. Überschuss

2. Leber

3. Erythrozyten

4. Leber

5. abgebaut

6. den Citratcyclus

7. vollständig

8. Glucose

9. Absinken

10. Acidose

11. größerem

12. nun nicht mehr vollständig

13. NADH + H+

14. zwei

15. HS·CoA zu Acetoacetyl-CoA

16. NADH + H+

17. reduziert

18. am meisten

19. der Atmungskette

20. ohne

21. decarboxyliert

22. Mitochondrien

23. NAD+

24. oxidiert

25. NADH + H+


Man unterscheidet drei verschiedene Ketonkörper:b-Hydroxybutyrat, Acetoacetat, Aceton.

Energieversorgung durch KetonkörperBei einem 1Überschuss an Acetyl-CoA kann die Leber diese inKeton körper umbauen und so andere Gewebe – außer 2Leberund 3Erythrozyten – mit Energie versorgen.

Die Ketonkörper werden also in der 4Leber aus Acetyl-CoAgebildet und in den Zielzellen wieder zu Acetyl-CoA 5abgebaut.Acetyl-CoA wird dann über 6den Citratcyclus und die Atmungs -kette 7vollständig zu H2O und CO2 abgebaut.

Ketonkörper können in manchen Organen, z. B. dem ZNS, die8Glucose fast vollständig als Energielieferanten ersetzen.

Durch eine zu starke Ketonkörperbildung kann es im Organis -mus jedoch zu einem 9Absinken des pH-Wertes und somit zueiner 10Acidose kommen. Folge einer Acidose kann ein lebens-gefährliches Koma sein.

Bildung von Ketonkörpern in der LeberIm Hungerzustand, z. B. bei einer Nulldiät, betreibt die Leber in11größerem Umfang b-Oxidation, um den Körper ausreichend mitEnergie zu versorgen. Das in Mengen vorliegende Acetyl-CoAkann 12nun nicht mehr vollständig über den Citratcyclus und dieAtmungskette abgebaut werden. Im Hungerzustand ist nicht nurAcetyl-CoA, sondern auch 13NADH + H+ im Überschuss in derLeber vorhanden.

Bildung von AcetoacetatBei einer solchen Stoffwechsellage reagieren dann 14zwei Mole -küle Acetyl-CoA unter Abspaltung von 15HS·CoA zu Acetoacetyl-CoA. Durch eine Hydrolase entsteht nun Acetoacetat.

Bildung von b-HydroxybutyratAcetoacetat kann nun durch 16NADH + H+ zu b-Hydroxybutyrat17re duziert werden. b-Hydroxybutyrat ist der Ketonkörper, dermengenmäßig 18am meisten im Blut vorkommt. Mit b-Hydroxy -butyrat wird also jeweils auch ein NADH + H+ in andere Zellen ge -bracht, damit es in 19der Atmungskette Energie liefern kann.

Bildung von AcetonAcetoacetat kann auch spontan 20ohne Enzymeinwirkung inAceton und CO2 zerfallen, d. h., Acetoacetat wird zu Aceton21de car bo xyliert.Aceton kann von den Zellen nicht verwertet werden, es wirdausgeatmet.

Abbau von Ketonkörpern, z. B. im GehirnIn den 22Mitochondrien dieser Zellen wird Acetoacetat bzw. b-Hy -d ro xybutyrat zur Energiegewinnung abgebaut. b-Hydroxybutyratwird also zunächst durch 23NAD+ zu Acetoacetat 24oxidiert, dabei wird gleichzeitig 25NADH + H+ gebildet, das in der AtmungsketteEnergie liefert. Acetoacetat wird dann zu Acetyl-CoA abgebaut,das in den 26Citratcyclus eingeschleust wird.

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4.8 Bildung von Ketonkörpern – FehlertextCo

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1. Aminocarbonsäuren

2. Drei

3. a-Ketosäuren

4. Keto

5. Pyruvat

6. Pyruvat

7. Pyruvat

8. zur

9. wichtigste

10. Transaminierung

11. Aminosäure

12. a-Ketosäure

13. zwei

14. PLP

15. PAMP

16. a-Ketosäure

17. Aminosäure

18. Pyridoxaminphosphat

19. Pyridoxalphosphat

20. Aminosäurestoffwechsel

21. Pyruvat

22. Glutamat

23. Desaminierung

24. oxidiert

25. Zellgift

Aminosäuren sind 1Aminocarbonsäuren. 2Drei der zwanzig Amino - säuren sind beim Stoffwechsel besonders wichtig. Dies sind:Alanin, Aspartat und Glutamat

Zusätzlich zu diesen Aminosäuren werden für den Stoffwechseldie entsprechenden 3a-Ketosäuren benötigt. Die a-Ketosäurenhaben einen Aufbau wie die Aminosäuren, anstelle der Amino -gruppe befindet sich jedoch bei diesen Verbindungen eine4Keto gruppe.

Alanin und 5PyruvatEine wichtige Rolle im Aminosäurestoffwechsel hat die a-Keto -säure 6Pyruvat. 7Pyruvat steht in enger Verbindung mit Alanin.

Aspartat und OxalacetatEntsprechend gehört die a-Ketosäure Oxalacetat 8zur Amino -säure Aspartat.

Glutamat und a-KetoglutaratDie 9wichtigste Aminosäure im Stoffwechsel ist das Glutamat,das in einer engen Beziehung zu a-Ketoglutarat steht.

TransaminierungBei der 10Transaminierung wird die Aminogruppe von der11Amino säure auf die entsprechende 12a-Ketosäure übertragen.Die a-Keto säure wird hierdurch zu einer neuen Aminosäure.Die Transaminierung erfolgt in 13zwei Teilschritten.1. Teilschritt: Zunächst wird die Aminogruppe auf Pyridoxal -

phosphat – 14PLP – übertragen. Es entstehen Pyridoxamin -phosphat – 15PAMP – und die entsprechende 16a-Ketosäure.

2. Teilschritt: Damit nun eine neue 17Aminosäure entstehenkann, lagert sich eine andere a-Ketosäure an 18Pyridoxamin -phosphat an und übernimmt die Aminogruppe. Es entstehenwieder 19Pyridoxalphosphat und die neue Aminosäure.Chemisch gesehen handelt es sich bei Pyridoxalphosphat umVitamin B6, das eine wichtiges Coenzym im 20Aminosäure -stoff wechsel ist.

Beispiel einer Transaminierung1. Teilschritt: Von Alanin wird die Aminogruppe auf Pyridoxal -

phosphat übertragen. Es entstehen 21Pyruvat und Pyridox -amin phosphat.

2. Teilschritt: a-Ketoglutarat übernimmt von Pyridoxa min phos -phat die Aminogruppe, es entstehen 22Glutamat und Py -ridoxal phosphat.

Oxidative DesaminierungBei der oxidativen 23Desaminierung wird die Aminogruppe vonGluta mat entfernt.Zunächst wird hierbei die Aminogruppe von Glutamat zu einerImino-Gruppe 24oxidiert. Der Wasserstoff wird dabei auf NAD+

übertragen.Es folgt eine hydrolytische Spaltung, bei der a-Ketoglutarat undAmmoniak entstehen.Ammoniak, ein starkes 25Zellgift, wird dann in der Harnstoffsyn -these gebunden.

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5.5 Stoffwechsel der Aminosäuren – Fehlertext



6.5 Alkohol – Fehlertext


1. Ethanol

2. Kohlenwasserstoffverbindung

3. eine

4. hydrophilen

5. lipophilen

6. gut

7. die Leber

8. NAD+

9. oxidiert

10. reduziert

11. Dehydrogenase

12. CoA


14. wichtiges


16. CO2

17. hemmt

18. dem Citratcyclus

19. verstärkt

20. hoch

21. Fettsäuresynthese

22. der Leber

23. Monate

24. Leberzellen

25. Leberzellen

Was ist Alkohol?1Ethanol ist der Alkohol, den wir trinken.

Chemisch gesehen besitzt ein Alkohol – eine 2Kohlenwasser -stoff verbindung – mindestens 3eine Hydroxylgruppe.

Löslichkeit von AlkoholEthanol besteht also einerseits aus der 4hydrophilen Hydroxyl -gruppe und andererseits aus dem 5lipophilen Rest. Alkohol istso im Blut 6gut löslich. Alkohol kann aufgrund dieser Strukturaber auch Membranen, fettige Strukturen, durchdringen.

AlkoholmetabolismusWird viel Alkohol aufgenommen, so gelangt die größte Mengedieses Alkohols in 7die Leber, die diesen nun abbauen soll.

Alkohol wird hauptsächlich durch die Alkoholdehydrogenaseabgebaut, die 8NAD+ als Coenzym enthält.

Reaktionsschritte des AlkoholabbausIm ersten Reaktionsschritt wird also Ethanol zu Ethanal 9oxi-diert, NAD+ wird in diesem Reaktionsschritt zu NADH + H+ 10re -duziert.

Im zweiten Reaktionsschritt wird Ethanal durch eine weitere11Dehydrogenase zu Acetat – Ethansäure – oxidiert. NAD+ wirdwiederum zu NADH + H+ reduziert.

Im dritten Reaktionsschritt wird Acetat zu Acetyl-12CoA akti-viert.

Weiterer Abbau des Alkohols über 13denCitratcyclus und die Atmungskette

Acetyl-CoA ist ein 14wichtiges Substrat im Stoffwechsel. In die-ser Form kann der Alkohol nun über 15den Citratcyclus und dieAtmungskette vollständig zu H2O und 16CO2 verstoffwechseltwerden.

Die beim bisherigen Alkoholabbau entstandene hoheNADH + H+-Konzentration in der Leber 17hemmt den weiterenAbbau des entstandenen Acetyl-CoA in 18dem Citratcyclus.

Bei größerem Alkoholkonsum entsteht also 19verstärkt Acetyl-CoA, das nicht über den Citratcyclus und die Atmungskette ver-stoffwechselt werden kann, da die NADH + H+-Konzentration zu20hoch ist.

Acetyl-CoA, das bei verstärktem Alkoholabbau entstanden ist,ist also Ausgangsstoff für die 21Fettsäuresynthese und somit dieTriglyceridsynthese in 22der Leber.

Fettleber – LeberzirrhoseDurch langjährigen Alkoholkonsum kann es so zu einer Leber -verfettung kommen. Eine Fettleber kann jedoch wieder geheiltwerden, wenn einige 23Monate dem Alkohol entsagt wird.

Passiert dies nicht, so werden die 24Leberzellen zunehmendgeschädigt, es kommt zur Leberzirrhose, zum „Untergang“ der25Leberzellen. Dieser Vorgang ist nicht mehr umkehrbar.

Hier kann nur noch eine Transplantation helfen, wenn ein geeig-netes Organ zur Verfügung steht.

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9.3 Gewichtszunahme

Ein normalgewichtiger Student nimmt täglich ein kleines Helles (0,2 l) zu viel – über seinen täglichenEnergiebedarf – zu sich.

Welches Übergewicht hat er nacha) 2 Jahren beim Physikum,b) 5 Jahren beim Staatsexamen,c) 20 Jahren als Chefarzt, wenn er seine Trinkgewohnheiten beibehält?

Kleines Helles (0,2 l)Kohlenhydratgehalt: 6 gEthanolgehalt: 8 g

Energieverlust bei SpeicherungKohlenhydrate als Fett minus 30 %: 102 kJ : 100 × 70 = 71,4 kJ

Ethanol als Fett minus 15 %: 232 kJ : 100 × 85 = 197,2 kJ

Student: normales Körpergewicht 70 kg

Gewichtszunahme nach 2 Jahren beim Physikum: 3 kg × 2 = 6 kg

Der Student wiegt 76 kg.

Gewichtszunahme nach 5 Jahren beim Staatsexamen: 3 kg × 5 = 15 kg

Der Student wiegt 85 kg.

Gewichtszunahme nach 20 Jahren als Chefarzt: 3 kg × 20 = 60 kg

Der Chefarzt wiegt 130 kg.

Energieüberschuss pro Tag pro Jahr

Kohlenhydrate 6 × 17 kJ = 102 kJ 102 kJ × 365 = 37230 kJ = 37,230 MJ

Ethanol 8 × 29 kJ = 232 kJ 232 kJ × 365 = 84680 kJ = 84,680 MJ

Triglyceridspeicher pro Tag pro Jahr

aus Kohlenhydraten 71,4 kJ / 37 kJ = 1,93 g 1,93 g × 365 = 704,45 g

aus Ethanol 197,2 kJ / 37 kJ = 5,33 g 5,33 g × 365 = 1945,45 g

Gewichtszunahme pro Tag pro Jahr

1,93 g + 5,33 g = 7,26 g 7,26 g × 365 = 2649,90 g

plus 15 % Wasser 7,26 g + 1,09 g = 8,35 g 8,35 g × 365 = 3047,75 g


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arthur.hpt.atarthur.hpt.at/php/online_links/links/LP_22639.pdf · ten Mal zu einem Energiegewinn: Pro Molekül Glucose sind dies drei ATP. Damit hat die Zelle nun ihre bisher eingesetz-te