Bgp Versuch06 Pasteur

Anaerober und aerober Abbau von Glucose

• Gewinnung von biologisch verwertbarer Energie (Synthese von ATP)
• Effizient: aerobe Stoffwechsel (-> CO₂ H₂O, Atmungskettenphosphorlylierung)
• Ineffizient: anaerobe Stoffwechsel (-> Pyruvat, Lactat, Ethanol sind selbst noch sehr energiereich) => mehr Substrat ist nötig (Substratkettenphosphorylierung)
• anaboler SToffwechsel, wenn über dem Bedarf Energie in Form von ATP vorliegt -> Synthese von Speicherstoffen
• Pasteur-Effekt: Umschaltenkönnen von Zellen vom anaeroben zum aeroben Stoffwechsel bei Anwesenheit von Sauerstoff (-> Gärungsstoffwechsel wird unterdrückt)

Alkoholische Gärung (Anaerob):

(1)

\begin{align} C_6H_12O_6 + 2 ADP + 2 P_i \rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + 2 ATP \end{align}

Atmung (Aerob):

(2)

\begin{align} C_6H_12O_6 + O_2 + 30 ADP + 30 P_i \rightarrow 6 CO_2 + 30 ATP + 6 H_2O \end{align}

• Umstellung passiert nicht sofort, nach Sauerstoff-Zufuhr passiert Gärung weiterhin.

Glucoseabbau

Enzym	Substrat
	$\alpha$-D-Glucose
Hexokinase	Glucose-6-phosphat
Glucose-6-phosphat-Isomerase	Fructose-6-phosphat
Phophofructokinase	Fructose-1,6-bisphosphat
Aldolase	Glycerinaldehyd-3-phosphat oder Dihydroxyaceton-3-phosphat über Triosephosphat-Isomerase
mehrere Enzyme	Phosphenol-Pyruvat
Pyruvat-Kinase	Pyruvat

• aerobe Bedingungen: wird Pyruvat zu Acetyl-Coenzym A oxidativ decarboxyliert (Pyruvat-Dehydrogenase)

(3)

\begin{align} \rm{Pyruvat} + \rm{HS-CoA} + \rm{NAD}^+ \rightarrow \rm{Acetyl-CoA} + CO_2 + NADH \end{align}

Pyruvat-Kinase-Reaktion

• Energie durch Keto-Enol-Tautomerie: Gleichgewicht auf Seite der Carbonylverbindung
• im aktiven Zentrum des Enzyms K⁺ und Mg²⁺

(4)

\begin{eqnarray} \rm{Phosphoenol} + \rm{ADP} \rightarrow \rm{Enolpyruvat} + \rm{ATP} \\ \rm{Enolpyruvat} \rightarrow \rm{Pyruvat} \end{eqnarray}

Alkohol-Dehydrogenase-Reaktion

• In der Glycolyse kann über die Lactat-Dehydrogenase unter Gewinnung von NAD⁺ D-Lactat entstehen

Enzym	Substrat
	Pyruvat
Lactat-Dehydrogenase	D-Lactat
Lactat-Dehydrogenase	Pyruvat
Pyruvat-Decaroxylase	Acetaldehyd
Alkohol-Dehydrogenase	Ethanol

Allosterische Hemmung und Regulation durch Rückkopplung

• ATP hemmt Phosphofructokinase, ADP aktiviert
• bei aeroben Glucoseabbau entsteht viel ATP, das hemmt Enzym
• Messung durch Gasbilanz (O₂ wird verbraucht, CO₂ entsteht) -> Glucoseumsatz

Manometrische Messung mit dem Warburg-Apparat

• wenn Vorgänge gekoppelt, dann Messung der Summe und anschließend der Differenz
• Gärung: 1 mol Glucose -> 2 mol CO₂ Atmung: 1 mol Glucose -> 6 mol CO₂ - 6 mol O₂
• NaOH ist CO₂ bindendes Mittel: $2 NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
• wenn Temperatur und Volumen konstant, dann ist Molmenge abhängig vom Druck
• Problem: Gase haben vom Lösungsmedium eine vom Partialdruck abhängige Löslichkeit und absolut gelöste Menge ist vom Volumen des Reaktionsmedium abhängig
• Gefäßkonstante: Umwandlung von Druck auf Höhe: $\Delta n = K \cdot \Delta p = K' \cdot \Delta h$

(5)

\begin{align} K' = \frac{(V_g - V_{fl}) \cdot \frac{273}{273 + t} + \alpha_{Gas} \cdot V_{fl}}{22,4 \cdot 10^4} \end{align}

• $\alpha_{CO_2} = 0,66 \qquad \alpha_{O_2} = 0,026$
• Manometer und Manometergefäß
• Manometer ist Glaskapillare ein Schenkel ist offen und der zweite ist verbunden mit dem Gefäß und Zwei-Wege-Hahn
• Gefüllt mit Brodie-Lösung (NaCl mit Cholsäure)