Input über Biochemie - was passiert im Zellstoffwechsel?

Da ich sehr oft aufgrund meines Hufrehe-Forums Stoffwechsel-Themen bearbeite und momentan ein neues Mitglied bei mir aufgetaucht ist, die unglaublich viel schreibt und dabei Dinge erzählt, die sich sehr spannend lesen, aber wovon nicht nur ich, sondern auch andere Admins von anderen Hufrehe-Foren annehmen, das ist nur ihrer lebhaften Phantasie entsprungen, möchte ich einmal für alle Leute, die wirklich verstehen möchten, was bei Hufrehe passiert, ein paar Grundlagen über den Zellstoffwechsel hier verlinken, einfach aus Wikibooks.

Ich beginne mit dem normalen Zellstoffwechsel, und zwar deshalb, weil mir dieses Mitglied unter anderem ins Forum schrieb, die Zellen der Peripherie von Pferden könnten keine Glucose, sondern nur Fettsäuren verarbeiten. Ich habe keine Ahnung, woher sie das hat und beantwortet hat sie mir das auch nicht. Ich vermute also, sie hält es aus irgendwelchen Gründen für wahrscheinlich.

Ich allerdings nicht. Aber da meine Ausbildung zum Thema Internediärstoffwechsel und Zellbiologie über 20 Jahre her ist, mache ich mir mal die Mühe, Euch die Grundlagen des Zellstoffwechsels usw. nach und nach rauszusuchen.

Wie Ihr gleich sehen werdet, sollten normale Zellen, und ich gehe davon aus, dass auch Zellen der Peripherie normale Zellen sind, selbstverständlich nicht nur über die Beta-Oxidation, sondern auch alle anderen Zellfunktionen verfügen.

LG
Renate

http://de.wikibooks.org/wiki/Medizinische_Biologie:_Zellstoffwechsel

Medizinische Biologie: Zellstoffwechsel

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Überblick über wichtige Stoffwechselwege. (Näheres zum Intermediärstoffwechsel, also zum Stoffwechsel der kleinen Moleküle, finden Sie in den Büchern der Biochemie, z.B. im Wikibook Biochemie und Pathobiochemie.)

Inhaltsverzeichnis 1 Nucleinsäurenstoffwechsel 1.1 Replikation 1.2 Transkription 2 Proteinstoffwechsel 2.1 Translation 2.2 Prozessierung 2.3 Faltung 2.4 Abbau der Proteine 3 Energiestoffwechsel 3.1 Glycolyse und Citratzyklus 3.2 Atmungskette 3.3 β-Oxidation

Nucleinsäurenstoffwechsel

Replikation.

Replikation

Die DNA ist ein Biopolymer, das der Zelle über Generationen hinweg als weitgehend stabiler und dauerhafter Informationsspeicher der genetischen Information dient. Sie enthält die Baupläne für sämtliche Proteine, abgespeichert in Form eines 4-Buchstaben-Codes. Die DNA wird in der Interphase des Zellzyklus im Zellkern von DNA-Polymerasen repliziert. Die Replikation ist semikonservativ, d.h. jeder Tochterdoppelstrang besteht nach der Replikation aus einem mütterlichen Strang und einem dazu komplementären neusynthetisierten DNA-Strang. Die Neusynthese der DNA erfolgt immer in 5'3'-Richtung (vom 5'-OH-Ende zum 3'-OH-Ende).

Transkription

Die Transkription ist die Umschreibung der DNA in RNA durch RNA-Polymerasen. Die Synthese der RNA erfolgt wie bei der DNA in 5'3'-Richtung. Die RNA erfüllt verschiedene Aufgaben:

• mRNA - Die messenger-RNA dient als mobiler temporärer Informationsträger für die Proteinbiosynthese an den Ribosomen im Zytoplasma bzw. am rauhen ER. Die Information für jede Aminosäure im zukünftigen Protein wird durch je ein Basentriplett codiert. Bevor die mRNA den Kern verlässt wird sie noch verschiedentlich modifiziert und zugeschnitten.
• rRNA - Die ribosomale RNA ist ein strukturelles und funktionstragenes („Ribozym“) Bauteil in den Ribosomen.
• tRNA - Die kleeblattförmigen transfer-RNAs besitzen eine Aminosäurenbindungsstelle, mit der sie jeweils spezifisch eine der 20 Aminosäuren binden, und sie besitzen eine mRNA-Bindungsstelle, die sich komplementär zum codierenden Basentriplett der mRNA verhält. Die tRNAs tranportieren die Aminosäuren zum Ribosom und übersetzen dort den Nukleinsäurencode der mRNA in den Aminosäurencode der wachsenden Peptidkette.
• snRNA - small nuclear RNAs

Proteinstoffwechsel

Translation.

Translation

Die Translation ist die Umschreibung der Nucleinsäurenkette in die Aminosäurenkette (Polypeptid) am Ribosom. Plasmaproteine werden an freien Ribosomen synthetisiert, zukünftige Membran- und Exoproteine werden während der Synthese vom Ribosom in das rauhe ER eingefädelt. Die Synthese der Polypeptide erfolgt immer vom N-Terminus zum C-Terminus.

Prozessierung

Die Aminosäurenkette wird noch weiter modifiziert, in dem z.B. Teile der Kette abgeschnitten werden. Peptidketten im rauhen ER werden dort und im Golgi-Apparat weiter modifiziert, bevor sie in Vesikeln zur Plasmamembran transportiert werden.

Faltung

Für die 3-dimensionale Faltung eines Proteins gibt es meist verschiedene Möglichkeiten, die energetisch unterschiedlich günstig sind. Damit die Proteine rasch zu ihrer bevorzugten Faltung finden, wird der Faltungsprozess enzymatisch und unter Energieverbrauch von sog. Chaperoninen (ED 3.6.4.9) (von franz.: Anstandsdamen) katalysiert. Zu den Chaperoninen gehören der GroEL-GroES-Komplex von E. coli und die klassischen Hitzeschockproteine (HSP).

Abbau der Proteine

Proteine werden im Proteasom (ED 3.4.25.1) abgebaut, nachdem sie mit Ubiquitin markiert wurden.

Energiestoffwechsel

Atmungskette.

ATP-Synthase.

Glycolyse und Citratzyklus

Glucose wird im Zytoplasma v.a. über die Glycolyse zu Pyruvat und dann zu Acetyl-CoA abgebaut. Acetyl-CoA wird im Mitochondrium in den Citratzyklus eingeschleust, wo daraus Reduktionsäquivalente (NADH + H⁺, FADH₂) generiert werden. Letztere übertragen ihre aufgenommen, energiereichen Elektronen auf die mitochondriale Atmungskette.

Atmungskette

Die auf die Proteine der Atmungskette übertragenen Elektronen geben ihre Energie schrittweise frei, bevor sie auf Sauerstoff als terminalen Elektronenakzeptor übertragen werden. Die chemische Reaktion entspricht in der Summe der Knallgasreaktion 2 H⁺ + 2 e^- + 1/2 O₂ ( = H₂ + 1/2 O₂) -> H₂O. Durch die schrittweise Reaktion wird die Energie erst für die Zelle nutzbar. Sie betreibt damit Protonenpumpen, die einen Protonengradienten an der inneren Mitochondrienmembran aufbauen. Dieser liefert dann ähnlich wie das Wasser in einer Wassermühle die Energie, mit der die turbinenartig gebaute ATP-Synthase die fundamentale Energiewährung aller Zellen, das Adenosintriphosphat (ATP) aus ADP und P_i (anorganisches Phosphat) „presst“.

β-Oxidation

Im Stoffwechselweg der β-Oxidation setzt die Zelle Acetyl-CoA aus Fettsäuren frei, das sie dann ebenfalls in den Citratzyklus einschleusen kann.