thieme-via-medici-logo
  • Menü
  • Anmelden
thieme-via-medici-logo
Navigation
Biochemie

  • Kohlenhydrate
  • Oxidation von Brennstoffmolekülen
  • Lipide
  • Cholesterin und Lipoproteine
  • Aminosäuren, Peptide, Proteine
  • Enzyme und Enzymkinetik
    • Grundbegriffe der Energetik
      • Enthalpie, Entropie, freie Enthalpie V
      • Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz V
      • Rechenbeispiel zum Massenwirkungsgesetz V
      • Rechenbeispiele zur Thermodynamik V
      • Energiereiche Verbindungen: Gruppenübertragungspotenzial V
        1. Steckbrief
        2. Allgemeines
        3. Prinzip der energetischen Kopplung von Reaktionen
        4. ATP als Energiewährung der Zelle
        5. Weitere Verbindungen mit hohem Gruppenübertragungspotenzial
        6. IMPP-Fakten im Überblick
    • Enzymkinetik
    • Enzymklassen, Isoenzyme und Cofaktoren
    • Prinzipien der Stoffwechselregulation V
  • Vitamine, Coenzyme, Spurenelemente
  • Ernährung und Verdauung
  • Hormone
  • Stoffwechsel der einzelnen Organe
  • Blut
  • Immunsystem
  • Molekularbiologie
  • Zellbiologie

Energiereiche Verbindungen: Gruppenübertragungspotenzial

  •  IMPP-Relevanz
  • Lesezeit: 10 min
  • alles schließen

Steckbrief

Um endergone Reaktionen ablaufen zu lassen, nutzen Lebewesen z.B. die energetische Kopplung der thermodynamisch ungünstigen Synthese an eine exergone Reaktion mit dem gleichen Zwischenprodukt. Dies ist möglich, weil die Änderungen der freien Enthalpie aufeinanderfolgender Reaktionen additiv sind.

Im Zellstoffwechsel stammt die freie Enthalpie bzw. freie Standardenthalpie bei gekoppelten biochemischen Reaktionen häufig aus der Hydrolyse von Verbindungen mit einem hohen Gruppenübertragungspotenzial. Deren wichtigster Vertreter ist das ATP (Adenosintriphosphat) mit seinen beiden Phosphoanhydridbindungen und seinem Ester. ATP ist die Schnittstelle zwischen Katabolismus und Anabolismus und wird daher auch als Energiewährung der Zelle bezeichnet. Es besitzt ein hohes Phosphorylgruppenübertragungspotenzial, dessen Maß die Änderung der freien Standardenthalpie (Equation) ist. Durch die Übertragung einer Phosphoryl-, aber auch Pyrophosphoryl- oder Adenylylgruppe auf ein Substrat, wird die bei exergonen Abbau von ATP frei werdende Energie an die endergone Umsetzung des Substrats gekoppelt. Dadurch liefert ATP Energie für anabole Reaktionen.

In Zellen gibt es weitere Verbindungen mit einer stark negativen Änderung der freien Standardenthalpie ihrer Hydrolyse und einem hohen Phosphorylgruppenübertragungspotenzial (tabellarische Übersicht einiger Verbindungen). Ihr Potenzial ist sogar noch größer als das von ATP, sodass sie in der Lage sind, ADP zu ATP zu phosphorylieren, was im Zuge der Substratkettenphosphorylierung im Stoffwechsel auch geschieht. Equation für die Hydrolyse von Thioestern wie Acetyl-CoA ist ebenfalls stark negativ.

Image description
Übertragung von Phosphorylgruppen

Die Phosphorylgruppen werden von energiereichen Verbindungen wie Phosphoenolpyruvat über ATP auf Akzeptoren wie Glucose übertragen, deren Phosphatderivate energieärmer sind, als ATP. Bei dieser Substratkettenphosphorylierung nimmt die freie Enthalpie der Hydrolyse stetig ab. Die Hydrolyse von Glucosephosphaten liefert letztlich Pi.

    Abbrechen Speichern

    Allgemeines

    Die Übertragung von ganzen Gruppen von Atomen wie einer Phosphatgruppe, eines Zuckerrestes oder einer Methylgruppe auf einen Akzeptor ist ein Reaktionsprinzip, das in der Zelle häufig anzutreffen ist. Diese Übertragungen werden von Transferasen katalysiert, der nach den Oxidoreduktasen zweitgrößten Gruppe der Enzyme. Lieferanten für die Gruppen sind meist Coenzyme wie S-Adenosylmethionin (Methylgruppendonator) oder PAPS (Sulfatgruppendonator), aber auch ATP, das als Überträger von Phosphoryl-, Pyrophosphoryl- und Adenylylgruppen dient und, wie du unten sehen wirst, eine besondere Bedeutung für die Zelle hat.

    Über die Leichtigkeit, mit der diese Gruppen übertragen werden, gibt das Auskunft, dessen Maß die bei pH 7 () für die Hydrolyse der kovalenten Bindung zwischen Donator und Gruppe ist. Verbindungen mit einem hohen Gruppenübertragungspotenzial können durch energetische Kopplung endergone Reaktionen ermöglichen.

    Image description
    Struktur von Adenosintriphosphat

    Aus dem Adenosin entsteht durch Phosphorylierung Adenosinmonophosphat (AMP). Mit weiteren Molekülen Phosphorsäure kommt man durch Bildung einer Anhydridbindung zum Adenosindiphosphat (ADP) bzw. Adenosintriphosphat (ATP).

    (Quelle: Rassow et al., Duale Reihe Biochemie, Thieme, 2022)
    Image description
    Bild konnte nicht geladen werden!
    Coenzym A (CoA)

    Die freie SH-Gruppe ist der aktive Teil von Coenzym A, das daher auch oft als CoA-SH oder HS-CoA abgekürzt wird.

      Abbrechen Speichern
      paywall image

      Erfolgreich in jeder Prüfung! Mit via medici, der Lernplattform von Thieme

      Individuelle Lerntiefen mit Speed Mode für jedes Lernmodul
      Kreuze die passenden IMPP-Fragen je Lernmodul
      Vertiefe dein Wissen in über 120 Thieme Lehrbüchern
      Ergänze dein Wissen mit Lernkursen und Lernplänen

      IMPP-Fakten im Überblick

      Voriger Artikel
      Rechenbeispiele zur Thermodynamik
      Nächster Artikel
      Kinetik chemischer Reaktionen: Energieprofil, Katalyse, Gleichgewicht

      Energiereiche Verbindungen: Gruppenübertragungspotenzial

      Fallbeispiele zum Thema

      Das Thema in der via medici Bibliothek

      Zeige Treffer in „Taschenatlas Biochemie des Menschen“
      Zeige Treffer in „Taschenlehrbuch Biologie: Mikrobiologie“
      Zeige Treffer in „Taschenlehrbuch Biologie: Ökologie · Evolution“
      Zeige Treffer in „Allgemeine Mikrobiologie“
      Zeige Treffer in „Duale Reihe Biochemie“
      Springe in „Taschenatlas Biochemie des Menschen“ direkt zu:
      A. Energetische Kopplung

      A Energetische Kopplung Taschenatlas Biochemie des Menschen Stoffwechsel Energiestoffwechsel Energetische Kopplung A Energetische Kopplung A Energetische Kopplung Lebende Zellen koppeln endergone Kopplung energetische Vorgänge aller Art an eine bestimmte chemische Reaktion nämlich die Spaltung von A...

      Energetische Kopplung

      Energetische Kopplung Taschenatlas Biochemie des Menschen Stoffwechsel Energiestoffwechsel Energetische Kopplung Energetische Kopplung Unter energetischer Kopplung Energiestoffwechsel versteht man einen Mechanismus bei dem ein energieabhängiger endergoner Vorgang funktionell so an einen zweiten Ener...

      Energiekonservierung an Membranen

      Energiekonservierung an Membranen Taschenatlas Biochemie des Menschen Stoffwechsel Energiestoffwechsel Energiekonservierung an Membranen Energiekonservierung an Membranen Stoffwechselenergie Energie Konservierung lässt sich nicht nur in Form energiereicher Verbindungen speichern sondern auch dadurch...

      Vernetzung mit weiteren Modulen

      zuletzt bearbeitet: 17.11.2022
      Lerntools
      • standard
        kurz gefasst
        standard
        vertieft

      • Navigation
      • Home
      • Datenschutz
      • Verbraucherinformationen
      • Nutzungsbedingungen
      • Kontakt
      • FAQ
      • Impressum
      • Cookie-Einstellungen
      • © 2023 Georg Thieme Verlag KG
      Du hast noch keine Fragen zu diesem Modul falsch beantwortet