Fragen zur Theorie der Biochemie der Hefe

[Minaros]

Hallo,

am 26.09.13 hat unser Laborprojekt Team den Präsentationstermin des Projektes: "Bioethanol - Wein- und Metherstellung"

Mein Part besteht darin, die Weinherstellung und die Enzymreaktion der Hefe zu erläutern.
Da im Bewertungsgremium 4 Professoren mit den Fachbereichen zwischen Anorganischer Chemie und Biochemie sitzen, möchte ich mich noch einmal umfassend über das Thema informieren um für die wichtigsten Fragen gewappnet zu sein.

Frage 1: Bei der Enzymatischen Spaltung der Glucose ensteht der Energieträger ATP und das Reduktionsäquivalent H2.
Aus welchem Molekül wird das ATP gebildet? Verstehe ich das richtig, dass das "Reduktionsäquivalent H2" im Schaubild einem NADH2 entspricht? ist der ATP Bildner regenerativ?

Frage 2: Das entstehende Pyruvat wird nach der ersten Decarboxylierung zum Acetyl-CoA. Ensteht als Zwischenprodukt Essigsäure?
Das CoA muss ja regenerativ sein. An welcher Stelle koppelt es sich ab und was ist das genaiue Endprodukt? Essigsäure? Im Schema sehe ich nur das 2 mal CO2 abgespalten wird.

Frage 3: Verstehe ich das richtig, dass der eingeatmete Sauerstoff das H2 vom NADH2 abführt und somit das NAD regeneriert?

Frage 4: Da beim Ethanolprozess der Sauerstoff ausgeschlossen wird und die Zelle bei diesem weniger Energie gewinnen kann, kann man diesen Kreislauf als "Notfallplan der Zelle" bezeichnen?

Frage 5: Im "Notfallplan" spaltet das NAD im ersten Schritt die Glucose zum Pyruvat wobei das H2 wieder an das NAD zum NADH2 reagiert. Nun taucht die Pyruvatdecarboxylase auf... Woher kommt diese?

Frage 6: Im Text finde ich die Aussage dass die Hefezelle pro abgebautes Molekül Glucose 38 ATP erzeugen kann. Woher kommt diese Zahl?

Frage 7: Kann und sollte ich die beiden Schaubilder in meinen Powerpoint Folien verwenden?

Frage 8: An welche Fragen sollte ich außerdem denken?

Ich hoffe mir kann da jemand Aushelfen

Patrick

[Ayahuasca]

Damit's wenigstens eine Antwort hat, mal so ein paar wenige Anmerkungen zu der Geschichte.

Alkoholische Gaerung darf man mit Fug und Recht als Notfallplan bezeichnen. Hefe tut das nur, wenn die normale Zellatmung (wo Glukose mit Sauerstoff zu Wasser und Kohlendioxid umgewandelt wird, die dabei entstehende Energie wird in verschiedenen Zwischenschritten genutzt, um aus AMP und ADP das ATP zu bilden - welches quasi der eigentliche Treibstoff der Zelle ist) aufgrund Sauerstoffmangel nicht mehr moeglich ist.

Normalerweise wird bei Zellatmung unter Sauerstoff Glucose eben zu Co2 und Wasser, in den diversen Zwischenschritten schafft es eine Zelle hierbei, aus einem Glukosemolekuel 30-32 ATP-Molekuele "aufzuladen". Bei Prokaryoten, die bei den diversen Zwischenschritten nicht schon muehsam gebildetes ATP fuer Transportvorgaenge innerhalb der Zelle verbraten muessen, sind sogar 36-38 ATP drin.

Ohne Sauerstoff bricht allerdings die komplette Zellatmung sehr frueh im Zyklus zusammen - zumindest ein paar Organismen (bspw. Hefe) haben allerdings einen Weg gefunden, einen anderen Zyklus zu bilden. Der ist natuerlich deutlich suboptimaler - und so werden aus einem Glukosemolekuel 2x Alkohol, 2x CO2 und 2 ATP. Besser als nix, sagt sich die Hefe. Und den Hobbywinzer freut's auch

Zu den restlichen, doch tief in die Biochemie hineingehenden Fragen, kann ich nichts sagen. Mir reicht, zu wissen, dass die Hefe macht, was sie macht. Wird den meisten hier aehnlich gehen, aber moeglicherweise findet sich ja doch noch einer, der in der Theorie deutlich tiefer drinsteckt als meinereiner es bereit ist, zu sein

Dir sei empfohlen:

https://www.google.de/#q=biochemie+gaerung
https://www.google.de/#q=zellatmung

Vom groben Ueberfliegen stellt sich das durchaus so dar, als ob all Deine Fragen auf der jeweils ersten Seite geklaert werden koennen.

Gruss Aya...

[StSDijle]

Hallo,

Ich will nicht böse oder besserwisserisch sein, aber bei grundlegenden Fragen ist der Gang in eines der folgenden artähnlichen Institute, die in jeder Universitätsstadt viel Platz beanspruchen:

http://www.slub-dresden.de/startseite/

http://bib.kuleuven.be/

Viele Grüße
Stefan

[Thingol]

Frage 1: http://www.youtube.com/watch?v=evYmyHgj550
Alles klar?
Also: ADP+Pi -> ATP (ausführlich: http://www.youtube.com/watch?v=YQfWiDlFEcA)
und ja, Reduktionsequivalent ist NADH+H+ (kann man im forum text hochstellen??)

[Fruchtweinkeller]

Glykoslyse, Decarboxylierung, Zitronensäurezyklus, Atmungskette... Dazu braucht man doch keine Uni, diese Basics stehen in jedem Schulbuch, und da ist es auch noch besser dargestellt als ich es hier auf die Schnelle könnte. Ein Grund mehr für mich zur Zurückhaltung

Nur eine Anmerkung zur Energieausbeute:

Eine atmende Zelle kann mit Hilfe des Citratcyclus und der Atmungskette bis zu 38 Moleküle ATP beim Abbau von einem Molekül Glucose bilden.

Das ist ganz bewusst schwammig formuliert (die HP soll ja auch kein Lehrbuch sein). Hefe produziert definitiv weniger, wie bereits erwähnt sind es, wohlwollend gerechnet, höchstens 36 ATP. Je nachdem wie hoch man die Effizienz der Atmungskette ansetzt (Umsatz Reduktionsäquivalente zu ATP) kommt man auf einen Wert von 32. Ich meine irgendwo gelesen zu haben dass ein Wert von 30 wohl realistisch wäre; auch eine effizient arbeitende Zelle arbeitet dank unintelligent Designs nicht verlustfrei

[StSDijle]

Ähm fruchtweinkeller, meine 2 links sind Bibliotheken, die beide sicher passende Bücher haben. Ich glaube, dass wir beide das gleiche sagen wollten; nämlich: ein gutes Lehrbuch kann das tausend mal besser erklären als irgendwer hier.