Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 4 · Abitur Hessen Biologie LK 2021
Thema: Enzyme, Stofftransport und Zellatmung · Aus der Prüfung LK (2021)
Aufgabenstellung
Material 4
Stoffwechselvorgänge während der Keimung
Das in den Samenkörnern des Meersenfs und anderer Pflanzen (vgl. Kiefernsame Material 5) enthaltene Fett dient als Reservestoff für die Keimung. Aus dem Fett kann Energie freigesetzt oder es können Glucose und andere Kohlenhydrate hergestellt werden. Das Fett wird zunächst zu Acetyl-CoA abgebaut. Acetyl-CoA fließt dann in den sogenannten Glyoxylatzyklus (siehe Abbildung) ein. In Pflanzen gibt es spezielle Organellen, die Glyoxisomen, die meist nur kurzzeitig, z. B. in der Keimungsphase im Nährgewebe, aktiv sind und dann wieder abgebaut werden. In diesen Organellen läuft der Glyoxylatzyklus ab.
Ausgehend vom Glyoxylatzyklus besteht eine Verbindung zur Gluconeogenese, der unter ATP-Verbrauch stattfindenden Neubildung von Glucose aus organischen Nicht-Kohlenhydratvorstufen. Glucose ist der Ausgangsstoff für die Bildung neuer Pflanzensubstanz im heranwachsenden Keimling. Zucker können vom Nährgewebe in den Keimling transportiert werden, Fette hingegen nicht.
Aufgabe 4
Beschreiben Sie den Glyoxylatzyklus und stellen Sie die Unterschiede zum Citratzyklus dar. (Material 4) [14 BE]
a)
b)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
Beschreibung des Glyoxylatzyklus:
Lösung: Acetyl-CoA bindet an Oxalacetat. CoA wird freigesetzt und es entsteht Citrat, das in Isocitrat umgewandelt wird. Durch die Isocitrat-Lyase (IL) wird Isocitrat in Glyoxylat und Succinat gespalten. Das gebildete Succinat wird in den Citratzyklus eingeschleust. Glyoxylat reagiert mit Acetyl-CoA zu Malat, wodurch CoA freigesetzt wird. Malat wird zu Oxalacetat umgewandelt, wobei NAD⁺ zu NADH+H⁺ reduziert wird.
Darstellung der Unterschiede zum Citratzyklus:
Lösung: - Der Glyoxylatzyklus enthält weniger Teilschritte als der Citratzyklus. - Nur im Citratzyklus entsteht (in zwei Schritten) CO₂. Im Glyoxylatzyklus wird dagegen der C6-Körper (Isocitrat) in einen C2- und einen C4-Körper (Glyoxylat und Succinat) gespalten, ohne dass CO₂ frei wird. - Im Glyoxylatzyklus wird ein zweites Acetyl-CoA eingeschleust. - Im Glyoxylatzyklus werden im Gegensatz zum Citratzyklus keine Energieäquivalente (ATP) gebildet. - Als Reduktionsäquivalente entsteht im Glyoxylatzyklus pro Umlauf 1 NADH+H⁺, während im Citratzyklus pro Umlauf 3 NADH+H⁺ und 1 FADH₂ freigesetzt werden.
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