03 Makronährstoffe Flashcards
Proteine
Sind die einzige Stickstoff-Quelle für den Menschen.
Atmosphärischer Stickstoff.
Erde bakterieller Umbau.
Aminosäuren
Biosynthese von Körperproteinen und dienen als Energiesubstrate für die Oxidation.
Proteinstruktur
Primärstruktur
Sekundärstruktur: Helix Schleifen ß-Faltblatt Ungeordnet
Tertiärstruktur: Strukturproteine Globuläre Proteine =Funktionsproteine =Aktivität (Temperaturabhängig)
Quartärstruktur
=verschiedene Ketten
Disulfidbindungen
Wasserstoffbrücken oder Van-der-Waals-Kräfte
Ionenbindungen
Inonische Abstoßung
Denaturiert: aufgebrochene Strukturen
Unterteilung der Proteine
Einfache Proteine:
enthalten nur Aminosäuren (AS)
(50% C; 7% H; 16% N; 0‐3% S)
Zusammengesetzte Proteine (Proteide):
enthalten AS und andere organische oder
anorganische Verbindungen (prosthetische Gruppen);
(Lipoproteine, Metalloproteine, Glycoproteine)
Größensortierung: <10 AS
Oligopeptide
Polypeptide
Proteine (MW bis zu mehreren Mio. Da)
Proteingruppen
Enzyme Hormone: Insulin, Wachstumshormon Kontraktile Proteine: Myosin, Actin Schutzproteine: Immunglobuline, Fibbrinogen Speicherproteine: Casein, Gliadin Strukturproteine: Kollagen, Fibroin Transportproteine: Hämoglobin, Myoglobin
Proteingruppen:
Enzyme
- Oxidoreduktasen katalysieren Redoxreaktionen
- Dehydrogenasen
- Reduktasen
- Oxidasen
- Hydroxylasen - Transferasen katalysieren den Transfer funktioneller Gruppen zwischen 2 Substraten
- Kinasen (Phosphotransferasen – γ-Phosphatgruppe des ATP auf Akzeptorsubstrate) - Hydrolasen bauen biologische Makromoleküle ab
- Verdauungstrakt
- Blutgerinnung
- Komplementsystem - Lyasen katalysieren die nicht-hydrolytische Spaltung bzw. Ausbildung kovalenter Bindungen ohne Beteiligung von ATP (und anderen)
- Isomerasen katalysieren die Umwandlung isomerer Formen von Substraten ineinander
- Racemasen
- Epimerasen
- cis/trans-Isomerasen - Ligasen (Synthetasen) katalysieren die Ausbildung kovalenter Bindungen
- geht immer mit der Hydrolyse von ATP oder einer anderen Verbindung mit hohem Gruppenübertragungspotential einher
Proteingruppe:
Hormone
(Folien!)
Informationen von Außen Psychisch-emotionale Einflüsse Informationen aus dem Körperinneren = Hypothalamus • Vegetatives Nervensystem
Hypophyse: TSH, LH/FSH, ACTH
Direkt:
Adenohypophyse: Prolactin, STH, MSH
Neurohypophyse: Oxytoxin, ADH
• Vegetatives Nervensystem: • Peripheres Endokrines System: Schilddrüse Ovar Hoden Nebennierenrinde Nebennierenmark Langerhans-Inseln Niere (direkt)
Stoffwechsel Wachstum Reifung Ernährung Reproduktion Wasser- und Mineralhaushalt
Hypothalamus
Hypophyse
Portalsystem aus Arterien geschweisst.
Hypothalamische Kerngebiete geben ihre Hormone ab die durch das kurze Portalsystem in die Adenohypophyse eintreten und dort die Freisetzung der nachgeschalteten Hormone initiieren.
Adenohypophyse mit Freisetzung von STH, Prolaktin, FSH, LH, TSH, ACTH, MSH
Neurohypophyse mit Neurohämalregion, Freisetzung von ADH und Oxytocin
Langfristige Regulation (Insulin, Leptin)
Hemmend: Appetit
Fördernd: Sättigung
Hunger (Ghrelin)
Fördernd: Hunger
Sättigung (CCK, PYY, GLP1, OXM)
Hemmung: Appetit
Färdernd: Sättigung
Proteingruppen: Kontraktile Proteine
Myosin: dicke Filamente der Myofibrillen (Muskulatur)
Actin: dünne Filamente der Myofibrillen (Muskulatur)
Dynein: Geißeln, Zilien intrazellulärer Transport
Proteingruppen: Schutzproteine
Antikörper: Immunglobuline
- Monomer: IgD, IgE, IgG
- Dimer: IgA
- Pentamer: IgM
Fibrinogen: Gerinnungssystem
Thrombin: Gerinnungssystem
Proteingruppen: Speicherproteine
Ovalbumin: Eiklar
Casein: Milch
Gliadin: Weizenkeime (Aleuronschicht)
Legumin: Leguminosenkeime
Proteingruppen: Transportproteine
Serumalbumin: Bilirubin, freie Fettsäuren im Blut, ..
Lipoprotein: Lipide im Blut
Coeruloplasmin: (Transport und Katalysator) Cu im Blut (+ Fe‐Oxidation)
Hämoglobin: O2 im Blut
Proteinbiosynthese
Transkriotion . . Translation Termination
Aufgabe der Proteine (Übersicht)
Nahrung- Proteine - Aminosäuren - Aminosäurepool - Gluconeogenese
Aminosäuren (Essentielle AS)
AS, die der menschliche Organismus nicht selbst aus der Vorstufen bilden kann:
Isoleucin, Leucin, Valin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan
(Cystein aus Methionin)
Histidin (Kleinkinder)
Arginin (evtl. Kleinkinder, Ältere)
AS, bei denen die AS, nicht das C-Skelett selbst, essentiell ist:
Lysin, Theronin
Seltene AS:
4-Hydroxyprolin
5-Hydoxylysin
=Kollagen
3-Methylhistidin
ε-N-Methyllysin
=Abbauprodukte Muskelprotein
Nicht proteinogene AS:
ß-Alanin: Vorstufe des Vitamin Panthothensäure (Vitamin B3)
Citrullin, Ornithin: Zwischenstufe bei Arginin-Synthese (Harnstoffzyklus)
AS Funktionen neben der Protein Synthese
Alanin:
Glycogene Vorstufe (Pyruvat)
N-Carrier periphere Gewebe zu Leber und N-Exkretion
Aspartat:
Harnstoff Biosynthese
Glycogene Vorstufe (Oxalacetat)
Vorstufe Pyrimidin
Cystein:
Vorstufe von Taurin (Gallensäurebildung)
Reduzierendes Agens
Teil von Glutathion (AOX)
Glutamat:
Zwischenprodukt der AS-Interkonversion
Vorstufe von Prolin, Ornithin und Arginin
Vorstufe von Polyaminen
Vorstufe von GABA (inhibit. Transmitter)
NH3-Lieferant (Harnstoffzyklus)
Glutamin:
Aminogruppen Donator N-Carrier
NH3-Lieferant (Harnstoffzyklus)
Glycin:
Vorstufe Purinbiosynthese, Glutathionsynthese, Creatininsynthese
Histisin:
Vorstufe Histamin Donator für 1-C Pool
Lysin:
Vorstufe Carnithin Biosynthese (FS Transport)
Methionin:
Vorstufe Cystein Methylgruppen Donator (DNA)
Phenylalanin:
Vorstufe Cystein Methylgruppen Donator (DNA)
Serin:
Bestandteil Phospholipide, Sphingolipide, Ethanolamine, Choline
Tryptophan:
Vorstufe Serotonin und Nicotinamid (Vit B3)
Bestandteil Phospholipide, Sphingolipide, Ethanolamine, Choline
Tyrosin:
Siehe Phenylalanin
Beispiel Cystein
Funktionen im Stoffwechsel:
Bestandteil von Proteinen; hier Ausbildung von –S-S Brückenbindungen
Als Hydrochlorid in Backmitteln
Entgiftung in der Leber
Komplexbildner mit Schwermetallionen (Therapie bei Silbervergiftungen)
Baustein von Coenzym A und Glutathion (siehe Bsp. Parazetamol)
Vorstufe von Taurin
Mukolytikum (N-Acetylcystein; „ACC-akut®“)
Stimulation von T-Lymphozyten
Bricht Disulfidbindungen im Keratin – Dauerwellen in Japan
Paracetamol zusammen mit Alkohol nicht zu empfehlen:
„Überbelastung“ der Leber
Durch Alkohol erhöhtes Cytochrom führt zu mehr NAPQI (N‐Acetyl‐p‐benzochinonimin)
Früh- und Neugeborene:
Aktivität der Cystathionase (Transsulfierung) noch nicht vorhanden bzw. stark eingeschränkt.
Patienten im Lebercirrhise bzw. chronischer Pankreatitis (eingeschränkte Transsulfierung)
In diesen Fällen ist eine exogene Cysteinzufuhr vorteilhaft (notwendig).
Entbehrlich im Erwachsenenalter:
Endogene Synthese durch Transsulfurierung aus Methionin in der Leber
Unentbehrlich bei fehlender oder eingeschränkter Transsulfurierung
HOMOCYSTINURIE:
- Defekt der Cystathionin-ß-Synthase
- Erhöhte Homocysteinkonzentration in Plasma
- Erhöhte Homocystinkonzentration im Harn
- Ungenügende Umsetzung von Methionin zu Cystein
- Mangel an 5,10 Methylentetrahydrofolat-Reduktase
- Stoffwechselstörung in der Cobalaminsynthese (Vit. B12)
Folie Homocysteinstoffwechsel
Transsulfierung
—
Homocystein (erhöht) als Risikofaktor Erhöhte Thromboseneigung durch Gefäßwandschädigung Erhöhtes KHK Risiko Erhöhtes Risiko für Hüftfrakturen Erhöhtes Risiko für Makuladegeneration Erhöhtes Risiko für Fehlgeburten und Eklampsie (perinatale Krampfanfälle)
Homocystinurie: Grund ist autosomal‐rezessiv vererbter Gendefekt der Cystathionin‐ß‐Synthase Neuerkrankungen: 1:300.000 Irland 1:65.000 Qatar 1:800
Multiple Symptome an verschiedenen Organen (≥ 2. Lebensjahr)
Vorfall Augenlinse (ca. 70% unbehandelte Zehnjährige)
Psychomotorische Retardierung (VOR dem 2. Lebensjahr; irreversibel) Kurzsichtigkeit
Osteoporose im Kindesalter
Spinnenfingrigkeit
Chromatographische Analyse der Homocysteinkonzentration im Urin
Diät: Methionin‐arm und Cystein‐reich Ggf. B6; B12, Folsäure, Betain
Cystein: Vorkommen in Lebensmitteln
Tagesbedarf: 5mg/kgKG (FAO/WHO)
Gesamtprotein : Cystein
Sojabohnen (getrocknet) 36,49g : 451mg
Sonnenblumenkerne 20,78g : 451mg
Schweinefleisch (roh) 20,95g : 242mg
Beispiel Tyrosin
Bedingt entbehrlich im Erwachsenenalter.
Endogene Synthese aus Phenylalanin.
(Durch das Enzym Phenylalaninhydroxylase)
Unentbehrliche (essentielle) AS bei:
(Störungen bzw. Mangel des leberspezifischen Enzyms Phenylalaninhydroxylase)
Phenylketonurie:
In 98% der Fälle vererbter Mangel an Phenylalaninhydroxylase
Verminderte Bildung von Tyrosin
- Vorläufer für Dopamin, Melanin und Schilddrüsenhormone
Vermehrte Bildung von:
Phenylalaninbrenztraubensäure (Phenylpyruvat)
Phenylessigsäure (Phenylacetat)
Phenylmilchsäure (Phenyllactat)
Führt bei Nichterkennen zu schweren cerebralen Schädigungen
‐ Mikrozephalie
‐ Epilepsie (ca. 25%)
Neugeborenenscreening ist Pflicht! Früher: Bestimmung der Auscheidungsprodukte Heute: Guthrie Test Tandem MS wenn positiv ‐> Chromatografie BH4‐Belastungstest (2% atypische PKU)
BH4 kann substituiert werden, passiert aber schlecht die Blut‐Hirn Schranke (Dopamin‐ Serotonin Synthese sinkt)
Tyrosin: Vorkommen in Lebensmitteln + Mangel
Tagesbedarf Phenylalanin / Tyrosin: 25mg/kgKG
Gesamtprotein : Tyrosin
Sojabohnen, getrocknet 36,49g : 1539mg
Kürbiskerne 30,23g : 1093mg
Schweinefleisch (roh) 20,95g : 797mg
(Phenylalanin als Vorläufer)
Mangel an Tyrosin:
Albinismus - Melanin
Kretinismus - Tyroxin (Schilddrüsenhormone T3 und T4)
Homogetinsäure - Alkaptonurie (Kristallablage in Gelenken)
PKU
3 Formen werden differenziert:
Milde HPA: Serum Phe‐Konzentration <600μM (10mg/dl)
Milde PKU mit Serum Phe‐Konzentration 600 – 1200μM
Klassische PKU mit Serum Phe‐Konzentration >1200μM
Zum Ausschluß BH4 Störung:
BH4 Gabe: 20mg/kg KG oral
Serum‐Phe_Spiegel nach 4, 8, 24 (48) Stunden
Sinkt die Konzentration nicht ‐> klassische PKU (PHA Defekt)
(HPA = Hyperphenylalaninämie)
Tandemtest (Phe / Tyr) Im Rahmen der U2 (5. – 7‐ Lebenstag) Trockenblutprobe Phe Konzentration Phe‐Tyr Quotient
Auffällig sind:
Phe‐Konz. >2mg/dl (62,5μM)
Normalwert : 0,6 – 2 mg/dl
Phe/Tyr Quotient >3
Therapie
Strengste Disziplin bei Diät
KEIN
Fleisch, Fisch, Milchprodukte, Eier
Kaum
Brot, Teigwaren
Diese aus speziellem eiweißarmem Mehl
Genaue Berechnung der Phe‐Zufuhr
Bestimmung einer Phe‐Intoleranz
Ernährungsempfehlungen
Stillen:
Vor dem Stillen Vorfütterung von 30‐50ml Phe‐freies
Milchersatzpräparat (außer nachts)
Danach Stillen ad libitum
Einstellen der Phe‐Serumkonzentration:
Ernährung des Säuglings mit einem Phe‐freien
Milchersatzpräparat bis zu einer Konz. von <8mg/dl
Konzentration einstellen auf 2‐4mg/dl mithilfe einer Mischung aus Phe‐freiem Proteinersatzpräparat und adaptierter Säuglingsmilch
Phenylalaninkontrollierte Diät.
Möglichst lebenslanges Einhalten der Diät.
Deckung des Phe‐Bedarfs durch natives Eiweiß:
Streng vegetarisch; Fleisch und Wurst sind tabu
Deckung des verbleibenden Eiweißbedarfs durch ein Phe‐ freies Proteinersatzpräparat, möglichst auf 5 Einzeldosen verteilt.
Bei fieberhaften Erkrankungen Phe‐Zufuhr reduzieren:
Phe‐Konzentration steigt wegen des kataboliebedingten Proeteinabbaus
Maternale PKU:
Kontrolle der Diät‐fähigkeit der Mutter
Wenn ja, Einstellung auf 1‐3mg/dl
Erst bei konstanten Konzentration Konzeption
Kontrollierte Proteinaufnahme (Phe‐Toleranz 600‐ 800mg/Tag)
Ab der 20. SSW steigt Phe‐Toleranz der Mutter von 200mg/Tag auf 400‐800mg/Tag an. (Wachstum von Fötus und Plazenta)
Tyrosin muss gesondert substituiert werden (~50mg/kgKG)
Cave Aspartam:
Aspartam = Oligopeptid
besteht zu 56% aus Phenylalanin
enthalten in Light Getränken (= 5-7mg Phe/100ml)
Phe-Toleranz PKU Patienten: 15mg/KG/Tag
15mg x 75(kg) = 1,125g/Tag ~18,5 Liter light Getränke
Beispiel Histidin
Beim Erwachsenen: nicht essentielle AS (wird diskutiert)
(bei mangelnder Zufuhr kann Histidin aus endogenen Speichern [Hämoglobin und Carnosin] freigesetzt werden.)
Bei hisitidindefizitärer Ernährung kommt es zu einem Abfall der Histidinkonzentration im Plasma.
Bei Histidfinabgabe steigt die Histidinkonzentration im Plasma wieder auf Normalwerte an.
Histidinmangel hat eine Einschränkung der Hämoglobinsynthese zur Folge.
Histidinmangel fördert die katabole Stoffwechsellage (Protonendonator/Akzeptor)
Histidin gilt in der Pädiatrie als auch bei chronischen Nierenversagen als unentbehrlich.
Histidin: Vorkommen in Lebensmitteln
Tagesbedarf: 20mg/kg/Tag
Protein: Histidin
Sojabohnen, getrocknet 36,49g : 1097mg
Hähnchenbrustfilet, roh 21,23g : 791mg
Walnüsse 15,23g : 391mg
Beispiel Glutamin
Unter physiologischen Befingungen sind praktisch alle Gewebe in der Lage Glutamin abzubauen bzw. zu snthetisieren.
Synthese aus Glutaminsäure > Zytosol
Abbau > Mitochondrien
Zwischenprodukt einer Vielzahl von Stoffwechselwegen:
Als Vorstufe liefert Glutamin Stickstoff für die Synthese von Purinen, Pyrimidinen, Nukleotiden und Aminozuckern.
Hauptsubstrat für die renale Ammoniakgenese: > an Regulation des Säure-Energiesubstrat für Zellen des Gastrointestinaltrakts (Enetrozyten, Colonzyten).
Vermutlich Energiesubstrat von sich allen schnell vermehrenden Zellen (Zellen des Immunsystems).
Regulator des Muskelproteinbilanz.
Glutaminverarmung bei schweren Operationen, schweren Verletzungen, Verbrennungen, Infektionen.
Der erhöhte Bedarf der glutaminverbrauchenden Organe kann durch die endogene Synthese nicht mehr gedeckt werden.
Daher Glutamin als „bedingt unentbehrliche“ AS in der Katabolie eingestuft (neg. N‐Bilanz).
Haupt“verbrauchs“organ ist der Dünndarm.
Unentbehrlicher Nährstoff zur Aufrechterhaltung des Stoff‐ wechsels, der Struktur und Funktion des Darms.
Glutamin: Vorkommen in Lebensmitteln
Tagesbedarf ca. 10g
Käse 3050–8100mg/100g
Sojabohnen 6490
Erdnüsse 5630
Beispiel Tryptophan
Ausgangsstoff u.a. für Serotonin und Melatonin:
L-Tryptophan v 5-Hydroxytryptophan (5-HTP) v 5-Hydroxytryptamin (5-HT; Serotonin) v v Melatonin (Produkt der Zirbeldrüse)
Außerdem Provitamin für B3 (Niacin)
Lebensmittel:
4mg/kg/KG (FAO/WHO)
Protein : Tryptophan
Sojabohnen 36,4g : 560mg
Kakaopulver ungesüßt 19,60g : 293mg
Cashewkerne 18,22g : 287mg
