AMBOSS: Aminosäurestoffwechsel Flashcards
Wie läuft der Aminosäureabbau prinzipiell ab?
- Zunächst wird entweder die Aminogruppe
(durch Transaminierung und Desaminierung)
oder die Carboxylgruppe (durch Decarboxylierung) abgespalten. - Danach wird das verbliebene Kohlenstoffgerüst im
Kohlenhydrat- oder Lipidstoffwechsel
sowie im Citratzyklus weiter verwertet.
Beschreibe den Ablauf bei der Transaminierung von Aminosäuren
inkl. der beteiligten Enzyme
und der prosthetischen Gruppe
und nenne eine Beispielreaktion!
Die Transaminierung von Aminosäuren dient der Übertragung einer Aminogruppe von der Aminosäure auf eine α-Ketosäure.
Diese Reaktion wird von Aminotransferasen (= Transaminasen) katalysiert,
bspw. AST und ALT.
Das wichtigste Coenzym beim Aminosäureabbau ist PALP (Pyridoxalphosphat);
in einem Zwischenschritt der Reaktion werden die Aminosäuren kovalent an PALP gebunden.
Bsp.:
Aspartat + α-Ketoglutarat ⇄ Oxalacetat + Glutamat (katalysiert durch AST).
Welchen drei verschiedenen Typen kann man die Aminosäuren aufgrund ihres Abbauweges zuordnen?
Je nach Abbauweg ihres Kohlenstoffgerüsts unterscheidet man glucogene, ketogene sowie gemischt glucogene/ketogene Aminosäuren.
Beschreibe die Verwertung des Kohlenstoffgerüsts der Aminosäuren kurz und nenne die beiden rein ketogenen Aminosäuren!
Das Kohlenstoffgerüst glucogener Aminosäuren wird entweder zu Pyruvat und in die Gluconeogenese eingeschleust
oder zu Substraten des Citratzyklus umgebaut.
Ketogene Aminosäuren (Lysin, Leucin) werden zu Acetyl-CoA umgewandelt
und dann direkt in den Citratzyklus eingeschleust
oder zur Synthese von Ketonkörpern, Fettsäuren oder Cholesterin genutzt.
Gemischt glucogene/ketogene Aminosäuren werden zu Acetyl-CoA und glucogenen Abbauprodukten umgebaut.
Was versteht man unter dem sog. Methioninzyklus?
Beim Abbau der glucogenen Aminosäure Methionin
entsteht als Zwischenprodukt S-Adenosylmethionin (SAM),
welches ein wichtiger Cofaktor bei Methylierungsreaktionen ist.
Durch Demethylierung entsteht aus SAM das Homocystein.
Wird viel SAM benötigt, kann Homocystein zu Methionin regeneriert werden,
welches dann wieder zu SAM umgewandelt wird.
Diese Reaktionskette von
Methionin →
S-Adenosylmethionin (SAM) →
S-Adenosylhomocystein →
Homocystein →
Methionin
wird als Methioninzyklus bezeichnet.
Beschreibe die Pathogenese der Ahornsirupkrankheit und der Phenylketonurie!
Die Phenylketonurie entsteht durch einen fehlerhaften Abbau der gemischt glucogenen/ketogenen Aminosäure Phenylalanin.
Normalerweise wird diese zunächst durch die Phenylalaninhydroxylase
(O2-abhängig und mit Tetrahydrobiopterin als Reduktionsmittel)
zu Tyrosin umgewandelt und dann weiter abgebaut.
Bei einem Mangel (oder vollständigem Fehlen) der Phenylalaninhydroxylase
kann der Abbau zu Tyrosin nicht stattfinden,
folglich akkumulieren Phenylalanin und seine Metaboliten in den Körperflüssigkeiten.
Bei der Ahornsirupkrankheit (Verzweigtketten-Ketoazidurie)
ist dagegen der Abbau der verzweigtkettigen Aminosäuren
Leucin, Valin und Isoleucin gestört,
da das Enzym Verzweigtketten-Dehydrogenase fehlt.
Wo findet der Harnstoffzyklus statt und wozu dient er?
Beschreibe die Folge eines gestörten Harnstoffzyklus!
Der Harnstoffzyklus ist ein leberzellspezifischer zyklischer Stoffwechselweg,
in welchem aus Bicarbonat (HCO3−)
und dem toxischen Abbauprodukt Ammoniak
unschädlicher Harnstoff gebildet wird.
Er dient der Ausscheidung von Stickstoff.
Bei Leberzellschädigungen (z.B. durch Leberzirrhose),
aber auch bei angeborenen Defekten der Enzyme des Harnstoffzyklus
kommt es zu einem Anstieg des Ammoniaks im Blut
(sog. Hyperammonämie),
wodurch das ZNS in seiner Funktion beeinträchtigt wird.
Neurologische Symptome aufgrund einer mangelnden Entgiftungsfunktion der Leber werden als „hepatische Enzephalopathie“ bezeichnet,
in der Maximalvariante kann ein sog. hepatisches Koma resultieren.
Was versteht man unter dem Glutaminzyklus?
Der Glutaminzyklus dient dem Transport von Ammoniak im Körper.
Durch die Glutaminsynthetase wird freies Ammoniak im Gewebe an Glutamat gebunden,
wodurch Glutamin entsteht.
In den Leberzellen wird das Ammoniak
durch oxidative Desaminierung
wieder abgespalten und Glutamat regeneriert.
Beschreibe die Reaktionsschritte des Harnstoffzyklus inkl. Ort und Enzymen!
Beim Abbau von AS aus der Nahrung oder körpereigenen Proteinen werden Aminogruppen abgespalten.
Diese werden zur Leber transportiert
und dort gemeinsam mit Bicarbonat im 1. Reaktionsschritt des Harnstoffzyklus in Carbamoylphosphat umgewandelt
(Enzym: Carbamoylphosphatsynthetase 1).
Anschließend wird aus Carbamoylphosphat und Ornithin
das Citrullin gebildet (Enzym: Ornithin-Carbamoyltransferase).
Im 3. Schritt entsteht aus Citrullin und Aspartat
dann Argininosuccinat (Enzym: Argininosuccinatsynthetase).
Dieses wird zu Arginin und Fumarat gespalten
(Enzym: Argininosuccinatlyase).
Im 5. und letzten Schritt entsteht durch Hydrolyse von Arginin Harnstoff und Ornithin
(Enzym: Arginase).
Die ersten beiden Reaktionen finden im Mitochondrium statt,
alle folgenden im Zytosol der Hepatozyten.
Welches ist die Schrittmacherreaktion des Harnstoffzyklus
und wie wird die hierfür nötige Energie bereitgestellt?
Die Schrittmacherreaktion des Harnstoffzyklus ist die Bildung von Carbamoylphosphat aus HCO3− und NH3.
Sie erfordert die Umwandlung von 2 ATP → 2 ADP + Phosphat.
Wie werden die Substrate des Harnstoffzyklus über die Mitochondrienmembran ins Zytosol transportiert?
Beim Harnstoffzyklus wird Citrullin im Austausch mit Ornithin
über den sog. Citrullin-Ornithin-Antiport
aus dem Mitochondrium ins Zytosol transportiert.
Welche Atome liefert Carbamoylphosphat für das im Harnstoffzyklus gebildete Harnstoffmolekül?
Carbamoylphosphat dient in der Harnstoffsynthese als Lieferant
für eines der beiden N-Atome sowie ein C-Atom des Harnstoffs.
Beschreibe die Synthese der nicht-essenziellen Aminosäuren Glutamin und Glycin!
Glutamin entsteht aus Glutamat
durch ATP-abhängiges Anfügen einer Aminogruppe aus Ammoniak.
Glycin entsteht durch PALP-abhängige Demethylierung von Serin:
Serin + THF ⇄ Glycin + N5,N10-Methylen-THF + H2O.
Wie entsteht GABA?
Der Neurotransmitter GABA (γ-Aminobuttersäure)
entsteht aus Glutamat
in einer Pyridoxalphosphat-abhängigen Decarboxylierung,
welche durch die Glutamatdecarboxylase katalysiert wird.
Wie entsteht Histamin?
Histamin entsteht aus Histidin
in einer Pyridoxalphosphat-abhängigen Reaktion.
