Biochemie & Klin. Chemie Flashcards
Erythrozyten (Aufbau,alte Erys, MMS)
- keinen Zellkern keine Mitochondrien
- alte Erys mit Phosphatidylserin auf Oberfläche (werd von Makrophagen erkannt und durch MMS in Milz und Knochenmark abgebaut)
- Monozyten-Makrophagen-System (=MMS): Abspaltung der Globinketten (Porphyrin) + Wiederverwendung des Eisenns
Erythropoese
Anzahl an Erys: 25 Billionen (200 Milliarden neue/Tag)
Hämatopoetische Stammzellen -> Myeloischen Stammzellen -> BFU-E -> CFU-E -> Retriculozyten -> Erythrozyten
- Hypoxie -> HIF1α↑ -> Erythropoetin1↑ (EPO) -exprimiert-> pro-survival-Gene -> Überleben von CFU-E↑
BFU-E: Burst Forming Unit Erythrocyte
CFU-E: Colony Forming Unit Erythrocyte
HIF1α: Hypoxie induzierbarer Faktor 1α (wirkt auf Niere1)
Hämoglobin (Hb-Isoformen, Wirkung von O2, 2,3BPG-Zyklus, Hämoglobinopathiem )
Hb-Isoformen
- Hb wird im Knochenmark in der Vorläuferzelle der Erys produziert
- HbA= Hbα2β2 + “wenig” Hbα2δ2
-
HbF= Hbα2γ2
- Fetales Hb bindet schlechter 2,3BPG, d.h. hat es gegenüber dem HbA eine höhere O2-Bindungsaffinität
Wirkung von O2
Arginin-Tyrosin ändert seine Position bei O2-Aufnahme -> Konfirmationsänderung (Quatärstrukturänderung)
- R-Form (OxyHb)
- T-Form (DesoxyHb)
2,3BPG-Zyklus
- Erys haben keine Mitochondrien d.h. ATP durch anaerobe Glykolyse
- Hypoxie -> Hyperventilation -> resp. Alkalose -> pHBlut↑ -> 2,3BPG↑* ->Abgabe O2 vom Hb↑
*Hoher pH hemmt 2,3-BPG-Phosphatase (der Glykolyse) → Weniger 2,3-BPG abgebaut → 2,3-BPG↑
Hämoglobinopathien
- Erbkrankheiten -> (3% Anlagenträger)
- Veränderung in den Globin-Genen -> Störung der Hb-Synthese
- Gestörte Funktion der Globinketten durch:
- Mutation in Globin-Genen -> anomale Hämoglobine
- Sichelzellenanämie (Missens-Mutation: Glutaminsäure -> Valin)
- Mutation in Globin-Genen -> Verminderte Globin-Synthese
- α-Thalassämie
- β-Thalassämie
- Mutation in Globin-Genen -> anomale Hämoglobine
Häm-Biosynthese
in Zellen des Blutbildenden Systems und Leber (85% in blutbildenden Knochenmark)
4 mitochondrialem und 4 zytosolischez Enzyme
-
δ-Aminolävulinat-Synthasem (einziger energieabhängiger Schitt)
- Glycin + Succinyl-CoA -> δ-Aminolävulinat (δ-ALA)
-
Porphobilinogen-Synthasez
- δ-ALA -> Porphobilinogen (PBG) (=Pyrolring)
-
Porphobilinogen-Desaminasez
- 4x PBG -> Hydroxymethylbilan (ab hier Tetrapyrolring)
-
Porphobilinogen-Isomerasez
- Hydroxymethylbilan -> Uroporphyrinogen III
-
Uroporphyrinogen-Decarboxylasez (mehrfache Decarboxylierung)
- Uroporphyrinogen III -> Kopropophyrinogen III
-
Kopropophyrinogen-Oxidasem
- Kopropophyrinogen III -> Protoporphyrinogen IX
-
Protoporphyrinogen-Oxidasem
- Protoporphyrinogen IX -> Protoporphyrin IX
-
Ferrochelatasem (einbau von Fe2+)
- Portoporphyrin IX -> Häm
*negative Rückkopplung (allosterische und über Repression des δ-ALA-Synthase-Gens)
Häm (Aufbau, Abbau, Funktionen)
Aufbau:
- Häm besteht aus Phorphyrin (=4 Pyrolringe)über Methinbrücken (-CH=) verbunden
Funktionen
- O2- Transport
- Oxidoreduktase
- No-Synthease
- Atmungskette
- Produktion von reaktivem Sauerstoff
Häm-Abbau:
- Abbau:
- Hämoxygenase: aufspalten des Porphyrinrings zwischen A und B = Häm (rot) -> Billiverdin (grün)
- Biliverdinreduktase: Biliverdin -> Bilirubin (orange)
- Bilirubin wird wasserunlöslich an Albumin gebunden wird es zur Leber transportiert
- in Leber: zweifache Glucuronidierung => Bilirubin-Diglucucuronidin
- Ausscheidung in Galle und Transport in Darm dort Umbau zu Stercobilin (Färbung des Faeces)
Porphyrie
=Störung der Häm-Synthese
- jedes der 8 Enzyme kann durch einen Gendefekt betroffen sein
- primäre Porphyrien -> genetisch bedingt
- sekundäre Porphyrien -> erworbener Defekt (z.B. Wegfall des Rückkopplungshemmung des Häms)
Sideroblastische Anämie
Defekt der δ-ALA-2-Synthase führt zur Hämochromatose (Eisenüberladung)
Ablagerung von Porphyrinen in der Haut -> Photosensibilisierung und Blasenbildung bei Lichtexposition
Ikterus (Was?, Ursachen)
=Gelbsucht
- gelbliche Verfärbung von Gewebe (zu viel Bilirubin im Blut)
- häufig bei Neugeborenen (Aufgrund vom Abbau HbF)
Ursachen:
- Prähepatisch: z.B. verstärkte Hämolyse
- Intrahepatisch: Sekretion in Galle gestört Leber-Parenchym geschädigt
- Posthepatisch: partieller oder vollständiger Verschluss der Gallengänge
- Heriditäre* Störung des Bilirubin-Stoffwechsels: Genetische Defekt führt zu Ikterus
*erblich
Blutgruppen (AB0-System
werden definiert über Anwesenheit bestimmter Antigene auf der Erythrozytenmembran
AB0-System
- H-Antigen: Ceramid (Sphingosin + Fettsäure) + Glucose +Galactose + N-Acetyl-Glucosamin + Gala
- Antigene des Systems sind Glykosphingolipide (Unterscheiden sich im AB0-System durch 1 Zuckerrest (durch Glycosyltransferase A oder B)) (siehe Bild)
Antigene (Epitop)
=Stoffe an die ein Antikörper spezifisch bindet
- Epitop (antigene Determinante): Molekülabschnitt eines Antigens, der durch Antikörper erkannt wird
Isoagglutinine
Isoagglutinine: Antikörper, die gegen die Erythrozyten-Antigen-A oder B gerichtet sind (sie agglutinieren* fremde Erys und lysieren sie in Gegenwart von Komplement -> Hämolytische Transfusionsreaktion durch ADCC*1)
- werden im Laufe des 1. Lebensjahrs gebildet -> reguläre Antikörper
- sind nicht gegen eigene Antigene gerichtet -> immunologische Toleranz
- gehören überwiegend der IGM-Klasse (nicht plazentagängig) an
- können T-Zell unabhängige B-Zell-Aktivierung auslösen und das Komplementsystem aktivieren
- Aktivierung des adaptiven Immunsystems (>10 Tage) löst verzögerte Immunantwort aus -> Produktion von IgG-Antikörpern
*1 ADCC: Antikörperabhängige zellvermittelte Cytoxizität (mittels NK-Zellen)
*verklumpen
Rhesus System
- über 50 ähnliche Proteine
- wichtigsten D, C, c, E, e
- Rhesus D-Antigen hat die höchste Immunogenität
- RhD+: besitzt D-Antigene (DD oder Dd)
- RhD-: homozygote Deletion des Gens (dd)
Rhesus-Inkompatibilität
Mutter: RhD- Fetus: RhD+
- während der Geburt oder am Ende der Schwangerschaft kann es zu fetomaternalen Transfusionen kommen
- => Mutter bildet dadurch Anti-D-Immunglobuline IgG
- wir die Mutter ein zweites Mal mit RhD+-Fetus schwanger treten die Anti-D-Immunglobuline IgG (plazentagängig) diplazentar in den kindlichen Organismus und verursachen eine Hämolyse der RhD+-Erys = Morbus haemolyticus neonatorum
- um dies zu verhindern wird eine Anti-D-Prophylaxe vorgenommen: Mutter bekommt Anti-RhD-Immunglobulin
- -> führt zu einer Elimination der fetalen Erys, bevor das Immunsystem der Mutter reagiert
Anämie (Symptome, Ursache, Klassifikation)
=Verminderung des Hämoglobinwertes, der Erythrozytenzahl und/oder des Hämatokrits
Symptome:
- Schwäche, Lethargie
- Tachykardie
- Dyspnoe
- Blässe
- Angina pectoris
- Verwirrtheitszustände
Ursachen:
- relative Anämie (Verdünnungsanämie)
- Störung in der Hb-Synthese -> Fe2+-Mangel
- Störung in der Ery-Synthese
- Defekt in Stammzellen oder Knochenmark
- B12-Mangel
Klassifikation der Anämie:
- mikrozytär
- normozytär
- 81fl < MCV < 100fl
- 27pg < MCH < 34pg
- makrozytär
MCV (mean corpuscular volume): durchsch. Volumen/Ery
MCH (mean corpuscular haemoglobin): durchsch. Hb-Gehalt/Ery
Allgemein: Einflussgrößen, Störfaktoren
Faktoren, die in vivo zu Konzentrationsänderungen von Substanzen in dem zu untersuchenden System (Blut, Urin…) führen
- z.B. Krankheit
Störfaktoren: führen nach Entnahme des Untersuchungsgutes zu in vitro Veränderungen
Anisozytose
Erys die ungleich groß sind
Ferritin
- Ferritin ist ein Proteinkomplex, der als Speicher für Eisen dient
- Ferritin ist Parameter der Wahl zur Feststellung eines Eisenmangels
LCR
=Locus Control Region
Reguliert die Expression mehrerer Gene durch Veränderung der Chromationstruktur
=> Gene werden zugänglich für Transkriptionsfaktoren
Chronische Myeloische Leukämie (CML) (Allgemein, Krankheitsauslöser, genomische Bruchpunkte, pathologische Linksverschiebung)
- klonale Stammzellenerkrankung der Hämatopoese mit Hyperplasie der granulopoetischen Zellen
- erhöhte Anzahl von Leukozyten
- Nachweis aller Reifungsstufen der neutrophilen Granulozyten im Blut (pathologische linksverschiebung*)
- Krankheitsauslöser:
- reziproke Translokation der Chomosomenabschnitte 9 und 22
- Chomosom 22 wird verkürzt und zum Philadelphia-Chromosom
- am Fusionspunkt ergibt sich aus der Endsequenz der Bruchstücke ein neues Gen, das für BCR/ABL-Kinase kodiert -> Tyrosinkinase
- Kinase dauerhaft aktiv, als zentraler Stimulus der Signaltransduktion von Wachstumsfaktoren -> unkontrollierte Zellproliferation
- reziproke Translokation der Chomosomenabschnitte 9 und 22
- *phatologische Linksverschiebung: Verteilungskurve von neutrophilen Granulozyten nach links verschoben, sodass vermehrt Vorläuferzellen (unreife Granulozyten) vorhanden sind
- Genomische Bruchpunkte (liegen in Exons)
- Major-Breakpoint (M-BCR) zwischen Exon 13 und 15 im BCR Gen -> bei CML und ALL*
- Minor-Breakpoint (m-BCR) zwischen Exon 1 und 2 -> bei ALL*
- Bruchpunkt an ABL (auf Chrom. 9) zwischen Exon 1 und 2, selten 2 und 3 -> bei CML und ALL
- ermittlung der Bruchpunkte mittels RT-PCR -> verschieden lange stücke je nach Bruchpunkt
*bei ALL kann der Bruchpunk auf Chromosom 22 variieren
Leukämie (Einteilung)
maligne Neoplasie von hämatopoetischen Zellen
Einteilung
- Akute Myloische Leukämie (AML)
- Akute Lymphatische Leukämie (ALL)
- Chronische Myloische Leukämie (CML)
- Chronische Lymphatische Leukämie (CLL)
Chronische Leukämie: können ausdifferenzieren
Akute Leukämie: Blockade in der Differenzierung
ABL
- Tyrosinkinase -> phosphoryliert zahlreiche Proteine an Tyrosinrest
- Lokalisation im Cytoplasma und Zellkern
- N-terminale Region in ABL hemmt die Kinase-Aktivität
- fehlt im BCR-ABL-Fusionsprotein -> konstitutive Aktivierung der Kinaseaktivität -> Proliferation (hoch) + Apoptose (runter)
Glivec® (Imatinib)
- Imatinib-Mo0lekül blockiert das aktive Zentrum der BCR-ABL-Kinase (=ATP-Bindungsstelle)
- Remission bei über 95% der Leukämiepatienten mit CML
- Resistenz:
- T315I-Mutation -> geringe Affinität zu Imatinib -> d.h. Bindungsaffinität zu ATP höher somit Wirkung Imatinib geringer
- Leukämie Stammzellen sind resistent gegen Imatinib -> d.h. muss Imatinib auch nach Remission weiter eingenommen werden
- Resistenzentwicklung:
- Amplifikation des BCR-ABL-Gens -> erhöhte Expression -> Imatinib-Konzentration reicht nicht mehr
PCR (Schritte)
- Denaturierung der Doppelstränge (95-98 Grad)
- Anlagerung der Oligonukleotid-Primer (55-60 Grad)
- Amplifikation der DNA durch Taq-PM (68-72 Grad)
Aktivierung von Rezeptoren durch spezifische Liganden
Dissoziationskonstante KD
hydrophile Liganden: binden an membranständigen Rezeptor und führen so zur Signaltransduktion nach intrazellulär
hydrophile Hormone:
- Aminosäurederivate
- Proteohormone
lipophile Liganden: binden an intrazellulären Rezeptor
lipophile Hormone:
- Steroidhormone
- Vitamin-D-Hormone
- Schilddrüsenhormone
- Retinate
Dissoziationskonstante KD: je kleiner KD, desto höher ist die Affinität des Liganden zum Rezeptor
KD= [R]*[L] / [RL]
Reversieble Proteinmodifikation (Phosphorylierung)
Warum so wertvoll?
- Ligandenbindung führt zur Aktivierung und Phosphorylierung* des Rezeptors
- Warum Phosphorylierung so wertvoll?
- reversiebles Anfügen negativer Ladungen -> neue elektronische Wechselwirkung
- Phosphatgruppe kann drei oder mehr H-Brücken bilden
- große freie Enthalpie der Phosphorylierung (ermöglicht Zustandsänderungen von Proteinen)
- Verwendung von ATP
- dank Enzymkatalyse kann Phophorylierungsstatus eines Proteins rasch geändert werden -> An und Abschlaten der Proteinaktivität
*Erfolgt an Hydroxylgruppen -> Säure + Alohol = Ester
Multiprotein-Komplexe und SH2/SH3-Domänen
- Beispiel für Ausbildung eines Multiproteinkomplexes beim EGF-Rezeptor (=HER beim Menschen)
- Liegand (EGF) bindet an EGF-Rezeptor -> EGF-Rezeptor dimerisiert
- Autophosphorylierung der Tyrosinreste des Rezeptors
- SH2-Domäne von Grb2 (-> Adapterprotein) bindet an phosphoryliertes Tyrosin und die 3 C-terminal gelegene Aminosäure
- SHR bindet an Prolinreiche Sequenz (d.h. andere Adapterseite für das Protein)
- Grb2 fungiert nun als Adapterprotein -> sorgt für vorübergehende Ausbildung von Multiproteinkomplexen
Schaltproteine
- können zwischen zwei Zuständen (aktivierte/inaktivierte Konfirmation) wechseln, die nachgeordnete Signalprozesse steuern
Second-messenger
First messenger (Ligand) führt zur Signalinduzierten Freisetzung oder Erzeugung des Second-messengers
- können sich durch Diffusion bewegen
- starke Amplifikation des Signals
Cross-talk
=Signalnetzwerk
Gesamtheit aller Signalwege in einem Zelltyp
Interaktion zwischen verschiedenen Transkriptionsfaktoren ermöglichen Regulation der transkriptionellen Aktivität
Wachtumsfaktoren
- Polypeptide als Monomere oder Dimer
- stimuliert Zellproliferation
- kontrolliert Eintritt der ruhenden Zelle in den Zellzyklus (G0->G1) oder den Verbleib der proliferierenden Zelle im Zellzyklus
Wachstumsfaktorenrezeptor
Rezeptor-Tyrosinkinase:
- EGF-Rezeptor (=HER beim Menschen)
- PDGF-Rezeptor: besitzt mehrere phosphorylierte Tyrosinreste als Andockstelle für verschiedene Proteine mit SH2-Domänen
Cytokinrezeptor: Aktivierung wie Rez.-Tyr., nur cytoplasmatische Tyrosinkinase ist assoziiert
RAS-RAF-MAPK-Signalweg
- Rezeptor-Tyrosinkinase (EGF-Rezeptor) aktiviert den Signalweg
- EGF -> EGF-Rezeptor -> Ausbildung eines EGFR-GRB2-SOS-RAS-Komplexes
- RAS: Schaltprotein im GTPase-Zyklus
- SOS bindet als (GEF*) am Ras (mit GDP) -> GDP wird zu GTP ausgetauscht => Signal AN
- Ras (mit GTP) bindet GAP*1, dieses unterschützt Hydrolisierung des gebundenen GTP->GDP => Signal AUS
- SOS und GAP gehen nach Ausführung ihrer Funktion vom Ras ab
-
Signal AN: Ras-GTP aktiviert physikalisch den RAF-MEK-MAPK-Signalweg (jeweils eine phosphorylierung)
- RAF: MAP-K-K-K
- MEK: MAP-K-K
- MAPK: MAP-K
- =>Effekt in der Zelle Proliferation
*Guanin-Exchange-Factor
*1GTPase Activation Protein