Biochemie Themenblock 1 (1. Semester) Flashcards

Question 1

Q

Triebkräfte

Answer

A

Enthalpie H (Energiegehalt, der in Wärme umgewandelt werden kann) → verringert sich bei spont. Reakt.
Entropie S (Unordnungsgrad) → wächst bei spont. Reakt. (System strebt nach Unordnung)

Gibbs-Helmholtz-Gleichung: ∆G = ∆H – T x ∆S (Freie Enthalpie / Gibbs freie Energie)

o ∆H=HProdukte–HEdukte

o T ist die absolute Temperatur in Kelvin (0°=273,15K)

o ∆S=SProdukte–SEdukte

∆G < 0 → Reaktion läuft freiwillig ab
Standardbildungsenthalpie (∆HF) → Enthalpie, die bei d. Bildung von einem mol einer Substanz aus seinen reinen Elementen unter Standardbedingungen frei wird
Freie Standardreaktionsenthalpie (∆HR°)

→ Satz von Hess: ∆HR° = ∑∆HF° Produkte - ∑∆HF° Edukte

→ Summe der Standardbildungsenergie d Produkte (∑∆HF° ) minus ∑∆HF° der Edukte

→ Enthalpie nur abhängig vom Zustand der d. Produkte und Edukte, nicht vom Reaktionsverlauf

Question 2

Q

Sphingolipid-Stoffwechsel, Pathobiochemische Aspekte
1 Allgemein

Answer

A

Sphingophosphatide/-glykolipide → leiten sich ab von dem Aminoalkohol Sphingosin, Grundstruktur ist Ceramid
Bestandteil von Membranen → v.a. in Zellen des ZNS (zB. Myelinscheiden)
Enzyme der Sphingosinsynthese findet im Lumen des glatten ER statt → Endprodukte v.a. an der Membranaußenseite

Question 3

Q

Question 4

Q

Hauptsätze der Thermodynamik

Answer

A

Energie kann von einer Form in andere umgewandelt werden, aber nicht erzeugt/vernichtet werden
In einem spontan ablaufenden Prozess nimmt Gesamtentropie immer zu (Systm + Umgebung)
Entropie eines perfekten Kristalls bei T = 0 K ist gleich null (Zustand ist nicht erreichbar)

Question 5

Q

Exergone und Endergone Reaktionen (∆G = ∆H – T x ∆S)

Exergon ∆G<0

Endergon ∆G>0

∆H<0 → + ∆S > 0 Reaktion immer exergon (neg. – pos. immer negativ)
Z.B.: Verbrennung von Zucker zu H2O + CO2, hydrolyt. Spaltungen (Hydrolyse eines Esters)
∆H>0 → + ∆S>0 Temperaturabhängig (pos.–Txpos)
Mit steigender T zunehmend exergon (z.B. Lös. best. Salze in Wasser)
∆H<0 → + ∆S<0 Temperaturabhängig (neg.–Txneg. neg.+Txpos.)
Mit steigender T zunehmend endergon (z.B. Reakt. v. Alkohol und Aldehyd zum Halbacetal)
∆H>0 → + ∆S<0 Reaktionimmerendergon (pos.–neg. pos.+pos.) Z.B. Photosynthese (Sonnenlicht), Esterbildung aus Säure und Alkohol

Question 6

Q

Energiearme und Energiereiche Zustände

Answer

A

Energiearme Zustände:

Moleküle vollst. oxidiert H2O + CO2 sind Endprodukte gr. organ. Moleküle (liefern keine E mehr)

Atome mit vollst. gefüllter Elektronenschale (Oktettregel) Edelgase

Strahlung mit langer Wellenlänge und niedriger Frequenz

Energiereiche Zustände: (viel gespeicherte freie Enthalpie)

Entstehen nur wenn Energiequellen zur Verfügung stehen (z.B. Sonnenlicht)

Glucose liefert Energie bei Oxidation

Entstehende freie Energie (bei Ox.) kann teilw. In chem. Energie umgewandelt werden:

Fixierte E (Speicherung in Ester-/Säureanhydridbind.) Freisetzung bei Bedarf

Nicht fix. E für Membrantransporte + Wärmeregulation

Question 7

Q

Aktivierungsenergie

Answer

A

Energie, die aufgebracht werden muss um eine Reaktion über einen energiereichen Übergangszustand hinweg

voranzutreiben

Reaktion trotzdem exergon EProdukte < EEdukte

Question 8

Q

Energetische Kopplung von Fließgleichgewichten

Answer

A

Fließgleichgewicht/ Steady state = Quasistationärer Zustand, in dem Edukte im gleeichen Maß in das System

hineinströmen, wie Produkte heraus (konstante Konz. an Zwischenprodukten)

Im Körper sind viele Einzelreaktionen endergon
2 Möglichkeiten für spontanen Ablauf

Kopplung an parallel laufende exergone Reaktion (Hydrolase von ATP) z.B. Substratkettenphosphoryl.

Produkte durch Folgereaktion aus System entfernt konstant niedrige Produkt-Konz.

→ Erhöhte Triebkraft

→ Steady state in offenen System unter Energie-Verbrauch

Question 9

Q

Proteine

Answer

A

Grundbausteine: 21 proteinogene AS

Peptide: Di-, Tri-, Oligo- (2-10AS), Polypeptide (10-100), Proteine (>100)
Peptidbindung:
Reaktion zwischen Amino-Gr. und Carboxyl-Gr. unter Wasserabspaltung
Säureamid-Bindung - Mesomerie:

O-Atom stark elektronegativ zieht Doppelbindungen

Partieller Doppelbindungscharakter (keine freie Drehbarkeit + planare Anordnung von –CO-NH-)

Question 10

Q

Proteinstruktur

Answer

A

Ketten aus AS (200-600) 20-60kDa

Biosynthese an Ribosomen, Spaltung durch Proteasen/ Peptidasen

Question 11

Q

primäre Proteinstruktur

Answer

A

AS-Sequenz bestimmt von mRNA (beeinflusst alle nachfolgenden Strukturen)

Question 12

Q

sekundäre Proteinstruktur

Answer

A

Anordnung der Strukturelemente der AS-Kette, WW zwischen CO- und NH-Gruppe → α-Helix

o rechtgängige Helix mit intrazell. WBB o 3,6 AS pro Windung
o Prolin als Helixbrecher

→ β-Faltblatt
o Zick-Zack-Form (Entstehung durch planare Anordnung d. CO-NH-Bindung + Drehbarkeit) o Intra- und extrazelluläre WBB
o Stränge sind parallel od. antiparallel

→ Schleifen + Turns (z.B. ß-Haarnadel) für Richtungswechsel, Ag-Bindungsstelle
→ Suprasekundärstruktur=Komb.mehrererimProteinvorhandenerSek.-Motive(z.B.Helix-Turn-

Helix)

Question 13

Q

tertiäre Proteinstruktur

Answer

A

→ durch Seitenketten = 3D-Struktur (hydrophobe nach innen, hydrophile nach außen; Bildung einer Hydrathülle zur Stabilisierung der Tertiärstruktur)

→ bildetUntereinheiten
→ kovalente,ionischeWW+Disulfidbrücken

Question 14

Q

quartäre Proteinstruktur

Answer

A

→ Protein-Symbiose mehrerer 3D-Untereinheiten = supramolekulare Struktur

→ Z.B.Enzymkomplex,Ribosomen,Hämoglobin

Question 15

Q

Funktionen der Proteine im Körper

Answer

A

Biokatalyse (Enzyme)

Kommunikation Peptide als Signalstoffe (z.B. Insulin, Somatotropin, Erythropoetin)

Transport kugelförm. Proteine (innen lipophyl, außen hydrophil); z.B. O2-Transp. durch Hb

Stützfunktion Kollagen, Keratin

Aktive Bewegung Aktin + Myosin

Immunsystem Antikörper

Blutgerinnung Gerinnungsfaktoren

Question 16

Q

Enzyme

Answer

A

Proteine die d. Aktivierungsenergie senken = Biokatalysatoren
Bildet Enzym-Substrat-Komplex kein Einfluss auf Enthalpie + Enzym bleibt unverändert
Reaktions- und wirkungsspezifisch
Arbeiten unter physiolog. Bedingungen (37°C, 1atm Druck)
Regulation:

• Interkonvertierung • Genexpression

Question 17

Q

Oxidoreduktasen

Answer

A

hauptklasse

Katalys. Redoxreaktionen (Energiegewinnung durch oxidat. Abbau, Biosynthesen)

Benutzen oft wasserstoffübertr. Coenzyme (NAD, FAD, FMN)
Beispiele:

Dehydrogenasen (übertr. e- + Protonen) Pyruvat-DH (Pyruvat Acetyl-CoA)

Oxygenase (ox. Substrat durch O2-Einbau) Häm-OX (Häm Biliverdin + Fe3+ + CO

Oxidasen, Reduktasen, Peroxygenasen

Question 18

Q

Transferasen

Answer

A

2.

Katalys. Transfer einer funktionellen Gruppe zw. zwei Substraten - Beispiele:

Kinasen übertragen Υ-Phosphatgr. d. ATP auf Akzeptormolekül

Transaminasen übertr. Aminogruppen (ASAT/GOT, ALAT/GPT)

Glykosyltransferasen

Question 19

Q

Hydrolasen

Answer

A

hauptklasse

Katalys. Hydrolyse (Spalt. unter Wasseranlag.) und Kondensation (Bind. unter Wasseraustritt) - Beispiele:
V.a.HydrolasendesVerdauungstraktes:Amidase,Amylasen,DNAse,Lactase,Trypsin,Lipase

Peptidasen + Proteasen

Esterasen

Glykosidasen

Debranching-Enzym (α-1,6-Glucosidase)

Question 20

Q

lyasen

Answer

A

Hauptklasse

Katalys. nicht-hydrolytische Spaltung/Ausbildung covalenter Bindungen
→ Knüpfen kl. Moleküle (H2O, CO2) an Doppelbindungen gr. Moleküle oder bilden Doppelbind. aus

2 Substrate bei Hin-Reaktion und 1 Substrat bei Rückreaktion (oder umgekehrt)
Reaktionen verlaufen ohne ATP-Beteiligung
Beispiele:

Synthasen (Bindung zweier Substratmoleküle durch Ligation) Glykogensynthase

Decarboxylasen Pyruvat-Decarboxylase (Pyruvat Acetaldehyd + CO2)

Hydratasen Fumarase (Fumarat + H2O L-Malat) • Dehydratasen

Question 21

Q

isomerasen

Answer

A

hauptklassen

Katalysieren Umwandlung isomerer Formen von Substraten ineinander - Beispiele:

Racemasen, Epimerasen, cis/trans-Isomerasen

Intramolekulare Oxidoreduktasen, Transferasen, Mutasen • Z.B.:

Gluc-6-P-Isomerase (Gluc-6-P Fruc-6-P)

UDP-Galactose-4-Epimerase (UDP-Galaktose UDP-Glucose)

Aconitase (Citrat Isocitrat)

Question 22

Q

ligasen (synthetasen)

Answer

A

hauptklasse

Katalysiern Knüpfung kovalenter Bindungen unter Verwendung von NTP (meist ATP)

V.a. an Biosynthesen beteiligt
Beispiele:
Carboxylasen Pyruvat-Decarbooxylase (Pyruvat + CO2 + ATP Oxalacetat + ADP + Pi) • Aminoacyl-tRNA-Synthetasen
Acyl-CoA-Synthetase (FS + CoA + ATP Acyl-CoA + ADP)

Question 23

Q

isoenzyme

Answer

A

= homologe Varianten von Enzymen (gemeinsames Gen, alternatives Spleißen)

→ Strukturelle Ähnlichkeit, katalys. identische Reaktionen

→ Versch. kinet. Energie (KM- und VMax-Wert)

→ getrennte Regulierung möglich

→ In verschiedenen Geweben aktiv

Beispiele:
• Creatinkinase:

CK-MB

CK-MM

CK-BB

Myokard (erhöht beim Infarkt)
Skelettmuskel (erhöht beim Muskelkater) ZNS

• Laktat-Dehydrogenasen (LDH) 5 Isoformen

HHHH Herzmuskel

MHHH Erys, Niere, Herz, Lunge

MMHH Lunge, Thrombos, Lymphatisches-System

MMMH versch. Organe

MMMM Skelettmuskulatur

DienenalsMarkerfürOrganschäden

Question 24

Q

koenzyme - (struktur und funktion)

oxidoreduktasen

Answer

A

NAD/NADP - FAD
FMN
Liponsäure - THB
Ubichinon

dienenals Redoxsysteme

Question 25

Q

koenzyme (struktur und funktion)

Transferasen

Answer

A

SAM

THF
Biotin(VitH) - CoA
TPP
PALP
ATP
CTP/CMP
UTP/UMP
PAPS

Question 26

Q

hydrolasen

koenzyme

Answer

A

keine coenzyme

Question 27

Q

lyasen - koenzyme

Question 28

Q

Isomerasen - koenzyme

Question 29

Q

Ligasen - Koenzyme

Answer

A

NTP → ATP

Question 30

Q

Prosthetische Gr.

Answer

A

kovalent an Enzym gebunden

Question 31

Q

cosubstrat

Answer

A

nicht kovalent an enzym gebunden

Question 32

Q

funktion und struktur

Answer

A

ZurEnfaltungdervollenkatalytischenAktivitätderEnzyme
AnorganischeMetallionenoderkleineorg.Nicht-Protein-Moleküle CoenzymewerdenhäufigvonVitaminenabgeleitet

Question 33

Q

NAD (Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid

Answer

A

Oxidationsmittel im katabolen Stoffwechsel Aufnahme von 1H+ und 2e- → Glycolyse, ß-Oxidation, Citratcyclus
Pellagra (Niacin-Mangel) braune Pigmentierung durch Sonnenlicht, Entzündung der Schleimhäute und des Verdauungstrakts, Gewichtsverlust, Anämie)

Question 34

Q

NADP (NAD-Phosphat)

Answer

A

• Reduktionsmittel im anabolen Stoffwechsel Lieferant von 1H+ und 2e-

Question 35

Q

FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid)

Answer

A

• Succinat-DH im Citratcyclus (Succinat Fumarat)

Question 36

Q

FMN (Flavin-Mononukleotid)

Answer

A

Prosthet. Gruppe des Komplex I der Atmungskette

Question 37

Q

Liponsäure/-amid

Answer

A

Fungiert als Redoxsystem v.a. bei oxidativen Decarboxylierungen • Als prosthet.-Gr. an Lysin-Rest gebunden
Z.B. bei Pyruvat-DH-Komplex

Question 38

Q

THB (Tetrahydrobiopterin)

Answer

A

• Phenylalanin-Hydrolase Cathecholamin-Synthese (Phe Tyr L-Dopa) Serotonin-Synthese

Question 39

Q

SAM (S-Adenosylmethionin)

Answer

A

• Methyl-Gr.- Überträger (z.B. bei Phenylthanolamin-N-Me-Transferase)

Question 40

Q

THF (Tetrahydrofolsäure)

Answer

A

• Übertragung von Kohlenstoff (Methyl-, Methylen-, Formyl-Gr.)

Wichtige Rolle bei Synthese von Purinmolekülen und Thymin
Sehr wichtig im Wachstum und Teilung der Zellen
Folsäuremangel Anämie, Leuko- u. Thrombopenie

Question 41

Q

Biotin (Vitamin H)

Answer

A

• Prosthet. Gr. von Enzymen die an CO2-Fixierung bzw. Transcarboxylierungsreakt. beteiligt sind

Acetyl-CoA-Carboxylase, Pyruvat-Carboxylase, Propionyl-CoA-Carboxylase • Biotinmangel Dermatitis, Muskelschmerz, Somnolenz, Anämie

Question 42

Q

Coenzym-A

Answer

A

• Rolle in Acyl- und Acetylübertragung (z.B. FS-Synthese, Citratcyclus) Adenosin + Diphosphat + Pantothensäure + ß-Ala + Cysteamin

Question 43

Q

TPP (Thiamin-Pyrophosphat) (Thiamin = Vit B1)

Answer

A

Coenzym für Decarboxylierung von α-Ketosäuren (Pyruvat, α-Ketogl.) • Z.B. bei: Pyruvat-Decarboxylase, Pyruvat-DH
TPP-Mangel Beri-Beri = neurol. Stör. (Degenerative Veränd. d. ZNS,

Herzfunktionsstör., Ödeme an der unt. Extremität)

Question 44

Q

PALP (Pyridoxalphosphat) (Pyridoxin/ Adermin = Vit B6)

Answer

A

Reaktionen: Transaminierungen, Decarboxylierungen von AS
PALP-Mangel epilept. Anfälle, Dermatitis, Anämie, Neuritis

Question 45

Q

ATP

Answer

A

Kinase Phosphattransfer von ATP auf entspr. Substrate
Alle Ligasen

Question 46

Q

CTP/CMP

Answer

A

Cholinaktivierung

Question 47

Q

UTP/UMP

Answer

A

Aktivierung von Hexosen

Question 48

Q

PAPS (Phosphoadenosyl Phosphosulfat)

Answer

A

Sulfatübertragung
Biosynthese von Verbind. mit Sulfatester (GAG, Glycolipide, Steroidsulfat)

Question 49

Q

Cobalamin (Vitamin B12)

Answer

A

In Leber gespeichert
Hämatopoese, Myelinsynthese
Coenzym FS-, Kohlenhydrat-, Nucleinsäure-Stoffwechsel • Z.B. in Methionin-Synthase SAM-Aufbau
Mangel Anämie, neurolog. Symptome, Dermatitis

Question 50

Q

Emzymkatalyse

Answer

A

Erhöht Reaktionsgeschwindigkeit
Setzt Aktivierungsenergie herab
Geht unverändert aus Reaktion hervor
Gleichgewicht bleibt
Enzym bindet an aktives Zentrum (dreidimensional, meist nicht-kovalent)
Induce-fit-modell (Substratspezifität)

Question 51

Q

katalysemechanismen - 1. säure base katalyse

Answer

A

Proton wird im Übergangszustand der Reaktion übertragen

Funktionelle Gr. im aktiven Zentrum des Enzyms dient als Protonendonor- oder –akzeptor

Donator (Säure) Histidin, Serin

Akzeptor (Base) Aspartat, Glutamat, Histidin

Besondere Rolle Histidin:

In protonierter Form als Broensted-Säure

In deprotonierter Form als Broensted-Base

Weitere funktionelle Gruppen:

→ Thiogruppen (Cysteinylreste), Hydroxylgruppen (Tyrosylreste), e-Aminogruppe (Lysylreste), prosthetische Gruppen

Bspe.: Chymotrypsin, Hydrolyse von Proteinen

Question 52

Q

covalente katalyse

Answer

A

Vorraussetzung Vorkommen nucleophiler (neg. gelad.) reaktiver Gruppen im aktiven Zentr. d. Enzyms, die

mit elektrophilen (pos.gel.) Gr. der jew. Substrate reagieren können

Bilden vorrübergehend kovalent gebundene Zwischenprodukte aus sehr reaktionsfreudig
Beispiele: Coenzym PALP, Cystein-Proteasen (z.B. Caspasen)
Beispiel Lysozym:

Hydrolysiert ß-1,4-glycosid. Bind. in Peptidoglykanen zw. N-Acetylmuraminsäure (NAM) und N- Acetylglucosamin (NAG)

Glutamat-35 als allgemeine Säure Unter Einfluss der undissoz. SK kann C-1 eines NAM-Restes nucleophil angegriffen werden (von Carboxylat-Gr. des Aspartatrestes 52)

Spaltprodukt HO-NAG-R2 wird frei durch H2O ersetzt

Dissoziierte SK des Glutamat-35 wirkt dann als allgemeine Base unterstützt nucleoph. Angriff des

geb. H2O zur Freisetzung des Substratspaltproduktes u. Regen. d. Carboxylatgruppe

Question 53

Q

metallionenkatalyse

Answer

A

Metallionen (häufig Zink) wirken als Cofaktor binden ans aktive Zentrum:

Induzieren optimale Substratkonformation durch Bild. eines Metallion-Substrat-Komplexes

Teilnahme an Redoxreakt. Durch reversible Änd. des Oxidationszustandes

Stabilisieren Ladungen und erhöhen Reaktionsfähigkeit bestimmter Atome durch Polarisierung

Beispiel:Carboanhydrase(zinkabhängig) reversibleHydratisierungvonCO2zuHCO3- (Bicarbonat)

15 Isoenzyme bekannt im Erythrozyten wichtig beim CO2-Transport im Blut

Zn2+-Ion im aktiven Zentrum 3 His gebunden und ein Hydroxylanion

CO2 greift an Hydroxylanion an HCO3- entsteht wird durch H2O aus aktiv. Zentrum verdrängt

Konformationsänd. des Enzyms u. Protonenwanderung aktives Zentrum regeneriert

Question 54

Q

reaktionsordnungen

Answer

A

Ordnungszahl eines Reaktanden gibt an, wie Konzentration mit in das Geschwindigkeitsgesetzt eingeht

Gesamtordnung = Summe der Ordnungen aller Reaktionen
0. Ordnung

Unabhängig von Konzentration konstante Reaktionsgeschwindigkeit

Pseudonullte Ordnung Edukte massiv im Überschuss

Bsp.: Reaktion zw. Feststoffen, gesättigte Enzymkatalyse (Alkoholabbau)

Ordnung

Zerfallsreaktionen haben konstante Halbwertszeit

Reaktionsgeschw. direkt abhängig von der Konzentration des zerfallenden Moleküls

Bspe.: ungesättigte Enzymkatalyse, radioaktiver Zerfall

Ordnung

Bimolekulare Reaktionen: 2 Edukte ein/mehrere Produkte

Reaktionsgeschwindigkeit abhängig von Konzentration beider Edukte

Bsp.: Gluc + ATP Gluc-6-P + ADP

Question 55

Q

maximale reaktionsgeschwindigkeit

Answer

A

→ Werte lassen sich präzise ablesen (Schnittpunkte mit Abszisse und Ordinate) Eisenthal(Rechtecke Diagonalenverlängern)

E + S ↔ ES E + P

Geschwindigkeitsbestimmender Schritt: ES E + P (abhängig von Geschwindigkeitskonstante k2 und der

Konzentration des ES-Komplexes)

V lässt sich steigern durch Erhöhung der Substratkonzentration bis zu einem Maximalwert
Charakterisierung von Vmax:

Enzym gesättigt Alle aktiven Zentren besetzt (jedes Enzym liegt als ES-Komplex vor)

Bei Substraterhöhung kommt es zu keiner Geschwindigkeitsänderung

Geschw. nur von Enzymanzahl und charakt. Wechselzahl abhängig (Anz. an Substraten, die vom Enzym

in 1 min umgesetzt werden)

MM-Diagramm:Reakt.-Geschw.inAbhängigkeitvonSubstratkonzentrationergibtgrafischeineHyperbel!!

Lineweaver-Burk-Diagramm:Kehrwertegegeneinanderaufgestellt Gerade=Linearisierung

Question 56

Q

die michaelis menten konsonante (Km)

Answer

A

Wert für die Stabilität eines Enzym-Substrat-Komplex Maß für die Affinität des Enzyms zum Substrat
Km = Substratkonz. bei welcher 1⁄2 Vmax und 1⁄2 max. Sättigung erreicht wird

Km ↓ hohe Affinität d. Enzyms zum Substrat (stabile Bind. schon bei niedriger [S] ist Vmax erreicht)

Km ↑ niedrige Affinität d. Enzyms zum Substrat (schwache E-S-Bindung)

An zahlreichen Stoffwechselwegen sind Enzyme/Transporter mit gleichem Substrat aber unterschiedlichen Km-

Werten beteiligt (z.B. GLUT Isoenzyme)

Km-Wert lässt sich aus dem Verhältnis der zugehörigen Geschwindigkeitskonstanten berechnen:

→ Km=

Änd. der Enzymkonzentration Vmax ↓ aber k-1, k1 und k2 bleiben unverändert Km bleibt unverändert

Question 57

Q

michaelis-menten-gleichung

Answer

A

v = Vmax x {S} / Km + {S}

V = Vmax x {s}/ Km + {S

abhängig von temp. und pH

Question 58

Q

Vmax

Answer

A

Bei bekannter Vmax und Km lassen sich für jede Substratkonz. die Reaktionsgeschw. v berechnen

Grundgleichung der Enzymkinetik:

[S] >> Km v = vmax. → Reakt. pseudonullter Ordnung (alle aktiv. Zentr. besetzt)

[S] = Km v = 1⁄2 vmax. → halbmaximale Reaktionsgeschw.

[S] << Km v geht gegen null → v sehr niedrig ([S] dir. prop. zu v = Rektion erster Ordnung

Question 59

Q

Hemmung von Enzymen

Answer

A

ompetitive Hemmung vmax unverändert, Km ↑

Struktur des Inhibitors ist ähnlich zum Substrat

kann reversibel an aktives Zentr. d. Enzyme binden blockiert dieses für Substrat

kann durch Erhöhung von [S] aufgehoben werden

Nicht-Kompetitive Hemmung vmax ↓, Km unverändert

Inhibitor und Substrat können an versch. Stellen des Enzyms binden

Inhibitor verändert Konformation des Enzyms Substrat kann nicht mehr binden

Kann nicht durch Erhöhung von [S] aufgehoben werden

Unkompetitive Hemmung vmax ↓, Km ↓

• Inhibitor kann nur mit ES-Komplex reagieren

Question 60

Q

Enzymregulationsmechanismen - Veränderung der Substratkonzentration

Answer

A

Unter physiolog. Bed. liegt in der Zelle für die meisten Enzyme keine Substratsättigung vor
Meist im Bereich der halbmaximalen Sättigung
Regulation d. Enzymaktivität funktioniert am besten wenn [S] noch weiter unter Km liegt Reakt. 1. Ord.

[S] ↑ Enzymaktivität ↑

[S] ↓ Enzymaktivität ↓
OrganismusbenutztRegulationhäufigumIsoenzyme(versch.Km-Werte)gezieltzusteuern

Question 61

Q

Mechanismen der Enzymregulation - Induktion oder Repression eines Genes

Answer

A

Erhöhung oder Erniedrigung der Enzymmenge durch Änd. der Transkription, Stimulierung od. Hemmung der Biosynthese oder Proteolyse des Enzymmoleküls
Langsam → dauert Stunden bis Tage
Induktion → Transkriptionsrate↑ (Besetzung von Enhacer- Sequenzen)
Repression → Transkriptionsrate↓ (Besetzung von Silencer- Sequenzen od. Aufhebung indukt. Reg.)

Question 62

Q

Allosterische Regulation - Enzymregulationsmechanismen

Answer

A

Viele Enzyme haben außerhalb d. aktiven Zentrums eine Bindungsstelle für einen Metaboliten (allost. Zentr.) → Aktivator oder Inhibitor
Konkurrieren nicht mit Substrat um aktives Zentrum, haben keine strukturelle Ähnlichkeit
Allosterische Effekte können auch bei Proteinen (keine Enzyme) auftreten:
Z.B. Hb → bei höheren O2-Konz. wird mehr O2 gebunden
O2-Bind. steigert auch Affinität von Hb zu O2 → S-förmige Bindungskurve
Allosterische Regulation vom K-typ → Beeinflussung des Km-Werts der Enzyme (vmax bleibt konstant)
Allost. Enzyme:

2 oder mehrere Untereinheiten (z.B. Hämoglobin)

2 Zustandsformen: T-Form (tensed) oder R-Form (relaxed)

Allosterische Bindungsstelle → spezifisch, außerhalb des aktiven Zentrums
Regulation:
Positive Kooperativität → Aktivität ↑ (Bindung weiterer Substrate erleichtert)
Negative Kooperativität → Aktivität ↓ (Bindung weiterer Substrate gehemmt)

Question 63

Q

Enzymregulationsmechanismen - kovalente MOdifikation (Interkonversion

Answer

A

Schnelle Form der Enzymregulation → Veränd. am Enzym durch Knüpfen eine kovalenten Bindung
Kovalente Modifikation → schnell, da reg. Enzym meist schon an Bestimmungsort (inaktiv)
Durch Signal von aktivierenden Enzym → aktives Enzym
Beispiel: ATP-abhängige Phosphorylierung durch Proteinkinase / Dephosphorylierung durch Phosphatase
Phosphorylierung meist inaktivierend
Dephosphorylierung meist aktivierend

⇒ Glykogen-Synthase (phosph. Inaktiv) + Glykogen-Phsophorylase (phosph. aktiv) → Glykogenauf-/abbau

Question 64

Q

enzymregulationsmechanismen - limitierte Proteolyse

Answer

A

Bildung aktiver Enzyme aus inaktiven Vorstufen durch lim. Proteolyse → kurzfristiger Reg.-Mechanismus
Aktivierung erfolgt durch Abspalt. einer definierten Sequenz aus dem längeren Proenzym (Vorläuferprotein)
Enzyme können auf ein Signal hin rasch aktiviert werden → liegen meist bereits am Bestimmungsort
Beispiele:
Verdauungsenzyme → Pepsinogen, Chymotrypsinogen, Procarboxypeptidase
Gerinnungsfaktoren → Fibrinogen
Hormone / Neuro-TM → Proinsulin, Angiotensinogen

Answer 61

A

Spezialisierung unterschiedlicher Zellkompartimente auf unterschiedliche Stoffwechselreaktionen
Erleichtertes Zusammenfinden der Reaktionspartner
Enzymfunktion durch jeweilige Einflüsse beeinlusst → spezif. Konzentration, pH,…
Durch Kompartimente → Enzyme vorhanden oder nicht vorhanden (Substrate können verschieden

verstoffwechstelt werden)

Answer 62

A

Hemmung einse Enzyms durch sich selbst oder durch von ihm katalysierte Produkte = Produkthemmung
Hemmung der Schlüsselenzyme durch Endprodukte einer Synthesekette = Endprodukthemmung

Answer 63

A

Polysaccharide (Stärke, Glykogen) werden durch enzymat. Hydrolyse gespalten (α-Amylase + Pankreassaft)

→ Spalten α-1,4-glykosid. Bindungen: Oligosaccharide entstehen (Maltose, Isomaltose, Maltotriose)

Oligosaccharide werden durch Oligosaccharidasen (z.B. Debranching-Enzym) gespalten → Disaccharide entstehen (Maltose, Saccharose, Laktose,…)
Disaccharidasen (Maltase, Lactase, Saccharase) spalten Dissacharide zu Monosaccharide (Gluc, Fruc, Galac)
Alle Glucosidasen und Disaccharidasen des Dünndarms befinden sich im Bürstensaum der Mukosazellen

→ Nahe den Transportersystemen für Resorption

Kurzgesagt:

Polysaccharide – durch alpha Amylase, Pankreassaft → Oligosaccharide - durch Oligosaccharidasen → Disaccharide – Disaccharidasen → Monosacch.

Answer 64

A

Monosaccharide (Gluc, Fruc, Galac) werden transzellulär mittels Transportern absorbiert
SGlT1 → sek. aktiver Na+-Symporter für Gluc + Galac
GLUT5 → Na+-abhängiger Uniporter für Fructose
Konzentrationsgradient durch Na/K-ATPase
Basolateral werden Monosaccharide über GLUT1 Transporter in Blut aufgenommen
Galac + Fruc → wschl. Durch erleichterte Diffusion entlng eines Konz.-Gradienten in Enterozyten

Answer 65

A

Fast alle Zellen
Niedrige Km → hohe Affinität
Kontinuierliche Gluc-Aufnahme in Zelle und Sicherstellung der E-Versorgung (v.a. bei Erys

Answer 66

A

Leber, Pankreas
Hoher Km → niedrige Affinität
Regulation der Blutglucosekonz.

Answer 67

A

ZNS
Niedrige Km → hohe Affinität
Basale Gluc.-Versorgung des ZNS

Answer 68

A

Skelettmusk, Fettzellen
INsulinabhängig III (Insulin induziert vermehrt Einbau von GLUT4
bedarfsorient Gluc-Versorg. der Skelettmusk. u. Fettzellen
vermindert Hyperglykämie

Answer 69

A

Dünndarm, Niere, Spermatozoen
Spezifisch für Fructose
Fructosetransport

Answer 70

A

Kohlenhydrate können nur als Monosaccharide resorbiert werden
Mangel an Disaccharidasen Malabsorption der betroffenen Disaccharide (zu viel im Darm)

→ Führen zu osmotischer Diarrhoe und Meteorismus (weg. bakt. Zersetzung)

Beispiele:
Laktoseintoleranz

→ Lactase-Mangel (angeboren oder sekundär erworben)

→ Konsum von Milchprodukten führt zu Meteorismus und Diarrhoe

Zöliakie (Glutenunverträglichkeit) → genereller Disaccharidasemangel durch Zottenatrophie
Chron. entzündl. Darmerkrankungen (M. Crohn, Colitis ulcerosa, M. Whipple) → Durchfallerkrankungen mit hohen Wasser- und Elyt-Verlust

Answer 71

A

Zerstör. d. insulinprod. ß-Zellen der Pankreas → absoluter Insulinmangel

Insulin bewirkt normal Aktivierung der Protein-Phosphatase 1 (PP1) → Dephosphorylierung
Folge ist ungebremste Phosphorylierung der interkonvertierbaren Enzyme:
PFC II → Abbau von Fruc-2,6-bisphosphat → alloster. Aktiv. PFC I ↓ → Hemmung d. Glycolyse Gluc↑
Glykogen-Phosphorylase Glykogenabbau ↑ → Gluc ↑
Pyruvat-DH Hemmung d. Pyruvat-Abbaus Gluconeogenese ↑ → Gluc ↑
Insulinmangel führt auf Gen-Ebene zur Repression Gluc-abbauender + Induktion Gluc-aufbauender Enzyme
Gluc-Abbau↓ → ATP↓ → Lipolyse ↑ → Überlastung Citratzyklus → Bild. v. Ketonkörpern → Ketoazidose

Answer 72

A

Mutation des codierenden Gens für GLUT-1 → GLUT1-Mangel (v.a. im Endothel der BHS)
Folge: Unterversorgung des Gehirns mit Glucose
Mikrocephalie
Psychomotor. Retardierung
Ataxie

Answer 73

A

Phase 1: Aktivation (Gluc → Fruc-1,6-bisphosphat)
- Phosphorylierung von Gluc: Gluc + ATP → Gluc-6-P + ADP → Gluc-6-P kann Zelle nicht mehr verlassen (Hexokinase)

Isomerisierung von Gluc-6-P: Gluc-6-P → Fruc-6-P (Gluc-6-P-Isomerase)
Phosphoryl. Von Fruc-6-P: Fruc-6-P + ATP → Fruc-1,6-bisphosphat + ADP → Schrittmacherreaktion der Glykolyse (Phosphofructokinase = PFC I)

Answer 74

A

Spaltung: Fruc-1,6-bisphosphat Glyceral-3-P + Glyceron-3-P (Aldolase)
Isomerisierung: Glyceron-3-P Glyceral-3-P (Triosephosphat-Isomerase = TIM)

→ 2Gylceral-3-Pentstehen(kannweiterreagieren) → Alle folgenden Schritte laufen doppelt ab

Answer 75

A

Oxid./ Energiegewinnung (Glyceral-3-P Pyruvat + 2ATP)

Phosphoryl. Von Glyceral-3-P : Glyceral-3-P 1,3-Bisphosphat (Glyceral-3-P-DH)

→ Oxid. der Aldehydgruppe von Glyceral-3-P zu Carboxylgr. (NAD+ NADH/H+)

→ Carboxylgr. reag. mit anorgan. Phosphat

Spaltung der Säureanhydridbindung: 1,3-Bisphosphat → 3-Phosphoglycerat (3-Phosphoglycerat-Kinase) → Substratkettenphosphorylierung: ADP → ATP
Umlagerung des Phosphats: 3-Phosphoglycerat → 2-Phosphoglycerat (Phosphoglycerat-Mutase)
Wasserabspaltung: 2-Phosphoglycerat → Phosphoenolpyruvat + H2O (Enolase)

→ Phosphoenolpyruvat (PEP) hat sehr hohes Phosphatgruppenübertragungspotential

→ PEP (Enolform) strebt stabilere Ketoform (Pyruvat) an

Phosphatabspaltung von PEP: PEP + ADP → Pyruvat + ATP (Pyruvat-Kinase) → Phosphat wird auf ADP übertragen, weiteres Molekül ATP entsteht (Substratkettenphosph.)

Answer 76

A

Gluc-6-P: Umwandlung zu
6-P-Glukonolakton → Pentosephosphatweg
Gluc-1-P → UDP-Gluc → Glykogen-Synth., Galactose-Synthese, Uronsäurezykus, Sphingolipide
Fruc-6-P + Glyceral-3-P können auch aus Pentosephosphatweg stammen → setzen Glykolyse fort
Pyruvat:
Oxalacetat. (Pyruvat-Carboxylase) → Gluconeogenese, Citratcyclus
Acetyl-CoA (Pyruvat-DH) → Citratcyclus, FS-Synthese, Ketogenese
Laktat (Laktat-GH) → (Gluconeogenese (wieder zu Pyruvat
Alanin (ALAT)

Answer 77

A

In Zellen ohne Mitochondrien (Erys) oder in Zellen im anaeroben Zustand (O2-Mangelzusatnd → Muskeln)
Pyruvat wird durch Lactat-DH (LDH) zu Lactat reduziert

→ NADH/H+ zu NAD+ (=Red.-Mittel) = Regenerieung von NAD+ (Glycolyse kann so auch unter anaeroben Bedingungen stattfinden)

Bilanzgleichung: Gluc + 2Pa + 2ADP → 2Lactat + 2ATP + H2O
Lactat kann in meisten Zellen nicht weiterverarbeitet werden → über Blut zu Leber + Herzmuskelgewebe

→ Laktat wird dort wieder zu Pyruvat oxidiert (NAD+ als Ox.-Mittel)

Answer 78

A

Prinzip:

→ Aufbau einer energiereichen Verbindung
→ Fixierung eines anorgan. Phosphatrestes in einem Zwischenprodukt einer Substratkette

→ anschließende Übertragung des Phosphatrestes auf ADP
→ Reaktionen sind mitenander gekoppelt

Bei Glykolyse entstehen so 2 Moleküle ATP (Abspalt. d. Phosphatgruppe von 1,3-Bisphosphoglycerat u. PEP)
Mechanismus am Bsp. der Glyceral-3-P-DH-Reaktion → 2 miteinander gekoppelte Reaktionsprozesse
Oxid. der Aldehydgruppe von Glyceral-3-P zu Carboxylgr. (NAD+ NADH/H+)
Carboxylgr. reag. mit anorgan. Phosphat 1,3-Bisphosphat

⇒Entstanden Energie von Kohlenstoff- Ox. bleibt erhalten(Umwandl. In hohe Phosphatgruppenübertr. -Pot)

⇒ Fixierte Phosphat-Gr. wird anschließend durch Phosphoglycerat-Kinase auf ADP übertragen

Answer 79

A

Verbrauch von 2 ATP bei Phosphorylierung von Gluc u. Fruc-6-P
Gewinn von 4 ATP durch Substratkettenphosphorylierung (Phosphoglycerat-/Pyruvat-Kinase-Reakt.)
Gewinn von 2 NADH/H+ durch Glyceral-3-P-DH-Reaktion → aerob zu 5 ATP verstoffwechselt

⇒ ATP-Gewinn: anaerob+2ATP / aerob+7ATP

Answer 80

A

regulation der hexokinase

regulation der PFK

regulation der Pyruvat Kinase

Answer 81

A

Gluc-6-P hemmt Hexokinase allosterisch
Bei gedeckten Gluc-/E-Bedarf wird Gluc-6-P Anhäufung vermieden → Gluc bleibt im Blut

Answer 82

A

AMP und ATP:

• ATP↑ → alloster.Inhibitor(senktAffinitätd.PFKzuFruc-6-P)

• AMP↑ → alloster.Aktivator(hebtATP-Hemmeffekteauf)
⇒ Aktivität durch ATP/AMP-Quotient bestimmt

o ↑ hemmt PFK

o ↓ ak viert PFK

pH-Wert:

• pH↓ → Hemmung der PFK (beugt Azidose durch übermäßige Lactat-Bildung vor)

Citrat:

• Hemmt PFK verstärkt Hemmeffekt des ATP

Fruc-2-6-bisphosphat:

• Alloster. Aktivator der PFK I in Leber
→ Hemmeffekt des ATP ↓ + Affinität von PFK1 zu Fruc-6-P ↑

• Regulation von Fruc-2,6-Bisphosphat:

PFK2 katalys. Bildung aus Fruc-6-P
Fructosebisphosphatase 2 (FBPase2) katalys. Dephosph. Von Fruc-2,6-Bisphosphat

⇒ Gluc↑ Glykolyse ↑ → Fruc-6-P in Leber ↑ → Fruc-2,6.Bisphosphat↑ → aktiv. PFK1 = Feedforward-Prinzip

Answer 83

A

Alloster. Aktivator → Fruc-1,6-Bisphosphat
Alloster. Inhibitor → ATP, Alanin

Answer 84

A

⇒ InterkonvertierbareEnzyme:PFK2(Fruc-6-P → Fruc-2,6-BP) +Pyruvat-Kinase(dephosphoryliertaktiv)

Insulin (dephosphoryliert)
Schneller Effekt: cAMP↓ → PFK2 + Pyruvat-Kinase ↑ → Glykolyse ↑
Langsamer Effekt →Stimulation der Expression d. Hexokinase, PFK und Pyruvat-Kinase
Glukagon (phosphoryliert)
Schnell: cAMP↑ → PFK2 + Pyruvat-Kinase ↓ → Glykolyse↓
Hemmung der Expression der Schlüsselenzyme der Glykolyse

Answer 85

A

Steigerung der Glucoserate bei Hypoxie → anaerobe Verstoffwechselung der Glucose ↑
Bei O2-Mangel entsteht mehr AMP → aktiviert PFK1 → Glykolyse ↑

Answer 86

A

Decarboxylierung:
Pyruvat → Hydroxyethyl-TPP (aktives Acetaldehyd)
Pyruvat bindet an TPP (Cofaktor von PDH) und wird durch Pyruvat-DH carboxyliert
Oxidation der Hydroxyethylgruppe
Oxidation v. Hydroxyethyl-TPP → Acetylrest auf Liponamid übertr. → Acetylliponamid (Pyruvat-DH)
Liponamid über Lysinrest an PDH gebunden → Disulfidbrücke dient als Ox.-Mittel
Transfer der Acetyl-Gr. auf Coenzym-A
Acetyl-Gr. wird von Acetylliponamid auf CoA übertragen (Dihydroliponamid-Transacetylase)
Dihydroliponamid und Acetyl-CoA entstehen

Answer 87

A

aus Enzymen + 5 Coenzymen (TPP, Lipoamid, CoA, FAD, NAD+

E1 = Pyruvat-Dehydrogenase
E2 = Dihydroliponamid-Transacetylase
E3 = Dihydroliponamid-Dehydrogenase

Answer 88

A

Kovalente Modifikation:
Spezifische Kinase (aktiviert durch ATP, NADH/H+, Acetyl-CoA) Inaktivation durch Phosphoryl.
Spezif. Phosphatase (aktiviert durch ADP, NAD+, Coenzym-A) Aktivation durch Dephosphoryl.
Allosterische Effektoren
Acetyl-CoA hemmt E2
NADH/H+ hemmt E3
Hormonelle Regulation:
Katecholamine → aktivieren PDH-Komplex (intrazell. Ca2+ ↑ → spezif. Phosphatase↑)
Insulin → aktiviert PDH-Komplex durch Förder. der Dephosphorylierung

Answer 89

A

→ Keine Umkehr der Glykolyse: Schlüsselreaktionen irreversibel

o Hexokinase-Reakt. von Gluc → Gluc-6-P
o PFK-Reakt. von Fruc-6-P → Fruc-1,6-Bisphosphat

o Pyruvat-Kinase-Reakt. von PEP → Pyruvat

→ reaktionen werden durch vier gluconeogenesespezif. Reaktionen umgangen:

Im Mitoch.: Pyruvat -> Oxalacetat (Pyruvat-Carboxylase = geschw. - best. Schrit
Im Zytosol: Oxalacetat → PEP (PEP-Carboxykinase)
Im Zytosol: Fruc-1,6-Bisphosphat → Fruc-6-P (Fruc-1,6-Bisphosphatase
Im ER: Gluc-6-P → Gluc (GLuc-6-Phosphatase

→ Gluc-6-Phosphatase nur in bestimmten Geweben vorhanden → nur hier kann Gluconeogenese stattfinden → Leber, Niere, Dünndarm

Answer 90

A

Pyruvat → Oxalacetat (Pyruvat-Carboxylase; biotinabhängig)
Oxalacetat → Malat → Malat-shuttle ins Zytosol → Malat → Oxalacetat
Oxalacetat → PEP (PEP-Carboxykinase, GTP-abhängig)
PEP → Fruc-1,6-Bisphosphat (rückläufige Glykolyse)

→ PEP → 2-Phosphoglycerat → 3- Phosphoglyc. → 1,3-Bisphosphoglycerat → Glyceral-3-P → F-1,6-BP

Fruc-1,6-Bisphosphat → Fruc-6-P (Fruc-1,6-Bisphosphatase)
Fruc-6-P → Gluc-6-P
(Gluc-6-Isomerase) → Transport in ER
Gluc-6-P → Glucose (Gluc-6-Phosphatase) → Abgabe in Blut

Answer 91

A

→ Schlüsselenzyme: Pyruvat-Carboxylase, PEP-CK, Fruc-1,6-Bisphosphatase

Alloster. Regulation:

• Pyruvat-Carboxylase

Acetyl-CoA ist Aktivator (nur bei ausreichender Energieversorg. läuft Gluconeogenese ab)
Acetyl-CoA hemmt Pyruvat-Dehydrogenase ( → keine Glykolyse)

• Fruc-1,6-Bisphosphatase

Fruc-2,6-Bisphosphat ↑ → Gluconeogenese gehemmt
Fruc-2,6-Bisphosphat ↓ → Gluconeogenese gefördert
Hormonelle Regulation:
Glukagon → cAMP ↑ → Phosphoryl. d. interconvertierbaren Enzyme

→ Fruc-1,6-Bisphosphatase aktiv Glukoneogenese ↑

→ Pyruvat-Kinase inaktiv Glykolyse gehemmt

→ Glukagon bewirkt Induktion aller Schlüsselenzyme der Gluconeogenese

Adrenalin wirkt ähnlich wie Glukagon (untergeordnete Rolle)
Insulin wirkt gegenteilig zu Glukagon

Answer 92

A

Laktat (aus Skelettmuskel und Erys) wird mit dem Blut zur Leber transportiert
In Leber wird aus Laktat über Glukoneogenese wieder Glucose synthetisiert
Glucose wird wieder zum Ery und Skelettmuskel transportiert → Glykolyse → Laktat-Bild.

Answer 93

A

Glykogen ist die Speicherform der Glucose → in allen Körperzellen (außer Erys)
Verzweigtes Risenmolekül aus bis zu 50.000 Glukosemolekülen
α-1,4-glykosid. Bindung alle 10 Gluc-Moleküle kommt α-1,6-glykosid. Verzweigung
jedes Molekül beseitzt Startmolekül Glykogenin (hier beginnt Synthese, bleibt immer erhalten)
Speicherung v.a. in Leber (150g → 10% des Gewichts) und Skelettmuskulatur (250g → 1% des Gewichts)
Glykogen in Muskulatur nur für Glucosebedarf des Muskels
Glucosebereitstellung aus Leberglykogen für Bedürfnisse des Gesamtorganismus (v.a. Hirn + Erys)

Answer 94

A

Aktivierung der Glucose:

Ausgangssubstrat ist Gluc-6-P (aus Lactat durch Gluconeogenese, aus Glucose über Glykolyse)
Gluc-6-P zu Gluc-1-P (Glucose-6-Phosphat-Mutase)
Gluc-1-P + UTP → UDP-Glucose + Pyrophosphat (UDP-Gluc-Phosphorylase)
Übertragung der Glucosereste auf bestehendes Glykogenmolekül Synthese der geraden Kette
UDP-Glucose wird α-1,4-glykosid. an Hydroxyl-Gruppe des C4 eines endständigen Glucoserests geb.
UDP-Rest wird abgespalten
Katalys. durch Glykogen-Synthase → an jedes freies Gluc-C4-Ende (hohe Geschw. durch Verzweig.)
Biosynthese der Verzweigungsstellen:
Durch Amylo-1,4-1,6-Transglykosylase = Branching-Enzym
Spaltet 6-7 Glucosemoleküle aus bestehender Kette von mind. 11 Molekülen ab und verbindet diese mit einem C6 Atom einer Glucose weiter vorne in der Kette
Verzweigungsglucose muss mind. 4 Gluc-Moleküle von letzter Verzweig. entfernt sein
Neubildung eines Glykogenmoleküls:
Glykogenin (Primer)→ besitzt Glykosyltransferase-Aktivität
Zunächst UDP-Glucose an Tyrosyl-Rest des Proteins → UDP wird abgespalten
Weitere Glucose-Einheiten werden angehängt → ab 8 Gluc-Einheiten setzt Glykogen-Synthase ein
Glykogenin ist im inneren jedes Glykogenmoleküls vorhanden

Answer 95

A

Enzymatisch → Glykogen-Synthase ist dephosphoryliert aktiv und phosphoryliert inaktiv
Kovalente Modifikation erfolgt direkt über Proteinkinase A (PKA)
Allosterische Aktivierung der inaktiven Form durch Gluc-6-P → Glykogenese ↓
Hormonelle Regulation → koordinierte kovalente Modifikation von Glykogen-Synthase u. -Phosphorylase
Glukagon + Adrenalin → cAMP ↑ PKA ↑ Phosphorylierung Glykogen-Synthase → inaktiv
Insulin → aktiviert Proteinphosphatase1 (PP1) Dephosphorylierung Glykogen-Synthase → aktiv

Answer 96

A

Endprodukt ist Gluc-1-P (bei Verzweigungsstellen bildet sich direkt freie Glucose)
Kann im Muskel direkt für Glykolyse genutzt werden → muss nicht erst phosphoryliert werden
Muss in Leber erst in Glucose umgewandelt werden → nur freie Gluc kann ins Blut

Answer 97

A

Phosphorylitische Spaltung gerader Ketten → Spaltung der α-1,4-glycosid. Bind.
Glykogen-Phosphorylase (PALP abhängig) spaltet α-1,4-glycosid. Bind. zw. C1 d. endst. Gluc-Rest un O
Spaltung durch Anlagerung eines anorganischen Phosphatrestes
Glucoserest wird als Gluc-1-P freigesetzt
Abspaltung findet gleichzeitig an versch. endständigen Glucoseresten statt
Spaltung erfolgt bis 4 Gluc-Molecüle vor Verzweigungsstelle
Abbau der Verzweigungsstellen → Spaltung der α-1,6-glycosid. Bind.
Debranching Enzym (bifunktionales Enzym) → Glykosyl-Transferase + α-1,6-Glukosidase
Glykosyl-Transferase überträgt 3-4 Gluc-Einheiten vor Verzweigungsstelle auf andere Kette
Übrig bleibt ein Glucosemolekül am C6 Molekül
α-1,6-Glukosidase spaltet Glucose hydrolytisch ab → freie Gluc entsteht
nach Entfernung der Verzweigungsstelle kann Glykogen-Phosphorylase die Spaltung fortsetzen

⇒ zur weiteren Verwertung wir Gluc-1-P zu Gluc-6-P isomerisiert (Glucosephosphat-Mutase)

⇒ in der Leber wird Gluc-6-P durch Gluc-6-Phosphatase zu freier Glucose Abgabe ins Blut

Answer 98

A

⇒ Glykogen-Phosphorylase ist phosphoryliert aktiv und dephosphoryliert inaktiv

⇒ Phosphorylase-Kinase phosphorylisiert Glykogen-Phosphorylase

Glukagon + Adrenalin → Aktivierung
→ cAMP ↑ → PKA ↑ → Phosphoryl. Phosphorylase-Kinase → phosph. Glykogen-Phosphorylase
Glukagon signalisiert Leber, Adrenalin signalisiert Muskulatur Gluc-Bedarf
Insulin → Inaktivierung
aktiviert Proteinphosphatase1 (PP1) → Dephosphorylierung d. Phosphorylase-Kinase
Folge: Glykogen-Phosphorylase wird dephosphorylisiert → inaktiv
Zusätzlich in Muskulatur:

• Aktivierung der Glykogen-Phosphorylase durch Calcium-Calmodulin-Komplex

Answer 99

A

Glykogenspeicherkrankheiten → Ablagerung von Glykogen in Organen und Muskelgewebe
Werden autosomal-rezessiv vererbt

Von-Gierke → Mangel an Gluc-6-Phosphatase - Gluc-6-P kann Leber- und Nieren nicht mehr verlassen

Cori-Forbes → Mangel an Debranching-Enzym -Glykogen kann an alpha 1,6-glycosid. Bind. nicht gespalten werden

Morbus Andersen → Mangel an Branching-Enzym - Glykogen wird bei Synthese kaum verzweigt, Ablagerung in Leber, Milz, LK → Hepatomegalie + Leberzirrhose

McArdle Syndrom → Fehlen d. alpha-Glucan-Phosphorylase -Muskelglykogen kann nicht mehr abgebaut werden, Folge ist eine Muskelschwäche

Symptome → Hypoglykämie, Hepatomegalie, Nephromegalie, Lebrzirrhose, Muskelschwäche

Answer 100

A

Findet vollst. im Zytosol statt → läuft in allen Zellen ab (untersch.

Aktivität → max. 10% der Gluc-Moleküle)

Ausgangsstoff ist Gluc-6-P (durch Hexokinase-Reakt. aus Gluc)
Ist eng mit Glykolyse verknüpft

Answer 101

A

Produktion von Reduktionsäquivalenten (NADPH/H+)
Reduktive Biosynthesen (FS, Cholesterin, Steroide, Nukleotide) + Entgiftung von Peroxiden
NADPH/H+ zu Leber, Fettgewebe, laktierende Mamma, NNR, Hoden und Ovarien transportiert
Lieferung von Ribose-5-Phosphat → Grundbaustein aller Nukleotide

Answer 102

A

1) Teil 1 – oxidativ, irreversibel liefert NADPH/H+ und Ribose-5-P
- Erste Oxidation: Gluc-6-P + NADP+ → 6-P-Glukonolakton + NADPH/H+ (Gluc-6-P-DH)
- Umbau: 6-P-Glukonolakton + H2O → 6-P-Glukonat + H+ (Glukonolaktonase)
- Zweite Oxidation: 6-P-Glukonat + NADP+ → Ribulose-5-P + NADPH/H+ (6-Phospho-Glukonat-DH)
- Isomerisierung: Ribulose-5-P → Ribose-5-P (Pentose-5-P-Isomerase)

→ Für Zellen die Ribose-5-P für Nukleotid-Synthese benötigen ist Pentose-Phosphat-Weg vorbei
-> Wird mehr NADPH/H+ benötigt wird Ribose-5-P wieder zu Gluc-6-P umgewandelt für neuen Zyklus

Answer 103

A

2) Teil 2 – nicht-oxidativ, reversibel → Kopplung an Glykolyse
Ribose-5-P wird durch Transketolase und Transaldolase zu Fruc-6-P und Glyceral-3-P umgewandelt:

Ribulose-5-P → Xylolose-5-P reagieren (Ribulose-5-P-Epimerase)
Glyceral-3-P + Sedoheptulose-7-P → Fruc-6-P + Erythrose-4-P (Transaldolase)
Erythose-4-P + Xylolose-5-P → Fruc-6-P + Glyceral-3-P (Transketolase + TPP)

Answer 104

A

Gluc-6-P-DH Mangel

folge ist ein Mangel an NADPH/H+ → Gluthationdisulfid kann nicht mehr zu Gluthation reduziert werden
Gluthation-Mangel (Mangel an Oxidationsschutz) → oxidative Schädigung der Erythrozyten → Hämolyse
V.a. bei oxidativem Stress (bei Infectionen, Medikamenten, essen von zu vielen Favabohnen) → hämolytische Krisen

→ Schmerzen, Fieber, Hämatokrit-Abfall, Schüttelfrost

Internet: Zu wenig Gluthation, so dass Peroxide ungehindert die Membran und die SH-Gruppen der Proteine des Erythrozyten angreifen können

Malariaerreger (Plasmodien) reagieren empfindlicher als menschliche Zellen auf Radikale und können sich daher durch die Störung des Pentosephosphatweges und die dadurch in den menschlichen Erythrozyten angehäuften Radikale nicht ausreichend vermehren.

Träger eines G6PD-Mangels sind meist asymptomatisch, besitzen jedoch ein erhöhtes Risiko für einen Neugeborenenikterus

Answer 105

A

Ausgangspunkt der Synthese von UDP-Glucoronsäure ist Gluc-6-P

Schritte:

Isomerisation: Gluc-6-P → Gluc-1-P (Glucosephosphat-Mutase)
Aktivierung: Gluc-1-P + UTP → UDP-Glucose (UDP-Gluc-Phosphorylase)
Oxidation: UDP - Glucose → UDP-Glucoronsäure (UDP-Glucose-DH)

Answer 106

A

Bedeutung für Biotransformationen von Arzneimitteln oder Steroidhormonen in der Leber

Glucuronyltransferasen übertragen Glucuronsäure-Anteil auf funktionelle Gruppe des Arzneitmittels/Hormons
Unter Abspaltung von UDP entstehen Glucuronide → Leichtere Ausscheidung oder Verstoffwechselung

Beispiel: Umwandlung von indirektem zum direkten Bilirubin (Bilirubinglucuronid)

⇒ Bei Defekt/ Mangel der Glucuronyltransferasen → Ikterus

Internet: Glucuronide sind die Endprodukte der Glucuronidierung. Sie entstehen durch Kopplung einer beliebigen Substanz an Glucuronsäure mit Hilfe einer glykosidischen Bindung. Glucuronide sind hydrophiler als ihre Ausgangssubstrate, wodurch sie in Wasser löslich sind. In der Niere werden sie filtriert und ausgeschieden (renale Exkretion).

Answer 107

A

Überschüssige Glucuronsäure wird in der Leber abgebaut
Glucuronsäure zu Gulonsäure reduziert (NADPH/P+ ist Reduktionsmittel)
Gulonsäure wird in mehreren Schritten zu D-Xylulose abgebaut → Verwertung im Pentosephosphatweg
Tiere (Außer Primaten + Meerschweinchen) → aus Glucoronsäure Vit C synth. (L-Gulonolacton-Oxidase)

Answer 108

A

V.a. in den Samenbläsechen von Bedeutung → Energie für Spermien
Reaktionsschritte:
Glucose → Sorbit(-ol) reduziert NADPH/H+ ist Red. Mittel (Aldose-Reduktase)
Sorbit → Fructose oxidiert. NAD+ ist Oxidationsmittel (Sorbit-Dehydrogenase)
Beide Enzyme werden durch Androgene kontrolliert → v.a. Testosteron

→ Über Fruc-Konz. im Sperma Rückschlüsse auf Testosteronproduktion

Answer 109

A

Fruc-Aufnahme v.a. über Saccharose (Gluc + Fruc) → Aufspaltung durch Disaccharidasen im Darm
Aufnahme der Fruc über GLUT5 und weiter über Pfortader der Leber
Intrahepatischer Abbau:
Phosphorylierung: Fruc → Fruc-1-P (ATP-abhängig durch Fructokinase)
Spaltung: Fruc-1-P → Glyceron-3-P + Glycerinaldehyd. (Fruc-1-P-Aldolase B)
Phosphorylierung: Glycerinaldehyd → Glyceral-3-P (ATP-abhängig durch Triose-Kinase)

→ Glyceral-3-P/ Glyceron-3-P → in Glykolyse oder Gluconeogenese eingebracht (je nach Stoffwechsellage)

Extrahepatischer Abbau: Fruc mittels Hexokinase zu Fru-6-P → in Glykolyse

Answer 110

A

Erbliche (hereditäre) Fructoseintoleranz:
Mangel an Aldolase B in Leber, Darmmukose u. Nierenrinde → Anreicherung von Fruc-1-P
V.a. in der Leber → Hemmung von Enzymen des Glucose- und Glykogenstoffwechsels
Folge: → hepatogene Hypoglykämie
Intestinale Fructoseintoleranz → Resorptionsstörung → Blähungen + Diarrhoe/ Obstipation

Answer 111

A

Galactose dient v.a. für Biosynthese von Glykoproteinen
Herstellung aus Glucose:
Gluc → Gluc-6-P → Gluc-1-P
Gluc-1-P + UTP → UDP-Gluc + PP
UDP-Glucose → UDP-Galactose (UDP-Galactose-4-Epimerase)

→ UDP-Galaktose dann für Biosynthese von Glykoproteinen

Oder UDP-Gal wird in Brustdrüse durch Laktose-Synthase hydrolysiert und mit Gluc verknüpft → Laktose
Laktose-Synthase → Enzymkomplex, der erst nach der Geburt entsteht

Answer 112

A

Aufnahme v.a. über Laktose (Gluc + Glc) → kaum als Monosaccharid
Laktose wird im Darm durch Laktase gespalten → Monosaccharide über Pfortader zur Leber
Umbau von Galactose:
Galactose → Gal-1-P (ATP-abhängig durch Galaktokinase)
Gal-1-P + UDP-Gluc → UDP-Gal + Gluc-1-P (Gal-1-P-Uridyltransferase)
Weitere Verwendung von UDP-Galactose:
Einbau für Biosynthese von Glykoproteinen
Epimerisierung zu UDP-Gluc durch UDP-Gal-4-Epimerase

→ UDP-Gluc und Gluc-1-P können in Glykogenaufbau eingehen oder über Glykolyse abgebaut werden

Answer 113

A

Mangel an Galaktosekinase → leichter Anstieg der Galaktose, Ausscheidung über Urin
Mangel an Galaktose-1-P-Uridyltransferase → Anhäufung von Galaktose und Gla-1-P in Blut und Urin
Defekt der UDP-Gal-4-Epimerase → keine Umwandlung von UDP-Gluc zu UDP-Gal
Folgen → Leberzirrhose, Niereninsuff, mentale Retardierung, Katarakt
Therapie: lebenslange galaktosefreie Ernährung

Answer 114

A

→ Polysaccharide aus unterschiedlichen Monosacchariden

Proteoglykane → Glykosaminoglykane und Peptidketten → bestandteile der extrazellulären Matrix

Peptidoglykane → Dissacharide aus NAcGlc (N-Acetylglucosamin?) und NAcM → Bestandteil der bakteriellen Zellwand

Glykoproteine → Oligo-/Polysaccharide mit bis zu 20 Saccharideeinheiten und Proteinanteil → Plasmaproteine (alles Glykoproteine außer Albumin)

Glykolipide → Oligo-/Polysaccharide und Ceramid/Diacylglycerin → Membranbestandteil

Answer 115

A

Bestehen aus großen Proteinanteil und relative kleinen Kohlenhydratanteil → Verhalten wie Proteine
Häufigste Zucker → Mannose, Gluc, Fruc, Gal, N-Acetylgalaktosamin, N-Acetylglucosamin
Funktion:
Glykoprotein sind Bestandteil von Zellmembranen → Erkennungsmolekül auf Membranaußenseite
Dienen auch als Enzyme, Peptidhormone, Plasmaproteine

Answer 116

A

N-glykosidisch → an Amidgruppe der Asparagin-SK (beginnt im ER, im Golgi-Apparat modifiziert)
Zytosol: Dolicholphosphat + UDP-Zucker → Dol-PP-Saccharid + UMP (Dol-P = Kette von Isopreneinheiten)
ER: Translokation des Dol-PP-Saccarids auf die Lumenseite des ER
- Weitere Anlagerungen von Kohlenhydraten
- Cotranslationale Übertragung der Oligosaccharidkette auf Protein (kommt über Kanal ins ER)
- Dol-PP gibt Phosphatrest ab und transloziert wieder auf zytosol. Seite des ER
Zytosol → Teilweise Trimmen der Oligosaccharidketten (auf 5 Zuckerreste)
Zu Golgi-Apparat über Vesikel → Anheftung von typ. Saccharidresten mittels Glykosyl-TF
- NAcGlc (N-Acetylglucosamin)
- Galactose
- Fukose??? (meinen die fruktose?)
- Sialinsäure = N-acetylneuraminsäure

→ 2 Typen: mannosereicher und komplexer Typ

O-glykosidisch → an Sauerstoffatom in der Ser-/Thr-Seitenkette (im Golgi-Apparat)
Bekommen Zuckeranteile in Zisternen des Golgi-Apparats
Keine Dol-P oder ähnliches im Spiel
Kohlenhydrate werden auch vorher mit UTP aktiviert

Answer 117

A

Rezeptorvermittelte Endozytose in Hepatozyten (Asialoglykoprotein-Rezeptoren)
Entfernung der endständigen NANA (Sialinsäure) durch Neuramidasen (Gefäßwände ?**ich schätze die produzieren das?)
Folgender Zucker (Galactose ?immer?) signalisiert Abbau in Lysosomen

Answer 118

A

Plasmaproteine → alpha1/2-Globuline, beta-Globuline, Immunoglobuline
Hormone → TSH, FSH, hCG (humanes choriongonadotropin)
Glykokalic → Membranproteine mit Kohlenhydraten

Internet: Als Glykokalix bezeichnet man den an Proteine oder Lipide gebundenen Kohlenhydratanteil der extrazellulären Seite der Zellmembran

Answer 119

A

Lipide zunächst emulgieren → durch amphiphile Lipidmoleküle (FS, Phospholipide, Cholesterin, MAG (monoacylglycerol)
Hydrophile Enzyme können nun angreifen und Lipide zerlegen
Lipidbruchstücke bilden zusammen mit Gallensäuren Mizellen → Resorption von Enterozyten (freie Diff.)
Lipide gelangen ins Lymphsystem → direkter Transport ins Fettgewebe und über Ductus thoracicus ins Blut
Transport im Blut über Albumin und Lipoproteine

Internet: die freie Diffusion durch eine Plasmamembran und die erleichterte Diffusion durch Kanalproteine

Answer 120

A

Mund: Zungengrundlipase
Magen:
Magenlipase
Emulgieren durch Magenmotorik
Dünndarm:
Emulgieren mit Gallensäuren → feine dispergierte Mizellen
Pankreaslipase
- N-term. Domäne → aktives Zentrum mit Serin
- C-term. Domäne → Assoziation mit Phospholipiden und Gallensäuren

→ Lipasen spalten TAGs: zu beta-MAG + 2 FFA (+kleiner Teil Glycerin + DAS)

Answer 121

A

2-MAG + FFA bilden mit Gallensäuren gemischte Mizellen (konjug. Gallensäure)→ die Mizellen zerfallen an Mikrovilli der Enterozyten
Aufnahme in Enterozyten durch freie Diffusion → dort Weiterverarbeitung:
Gallensäuren → enterohepatischer Kreislauf
FFA (C <12) → über Diffusion in Phortaderblut und an Albumin gebunden
FFA (C > 12) → Aktivation und Veresterung mit Monoacylglycerinen (TAGs entstehen)
- FFA + ATP + HS-CoA → Acyl-S-CoA + AMP + PPi
  - Acyl-CoA-Transferase bildet zunächst Acyl-AMP und dann Acyl-CoA
  - PP wird in zwei anorgan. Phosphorsäuremolekülen gespalten → Energie in Reaktion
  - Aktivierte FS zu sER für Re-veresterung

Answer 122

A

→ Spaltung durch Pankreasenzyme:

Phospholipase A → spaltet gesättigte FS am C1 oder C2 ab
Phospholipase B → spaltet ungesättigte FS am C1 + C2 ab
Phosphodiesterase → spaltet zw. Phosporsäure und Serin/Cholin/Ethanolamin/Inositol
Phosphatase → spaltet zw. Phosphorsäure und Glycerin

Answer 123

A

FS → siehe oben (Mizellenbildung + Resorption)
Glycerin → nicht-osmot. wirkasame Substanz (wie Wasser per diffusion in Enterozyten
Rest → mittels Carrier in Enterozyten

→ Resynthese der Phospholipide im Enterozyten

Answer 124

A

→ Reveresterung der FS und beta-MAG zu TAG im glatten ER

Aktivierte langkettige FS (Acyl-CoA) werden mit ß-MAG zu TAGs reversestert
TAG-Biosynthese aus α-Glycerophosphat und Acyl-CoA

→ Transport mit resynth. Cholesterin u. Phospholipiden durch Triglycerid-Transfer-Protein vom ER zum Golgi

→ Assoziation mit Apolipoprotein B48 → Chylomikrone entstehen (Ausbild. eines Phospholipidmonolayer)

→ Chylomikronen werden in Lymphe abgegeben → über Ductus thoracicus ins Blut

Answer 125

A

Lipoproteine = lipophiler Kern und amphiphile Hülle mit eingelagerten Proteinen (zum Lipidtransport)

Überblick – Einteilung:

Nach KLassen (nach unten hin steigende Dichte, steigender cholesteringehalt, sinkender TAG gehalt):
Chylomikronen + chylomikronen-Remnants
VLDL + VLDL-Remnants + IDL
LDL
HDL
Nach funktionelle Gr.:
Triglycerinreiche Lipoproteine und ihre Remnants (Chylomikronen, VLDL, IDL)
Cholesterinreiche Lipoproteine (LDL, HDL)

→ TAG- Gehalt fällt und Cholesteringehalt steigt kontinuirlich von Chylomikronen hin zu HDL

Answer 126

A

→ für Wasserlöslichkeit und Signalstrukturen der Lipoproteine

A

Nur auf HDL → aktiviert LCAT (Lecithin-Cholesterin-Acyltransferase)
Veresterung von Cholesterin mit Lecithin → vollst. apolarer Cholesterinester → für Speicherung

B48

reines Trägerprotein, nur auf Chylomikronen und deren Restbeständen (nur in Mukosazellen des Darms ?verstehe ich nicht?)

B100

dient als Rezeptorligand, auf VLDL, IDL, LDL (in Leber produziert → in Peripherie = LDL-Rezeptor ?….n?)

B48 und B100 sind nicht zw. Lipoproteinen übertragbar!

C-I

Hemmt Bindung der triglycerinreichen Lipoproteine an Rezeptoren der Leber (Ausreichender TAG-Abbau)
Aktiviert LCAT

C-II

Cofaktor für Lipoproteinlipase (LPL) → spaltet TAG in Glycerin und FFA (dann Aufnahme von Zellen)
V.a. auf triglycerinreichen Lipoproteinen + HDL

E

Für Endozytose der Lipoproteione in der Leber → bindung an ApoE/ApoB100-Rez.
Auf nahezu allen Geweben des Körpers → v.a. NNR + Gonaden (Cholesterin für Steroide)

Answer 127

A

TAGs durch intest. Lipasen zu FFA + Monoacylglycerinen → Aufnahme in Mukosazellen
Resynthese zu TAGs → Anlag. von Cholesterin u. ApoB48 + ApoA = Chylomikron
Über Endozytose ins Lymphsystem
Aufnahme von ApoCII + ApoE von HDL in die Blutbahn (durch rechten Venenwinkel)

Answer 128

A

LPL + ApoCII → hydrolysieren TAGs der Chylomikronen → Freisetzung v. FFA + Glycerin

o FFA von umliegenden Gewebe aufgenommen (Brennstoff)

o Glycerin wird zur Leber transportiert

Chylomikronen verlieren TAGs → Chylomikronen-Remnants (im Kern hptsl. Cholesterin)
Remnants zu Leber → Aufnahme durch rezeptorvermittelte Endozytose mittels ApoE

Answer 129

A

Verteilung der aufgenommen Fette auf periphere Zellen
restliche Fette zur Leber transportiert

Answer 130

A

In Leber: endogene TAGs und endogenes Cholesterin + ApoB100 + ApoE → VLDL
Erhalten im Blut ApoCII + ApoE von HDL

Answer 131

A

Gleicht dem der Chylomikronen
Restkomponenten zu IDL → in Leber weiter zu LDL (weitere TAG-Abgabe)

Answer 132

A

Kern aus Cholesterinestern
Hülle aus ApoB100, freiem Cholesterin und Phospolipiden

Answer 133

A

Transporter von Cholesterin in periph. Gewebe (Verteilung des hepatischen Cholesterins im Körper)
Regulator der dortigen Cholesterinbiosynthese:

o LDL bind. über ApoB100 an LDL-Rez. + Interaktion mit Clathrin
o Endozytose des LDL-Rez.-Komplexes → LDL-Partikel entstehen
o Vesikel verschmelzen mit Lysosomen → sek. Lysosome
o Lipasen setzen Cholesterin + Cholesterinester frei, Proteasen zerlegen ApoB100

o Cholesterin dient als Membranbaustein (überschüssiges verestert durch ACAT)

Internet: Clathrin ist ein Protein, das an der Einstülpung von Zellmembranen und der Bildung von Vesikeln beteiligt ist (vor allem bei der Clathrin-vermittelten Endozytose). Nach dem Abschnüren wird das Clathrin der Stachelsaumbläschen (clathrin-coated vesicles) ATP-abhängig entfernt („uncoating“ durch die uncoating-ATPase).

Answer 134

A

Naszente/diskoidale (HDL-Partikel in Leber + Darm synth.: enthalten ApoAI + AII + AIV
Binden an LCAT → verestert Cholesterin mit Lecithin
HDL-Vorstufen nehmen Cholesterinester in hydrophoben Kern auf → werden rundlich = HDL
In HDL-Hülle kann weiteres Cholesterin aus Plasma aufgenommen werden

Answer 135

A

Aufnahme von überschüssigen Cholesterin aus Peripherie → Verteilung

o Über ApoE an Leber

o Über Scavenger-Rezeptoren an bestimmtes Zielgewebe (z.B. für Steroidprod.)

Unterstützung anderer Lipoproteine bei deren jeweiliger Aufgabe

o Cholesterinester von VLDL + Chylomikronen zu LDL (mittels CETP)

o TAGs aus LDL zu VLDL

Verteilung der austauschbaren ApoC + ApoE

Answer 136

A

Exogene Hyperlipidämie (I)
Fettinduzierte Hypertriglyceridämie
Ursache: familiärer Defekt der Lipoproteinlipase oder Mangel an C-II
Folge: Chylomikronen ↑ → TG ↑
Familiäre Hypercholesterinämie (IIa):
LDL-Rezeptor-Defekt Cholesterinspiegel ↑
Cholesterin-Partikel zu lange im Blut → oxidative Modifiz. = ox-LDL
Von Makrophagen über Scavenger-Rez. aufgenommen → Schaumzellen
Ablagerung in Gefäßwand, Bild. von Lipidflecken → atherosklerotische Plaques
Chylomikronämie (I,V)
Mangel an LPL oder ApoCII → Chylomikronenfraktion ↑
TAGs werden in Chylomikronen verpackt aber nur sehr langsam in Musk./Fett freigesetzt
Risiko der akuten Pankreatitis durch Mikrozirkulationsstörungen
Familiäre Hypertriglyceridämie (IV)
TAGs im Plasma ↑ → LDL-Fraktion↑
Kohlenhyratinduz. Hyperlipidämie (nach KH-Mahlzeit Lipide deutlich erhöht)
Häufig mit andere Stoffwechsel Störungen verbunden (D.m. II, Adipositas, Gicht)
Kann zu Chylomikronämie führen

Answer 137

A

Speicherung der Lipide in Form von TAGs (fast alle Zellen) → v.a. in Adipozyten + Leber
Bei ausreichenden Energieangebot → Lipogenese
Bei Energiemangel (Gluc ↓) werden TAGs mobilisiert → Lipolyse
Fettgewebe dient außerdem zur Wärmeisolation und als Baufett

Answer 138

A

Aktivierung der Fettsäuren
FS kommen aus Leber oder werden in Adipozyten selbst hergestellt
Im Adipozyten: FS → Acyl-CoA (ATP-abhängig durch Acyl-CoA-Synthetase)
Aktivierung des Glycerins
Phosphorylierung des Glycerins zu Glycerin-3-P
- Fettgewebe: Glyceron 3-P → Glycerin-3-P (NADH/H+-abhängig, Gly-3-P-DH)
- Leber, Niere, Darm: Glycerin → Glycerin-3-P (Glycerokinase)
Fettgewebe ist auf ausreichend Gluc (GLUT4) im Blut angewiesen (Glyceron-3-P aus Glykolyse)

Answer 139

A

Herstellung des Phosphatidats
Glycerin-3-P + 2 Acyl-CoA → 1,2-DAG-3-P (=Phosphotidat)
Katalyse mittels Acyl-CoA-Glycerin-3-P-Acyl-TF
Weiterer Aufbau zu TAG
Phosphatidat → 1,2-DAG (Phosphatidat-Phosphatase)
1,2-DAG + Acyl-CoA → TAG (DAG-Acyl-TF)

→ TAGs werden nun gespeichert (Adipozyt) ,in VLDL verpackt (Hepatozyt) oder sezerniert (Gl.mammaria)

Answer 140

A

Abbau der TAGs im Darm Pankreas-Lipase
Lipide werden zunächst emulgiert (im Darm v.a. durch Gallensäuren)
Pankreaslipase spaltet TAGs → DAG + MAG + FFA → über Mizellen in Enterozyten
Abbau der TAGs im Blut → Lipoprotein-Lipase
TAGs werden in Lipoproteinen zu Zielzellen transportiert
Lipoprotein-Lipase spaltet TAGs → Spaltprodukte werden von Zellen aufgenommen
Abbau der TAGs im Fettgewebe→ intrazell., hormonsensitive Lipase
Adipozyten werden durch Hormone über Energiemangel informiert
Adrenalin, Glukagon → cAMP ↑ → TAG-Lipase aktiviert
- TAG → 2 FFA + MAG (TAG-Lipase)
- MAG → FFA + Glycerin (2-MAG-Lipase)
Spaltprodukte verlassen dann die Fettzelle
- Brennstoffe für Leber, Herz, Musk., Niere (FS in ß-Oxidation und Glycerin in Glykolyse)
- Substrat für Gluconeogenese der Leber (Glycerin)

Answer 141

A

→ Hormonsensitive Lipase ist interkonvertierbar → phosphorylierte Form ist aktiv (cAMP-Kaskade)

Aktivierung → A, NA, Glucagon, ACTH, TSH, Cortisol
Inaktivierung → Insulin

Answer 142

A

Fettsäuresynthese sehr aktiv in: Leber, Fettgewebe, Mamma lactans
Findet im Cytosol statt
Baustoff ist Acetyl-CoA (aus Mitochondiren)→ zur Synthese in Malonyl-CoA umgewandelt
Durch Acetyl-CoA-Carboxylase katalysiert (biotinabhängig) → geschwindigkeitsbest. Schritt
Acetyl-CoA gelangt über Malat-Shuttle aus Mito in Cytosol
Synthese durch Multienzymkomplex: Fettsäure-Synthase
2 SH-Gruppen → zentrale (an ACP = Acyl-Carrier-Protein) + periphere (an Cys)
7 Enzyme:
- Malonyl-Transferase (MT)
- Acetyl-Transferase (AT)
- Kondensierendes Enzym (CE)
- 3 Reduktionsenzyme (NADPH ist Reduktionsmittel)
- Thioesterase (TE)

Answer 143

A

1) Starter-Acetylrest bindet an zentrale SH-Gruppe → durch Acetyl-TF an periphere SH-Gr.
2) Malonylrest wird auf zentrale SH-Gr durch Malonyl-TF übertragen
3) Kondensationsreaktion -> von Malonyl-CE katalysiert

Acetylrest von periph. SH-Gr wird auf Malonylrest der zentralen SH-Gr. übertragen
Acetacetylrest entsteht (pro Runde 2 C-Atome mehr)

4) Reduktion → Dehydratisierung → Reduktion:

Acetacetylrest wird von ß-Ketoacyl-Reduktase zu D-3-Hydroxybutylrest reduziert (NADPH/H+-abh.)
Wasserabspaltung durch Dehydratase von D-3-Hydroxybutylrest → trans-3-Enoylrest
Durch Enoylreduktase zu Butylrest reduziert (NADPH/H+-abh.)

5) Zwischenlagerung: Butylrest wird auf periphere SH-Gr. übertragen → neuer Malonylrest an zentrale SH-Gr.
6) Wdh. d. Synthesezyklen bis C16-18 (v.a. Palmitinsäure)
7) Hydrolytische Spaltung des Acylrest von zentraler SH-Gruppe des ACP (miittels Thioesterase)

⇒ Summengleichung:
8 Malonyl-CoA + 16 NADPH/H+ → CH3-(CH2)14-COOH + 8CO2 + 7H2O + 8CoA + 16NADP+

⇒ HerkunftdesNADPH/H+:
o Pentosephosphatweg

o Malat-Enzym:

Acetyl-CoA aus Mito wird in Citrat umgewandelt → in Cytosol zu Acetyl-CoA + Oxalacetat
Oxalacetat → Malat (Malat-DH)
Malat → Pyruvat (Malat-Enzym) NADP+ → NADPH/H+

Answer 144

A

Regulation von Acetyl-CoA-Carboxylase (geschwindigkeitsbest. Schritt):
Allosterisch
↑: Citrat
↓: Malonyl-CoA + Palmioyl-CoA + AMP
Hormonell
↑: Insulin
↓: Glucagon + Adrenalin

Answer 145

A

Palmitat wird mit C2-Resten verlängert
Substrat: Acetyl-CoA (aus Mitochondrien) → Malonyl-CoA (nach Decarboxylierung im ER)
Als Reduktionsmittel dient NADPH
Einzelne Enzyme, kein Multienzymkomplex

Answer 146

A

Enzyme: Desaturasen → v.a. in Leber (mikrosomale, mischfunktionelle Oxygenasen)
∆9-Desaturase → Substrat: gesättigte FS
∆6-/5-/4-Desaturase → Substrat: ungesättigte FS
Doppelbindungen zw. Carboxylgruppe und dem C-Atom 9-10
Weiter entfernt gelegene Doppelbind. werden nicht synthetisiert → essenziell (z.B. Linol- u. Linolensäure)
Vorgang:
Elektronen von NADPH/H+ (Red.-Mittel) auf FAD
Hämeisen d. Cytochrom b5 zu zweiwertigen Form reduziert
Elektronen von Hämeisen auf ein Eisenzentrum der Desaturase übertragen
2 Elektrronen reagieren mit O2 und dem gesättigten Acyl-CoA

-< Doppelbindungentstehtund2H2Owerdenfreigesetzt

Answer 147

A

Arachidonsäure ist Ausgangsstoff → in Membranphospholipiden eingebaut
Mittels PLA2 wird Arachidonsäure herausgelöst
Durch Mediatoren (Bradykinin), Zytokine oder Wachstumsfaktoren wird PLA2 aktiviert
Lipocortin-1 hemmt PLA2 (Bildung durch Glukokortikoide induziert)
COX- oder LOX-Weg:
Cyclooxygenaseweg → Prostaglandine + Thromboxane (Index 2 → Doppelbind. außerhalb des Rings)
Lipoxygenaseweg → Leukotriene (Index 4)

Answer 148

A

COX hat Cyclooxygenase- und Peroxidaseaktivität
- COX I → konstitutive Expression von allen Zellen
- COX II → induzierte Expression bei Entzündungsprozessen (durch Endotoxine, Zytokine,GF)
- COX III → konstitutive Expression im ZNS
Arachidonsäure → PGG2 (Ringschluss) → PGH2 (O2-abh. Reduktion)
PGH2 weiter zu:
- PGD2 (PGD-Synthase)
- PGE2 (PGE-Synthase)
- PGF2α (PGF-Synthase)
- PGI2 (PGI-Synthase)
- TXA2 (TXA-Synthase)

Answer 149

A

Relativ hydrophil → G-Protein gekoppelte Membranrezeptoren (siehe 70.1.)

Answer 150

A

PG-D/F → Kontraktion der glatten Musk. (Bronchien, Uterus)
PG-E → Vasodilatation + Hemmung der Lipolyse (Antag. der Katecholamine) + Muzinsekretion ↑
PGs → vermehrt in entzünd. Gewebe, erhöhen Empfindlichkeit der Schwerzrezeptoren
PG-I2 → Prostacycline hemmen Thrombozytenaggregation (Antagonist zu TX)
TX → aus beschädigten Thrombos, fördern Thrombozytenaggregation

Answer 151

A

Synthese: Arachidonsäure → 5-HPETE → LTA4 (katalysiert durch 5-LOX)

→ LTB4
→ LTC4 → LTD4 → LTE4

Rezeptoren: Membranständige, G-Protein gekoppelte Rezeptoren → Aktivierung der PLC ( → IP3/DAG)
Wirkung:
LT-B4 → Freisetzung bei Entzündungen, wirkt chemotaktisch
LT-C4/-D4/-E4 → Broncho- u. Vasokonstriktion, Permeabilität postkapillärer Venolen ↑ (Ödembild.)

Answer 152

A

Fettsäuren müssen aktiviert werden → an CoA gebunden (ATP-abhängig mittels Acyl-CoA-Synthetase)
ß-Oxidation findet in Mitochondrien statt → zyklisch, immer 2 C-Atome in Form von Acetyl-CoA abgespalten
Acyl-Gr. wird mittels Carnitin-Acyl-Transferase I auf Carnitin übertragen
Acyl-Carnitin mittels Carnitin-Acylcarnitin-Translokase in Mitochondrium (unbelad. Carnitin raus)
Acyl-Gr. Mittels Carnitin-Acyl-Transferase II auf mitochondriales CoA
Oxidationsmittel: FAD in erster (Flavinadenindinukleotid) + NAD+ in zweiter
Thiolyse mitels zweiten CoA

Answer 153

A

Abbau gesättigter, geradzahliger Fettsäuren:

1) Oxidation von Acyl-CoA durch Acyl-CoA-Dehydrogenase

Produkt ist trans-2-Enoyl-CoA (ungesättigte FS mit Doppelbindung zw. C2-3)
Oxidationsmittel: FAD → FADH2 (H weiter an ETF → Elektronen an Ubichinon)

2) Hydratisierung der Doppelbind. von Enoyl-CoA mittels Enoyl-CoA-Hydratase
* L-3-Hydroxal-CoA entsteht (L-Form wegen Wasseranlag. an trans-Doppelbind.)
3) Oxidation des C3 von L-3-Hydroxyacyl-CoA durch L-3-Hydroxyacyl-CoA-DH zu einer Ketogruppe

3-Ketoacyl-CoA entsteht
Oxidationsmittel: NAD+ → NADH/H+ (weiter zu Komplex I der Atmungskette)

4) Thiolyse von 3-Ketoacyl-CoA durch SH-Gr. eines weiteren CoA mittels ß-Ketothiolase

Acetyl-CoA + Acyl-CoA (2 C kürzer) entstehen
Verkürztes Acyl-CoA durchläuft erneut Reaktionszyklus → am Ende Acetoacetyl-CoA
Acetoacetyl-CoA je nach Stoffwechsellage zu 2 Acetyl-CoA oder zu Leber für Ketogenese

Answer 154

A

Abbau ungesättigter Fettsäuren:

Eigentlich wie bei gesättigten → zusätzlich Isomerase + Reduktase notwendig
Position der Doppelbindung für Abbau entscheidend:

• nach ungeraden C-Atom
→ cis-3-Enoyl-CoA-Isomerase (cis zu trans Doppelbindung)

nach geraden C-Atom

→ 2,4-Dienoyl-CoA-Reduktase (2,4-Dienoyl-CoA zu 3-Enoyl-CoA) → NADPH/H+ ist Red.-Mittel

→ Dann cis-3-Enoyl-CoA-Isomerase (cis zu trans Doppelbindung)

Mehrfach ungesättigte Fettsäuren: Position der ersten Doppelbindung entscheidend

→ Ungeradzahliges C-Atom: Isomerase

→ Geradzahliges C-Atom: Reduktase + Isomerase

Answer 155

A

Abbau ungeradzahliger Fettsäuren:

ß-Oxidation wie bei geradzahligen FS -> am Ende entsteht Propionyl-CoA → weiter zu Succinyl-CoA
Schritte:
Propionyl-CoA → D-Methylmalonyl-CoA (ATP, Biotin, Propionyl-CoA-Carboxylase)
D-Methylmalonyl-CoA → L-Methylmalonyl-CoA (Racemase/Epimerase)
L-Methylmalonyl-CoA → Succinyl-CoA (VitB12 abhängige Methylmalonyl-CoA-Mutase)

→ Weitere Verstoffwechselung im Citratzyklus

Answer 156

A

Durch ß-Oxidation entstehen:
Acetyl-CoA → Citratcyclus
FADH2 + NADPH/H+ → Atmungskette
Beispiel Palmitinsäure (C16) → Abbau in 7 Reaktionszyklen
Palmitoyl-CoA + 7FAD + 7NAD + 7CoA + 7H2O → 8 Acetyl-CoA + 7FADH2 + 7NADH/H+
- FADH2 1,5 ATP (7x)
- NADH/H+ 2,5 ATP (7x)
- Acetyl-CoA 10 ATP (8x)
108 ATP gewonnen – 2 ATP verbraucht (für Aktivierung) = 106 ATP Gewinn

Answer 157

A

2 Mögl. für Acyl-CoA → je nach Glukosewert im Blut:
Bei schlechter Energieversorgung → ß-Oxidation
Bei guter Energieversorgung → Einbau in TAG oder in Phospholipide
Regulation beim Transport der FS in Mitochondrium → Carnitin-Acyl-Transferase I

→ Malonyl-CoA (bei FS-Synthese) hemmt Carnitin-Acyl-Transferase I / ß-Oxidation

Steigerung der Transkriptionsrate für Carnitin-Acyl-Transferase

→ Durch hohe Konz. an langkettigen FS + Schilddrüsenhormone

Answer 158

A

Propionacidämie
Defekt der Propionyl-CoA-Carboxylase → Hydrolyse Propionyl-CoA → Propionsäure-Spiegel ↑
Propionsäure führt zur metabolischen Azidose
Therapie: eingeschränkte Proteinzufuhr
Methylmalonacidämie u. –urie
Defekt der Methylmalonyl-CoA-Mutase → Methylmalonat ↑ + Ausscheidung in Urin
VitB12-Mangel hat ähnliche Auswirkungen → Methylmalonat-Konz. ist Kriterium für Bewertung der Vit-Versorgung von VitB12

Answer 159

A

ß-Hydroxybutyrat, Acetacetat, Aceton
im Blut<0,2mM
Bildung in Mitochondrien der Leber
alternative Energiequellen in Hungerzeiten
Sind wasserlöslich und leicht oxidierbar
Ketogenese steigt wenn Plasma-FS-Spiegel ↑

Answer 160

A

Folge: Gluconeogenese, AS-Abbau, Lipolyse ↑
Anfallende FS und ketoplasmat. AS zu Acetyl-CoA
Acetyl-CoA staut sich an (nicht alles in Citrat-Cyklus)

→ Ketogenese

Answer 161

A

ß-Oxidation wird kaum durch Produkte gehemmt (Regulation außerhalb des Mito)
Menge an mitoch. CoA ist begrenzt
Bei vermehrten Ablauf der ß-Oxidation würde iwann CoA-Mangel auftreten
Bei Ketogenese entsteht CoA → Verhindert Hemmung der ß-Oxidation durch CoA-Mangel

Answer 162

A

Entstehung von Acetoacetat:

I. AusAcetoacetyl-CoA
2 Acetyl-CoA → Acetocetyl-CoA (3-Ketothiolase)

Acetoacetyl-CoA + H2O → Acetoacetat (Acetoacetyl-CoA-Hydrolase)

II. Umweg über HMG-CoA

Acetoacetyl-CoA + Acetyl-CoA + H2O → D-3-HMG-CoA (mitoch. ß-HMG-CoA-Synthetase)
HMG-CoA → Acetacetat + Acetyl-CoA (ß-HMG-CoA-Lyase)
Acetoacetat (ß-Ketosäure) hat zwei weitere Wege:
Mittels ß-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase zu D-3-Hydroxybutyrat

→ NADH/H+ wird oxidiert (Verhältnis von NADH/H+ zu NAD+ bestimmt das Verhältnis von Hydroxybutyrat zu Acetacetat)

Spontane, nichtenzymatische Decarboxylierung zu Aceton

→ Keine Verwend. Im Organismus, wird ausgeatmet (süßlicher Geruch der Atemluft)

Answer 163

A

In peripheren Organen: Herzmuskel, Muskel, Nierenrinde, Gehirn (in Leber nicht !!! Enzyme fehlen)
Dienen in Hungerzeiten als alternative Energiequelle
Vorgang: Leber gibt ß-Hydroxybutyrat ab (wird weiter verstoffwechselt)
ß-Hydroxybutyrat + NAD+ → Acetacetat + NADH/H+ (beta-hydroxybutyrat-DH)
Acetacetat + Succinyl-CoA → Acetacetyl-CoA + Succinat (Ketoacyl-CoA-TF)
Acetacetyl-CoA + CoA-SH → 2 Acetyl-CoA (Thiolase)

→ NADH/H+ → Atmungskette

→ Succinat + Acetyl-CoA → Citratzyklus

Answer 164

A

Ketonämie: Ketonkörper-Oxidation < Ketogenese (physiolog. Ketose beim Fasten → 3-5mM)
Ketoazidose:
Insulinmangel (D.m.) Lipolyse↑ FFA + Acetyl-CoA ↑ Ketogenese ↑
Ausreichend Glucose vorhanden kein Abbau der Ketonkörper → Anhäufung im Blut

→ metabolische Azidose: Polyurie, Schwäche, Sehstörung, Bewusstseinsstörung

Ketoazidotisches Koma:
Extremfall der Ketoazidose (pH < 7)
Therapie: Flüssigkeitsersatz, Insulinsubstitution, Elyt-Ersatz → langsame Normalisierung des Stoffwechsels

Answer 165

A

Allgemein:

Bestandteil biologischer Membranen + intrazelluläre Signalmoleküle
Außerdem Bestandteil der Gallenflüssigkeit und des Surfactants
Wichtige Vertreter:
Glycerophosphatide → Phosphatidyl-Cholin (Lecithin), -Etholamin, -Serin, -Inositol
Sphyngophosphatide → Sphyngomyelin (Ceramid mit Lecithin oder Phosphatidylethanolamin)

→ Lecithin (mittels Flippase) + Sphingomyelin v.a. an Membranaußenseite, Rest an Membraninnenseite

Answer 166

A

Erster Schritt: Glycerin-3-P + 2 Acetyl-CoA → Phosphatidat + 2 CoA-SH (Acyl-Transferase katalys.)
Lecithin + Phosphatidyl-Ethanolamin → Alkohol wird aktiviert
ATP-abhängige Phosphorylierung von Cholin/Ethanolamin → Phosphorylcholin/ -ethanolamin
Reag. mit Cytidintriphosphat (CTP) → CDP-Cholin / CDP-Ethanolamin
Phosphatidat dephosphoryliert mittels Phosphatase zu Diacylglycerin
Phosphotransferase überträgt Phosphorylcholin-/ Phosphorylethanolamingruppe auf DAG
Unter CMP-Abspaltung entsteht Phosphatidyl-Cholin/ -Etholamin
Phosphatidyl-Serin u. –Inositol → Phosphatidat wird aktiviert
Phosphatidat mit CTP zu CDP-DAG unter Abspaltung von Pyrophosphat
CDP-DAG reagiert mit Inositol oder Serin unter CMP-Abspaltung
Phosphatidyl-Inositol /-Serin entsteht
Überführung der Glycerophosphatide ineinander:
Im Mittelpunkt steht Phosphatidyl-Ethanolamin → zu Lecithin oder Phosphatidyl-Serin
mittels Phosphatidyl-Ethanolamin-Methyltransferase zu Lecithin (dreifache Methylierung)
durch enzymatischen Austausch der Ethanolamingruppe → Phosphatidyl-Serin

Answer 167

A

Phospholipide werden durch Phospholipasen gespalten (Hydrolasen → Spaltung unter Wassereinfüg.)
Einteilung der Phospholipasen bzgl. Angriffsorten an den Phospholipiden:
Phospholipase A1,2 → spaltet gesättigte FS am C1 oder C2 ab
Phospholipase B → spaltet ungesättigte FS am C1 + C2 ab
Phosphodiesterase (C) → spaltet zw. Phosphorsäure und Serin/Cholin/Ethanolamin/Inositol
Phosphatase (D) → spaltet zw. Phosphorsäure und Glycerin

Answer 168

A

Stammt nicht von Glycerin ab → Synthse findet im Lumen des ER und im Golgi-Apparat statt

Synthseschritte: (PALP ist Coenzym)

Sphingosin-Synthese: Palmitoyl-CoA + Serin → Dehydro-Sphingosin → Dihydro-Sphingosin → Sphingosin
Ceramid Synthese: Sphingosin + Acyl-CoA → Ceramid
Weiterverarbeitung des Ceramids:

Ceramid + Phosphatalkohol → Sphingomyelin + DAG(Diacylglycerin)
Ceramid + UDP-Glc/gal → Cerebrosid + UDP
Cerebrosid + UDP-Glc/Gal → Gangliosid

→ Spingomyelin → beinhaltet kein Monosaccharid (sondern: Lecithin oder Phosphatidylethanolamin)

→ Cerebrosid → 1 MOnosaccharid, Ceramid reagiert mit UDP-Gluc/-Galac

→ Gangliosid → bis zu 7 Monosaccharide, schrittweise übetragen durch Glykosyltransferasen

Answer 169

A

Glykoproteine binden an Sphingolipide → so zugänglich für lysosomale Hydrolasen
Ganglioside → Galaktosidasen, Glucosidasen, Neuraminidasen, Hexosaminidasen
Sphingomyelin → Sphingomyelinidasen

→ Zerlegen Sphingolipide in Einzelteile (Abbau vonder Seitenkette her)

(konnte im internet nichts zu cerebrosid finden)

Answer 170

A

Angereichertes Lipid: Sphingomyelin

Betroffene Organe: ZNS, Leber

Defekt von: Sphingomyelinidase

Symptome: Krampfanfälle, Hepatomegalie

Answer 171

A

Angereichertes Lipid: Glucocerebroside

Organe: ZNS, Niere (bei symptomen scheint auch leber betroffen)

Defekt: Glucocerebrosidase

Symptome: Kampfanfälle, Hepatosplenomegalie

Answer 172

A

Angereichertes Lipid: GM2-Gangliosid

Organ: ZNS + PNS

Defekt: Hexosaminidase A

Symptome: Ataxie (Störung im geordneten Ablauf und in der Koordination von Muskelbewegungen), Demenz, psychomotorische Störungen

Answer 173

A

Bestandteil biolog. Membranen (Fluidität) + Vorstufe von Steroidhormonen u. Gallensäuren
Hauptsyntheseort: Leber + Darmmukosa → ca. 0,8g täglich
Erste schritte der Biosynthese findem im Zytosol statt → Fertigstellung im sER
Ausgangsstoff ist Acetyl-CoA:
Quelle: Glykolyse, Pyruvat-Dehydrogenase-Reak., beta Oxidation, Abbau von AS

Internet:

Die Pyruvatdehydrogenase setzt Pyruvat unter der Freisetzung von CO2 zu Acetyl-CoA um. Während dessen wird ein NAD+ zu NADH reduziert. Der Reaktionsverlauf der Pyruvatdehydrogenase ist irreversibel - das heißt, die Reaktion verläuft nur in eine Richtung.

Answer 174

A

Kondesation:

2 Acetyl-CoA → Acetoacetyl-CoA + CoA-SH (Acetoacetyl-CoA-Thiolase)
Acetoacetyl-CoA + Acetyl-CoA -> HMG-CoA + CoA-SH (HMG-CoA Synthase)

Reduktion: (ß-HMG-CoA Mevalonat)

beta-HMG-CoA durch HMG-CoA-Reduktase zu Mevalonat (→ Schlüsselenzym, Schrittmacher-Reaktion)
Verbrauch von 2 NADPH/H+; CoA-SH wird abgespalten

Aktivierung und Decarboxyllierung von Mevalonat

Mevalonat 3x phosphoryliert (durch Kinasen, 3 ATP notwendig)
Zwischenprodukt: 3-P-5-PP-Mevalonat unter Phosphatabspaltung decarboxyliert → Isopentenyl-PP

Isomerisierung und Polymerisierung

Isopentenyl-pP → Dimethyl-Allyl-PP (Isomerase)
Dimethyl-Allyl-PP + Isopentenyl-PP → Geranyl-PP (Dimethyl-Allyltransferase)
Geranyl-PP + Isopentenyl-PP → Farnesyl-PP (Geranyltransferase)
Jede Reaktion erfolgt unter PP-Abspaltung; Molekül um je 5 C-Atome länger
Nochfolgende Reaktion nun im Lumen des sER
2 Farnesyl-PP → Squalen (C30) (NADPH/H+; Squalen-Synthase)

Ringbildung:

Squalen → Squalenepoxid (NADPH/H+ + O2-Verbrauch)
Squalenepoxid → Lanosterin (C30) (Oxidosqualen-Zyklase) → Ringe werden geschlossen

Demethylierung
* 3x demethylierung und umlagerung der Doppelbindung: Lanosterin → → → Cholesterin (C27)

Internet:

Acetyl-CoA−Acetyltransferase (ACAT) (auch: 3-Ketothiolase oder Thiolase II) heißen Enzyme, die die Acetylierung von Acetyl-Coenzym A und die Umkehrreaktion katalysieren.

Answer 175

A

Schlüsselenzym ist zytoplasmatische beta-HMG-CoA-Reduktase

Allosterische Regulation: Mevalonat + Cholesterin hemmen beta-HMG-CoA-Reduktase allosterisch

Hormonelle Regulation: (Reduktase ist interkonvertierbares Enzym)

Glukagon → phosphoryliert beta-HMG-CoA-Reduktase → Hemmung/Inaktivierung
Insulin → dephosphoryliert beta HMG-CoA-Reduktase → Aktivierung

Regulation auf der DNA Ebene:

Transkription reguliert durch Sterinregulationelement (SREBP), je nach Cholesterinspeigel
Translationsrate verringert durch Metabolite des Mevalonats und freiem Cholesterin

Answer 176

A

Dient zur Speicherung und dem Transport von Cholesterin
Reaktionen dabei → Übetragung von FS auf freie OH Gruppe
ACAT (Acyl-CoA-Cholesterin-Acyl-TF) → FS von Acyl-CoAs (im ER)
LCAT (Lecithin-Cholesterin-Acyl-TF) → FS von Lecithin (im Blut), es entsteht Lysolecithin

Answer 177

A

Primäre/Familiäre Hypercholesterinämie (ca. 30%):
autosomal-dominat
genetischer LDL-Rezeptor Defekt → gestörte Aufnahme von LDL → bleiben im Blut -> kriegen oxidative Modifikation
Über Scavenger Rezeptoren in Makrophagen → Schaumzellen ( Als Schaumzellen sind transformierte Makrophagen, die eine massive Akkumulation von Lipidtropfen im Zytoplasma haben) → artherosklerotische Plaques
Artherosklerose bereits im Kindesalter
Sekundäre Hypercholesterinämie (ca. 70%)
Hypercholesterinämie durch Erkrankung oder Fehlverhalten zB. bei Überernährung, Adipositas, Diabetis mellitus, chron. Niereninsufficience, Hypothyreose

Internet:

In der Atherogenese transformieren im subendothelialen Raum Makrophagen zu Schaumzellen, in dem sie das modifizierte LDL (oxLDL) über Scavenger-Rezeptoren (LOX-1) aufnehmen und in Form von Lipidtropfen abspeichern. Die Aufnahme unterliegt keinem negativen Feedback - sie ist unkontrolliert und führt zu einer massiven Akkumulation von Lipidtropfen.

Die Transformation von Makrophagen zu Schaumzellen ist ein Schlüsselprozess der Atherogenese. Im Verlauf werden die Schaumzellen apoptotisch und es kommt zur Freisetzung von extrazellulären Lipidtropfen in der Intima. Dies wird als initialer Schritt der Bildung von atherosklerotischen Plaques angesehen.

Answer 178

A

Synthese von gallensäuren:

In Hepatozyten aus Cholesterin:
Primäre → Cholsäure (OH-gr an C 3, 7 ,12), Chenodesoxycholsäure (OH-Gr. an C 3, 7)
Gallensalze → Tauro-, Glykocholsäure
Sekundäre → Desoxycholsäure (OH-Gr an C 3, 12), Lithocholsäure (OH-Gr. an C 3)

Answer 179

A

duch Hydroxylierung

Cholesterin → Chenodesoxycholsäure (Cholesterin-7-alpha-Hydroxylase)
Chenodesoxycholsäure → Cholsäure (Cholesterin-12-alpha-Hydroxylase)

Answer 180

A

cholsäure → zu Taurocholsäure (mit Taurin) oder Glykocholsäure (mit Glycin) konjugiert
Gallensalze = primäre, konjugierte Gallensäuren

Answer 181

A

Glycin und Taurin werden im Darm durch Bakterien abgespalten → prim. Gallensäuren
Anschließend findet eine Hydroxylierung an C7 statt:
Cholsäure → Desoxycholsäure (OH-Gr. an C3 und C12)
Chenodesoxycholsäure → Lithocholsäure (OH-Gr. an C3)

Answer 182

A

Negative Rückkopplung der Gallensäuren auf:

beta-hMG-CoA-Reduktase
Cholesterin-7alpha-Hydroxylase

Answer 183

A

Enterohepatischer kreislauf: über Gallenwege sezerniert → im terminalen Ileum resorbiert → zurück zur Leber
Bei Bedarf Sezernierung ins Duodenum
Aufgaben:
Emulgatoren → fördert Fettverdauung (Micellenbildung)
Lösungsmittel für Cholesterin
Transport von: MAG, FFA, fettlösl. Vitaminen, Cholesterin (gemischte Mizellen zu Enterozyten)
Hilft bei der Ausscheidung von Cholesterin, Gallenfarbstoffen, Medikamenten, Hormonen

Answer 184

A

Synthese:

Cholesterin durch Dehydrogenase zu 7-Dehydrocholesterin (Provitamin D3)
Umwandlung in haut über UV-Licht zu Vitamin D3 (= Cholecalciferol)
Hydroxylierung in Leber + Nieren → 1,25-Dihydroxycholecalciferol (=Calcitriol → aktives Hormon)

Wirkung:

Serum Ca2+ ↑ durch:
- ↑ Ca2+ Resorption aus Darm
- fördert renale Ca2+ und P Resorption
- fördert Mineralisierung des Knochens (Ca2+ und P Einbau)

Internet:

3.2.3 …auf den Knochenstoffwechsel

Calcitriol besitzt direkte und indirekte Effekte auf den Knochenstoffwechsel:

indirekte Wirkung: Förderung der Knochenmineralisation und Synthese der Knochenmatrix über erhöhtes Kalziumangebot

direkte Wirkungen:

Osteoblasten: gesteigerte Synthese von Proteinen für den Knochenaufbau (z.B. kalziumbindende Proteine) und für den Knochenumbau (z.B. Matrix-Metalloproteasen)

Osteoklasten: vermehrte Differenzierung von Osteoklasten aus Vorläuferzellen, jedoch nur in Gegenwart von Osteoblasten, die auf ihrer Oberfläche RANKL exprimieren und somit den zugehörigen Rezeptor RANK aus Osteoklasten-Vorläuferzellen aktivieren.

Insgesamt bewirkt Calcitriol ein Knochenwachstum (beim Kind und Jugendlichen) bzw. eine Homöostase (beim Erwachsenen) mit angepasstem Umbau des Knochens.

Answer 185

A

Leiten sich von Cholesterin ab → Synthese in NNR, Hoden und Ovarien zB
schlecht wasserlöslich → transportproteine im blutplasma
Einteilung:
Mineralocorticoide (C21 → Zona glomerulosa): Aldosteron
Glucocorticoide (C21 → Zona fasciculata): Kortison, Kortisol
Androgene (C19 → Z. reticularis) Dehydroepianrosteron, Androstendion → Testosteron
Östrogene (C18 → Ovar) Östradiol, Östriol
Gestagene (C21 → Ovar): Progesteron, 17-Hydroxyprogesteron

Answer 186

A

Gallensteine → enthalten cholesterin, Gallenfarbstoffe, calciumsalze

Cholesterinsteine → ca. 90% aus Cholesterin, durch Auskristallisation von CHolesterin in Gallenblase
Pigmentsteine → v.a. aus Calciumsalzen des Bilirubins, Calciumphosphat und carbonat; entstehen durch Ausscheidung von nichtkonjugiertem Bilirubin oder Dekonjugierung von Bilirubinglucuronid

Answer 187

A

Rachitis oder Osteomalazie (Ca2+ mangel), v.a. in Wachstumsphase, Schwangerschaft, Stillperiode

Knochenmineralisierungsstörung → Knochendeformitäten
Elektrolytstörung

Answer 188

A

21-Hydroxylase Defekt:

Mangel an Cortisol- (Aldosteron) Biosynthese
Kompensatorisch wird vermehrt ACTH freigesetzt → Steigerung der Sekretion in der NNR → Überproduktion von Androgenen
Folge: pseudo-hermaphroditismus, virilismus (vermännlichung), körper und gesichtsbehaarung

Answer 189

A

Beim Abbau intrazellulärer Proteine ist jede Zelle für sich selbst verantwortlich
Plasmaproteine werden v.a. durch die Leber (Glykoproteine) und die Niere (Albumin) abgebaut
Peptidasen:
Gehören zu den Hydrolasen (spalten peptide unter Wasseranlagerung)
Einteilung:
- nach Lokalisation:
  - Verdauungsenzyme
  - Extrazelluläre Peptidasen (mit spezif. Funktionen)
  - Intrazelluläre Peptidasen (im Lysosom)
- Nach Peptidgröße:
  - Peptidasen
  - Proteinasen (zB Ser. Proteinasen = Trypsin)
- Nach Angriffsort:
  - Exopeptidasen (Peptidasen) → Angriff an Peptid-enden (Carboxy-/Aminopeptidase) → substratspezifisch
  - Endopeptidasen (Proteinasen) → Angriff an Proteinmitte (nicht substratspezifisch)
Schutz vor Selbstverdauung:
Enzymhemmer → zB. Serin-Protase-Inhibitoren
Inakitve Proenzyme:
- Aktivierung durch limitierte Proteolyse
- Tripsinogen im Duid. durch Enteropeptidasen zu Trypsin → katal. lim. Proteolyse anderer Peptidasen

Answer 190

A

Proteasomen und Ubiquitin
Proteasom (Multienzymkomplex) → unspezifische, multikatalytische Protease
Nur Proteine, die mit Ubiquitin markiert wurden werden abgebaut → wird nach Abbau wieder frei
Ubiquitinierung erfolgt an AS Lysin der abzubauenden Proteine
Lysosomaler Abbau:
Intrazellulärer Proteine
- Lysosomen bauen oft ganze Zellorganellen ab
- Hydrolyt. Enzyme → Peptidase, Kathepsin
Extrazelluläre Proteine
- Glykoproteine mittels Endozytose in Hepatozyten → Lysosomaler Abbau
- Albumin von Nierenepithelzellen aufgenommen → lysosomaler Abbau

Answer 191

A

Beginnt im Magen → Denaturierung durch HCl + Proteolyse durch Endopeptidase Pepsin (Protease)
Pepsin spaltet Protein an mehreren Stellen (v.a. neben Phe, Tyr, Leu) → Peptide weiter in Duodenum
Weitere Hydrolyt. Spaltung durch Pankreaspeptidasen und duodenale Peptidasen

Answer 192

A

AS-Aufnahme → sek.-aktiver Na+-Symporter (min. 7 spez. Carrier für AS in Enterozyten)
Di-, Tri- u. Tetrapeptide → Über H+-Peptid-Symport (PepT1)
Protonengradient über Na+/H+-Austauscher aufrecht gehalten
Angetrieben durch elektrochem. Gradient für Na+/K+-ATPase (3Na raus, 2K rein)
Werden nach Aufnahme durch zytoplasmat. Peptidasen in AS zerlegt
Hauptresorptionsorte sind unteres Duodenum u. oberes jejunum
AS werden über AS-Uniports an Pfortaderblut abgegeben

Answer 193

A

Aminosäuren:
Essentielle:
- → Fettfilm (PheTTVILLM) → Phe + Thr + Trp + Val + Ile + Leu + Lys + Met
- → teilweise essentiell: Histidin, Arg, Cys, Tyr
Nicht essentielle: Ala, Arg (R), Asn (N), Cys, Gln (Q), Gly, Pro, Ser, Tyr (Y), Aspartat, Glutamat
Limitierende AS:
fehlt eine der essentiellen AS → Störung in Eiweißsynthese (auch AS-Synthese eingeschränkt)
v.a.: Lysin, Methionin, Tryptophan

Answer 194

A

Hohe Wertigkeit → Anteil an essentiellen AS entspricht dem menschlichen Bedarf
tierische Eiweiße → komplette Eiweiße (hohe Wertigkeit)
pflanzliche Eiweiße → inkomplette Eiweiße (niedrige Wertigkeit)
Beispiele: Ei ist Bezugsgröße (Wertigkeit = 100)
Lactalbumin: 104
Rindfleisch: 92
Käse: 84
Reis: 63
Komplementierung → Aufwertung der inkompletten Eiweiße durch Beimengung anderer Nahrungsmittel
Komplementtierung sollte innerhalb einer Mahlzeit erfolgen (spätestens innerhalb von 2 Tagen)
V.a. wichtig für Vegetarier
Beispiel:
- 36% Vollei + 64% Kartoffel → Wertigkeit = 136
- 60% Vollei + 40% Soja → Wertigkeit = 124

Internet:

Lactalbumin, also known as “whey protein”, is the albumin contained in milk and obtained from whey. Lactalbumin is found in the milk of many mammals.

Answer 195

A

Gesamtheit der im menschl. Organismus verfügbaren freien AS → bei Mann ca. 120-130 g
gesamter AS-Pool wird 3-4 mal täglich umgesetzt (AS-Verdauung und Proteinbiosynthese)
AS-Pool sollte zu jeder Zeit vollst- und in richtiger Komb. aufrecherhalten sein → Bei Mangel wird proteinbildung geschwächt und Stoffwechsel funktioniert unter Umständen eingeschränkt

Answer 196

A

Transaminierung = Übertragung d. alpha Aminogruppe einer AS auf eine alpha Ketosäure (Ketosäure wird somit zur AS und AS zur Ketosäure)

Bedeutung:
Synthese von nichtessentiellen AS aus Ketosäuren (Alle AS lassen sich ineinander umwandeln)
Letztlich kann Stickstoff (überGlutamat + Aspartat) in Harnstoffzyklus der Leber eingehen
transaminierungen werden durch Aminotransferasen/Transaminasen katalysiert
Transaminasen besitzen Pyridoxalphosphat (PALP) als prosthetische Gruppe
Vorgang:
AS über Amino-Gr. an PALP → Schiffsche Base → hydrolyt. Spaltung zu alpha Ketosäure u PAMP
Andere alpha Ketosäure an PAMP → Reaktion rückwärts → neue AS u. PALP entstehen
Wichtigste Aminotransferasen:
Aspartat- Aminotransferase (ASAT)/ Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT)
- Aspartat + alpha-Ketoglutarat → Oxalacetat + Glutamat
Alanin-Aminotransferase (ALAT)/ Glutamat-Pyruvat-Transaminase (GPT)
- Alanin + alpha Ketoglutarat → Pyruvat + Glutamat
Diagnostik:
Gleichzeitige Erhöhung von ASAT (GOT) und ALAT (GPT) → Lebererkrankungen oder Leberstauung
De-Rits-Quotient = ASAT/ALAT
- <1 → Leichte Leberschäden
- >1 → schwere Leberschäden

→ ALAT liegt v.a. im Zytosol und wird bereits bei leichten Schäden der Zellmembran frreugesetzt → Blut

→ ASAT liegt v.a. im Mito und gelangt nur bei umfangreichen Schäden ins das Blut

Answer 197

A

Oxidative desaminierung:
aminor-gr. zunächst zu Iminogruppe oxidiert (ox. mittel ist NAD+ od. NADP+)
Anschließend hydrolyt. Spaltung Dder Imino-gr. → alpha ketosäure und ammoniak entstehen
Bsp.: glutamat-dehydrogenase-reaktion

→ Glut mittels Glut-Dehydrogenase zu Iminosäure → alpha-Ketoglutarat + NH3

hydrolytische Desaminierung:
Amino-Gr. wird unter Wasseranlagerung entfernt → OH-gr. an AS und Amino-gr. als Ammoniak NH3 abgespalten
Bsp. Glutaminase-Reaktion:

→ Glutamin mittels Glutaminase + H2O → Glutamat + NH3

Eliminierende Desaminierung:
Zunächst wassrrabspaltung von AS → beta hydroxylgr. ist voraussetzung (nur ser + thr)
Zwischenprodukt reagiert mit wasser zu alpha ketosäure und ammoniak
bsp.: → ser/thr mittels ser/thr-dehydrogenase zu pyruvat / alpha ketobutyrat

internet:

Imine sind organische Verbindungen, die eine Iminogruppe (=NH) enthalten, die mit dem benachbarten Kohlenstoffatom über eine C=N Doppelbindung verbunden ist.

Bei den α-Ketosäuren befindet sich die Ketogruppe (-C=O) am zur Carboxylgruppe benachtbarten C-Atom (α-C Atom).

Answer 198

A

Glutamin:

alpha-ketoglutarat + Ala/Asp → Glutamat + Pyruvat/Oxalacetat (ALAT/ASAST)
Glutamat → Glutamin (Gutam-Synthetase)

Asparagin:

Glutamat + Oxalacetat → alpha-Ketoglutarat + Aspartat (ASAST)
Aspartat → Asparagin (Asparagin-Synthetase)

Answer 199

A

GLutamin:

Glutamin <-> Glutamat (Glutaminase und H20 <->NH3)
Gutamat → alpha Ketoglutarat (Glu-DH, NADP + H20 → NADPH/H +NH4)

Asparagin:

Asparagin <-> Aspartat (Asparaginase, H20 <-> NH3)
Aspartat → Oxalacetat (ASAT, alpha-Ketoglutarat → Glutamat)

Answer 200

A

Tripeptid: Glutamat,Cystein,Glycin → Glutamat ist mit gamma carboxylgr. an Cystein gebunden
Synthese: im Cytosol von Erys durch Gluthation-Synthetase
Wegen SH-gr. am Cystenylrest → starkes Reduktionsmittel
SH-Gr. verbindet sich durch Ox. mit SH-gr. eines zweiten Gluthations (abgekürzt: GSH) zu einem Disulfid - Enzym: Gluthation-Peroxidase:
- 2 GSH + H2O2 → Gluthation-Disulfid (GSSG) + 2 H2O
Enzyme, Hb, Zellmembran des Erys werden so vor oxidative Noxen (=Schadstoffen) geschützt, wie zB:
H2O2 und andere Peroxide, Sauerstoffradikale (Superoxidradikale durch Superoxid-Dismutase zu H2O2)
Nitroverbindungen, Anilin, KCN
Glutathiondisulfid wird durch Glutathion-Reduktase und Verbrauch von NADPH/H+ (→ NADP+) kontinuierlich regeneriert/reduziert
NADPH/H+ entstammt Gluc-Abbau über Pentosephosphatweg:

→ Gluc-6-P + NADP+ → 6-P-Gluconolacton + NADPH/H+ (Gluc-6-P-DH)

→ 6-P-Gluconat + NADP+ → Ribulose-5-P + NADPH/H+ (6-P-Gluconat-DH)

Answer 201

A

Membranenzym gamma-Glutamyltranspeptidase: Bildung von Isopeptiden !extrazellulär! AS unter Verbrauch von Glutathion (und mit Glutamat, durch Transamidierung)

→ Nebenprodukt: Cysteinglycin

Beide Produkte werden intrazellulär transportiert → gamma-Glytamyl-Cyclo-Transferaseaktivität ist an Transport gekoppelt:
Aus Dipeptid wird AS frei → EZ AS nun IZ (intrazellulär)
gamma-carboxyl-gr. des Glutamatrests wird auch alpha-Amino-Gr. übertragen → 5 Oxoprolin entsteht
5-Oxoprolin wird unter ATP-Verbrauch zu Glutamat gespalten und mit Cysteinglycin wieder zu GSH resynthetisiert → wieder nach extrazellulär

Answer 202

A

Cystein-Notreserve (Cystein wichtig für Proteinbiosynthese, aber reaktionsfreudig)
Biotransformation: konjugation mit Gluthation macht Stoffe gewöhnlich mehr wasserlöslich → kann durch Nieren ausgeschieden werden

Answer 203

A

Genetischer Defekt der Gluc-6-P-Dehydrogenase
Folgen:
- Mangelhafte Bereitstellung von NADPH/H+ im Pentosephosphatweg
- Regenerierung von Gluthation wird weniger → Oxidationsschutz sinkt

→ Verminderter Membranschutz und hämolytische Krisen

→ V.a. bei oxidativem Stress: zB bei Abbau von Medis (Sulfonamide, ASS, Chloroquin) oder Nahrungsmitteln (beta-Glykoside der Fava-Bohne)

Answer 204

A

Bei physiologischem pH meist als Ammonium: NH4+
Stickstoff kann wegen seiner Toxizität nicht als NH3 in die Blutbahn → Alanin und Glutamin sind Transporter
Stickstoff letztlich als Harnstoff (H2N-CO-N2H) ausgeschieden → Harnstoffzyklus
Herkunft des Stickstoffs:
- Stickstoff Nummer 1: durch Transaminierung mit anschließ. Desaminierung, zB: Abbau Glutamin → Glutamat (+Ammoniak NH3)
- Stickstoff Nummer 2: 2 Transaminierungen, zB: Glutamat + Oxalacetat –ASAT→ alpha-Ketoglutarat und Aspartat (enthält N)

Answer 205

A

NH3 + 2ATP + CO2 → Carbamoyl-P + 2ADP +P (Carbamoyl-P-Synthetase I)
Carbamoyl-P + Ornithin → Citrullin (Ornithin-Carbamoyl-Transferase) → mittels Ornithin/Citrullin-Transporter vom Mitochondrium ins Cytosol
Aspartat + ATP + Citrullin → Agininosuccinat + AMP + PP (Arginino-Succinat-Synthetase) → spaltet Pyrophosphat aus ATP
Argininosuccinat <-> Arginin + Fumarat (Argininosuccinat-Lyase) Einzig reversible Rkt, Fumarat → Malat → oxalacetat → Aspartat
Arginin → Ornithin + Isoharnstoff (Arginase)

→ Isoharnstoff spontan zu Harnstoff und ornithin zurück ins Mitochondrium für den nächsten Zyklus

Answer 206

A

Ornithin, Citrullin, Argininosuccinat, Arginin → liegen nach Reaktion wieder unverändert vor
Verbraucht werden Stickstoff-Spender → Ammoniak und Aspartat
Außerdem nötig:
3 ATP !aufgepasst: trotzdem: 4 energiereiche Verbindungen (PP von einem ATP wird noch mal gespalten)
CO2

→ Weg des Fumarats zurück zum Aspartat liefert ein NADH/H+ (liefert über Atmungskette 2 ATP)

→ Gesamtbilanz wird 1 ATP verbraucht

Answer 207

A

Schlüsselenzym ist die Carbamoyl-P-Synthetase I
Allosterischer Aktivator ist N-Acetylglutamat
Indikator für viel Glutamat (AS und N viel vorhanden)
AS↑ → AS-Abbau↑ → Glutamat↑ → N-Acetylglutamat↑ → Aktivierung des Harnstoffzyklus

Answer 208

A

→ Bei Störung des Harnstoffzyklus kommt es zur Hyperammonämie → Hirnödem, Encephalopathie

Genetisch bedingte Enzymdefekte: direkt nach Geburt
Argininosuccinat-Lyase mangel: Mangel an Arginin und Ornithin → therapie: Arginin-Gabe und proteinarme Diät
Mangel an Carbamoylphosphat-Synth., Argininosuccinat-Synthetase, Ornithin-Carbamoyl-transferase:
- Anstau Ammoniak → Elimination der AS, die hpts. zur NH3 Bildung beitragen
- Gabe con Benzoat → reagiert mit Glycin zu Hippurat
- Gabe von Phenylacetat → reagiert mit Gln zu Phenylacetylglutamin
Leberinsuffizienz (durch Leberzirrhose oder HepC)
Einschränkungen der Leberfunktion und der Aktivität der Enzyme des Harnstoffzyklus
Bildung von portocavaler Anastomosen → Stickstoff an Leber vorbeigeleitet

→ Hepatische Encephalopathie: KOnz.-Störungen, Flapping Tremor, Sprach-/Sehstörungen, Lethargie bis hin zum Koma

Answer 209

A

Verzweigte AS: Valin, Leucin, Isoleucin → essentiell
Tryptophan → essentiell
Lysin → essentiell
Threonin → essentiell

Answer 210

A

Valin → Ernährung des Muskels in Hungerzeiten
Leucin → Ernährung des Muskels in Hungerzeiten
Isoleucin → Ernährung des Muskels in Hungerzeiten
Tryptophan → Synthese von Serotonin, NAD, Melatonin, Alanin
Lysin → Carnithin
Threonin → Ser/Threonin-Kinase

Answer 211

A

Valin:

→ Propionyl-CoA → Methyl-Malonyl-CoA –Mutase(B12,ATP)→ Succinyl-CoA

Isoleucin: → Propionyl-CoA(weiter wie bei Valin) + Acetyl-CoA
Leucin → HMG-CoA → Acetyl-CoA oder Acetoacetat
Tryptophan –Dioxygenase(O2)→ Formylkynurenin –H2O→ Kynurenin –Monooxigenase(O2→ H2O)→ 3-Hydroxykynurenin –H2O→ 3-Hydroxyanthranilsäure + Alanin (Alanin → Pyruvat)

und 3-Hydroxyanthanilsäure über vieler Schritte zu NAD+/NADP+ oder Acetyl-CoA

Lysin –Saccharopin-DH→ Saccharopin → → alpha Ketoadipat –Multienzymkomplex→ Glytaryl-CoA -> Acetyl-CoA
Threonin entweder zu:
alpha-Ketoglutarat → propionyl-CoA (und weiter wie bei Valin)
Acetaldehyd → Acetyl-CoA
Glycin → Serin → Aminoacrylat → Pyruvat

Answer 212

A

Ahornsirup-krankheit (Verzweigtketten-Ketoacidurie) = Defekt der alpha -Ketosäure-Dehydrogenase
Blockade der oxidativen Decarboxylierung von alpha-Ketosäuren (abgeleitet von Leu, Ile, Val)
Anhäufung von alpha-Ketosäuren, Leu, Ile, Val im Blut und im Urin → ahornsirupähnlicher Geruch
Weitere Symptome: Hypohglykämie, metabolische Azidose, Störung der Harnsäure-Exkretion
Ohne behandlung → geistige und körperliche Retardierung
Defekte der Saccharopin-DH:
Folge ist Anhäufung von Lysin
Symptome: geistige und körperliche Retardierung

Answer 213

A

Prolin : entsteht aus Glutamat
Histidin und Arginin sind Semi-essentielle AS → Körper hat begrenzt Biosynthesekapazität (bei Kindern, SS, Stillzeit → essentiell)
Histidin:
- Aus aktivierten P-Ribosyl-PP (PRPP) und ATP
- Stickstoffatome von Glutamin und Glutamat
- für Histaminsynthese wichtig
Arginin:
- Kann beim Harnstoffzyklus entstehen (aus Ornithin)
- Wichtig für Kreatin und NO-Synthse
- Polyaminsynthese (durch Ornithin und Putrescin) → Spermidin, Spermin

Answer 214

A

histidin –minus NH3→ Uronat → Formiminoglutamat → Glutamat –Glutamat-DH(NADP und H2O)→ alpha Ketoglutarat und NH4+
Prolin → Glutamat-Semialdehyd –NAD+ und H2O → Glutamat → alpha-Ketoglutarat und NH4+
Arginin –Arginase(H2O)→ Ornithin + Harnstoff → Glutamat-Semialdehyd → Glutamat → alpha-Ketoglutarat + NH4+

Answer 215

A

Niere: Arginin + Glycin → ornithin + Guanidinoacetat
Leber: Guanidinoacetat –SAM→ Kreatin

→ ATP-Regeneration über Kreatin-P : Kreatin-P + ADP <–cytosolische CK/mitoch. CK→ Kreatin + ATP (ich glaube cytosol. in richtung Kreatin und ATP)

Answer 216

A

3 Isoenzyme der Kreatinkinase (CK):
CK-MM → Skelettmuskel
CK-BB → Gehirn
CK-MB → Hermuskel

→ CK-MB hat wichtige Rolle bei Diagnostik eines Myokardinfarkts → stark erhöht (<4% bei Infarkt)

Zugrunde gehende Hermuskelzellen setzten CK-MB frei

Answer 217

A

phenylalanin ist essentiell, tyrosin kann aus phenylalanin gewonnen werden

Answer 218

A

Mittels Phenylalanin-Monooxygenase zu Tyrosin:
SD-Hormone: Thyronin (T3) + Thyroxin (T4)
Dopa → Dopamin → Noradrenalin → Adrenalin
Dopa → Dopachinon → → Melanin
Aspartam (L-Aspartyl-L-phenylalanylmethylester → künstlicher Süßstoff)
Biogenes Amin: Phenylethylamin
Racemische Gemische aus D- u. L-Phenylalanin (DLPA) → Schmerzmittel, gegen Depressionen

Answer 219

A

Phenylalanin → Tyrosin–Tyr-Transaminase→ P-Hydroxyphenyl-Pyruvat → Homogentisat –Homogentisat-Oxidase→ 4-Maleyl-Acetoacetat

a) 4-Maleyl-Acetoacetat –Fumarylacetacetase→ Fumarat
b) 4-Maleyl-Acetoacetat –Isomerase→ Acetacetat

Answer 220

A

Phenylketonurie (PKU) → autosomal-rezessiv
Mangel/Defekt von Phenylalanin-Hydroxylase → Phe wird nicht zu Tyr umgewandelt

→ Tyr wird essentielle AS, Phe lagert sich im Körper ab

→ Phe alternativ zu Phenylpyruvat (toxisch) abgebaut, mit Urin ausgeschieden (daher der Name)

→ Mangel an Tyr-Derivaten (A, NA, Dopamin, Melanin)

Sy → geistige Behinderung u. irreversible Retardierung, Myelinisierung d. Oligodendrozyten↓
Ther → Phe-arme Diät von Geburt an (Neugeborenen-Screening) + Tyr-reiche Kost
Alkaptonurie (Schwarzharn)
Fehlen von Homogentisat-Oxidase → Ablag. von polymerisierten Homogentisat
Ockerfarbige Pigmentierung des betroffenen Gewebes (z.B. Skleren) + degener. Knochenveränd.
Ausscheidung über Urin → bei Kontakt mit Luft dunkle Färbung

Answer 221

A

Serin:
Biogenes Amin: Cholamin (Ethanolamin) → Cholinsynthese (3-fach Methylierung);
Phospholipidsynthese (Lecithin, Kephalin, Phosphatidylserin)
ACh-Synthese (Acetyl-CoA + Cholin) → Neurotransmitter
Sphingosin-Synthese (Ser + Palmitoyl-CoA)→ Sphingolipid-Synthese
Ser/Thr-Kinase → Proteinphosphorylierungsstelle (Regulationsmöglichkeit)
Glycin:
Kreatin-Synthese (Gly + Arg) → Kreatin-P im Musk. (Energiespeicher), Kreatinin (Urin)
Hämsynthese (DALA: Gly + Succinyl-CoA) → Hämproteine
Glutathionsynthese (GSH Tripeptid: Υ-Glutamyl-cystenyl-glycin)
Aufbau der Purinbasen (Baustein)
Konjugation mit primären Gallensäuren in der Leber
Entgiftungsreaktionen in der Leber (z.B. Konjugation mit Salicylsäure)

Answer 222

A

Erhöhung von ALAT ist Zeichen für Leberschaden - Erhöhung:
Stark → akute Hepatitis
Mittel → Gallenwegserkr., tox.Leberschäden
Schwach → Fettleber, Lebermetastasen, Leberzirrhose

Answer 223

A

Methionin - essentiell

Cystein → aus Methionin

Answer 224

A

im Bild: bei methionin steht s.o. weil Methionin abgebaut wird zu Cystein und Homoserin und darüber die Abbildung für die Bildung von Cystein zu sehen ist

Answer 225

A

Funktion → Methylierung (v.a. N- oder O-Methylierung)
Reagiert nach Übertragung der Methyl-Gruppe zu Homocystein
Bedeutung:

• Biosynthese von:

Cholin (3x Methylierung von Ethanolamin)
Kreatin (Methylierung von Guanidinoacetat in der Leber)
Adrenalin (Methylierung von Noradrenalin)
Melatonin (Methylierung von N-Acetyl-Serotonin)
Polyaminen (Spermidin, Spermin)
Abbau von Adrenalin → mittels COMT zu Metanephrin
DNA-Methylierung

Answer 226

A

Homocystinurie → bei vermind. Aktivität / Defekt der Cysthation-ß-Synthase

Akkumulierung von Homocystein → 2 Moleküle zu Homocystin → vermehrte Ausscheidung über Urin
Folgen: psychomotor. u. geistige Retardierung, Osteoporose, Thromboembolie-Neigung
Cystein wird bei Homocystinurie zur essentiellen AS

Answer 227

A

Übertragung von C1 -Körpern spielt große Rolle bei Synthese einiger nicht essentieller AS
Überträger sind v.a. Tetrahydrofolat und S-Adenosylmethionin

Answer 228

A

Biologisch aktive Form der Folsäure im menschl. Organismus (RDA = 300μg/d)
THF entsteht im Enterozyten (wird an Blut abgegeben)

Folsäure –Folat-Reduktase(NADPH/H+→ NADP)→ Dihydrofolat –Dihydrofolat-Reduktase(NADPH/H+→ NADP)→ Tetrahydrofolsäure

Funktion

→ überträgt C1-Einheiten (können an N5 u. N10 anstatt H-Atome gebunden werden)

→ wichtiger Kohlenstoffdonor im menschlichen Organismus

Answer 229

A

Methyl-Gr. (CH3) → Methy-Tetrahydrofolat

Methylen-Gr. (CH2) → Methylen-Tetrahydrofolat

Formyl-Gr. (CHO) → usw.

Formimimo-Gr. (CHNH)

Methenyl-Gr. (CH)

Bedeutung:

→ Methylierung von Homocystein Met

→ Synth. v. dTMP aus dUMP
→ Purinsynthese

Answer 230

A

C1-Körper stammen meist aus Umwandlung von Serin in Glycin
Übertragende Formen d. Tetrahydrofolats können durch Oxidation/Reduktion ineinander überführt werden
Bei Übertragung einer C1-Einheit von THF auf andere Substanz entsteht Dihydrofolat (DHF)
DHF durch Dihydrofolat-Reduktase wieder zu THF
Bedeutung im Organismus:
• Histidin-Stoffwechsel
• Homocystein → Methionin
Ethanolamin → Cholin
SynthesedesdTMP

Answer 231

A

1. Pathochemie: Hypovitaminose → Folsäuremangel (v.a. bei Frauen währen SS)
  - Stör. der Erythropoese → megaloblastäre Anämie (<5μg Folsäure/d über 6Mo.), Zytopenie
  - Gastritis, Dermatitis
  - Spina bifida → Spaltung der WS durch ungenügende Verschmelzung der hinteren Wirbelbögen (Neugeborene)
  - Ursachen Folsäuremangel:

Falsche Ernährung
Medikamente (Amethopterin, Aminoopterin → Folsäureantagonisten)

Answer 232

A

→ in verschiedenen Vorläuferzellen der Erys (Mitochondrien notwendig

In mitochondrien:
8 Gly + 8 Succinyl-CoA → 8 δ-Aminolävulinsäure (delta-AlS-Synthase, PALP abh.)

→ δ-ALS tritt ins Cytosol über

Im Cytosol:

8 δ-ALS → 8 H2O + 4 Porphobilinogen (delta-ALS-dehydratase)

4 Porphobilinogen + H2O → Hydroxymethylbilan + 4NH3 (Hydroxymethylbilan-Synthase)

Hydroxymethylbilan → Uroporphyrinogen III + H2O (Uroporphyrinogen-III-Synthase)

Uroporphyrinogen III → Coproporphyrinogen III + 4CO2 (Uroporphyrinogen-III-Decarboxylase)

→ Coproporphyrinogen III wieder ins Mitochondrium

Im Mitochondrium:

Coproporphyrinogen III → Protoporphyrinogen III (Coproporphyrinogen-Oxidase)

Protoporphyrinogen III → Protoporphyrin III (Protoporphyrinogen-Oxidase)
→ Einbau von Fe2+ in Protoporphyrin III durch Ferrochelatase → Häm

Answer 233

A

Enzymbeeinflussung durch Häm:
Häm ist allosterischer Inhibitor von delta-ALS-Synthase (Schlüsselenzym) = Endprodukthemmung
Außerdem wirken Porphyrine toxisch auf Zellen hemmen Enzymsynthese auf Transkriptionsebene
- Häm bindet an Rez. → blockiert Sequenzen δ-ALS-Synthase-Gen
- Sehr effektiv (geringe HWZ d. δ-ALS)
Sauerstoff-Partialdruck:
PO2 ↓ → Stimulation der Häm-Biosynthese
Succinyl-CoA:
Succinyl-CoA kann in Citratcyclus oder für Häm-Synthese abgezweigt werden
O2↑ → Succinyl-CoA fast ausschließlich in Citratcyclus (Atmungskette voll in Gang)
O2↓ → Succinyl-CoA vermehrt in Häm-Synthese (Atmungskette↓) = Kompens. des O2-Mangels

Answer 234

A

Durch Enzymdefekt (angeboren od. Erworben) → Anhäufung von Porphyrinen + nicht intaktes Häm
Durch Häm-Mangel → keine Produkthemmung d. δ-ALS-Synthetase

→ Porphyrien=unkontroll. Bild. von δ-ALS und nachfolgenden Zwischenprodukten

akute intermittierende P. = Defekt der Hydroxymethylbilan-Synthase → Ablagerung von Porphobillinogen

⇒ Bauchschmerzen, Polyneuropathien, psychatrische Störungen

kongenitale erythropoet. P/Morbus Günther = Defekt der Uroporphyrinogen-III-Synthase → Ablagerung von Hydroxymethylbilan

⇒ Lichtdermatose, hämolyt. Anämie (Erys kaum robust), Splenomegalie

Porphyria cutanea tarda = Defekt der Uroporphyrinogen-III-Decarboxylase → Ablagerung von Uroporphyrinogen

⇒ Lichtdermatose mit Blasenbildung, Leberschädigung

Answer 235

A

Purine: Adenin + Guanin → Bizyklen an Ribose-5-Phosphat angehängt
De-novo-Synthese → Base wird Stück für Stück an Grundgerüst aus Ribose und Phosphat synthetisiert
Salvage-Pathway → durch Abbau/Nahrung gelangte Basen werden wieder zu vollst. Nukleotiden aufgebaut

Answer 236

A

a) Reaktionsschritte:
- Ausgangsmolekül ist PRPP (Phosphoribosyl-Pyrophosphat)

Entsteht aus Ribose-5-P unter ATP-Verbrauch durch PRPP-Synthetase (PP in α-Stellung)
Ribose entsteht im oxidativen u. nicht-oxid. Zweig des Pentosephosphatweges
PRPP reag. mit Glutamin zu Phosphoribosylamin und Glutamat
Amino-Gr. am C1 ist nun ß-glykosidisch gebunden
Durch Amido-Phosphoribosyl-Transferase katalysiert → Schrittmacherreaktion
Ringbildung in mehreren Schritten:
Glycin wird angehängt, Amid-Gr. von 2 Glutaminen, Aspartat (Amino-Gr.), HCO3- (C mit Ketogruppe)
Weitere C-Atome von Folsäure durch Formyl-THF übertragen

→ Als Produkt entsteht Inosin-Monophosphat (IMP)

Answer 237

A

(Ketogruppe an C6 mit Amino-Gr. tauschen)

Aspartat wird in GTP-abh. Reakt. an IMP angelagert → Adenylosuccinat
Anschließend wird Fumarat entfernt → AMP
Zweifache Phosphoryl. von AMP → ATP (Nukleosid-MP- u. Nukleosid-DP-Kinase)

Answer 238

A

(neben Ketogruppe an C6, Amino-Gr. an C2 anfügen)

IMP wird hydrolytisch zu Xanthosin-Monophosphat (XMP) oxidiert (NAD+ ist Ox-Mittel)
XMP erhält unter ATP-Verbrauch Amino-Gr. von Glutamin → GMP
Zweifache Phosphorylierung von GMP → GTP

Answer 239

A

Pathochemie → Hemmstoffe der Nukleotidsynthese (oft Zytostatika)

Purinanaloga: z.B. Mercaptopurin
Hemmt mehrere Enzyme der Purinbiosynthese kompetitiv → unterdrückt DNA- u. RNA-Synthese
Wird in DNA eingebaut → fehlerhafte Replikation
Pyrimidinanaloga
5-Fluorouracil → Basenanalogon: hemmt Thymidylat-Synthase → dTMP-Synthese blockiert
Cytosinarabinosid → Nukleosidanalogon (Cytosin + Arabinose-Zucker) → in DNA eingebaut
Folsäureantagonisten
Hemmen Dihydrofolat-Reduktase → THF↓ → Nukleotidsynthese↓
Z.B.: Methotrexat, Aminopterin
Hypovitaminosen → Folsäuremangel
Favismus (Mangel an Gluc-6-P-DH) → Mangel an NADPH/H+ + Ribose-5-P

Answer 240

A

Purinnukleotide können nicht vollst. abgebaut werden → vom menschl. Organismus nur bis zur Harnsäure
AMP-/ GMP-Abbau:
AMP → IMP → Inosin → Hypoxanthin
GMP → Guanosin → Guanin → Xanthin
Abbau von Hypoxanthin u. Xanthin:
Hypoxanthin → Xanthin (Xanthinoxidase (XO), Molybdän als Cofaktor)
Xanthin → Harnsäure (XO)

→ bei anderen Säugern kann Xanthin durch Urikase weiter zu Allantoin reagieren (besserlöslich)

Answer 241

A

Beim Nukleotid-Abbau entstehen freie Purinbasen → Wiederverwendet (weniger Energie notwendig)
Macht 80-90% der Purinsynthese aus
Auf freie Purinbasen wird Ribose-P aus PRPP übertragen (unter PP-Abspaltung)

AMP → mittels APRT (Adenin-Phosphoribosyl-TF)

GMP +IMP → mittels HGPRT (Hypoxanthin-Guanin- Phosphoribosyl-TF)

→ APRT wird durch AMP und HGPRT durch IMP/GMP rückkoppelnd gehemmt

→ Wiederverwertung v.a. für ZNS von großer Bedeutung (Mangel an Enzymen der Purinbiosynthese)

Answer 242

A

Hyperurikämie (Gicht → Harnsäurespiegel > 7mg/dl)
Verminderte Ausscheidung durch d. Nieren → System schon bei phys. Konz. im oberen Grenzbereich
Ursachen: purinreiche Kost (Fleisch, Innereien), pH-Wert↓ (alkoholbed. Laktatazidose)

→ Ausfallen von Dinatrium-Urat-Kristallen

Symptome:
- Makrophagen +neutr.Gr. phagozytieren Fremdkörper → sterben → Entzündungsmediatoren
- Entzündung beginnt meist im Großzehen-Grundgelenk
Therapie:
- Akuter Gichtanfall → Colchicin-Gabe (hemmt Motilität der neutr. Gr.)
- Hyperurikämie → purinarme Ernährung, Alkoholverzicht, Medis (Allopurinol)
Lesch-Nyhan-Syndrom (primäre Hyperurikämie → Kindergicht)
Vollst. Fehlen von HGPRT → Wiederverwertung d. Purinbasen ↓ → Harnsäure ↑
Sy → schwere Gicht, Nephrolithiasis, ZNS-Störung (Selbstverstümmelung)

Answer 243

A

a) -Biosynthese: → zunächst Aufbau der Base, anschießend wird Zucker via PRPP angehängt
- Uridin-Monophosphat (UMP):

CO2 + Glutamin → Carbamoyl-P (ATP-abh. Carbamoyl-P-Synthetase II)
Carbamoyl-P + Aspartat → Carbamoyl-Aspartat (Aspartat-Carbamoyl-TF)
Carbamoyl-Aspartat → Dihydroorotat (6-Ring) (Dihydroorotase)
Dihydroorotat → Orotat (NAD+abh., Orotat-Dehydrogenase)
Orotat + PRPP → Orotidin-Monophosphat (OMP) (Phosphoribosyl-Transferase)
OMP → UMP (Orotidylat-Decarboxylase)

→ Zweifache Phosphoryl. von UMP → UTP(Nukleosid-MP- u. Nukleosid-DP-Kinase)

CTP-Herstellung:
UTP + Glutamin → CTP (CTP-Synthetase unter ATP-Verbrauch)
Keine direkte Umwandlung von UMP zu CMP
dTTP-Herstellung:
dUMP wird durch Thymidylat-Synthase zu dTMP methyliert (geschw.-best. Schritt d. DNA-Synthese)
dTMP weiter zu dTTP phosphoryliert
Methyl-Gruppe von Methylen-THF (THF zu DHF oxidiert)

→ Regulation durch Aspartat-Carbamoyl-Transferase → alloster. Hemmung durch CTP

Answer 244

A

Umwandlung in Nukleoside (Uridin, Thymidin, Cytidin)
CMP + UMP → Uridin → Uracil → ß-Alanin → Acetat + CO2 + NH3
Thymidin → Thymin → ß-Aminoisobutyrat → Propionat + CO2 + NH3

→ Acetat + Propionat werden mit CoA aktiviert und in den Citratzyklus eingeschleußt

Answer 245

A

Für DNA benötigen wir reduzierte Desoxy-Form der Ribose (O am C2 der Ribose entfernt)
OH-Gruppe ist reaktionsfreudig → Reduktion zur Stabilisierung der DNA

Answer 246

A

Substrate zur Synthese sind ausschließlich Ribonukleosid-Diphosphate
Ribonukleotid-Reduktase katalysiert Reaktion von Ribonukleosiddiphosphat zu Desoxyribonukleosiddiph.
Ablauf:
Ribonukleotid-Reduktase hat zwei SH-Gr. (Cys-Reste) → binden OH-gr. des 2’-C-Atoms der Ribose
Reduktion des 2’-C-Atoms → 2 Elektronen und 2H+ werden übertragen, O wird als H2O abgespalten

→ Desoxyribonukleosiddiphosphat → durch Phosphorylierung zu dnTP für DNA-Synthese

Rolle des Thioredoxins:
Cysteinylreste des Enzyms verbinden sich zu Disulfid-Brücke
Thioredoxin (Protein mit stabilerer SS-Brücke) reduziert Enzym wieder
Oxidiertes Thioredoxin wird durch FADH/H+ (Red.-Mittel) wieder reduziert → Thioredoxin-Reduktase
FAD wird durch NADPH/H+ (Red.-Mittel) wieder zur FADH/H+ reduziert
NADPH/H+ stammt aus Glukoseabbau im Pentosephosphatweg

⇒ Endbilanz: NDP + NADPH/H+ → dNDP + NADP+ + H2O

Answer 247

A

Antimetabolite = Strukturanaloga von Nukleosiden
hemmen einzelne Schritte der Purin-/Pyrimidinsynthese
werden in wachsende Nucleinsäurestränge eingebaut → bewirken Störungen bei Replikation
Haben große Bedeutung in Tumortherapie, Viruserkrankungen u. bei Immunsuppression (Zytostatika !!)

Answer 248

A

1. Allgemein:
  - Findet ausschließlich in Mitochondrien der Zelle statt
  - Abbauprodukte der 3 Hauptnährstoffe werden vollständig verstoffwechselt → Atmungskette zugeführt
  - Zahlreiche Ein- und Ausgangsmöglichkeiten für Biosynthesewege
  - Zentrale Aufgabe: Acetyl-CoA im Kreisprozess zu: CO2, NADPH/H+, FADH2 und GTP

1. Phase → Reaktion von Citrat zum Succinat (liefert 2NADH/H+ + GTP )
1. Phase → Regeneration des Oxalacetat aus Succinat (liefert NADH/H+ + FADH2)

Answer 249

A

1) Kondensation: Synthese von Citrat – Citrat-Synthase
* Oxalacetat + Acetyl-CoA → Citrat (Aldolkondensation mit anschließender Hydrolyse d. Thioesters)
2) Isomerisation: Umwandlung von Citrat in Isocitrat – Aconitase

Dehydratsisierung und anschließende Hydratisierung
Citrat (tert. Alkohol) → Isocitrat (sek. Alkohol, kann oxidiert werden)

3) Oxidative Decarboxylierung von Isocitrat – Isocitrat-DH

Isocitrat wird oxidativ zu α-Ketoglutarat decarboxyliert
NAPH/H+ entsteht und CO2 wird abgespalten

4) Oxidative Decarboxylierung von α-Ketoglutarat – α-Ketoglutarat-DH

α-Ketoglutarat wird unter Anlagerung von CoA-SH, oxidativ zu Succinyl-CoA decarboxyliert
NADH/H+ entsteht und CO2 wird abgespalten

5) Reaktion von Succinyl-CoA zu Succinat – Succinat-Thiokinase

Abspaltung von CoA aus Succinyl-CoA → Succinat
Energie aus Hydrolyse des Thioesters Succinyl-CoA für Substratkettenphosphoryl. von GDP zu GTP (GTP↔ATP)
GTP kann durch Nukleotiddiphosphat-Kinase zu ATP umgewandelt werden

Answer 250

A

1) Oxidation von Succinat zu Fumarat – Succinat-DH

FAD wird zu FADH2 reduziert → FAD kovalent an Succinat-DH (Flavoprotein) gebunden
Succinat-DH ist integraler Bestandteil der inneren Mitochondrienmembran
Direkt mit Atmungskette verbunden = Komplex II der Atmungskette

2) Hydratisierung von Fumarat zu Malat – Fumarase
3) Oxidation von Malat zu Oxalacetat – Malat-DH
* NAD+ ist Oxidationsmittel → zu NADH/H+

Answer 251

A

→ wesentlich von ATP bedarf der Zelle reguliert

Allgemein:
ATP, NADH/H+, FADH2 ↑ (ausreichende Energieversorg.) → inhibitorisch
ADP↑ (signalisiert Energiebedarf) → exzitatorisch
Enzymregulation:
Citrat-Synthase → gehemmt von ATP
Isocitrat-DH → gehemmt durch ATP + NADP/H+ (stimuliert durch ADP)
α-Ketoglutarat-DH → gehemmt durch ATP + NADH/H+ + Succinyl-CoA
Succinat-DH → gehemmt durch FADH2
Regulation durch Pyruvat-DH → entscheidend für Acetyl-CoA Nachschub:
PDH ist dephosphoryliert aktiv:

→ PDH gehemmt durch: ATP, NADH/H+, Acetyl-CoA, Ca2+ und Mg2 ↑ (stimulieren PGH-Kinase)

→ PDH stimuliert durch: Pyruvat (hemmt PDH-Kinase)

Answer 252

A

Fettsäure- und Cholesterin-Biosynthese → Acetyl-CoA
Acetyl-CoA + Oxalacetat → Citrat (Citrat/Malat-Antiport ins Cytosol)
Citrat durch Citrat-Lyase zurück zu Acetyl-CoA und Oxalacetat
Acetyl-CoA im Cytosol für FS-Synthese und Herstellung von Isoprenoiden (z.B. Cholesterin)
Biosynthesen der Aminosäuren → α-Ketoglutarat + Oxalacetat
α-Ketoglutarat durch Transaminierung mit Alanin (ALAT) zu Glutamat → Glutamat dient zur Synthese von: Glutamin, Prolin, Arginin (über Ornithin u. Citrullin)
Oxalacetat durch Transaminierung mit Glutamat (ASAT) zu Aspartat → Aspartat weiter zu Asparagin
Glukoneogenese → Oxalacetat
Reduktion zu Malat → über Malat-Shuttle ins Cytosol durch Malat-DH zurück zu Oxalacetat
Neben Synthese der AS aus der Aspartat-Familie dient Oxalacetat der Glukoneogenese:
- Oxalacetat → Phosphoenopyruvat (PEP-Carboxykinase)
- PEP dient dann als Ausgangsstoff für Glukoneogenese in Leber und Nieren
Porphyrin-/Häm-Synthese und Ketonkörper-Abbau → Succinyl-CoA
Succinyl-Coa ist Ausgangsstoff der Häm-Synthese

→ Zusammen mit Glycin durch δ-ALS-Synthase (PALP abh.) zu δ-ALS

Ketonkörper werden durch Succinyl-CoA für weiteren Abbau aktiviert

Answer 253

A

Abbauprodukte der 3 Hauptnährstoffe verstoffwechseln → v.a. Acetyl-CoA
Abbau erfolgt zyklisch (Kreisprozesse) → Oxalacetat liegt nach 8 Reakt. wieder unverändert vor
Acetyl-CoA + Oxalacetat → Citrat + CoA-SH (Citrat Synthase = Kondensation)
Citrat → Isocitrat (Aconitase = Isomerisierung)
Isocitrat + NAD+ → α-Ketoglutarat + NADH/H+ + CO2 (Isocitrat-DH = Oxidation)
α-Ketoglutarat + NAD+ + SH-CoA → Succinyl-CoA + NADH/H+ + CO2 (alpha Ketoglutarat DH = Oxidation)
Succinyl-CoA + GDP/P + H2O → Succinat + GTP + CoA-SH (Succinat-Thiokinase = Spalt. d. Thioesters)
Succinat + FAD → Fumarat + FADH2 (Succinat-DH = Oxidation)
Fumarat → Malat (Fumarase = Hydratisierung)
Malat + NAD+ → Oxalacetat + NADH/H+ (Malat-DH = Oxidation)

⇒ Bilanz: +2CO2 + 8H+(???H+?nicht e minus?) (3NADH/H+ + FADH2) + GTP

Answer 254

A

→ Wiederauffüllung des Citratcyclus

Pyruvat-Carboxylase (Biotin-abh.)
Pyruvat + CO2 + ATP → Oxalacetat + ADP + Pi
Liefert bei Bedarf Oxalacetat in größeren Mengen
Pyruvat-Carboxylase ist nur in Gegenwart von Acetyl-CoA aktiv → also bei Oxalacetat-Mangel (Acetyl-CoA sonst in Citratcyclus und Pyruvat für Gluconeogenese)
Glutamat-DH (GLDH)
GLDH katalys. Desaminierung zu α-Ketoglutarat
V.a. in Mito der Leber
Malat-Enzym
Katalys. Reaktion des cytosol. Malat zum Pyruvat → Pyruvat über Pyruvat/H+-Symport ins Mito
Pyruvat + CO2 Oxalacetat
ASAT Oxalacetat aus Apartat:
Im Zytosol Transaminierung von Aspartat mit α-Ketoglutarat (ASAT) → Oxalacetat + Glutamat

Answer 255

A

a) Membranen
- Äußere Membran

Durchlässig für versch. Stoffwechselintermediate
undurchlässig für korrekt gefaltete Proteine
Bildet mit innerer Membran TIM/TOM-Proteinkomplex (Translokase der inneren/äußeren Membran) → Import nicht gefalteter Vorläufer von Proteinen
Import aktivierter FS

⇒ Intermembranraum

Innere Membran
Stark gefaltetes Gebilde zur Oberflächenvergrößerung
Undurchlässig selbst für kleinste Teilchen (Protonen)
Enthält Komplexe I-IV der Atmungskette u. ATP-Synthase
Enthält außerdem Ubichinon (Redoxüberträger) und Cytochrom C (Hämprotein) → Wird Cytochrom C ins Cytosol freigesetzt erfolgt terminale Kaskade der Apoptose
Proteinanteil von 70%
Lipidzusammensetzung: Lecithin – Phosphatidylethanolamin – Cardiolipin (4:3:2) → kein Cholesterin

Answer 256

A

Citratcyclus + Harnstoffzyklus
ß-Oxidation der FS
Ketogenese und Ketonkörperabbau
Teil der Gluconeogenese
Teil der Hämbiosynthese
Teil des Steroidstoffwechsels
Abbau vieler AS
Mitochondriale Proteinbiosynthese

Answer 257

A

Transportproteine:

ADP-ATP-Translokase
Pyruvat-Carrier (H+/Pyruvat-Symport)
Ornithin-Citrullin-Transporter → Harnstoffzyklus
Carnithin-Acylcarnithin-Translokase → beta Oxidation
Phosphat-Carrier (OH–Phosphat)
Dicarboxylat-Carrier (Malat-Phosphat)
Tricarboxylat-Carrier (Citrat+H+-Mala

Answer 258

A

→ Reduktionsäquivalente können Mitochondrienmembran nicht passieren

Glycerin-3-P-Shuttle (v.a. in Muskulatur):
Protonen u. Elektronen d. NADH/H+ auf Dihyroxyacetonphosphat (cytosol. Glycerin-3-P-DH)
Dihyroxyacetonphosphat zu Glycerin-3-P reduziert
Glycerin-3-P durch mitochondr. Glycerin-3-P-DH wieder zu Dihydroxyacetonphosphat oxidiert
Mitochondriale Glyc-3-P-DH ist an innerer Membran gebunden → Protonen und Elektronen an enzymgeb. FAD-Gruppe: FAD → FADH2
FADH2 gibt Prot.+Elektr. an Ubichinon → Ubichinol
Ubichinol tritt an Komplexx III in die Atmungskette⇒ Komplex I der Atmungskette wird übergangen → NADH/H+ liefert nur 1,5 ATP

Answer 259

A

(V.a. in Leber und Herz) → Transfer v. Oxalacetat durch Mitoch.-Membran

Protonen u. Elektronen v. cytosol. NADH/H+ auf Oxalacetat → Malat (zytosol. Malat-DH)
Malat mittels Carrier in Matrix
Malat durch mitoch. Malat-DH wieder zu Oxalacetat oxidiert (NAD+ ist Ox.-Mittel)
Oxalacetat wird mit Glutamat zur Aspartat und α-Ketoglutarat transaminiert (ASAT)
Aspartat durch Carrier ins Cytosol
ASAT transaminiert Aspartat und α-Ketoglutarat wieder zu Glutamat und Oxalacetat⇒ Ist reversibel, funktioniert nur, wenn im Zytosol mehr NADPH/H+ und weniger NAD+ vorhanden ist

Answer 260

A

Elektronen aus versch. Reaktionen der Zelle werden bei Atmungskette aufgenommen
Elektronen laufen in Kette von Redoxstufen in Richtung Sauerstoff → reduzieren diesen zu H2O
Elektronen geben auf dem Weg Energie ab → wird zum Aufbau eines Protonengradienten über innere Mitochondrienmebran genutzt → Gradient ermöglicht Herstellung von ATP aus ADP und anorgan. Posphat

Answer 261

A

⇒ 4 Proteinkomplexe für Elektronentransport mittels prosthetischer Gruppen (kovalent geb. Cofaktoren)

o Komplex I + II → übertragen Elektronen und Protonen
o Komplex III + IV → übertragen nur Elektronen

Answer 262

A

Aufnahme der Elektronen in die Atmungskette:

Komplex I → NADH-Ubichinon-Reduktase: Übertrag. v. 2 Elektr. und 2 Protonen von NADH/H+ auf Ubichinon
Elektronen aller NADHs unserer Zellen werden auf Komplex I übertragen
Elektronen-Übertagung nur auf mitochondrieller Seite → Protonenfluss
Komplex II → Succinat-Ubichinon-Reduktase: Übertragung von 2 Elektronen und 2 Protonen von FADH2 auf Ubichinon
FADH2 stammt aus Succinat-Dehydrogenase-Reaktion des Citratcyclus (Succinat-DH ist Teil von K II)
Ubichinon
Lipophiles Molekül → übernimmt Elektronen + Protonen der ersten beiden Komplexe
Übernimmt auch Elektronen + Protonen aus FADH2-Molekülen, die nicht Teil von Komplex II sind:
- Aus Oxidat. Von Acyl-CoA durch Acyl-CoA-DH beim FS-Abbau
- Aus Redukt. Con Glycerin-3-P durch Glycerin-3-P-DH aus Glycerin-3-P-Shuttle

⇒ Ubichinon wird zu Ubichinol reduziert → gemeinsame Endstrecke aller Eletronen beginnt

Answer 263

A

Gemeinsame Endstrecke:

Komplex III → Ubichinol-Cytochrom-C-Oxireduktase
Ubichinol transportiert Elektronen zu Komplex III
Im Komplex III → Eletronen von Ubichinol auf Cytochrom C übertragen,
Ubichinol zu Ubichinon reduziert und Protonen in Intermembranraum freigesetzt
Cytochrom C:
Protein mit Häm als prosthetischer Gruppe (an Außenseite der inneren Mitochondrienmembran)
Transportiert Elektronen von Komplex III zu Komplex IV
Komplex IV → Cytochrom-C-Oxidase:
Katalysiert Rückoxidation von Cytochrom C → Reduktion von O2 zu H2O

Answer 264

A

Komplex I: NADH-Ubichinon-Oxireduktase/ NADH-Dehydrogenase (=Flavoprotein)

Elektronen von NADH/H+ auf Flavinmononukleotid (FMN = prosthet. Gr.) → FMNH2
Elektronen werden dann auf Eisen-Schwefel-Komplexe (Teil des Enzymkomplex) übertragen → Oxidiertes Fe3+ zu reduzierten Fe2+
Elektronen auf Ubichinon übertragen, nimmt zusätzlich 2 Protonen auf → Ubichinol
NADH/H+ kann nur auf Matrixseite binden:
Zytosolisches muss vorher ins Mito transportiert werden
Komplex I pumpt daruafhin 4 Protonen aus Matrixraum in Intermembranraum

Answer 265

A

Komplex II: Succinat-Ubichinon-Reduktase / Succinat-Dehydrogenase (=Flavoenzym)

FADH2 aus Succinat-DH-Reaktion des Citratcyklus zu FAD+ reduzieren
Succinat-DH ist Teil des Komplex II
Elektronen + Protonen von FADH2 auf Eisen-Schwefel-Komplexe → weiter auf Cytochrom b
Cytochrom b überträgt Wasserstoff auf Ubichinon → Ubichinol
Kein Protonentransport durch innere Membran → FADH2 liefert nur 1,5 ATP (NADH/H+ → 2,5 ATP)

Answer 266

A

zentrale Aufnahmestelle von Elektronen:
aus Komplex I +II
von anderen mitoch. DH (z.B. Acyl-CoA-DH) → e- an Flavoproteine (z.B. ETF)
Lipophiles Molekül → fest in innerer Mitochondrienmembran eingelagert
Elektronenschalter zw. Ein-Elektronen- und Zwei-Elektronen-Transportern

⇒ Wird zu Ubichinol reduziert → überträgt Elektronen auf Komplex III

Answer 267

A

KomplexIII:Ubichinol-Cytochrom-C-Oxidoreduktase /Cytochrom-C-Reduktase

Aufbau → hat eine Oxidations- und ein Reduktionszentrum

→ Dimer mit folgenden prosthet. Gr.:

Cytochrome b + c1 → Elektronentransporter
Eisen-Schwefel-Zentrum = Rieske-Zentrum (hohe Reduktionspotetial)
Übernimmt Elektronen von Ubichinol → Reduktion von Cytochroms b562/566
Elektronen weiter über Q-Zyklus
letzlich über Eisen-Schwefel-Komplex weiter an Cytochrom c → wandert zu Komplex IV
Komplex III dient als Protonenpumpe: 4 Protonen aus mt. Matrix in Intermembranraum

Answer 268

A

KOmplex IV = Cytochrom-C-Oxidase:

Empfängt Elektronen von Cyt C (Cyt C wird wieder oxidiert, zurüch zu Komplex III) Aufbau → 2 Zentren für die Übertragung der Elektronen auf den Sauerstoff
Häm-a-CuA-Zentrum
Häm-a3-CuB-Zentrum
Reduktion von O2 zu H2O (verbrauchen fast kompletten aufgenommenen Sauerstoff) → Hält O2 solange gebunden bis es vollst. oxidiert ist (sonst O2-Radikale)
Komplex IV dient als Protonenpumpe: 2 Protonen aus mt. Matrix in Intermembranraum Reaktionsbilanz:
2 Cyt-C(red) + 1⁄2 O2 + 4H(Matrix) → 2 Cyt-C(ox) + H2O(Matrix) + 2H+(Intermembranraum)

Answer 269

A

Komplex I → Rotenon, hohe Konz. von Barbituraten (z.B. Amytal)
Komplex III → Myxothiazol, Stigmatellin, Antimycin
Komplex IV → kompetitive Hemmung durch O2-ähnliche Moleküle (CO, Cyanid, Azid, NO)

Answer 270

A

Pro oxidierten NADH/H+ → 10 Protonen werden gepumpt → 2,5 ATP entstehen
Pro oxidierten FADH2 → 6 Protonen werden gepumpt → 1,5 ATP entstehen

Answer 271

A

Chemiosmotische Hypothese = Kopplung der ATP-Synthese an d. Elektronentransport mittels eines elektrochem. Protonengradienten über die innere Mitochondrienmembran

→ ATP Synthase nutzt Protonengradient (von Komplex I,III,IV aufgebaut) um ATP aus ADP und Pa (anorganisches phosphor?) zu erzeugen

→ = oxidative Phosphorylierung (O2 wird verbraucht)

Answer 272

A

Elektrochemischer Gradient Elektrisches Potenzial
Positiver Ladungsträger (H+) wird ohne negativ geladenes Gegenion durch Membran transportiert
Membranaußenseite ist geg. Innenseite positiv geladen
Chemisches Potenzial
H+ beeinflusst neben der Ladung auch den pH-Wert
pH-Wert ist an Membranaußenseite niedriger als an Innenseite

→ H+ verteilen sich in ganzer Zelle (äußere Mito-Membran ist kein Hindernis)

Answer 273

A

F0-Teil:
Kanal aus 4 versch. Polypeptidketten
hier findet Protonenfluss statt, durchspannt Mitoch.-Membran
F1-Teil
Katalyt. Einheit aus 5 versch. UE: hier erfolgt ATP-Bildung aus ADP (bei Protonenfluss durch F0)
fest mit F0 verbunden, auf Matrixseite der Mitochondrien

Answer 274

A

Für Erzeugung eines Moleküls ATP benötigt ATP-Synthase 3 Protonen
Atmungskette transportiert bei kompletter Oxidation von NADPH/H+ 12 H+-Ionen (12??) in Intermembranraum
H+ werden allerdings neben oxidat. Phosphorylieung für weitere Transporte benötigt:
Pi/H+-Symport
Weitere Transporter (z.B. bei Pyruvat/H+-Symport werden Protonen aufgenommen)
P/Q-Quotient:
Maß für den Energiegewinn
gibt an wie viel ATP-Moleküle pro O2-Molekül / H2O-Molekül aus ADP und Pi gebildet werden

→ NADH/H+: 2,5 → 10 Protonen werden gepumpt → 2,5 ATP entstehen → FADH2 : 1,5 → 6 Protonen werden gepumpt → 1,5 ATP entstehen

Answer 275

A

Entkoppler heben die Kopplung von Atmungskette und oxidativer Phosphorylierung auf
Häufig schwache lipophile organische Säuren → freie Diffusion durch Membran
Transportieren Protonen vom IMR zurück in Matrix → Verlust d. elektrochem. Potential
Entkopplung führt zu unkontrollierter Atmung mit erhöhten O2-Verbrauch
Energie der Atmungskette wird als Wärme verbraucht (Thermogenese → z.B. im braunen Fettgewebe)
Keine ATP-Bild. → ADP↑ → Beschleunigung des Citratcyclus und der Glycolyse
Entkoppler:
2,4-Dinitrophenol
CCCP (Chlor-Carbonyl-Cyanid-Phenylhydrazon)

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Biochemie Themenblock 1 (1. Semester) Flashcards

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