Biochemie Themenblock 1 (1. Semester) Flashcards

Question

koenzyme (struktur und funktion) Transferasen

Answer 1

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

Answer 2

keine coenzyme

Answer 3

- PALP - TPP

Answer 4

NTP → ATP

Answer 5

kovalent an Enzym gebunden

Answer 6

nicht kovalent an enzym gebunden

Answer 7

ZurEnfaltungdervollenkatalytischenAktivitätderEnzyme AnorganischeMetallionenoderkleineorg.Nicht-Protein-Moleküle CoenzymewerdenhäufigvonVitaminenabgeleitet

Answer 8

* 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)

Answer 9

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

Answer 10

• Succinat-DH im Citratcyclus (Succinat Fumarat)

Answer 11

Prosthet. Gruppe des Komplex I der Atmungskette

Answer 12

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

Answer 13

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

Answer 14

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

Answer 15

• 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

Answer 16

• 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

Answer 17

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

Answer 18

* 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)

Answer 19

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

Answer 20

* Kinase Phosphattransfer von ATP auf entspr. Substrate * Alle Ligasen

Answer 21

Cholinaktivierung

Answer 22

Aktivierung von Hexosen

Answer 23

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

Answer 24

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

Answer 25

- 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)

Answer 26

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

Answer 27

- 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

Answer 28

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

Answer 29

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) 1. Ordnung Zerfallsreaktionen haben konstante Halbwertszeit Reaktionsgeschw. direkt abhängig von der Konzentration des zerfallenden Moleküls Bspe.: ungesättigte Enzymkatalyse, radioaktiver Zerfall 2. Ordnung Bimolekulare Reaktionen: 2 Edukte ein/mehrere Produkte Reaktionsgeschwindigkeit abhängig von Konzentration beider Edukte Bsp.: Gluc + ATP Gluc-6-P + ADP

Answer 30

→ 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

Answer 31

- 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

Answer 32

v = Vmax x {S} / Km + {S} V = Vmax x {s}/ Km + {S abhängig von temp. und pH

Answer 33

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

Answer 34

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

Answer 35

- 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

Answer 36

- 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.)

Answer 37

- 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)

Answer 38

- 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

Answer 39

- 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 40

- 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 41

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

Answer 42

- 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 43

- 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 44

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

Answer 45

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

Answer 46

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

Answer 47

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

Answer 48

- Dünndarm, Niere, Spermatozoen - Spezifisch für Fructose - Fructosetransport

Answer 49

- 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 50

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 51

- 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 52

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 53

- 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 54

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 55

- 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 56

- 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 57

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 58

- 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 59

regulation der hexokinase regulation der PFK regulation der Pyruvat Kinase

Answer 60

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

Answer 61

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 62

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

Answer 63

⇒ 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 64

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

Answer 65

- 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 66

aus Enzymen + 5 Coenzymen (TPP, Lipoamid, CoA, FAD, NAD+ - E1 = Pyruvat-Dehydrogenase - E2 = Dihydroliponamid-Transacetylase - E3 = Dihydroliponamid-Dehydrogenase

Answer 67

- 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 68

→ 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 69

- 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 70

→ 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 71

- 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 72

- 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 73

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 74

- 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 75

- 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 76

- 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 77

⇒ 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 78

- 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 79

- 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 80

- 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 81

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 82

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 83

Gluc-6-P-DH Mangel ## Footnote - 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 84

- Ausgangspunkt der Synthese von UDP-Glucoronsäure ist Gluc-6-P Schritte: 1. Isomerisation: Gluc-6-P → Gluc-1-P (Glucosephosphat-Mutase) 2. Aktivierung: Gluc-1-P + UTP → UDP-Glucose (UDP-Gluc-Phosphorylase) 3. Oxidation: UDP - Glucose → UDP-Glucoronsäure (UDP-Glucose-DH)

Answer 85

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 86

- 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 87

- 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 88

- 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 89

- 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 90

- 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 91

- 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 92

- 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 93

→ 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 94

- 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 95

- 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 96

- 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 97

- 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 98

- 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 99

- 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 100

- 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 101

→ 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 102

- 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 103

→ 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 104

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 105

→ 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 106

- 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 107

- 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 108

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

Answer 109

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

Answer 110

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

Answer 111

- Kern aus Cholesterinestern - Hülle aus ApoB100, freiem Cholesterin und Phospolipiden

Answer 112

* 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 113

* 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 114

* 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 115

- 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 116

- 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 117

- 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 118

- 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 119

- 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 120

→ Hormonsensitive Lipase ist interkonvertierbar → phosphorylierte Form ist aktiv (cAMP-Kaskade) * Aktivierung → A, NA, Glucagon, ACTH, TSH, Cortisol * Inaktivierung → Insulin

Answer 121

- 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 122

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 123

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

Answer 124

- 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 125

- 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 126

- 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 127

* 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 128

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

Answer 129

* 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 130

- 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 131

- 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 132

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 133

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 134

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 135

- 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 136

- 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 137

- 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 138

- 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 139

- 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 140

- 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 141

- 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 142

- 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 143

- 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 144

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 145

- 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 146

- 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 147

- Stammt nicht von Glycerin ab → Synthse findet im Lumen des ER und im Golgi-Apparat statt Synthseschritte: (PALP ist Coenzym) 1. Sphingosin-Synthese: Palmitoyl-CoA + Serin → Dehydro-Sphingosin → Dihydro-Sphingosin → Sphingosin 2. Ceramid Synthese: Sphingosin + Acyl-CoA → Ceramid 3. 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 148

- 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 149

Angereichertes Lipid: Sphingomyelin Betroffene Organe: ZNS, Leber Defekt von: Sphingomyelinidase Symptome: Krampfanfälle, Hepatomegalie

Answer 150

Angereichertes Lipid: Glucocerebroside Organe: ZNS, Niere (bei symptomen scheint auch leber betroffen) Defekt: Glucocerebrosidase Symptome: Kampfanfälle, Hepatosplenomegalie

Answer 151

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 152

- 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 153

1. Kondesation: * 2 Acetyl-CoA → Acetoacetyl-CoA + CoA-SH (Acetoacetyl-CoA-Thiolase) * Acetoacetyl-CoA + Acetyl-CoA -\> HMG-CoA + CoA-SH (HMG-CoA Synthase) 2. 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 3. Aktivierung und Decarboxyllierung von Mevalonat * Mevalonat 3x phosphoryliert (durch Kinasen, 3 ATP notwendig) * Zwischenprodukt: 3-P-5-PP-Mevalonat unter Phosphatabspaltung decarboxyliert → Isopentenyl-PP 4. 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) 5. Ringbildung: * Squalen → Squalenepoxid (NADPH/H+ + O2-Verbrauch) * Squalenepoxid → Lanosterin (C30) (Oxidosqualen-Zyklase) → Ringe werden geschlossen 6. 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 154

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 155

- 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 156

- 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 157

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 158

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

Answer 159

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

Answer 160

- 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 161

Negative Rückkopplung der Gallensäuren auf: * beta-hMG-CoA-Reduktase * Cholesterin-7alpha-Hydroxylase

Answer 162

- 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 163

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 164

- 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 165

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 166

Rachitis oder Osteomalazie (Ca2+ mangel), v.a. in Wachstumsphase, Schwangerschaft, Stillperiode * Knochenmineralisierungsstörung → Knochendeformitäten * Elektrolytstörung

Answer 167

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 168

- 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 169

- 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 170

- 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 171

- 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 172

- 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 173

- 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 174

- 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 175

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 176

- 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 177

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 178

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 179

- 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 180

- 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 181

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

Answer 182

* 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 183

* 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 184

1. NH3 + 2ATP + CO2 → Carbamoyl-P + 2ADP +P (Carbamoyl-P-Synthetase I) 2. Carbamoyl-P + Ornithin → Citrullin (Ornithin-Carbamoyl-Transferase) → mittels Ornithin/Citrullin-Transporter vom Mitochondrium ins Cytosol 3. Aspartat + ATP + Citrullin → Agininosuccinat + AMP + PP (Arginino-Succinat-Synthetase) → spaltet Pyrophosphat aus ATP 4. Argininosuccinat \<-\> Arginin + Fumarat (Argininosuccinat-Lyase) Einzig reversible Rkt, Fumarat → Malat → oxalacetat → Aspartat 5. Arginin → Ornithin + Isoharnstoff (Arginase) → Isoharnstoff spontan zu Harnstoff und ornithin zurück ins Mitochondrium für den nächsten Zyklus

Answer 185

- 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 186

- 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 187

→ 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 188

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

Answer 189

- 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 190

- 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 191

- 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 192

- 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 193

- 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 194

- 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 195

- 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 196

phenylalanin ist essentiell, tyrosin kann aus phenylalanin gewonnen werden

Answer 197

- 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 198

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 199

- 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 200

- 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 201

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

Answer 202

Methionin - essentiell Cystein → aus Methionin

Answer 203

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 204

- 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 205

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 206

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

Answer 207

- 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 208

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 209

- 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 210

31. 2. 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 211

→ 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 212

- 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 213

- 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 214

- 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 215

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 216

(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 217

(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 218

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 219

- 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 220

- 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 221

- 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 222

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 223

- 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 224

- 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 225

- 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 → Desoxyribonukleosid**di**phosphat → 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 226

- 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 227

37. 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 ) * 2. Phase → Regeneration des Oxalacetat aus Succinat (liefert NADH/H+ + FADH2)

Answer 228

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 229

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 230

→ 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 231

- 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 232

- 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 233

→ 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 234

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 235

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

Answer 236

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 237

→ 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 238

(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 239

- 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 240

⇒ 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 241

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 242

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 243

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 244

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 245

- 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 246

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 247

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 248

* 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 249

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

Answer 250

- 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 251

- 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 252

- 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 253

- 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 254

- 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)