Enzyme & Cofaktoren Flashcards
In welchen Gruppen kann man die Cofaktoren unterteilen?
- Prosthetische Gruppe (fest an Protein gebunden z.B. Häm)
- Coenzyme: locker gebundene org. Moleküle mit Katalyse-unterstützender Wirkung z.B. Pyridoxalphosphat
- Cosubstrate: Coenzyme, die in modifizierter Form aus der Katalysereaktion hervorgehen z.B: NADH
- Metallionen: fest an Enzym gebunden oder reversibel gebunden
- Holoprotein/enzym vs. Apoprotein/enzym
Welche Vitamine sind wasserlöslich?
Vitamin C
Vitamin B1
Vitamin B2
Vitamin B3
Vitamin B5
Vitamin B6
Vitamin B7
Vitamin B9/11
Vitamin B12
Vitamin C
Ascorbinsäure
Vitamin B1
Thiamin
Vitamin B6
Pyridoxin
Vitamin B3
Niacin & Niacinamid
Vitamin B9/11
Folsäure
Vitamin B12
Cobalamin
Vitamin B7
Biotin
Vitamin B5
Panthothensäure
Welche Vitamine sind fettlöslich?
Vitamin K
Vitamin D
Vitamin A
Vitamin E
Wie lautet die Struktur des Vitamin K
2-Methyl-1,4-naphthochinone mit unterschiedlichen Seitenketten
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin K
1) y-Glutamylcarboxylierung von Proteinen durch Vitamin K-abhängige Carboxylase im ER
2) Deprotonierung von Vitamin K-Hydrochinon & Reaktion mit Sauerstoff zum K-Alkoxid
3) Bildung eines y-Glutamyl-Carbanion nach Übergang in Vitamin K-Epoxid
4) Regeneration der oxidierten Vitamin K-Form durch Thioredoxin über Vitamin K-Oxidoreduktase
Wie lautet die Struktur für Vitamin C?
- y-Lacton der Gulonsäure mit 2,3-DB
- Vinologe, redoxaktive Säure
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin C
= Reduktionsmittel & Radikalfänger
-> Regeneration des Ascorbyl-Radikals über verschiedene Wege
-> Vitamin C ist Cofaktor von Metalloenzymen
Wie lautet die Struktur für Vitamin B1?
- Substituierter Pyrimidin- & Thiazolring
- Verbunden über eine C-H-acide Methylenbrücke
- Reaktivität des Carbons gegenüber Elektrophilen
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin B1
- Aktive Form = Thiaminpyrophosphat
- Oxidative Decarboxylierung im Zusammenspiel mit Liponamid, CoA, FAD, NAD+
- Spaltung & Neuknüpfung von C-C-Bindungen
Wie lautet die Struktur für Vitamin B2?
- Substituierter Isoalloxazin-Ring
- FMN (Flavinmononukleotid) = N-Substitution mit Phosphoribitol
- FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid) = Phosphodiesterbindung zw. FMN & AMP
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin B2
- Zweielektronentransfer
- Oxidative Desaminierung
- Dehydrierung von CH2-CH2 Gruppen
- Oxidation von Aldehyden zu Carbonsäure
- Transhydrogenierungen
Wie lautet die Struktur für Niacin?
- Nukleotid der Nicotinsäure bzw. des Nicotinamids
- NAD+ = Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid
- NADP+ = Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat
Erkläre den molekularen Mechanismus von Niacin
- Cofaktoren für Zweielektronentransfer in vielen Oxidoreduktasen
- ADP-Ribosylierung
- Histondeacetylierung durch HDACs
Wie lautet die Struktur für Vitamin B6?
- Pyridiniumderivate
- Bioaktiv als Pyridoxalphosphat mit Aldehydfunktion
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin B6
- Zentraler Cofaktor des As-Stoffwechsels
- Bindung als Schiff-Base an ein Lysin des Enzyms
- Verdrängung des Lysins durch die umsetzende AS
- Elektronenzug des Pyridinium-Stickstoffs destabilisiert eine von 3 Bindungen am a-C Atom -> Transaminierungen, Decarboxylierungen, Eliminierende Reaktion
Wie lautet die Struktur für Pantothensäure?
- Bioaktiv als Coenzym A (CoA)
- gekoppelt mit Cystein & ATP
Erkläre den molekularen Mechanismus der Pantothensäure
- Aktivierung von aliphatischen Carbonsäure als CoA-Thioester
- als Bestandteil des Acyl-Carrier-Proteins
Wie lautet die Struktur für Biotin
- Harnstoff
- Thiophan-Ring substituiert mit Valeriansäure
- bildet in Enzymen ein Amid mit der e-Aminogruppe von Lys
Erkläre den molekularen Mechanismus von Biotin
Cofaktor von 4 Carboxylasen des Menschen
- Acetyl-CoA-Carboxylase
- Pyruvatcarboxylase
- Propionyl-CoA-Carboxylase
- Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase
Wie lautet die Struktur für Folsäure
- Pteridinkern, p-Aminobenzoesäure & Glutamat
- Bioaktiv als Tetrahydrofolsäure
Erkläre den molekulare Mechanismus von Folsäure
- Biosynthesewege: Purin, Thymidin, Cholin, Serin, Methionin
- Coenzym für C1-Übertragungen -> Methyl-, Hydroxymethyl-, Formyl-, Formiat
- C1 in unterschiedlichen, ineinander überführbaren Oxidationsstufen
- Auffüllung -> Formiat, Serin, Histidinabbau
Wie lautet die Struktur für Vitamin B12
- Corrin-Ring mit Co2+/3+ als Zentralatom
- 5 Ligand = ein Dimethylbenzimidazolribonucleotid
- 6 Ligand = 5’-Desoxyadenosyl- oder Methylkovalente Co+-C Bindung
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin B12
- Intramolekulare Umlagerung von Alkylresten& Methylierung
- Methylmalonyl-CoA-Mutase
Welche Vitamine haben Signalfunktionen?
- Vitamin A
- Vitamin D
- Vitamin E
Wie lautet die Struktur für Vitamin A?
- Tetraterpenoid mit Iononring
- Polare endständige Gruppe in natürlichen Vitamin A-Formen
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin A
- Photorezeption
- Regulation der Genexpression über nukleäre Rezeptoren
- Transport & Speicherung von Vitamin A als Retinylester
Wie funktioniert die Photorezeption?
1) Rhodopsin & NA+/Ca2+ Kanäle in dicht gepackten Membranscheiben im Außensegment der Stäbchen
2) 7-TM-Rezeptor Opsin + 11-cis-Retinal
3) Na+/Ca2+ Kanäle sind geöffnet -> Zelle depolarisiert -> Glutamat wird an Synapse freigesetzt
4) Photoinduzierte Stereoisomerisierung von 11-cis zu alltrans-Retinal
5) Metarhodopsin II bindet Transducin
6) Austausch von GDP in der Transducin gegen GTP
7) GTP-gebundene Form bindet inhibitorische UE einer cGMP-Phosphodiesterase
8) cGMP-Spiegel sinkt -> Na+/Ca2+ Kanäle schließen sich -> Glutamat nicht mehr freigesetzt
Wie lautet die Struktur für Vitamin D?
- B-Ring geöffnete Steroide
- Vitamin D2 = Ergocalciferol
- Vitamin D3 = Cholecalciferol
Erkläre den molekularen Mechanismus von Vitamin D
- Bildung in der Haut durch UV-Bestrahlung aus Provitaminen durch Spaltung des Rings B
- Überführung in die bioaktive Form durch 25-Hydroxylierung in Leber und 1-Hydroxylierung in Niere
- Calcitriol als Ligand des Vitamin D-Rezeptors
Wie lautet die Struktur für Vitamin E?
- 6-Hydroxychroman mit unterschiedlichem Methylierungsmuster
- Prenyl-Seitenkette
- 3 Chiralitätszentren
Nenne den molekularen Mechanismus von Vitamin E
- Membranprotektives Antioxidant
- Abfangen von Lipidoxy-Radikale & Regeneration über das Ascorbatsystem
- nicht-antioxidative Mechanismen von Vitamin E-Formen / Metaboliten
Wie werden Enzyme benannt?
Substrat - Reaktionstyp - ase
Welche Enzymhauptklassen gibt es?
- Oxidoreduktasen
- Transferasen
- Hydrolasen
- Lyasen
- Isomerasen
- Ligasen
Nenne Beispiele für die Oxidoreduktasen
Lactatdehydrogenase
Phenylalaninhydroxylase
Nenne Beispiele für Transferasen
Hexokinase
Glycogensynthase
Nenne Beispiele für Hydrolasen
Glucose-6-Phophatase
Enteropeptidase
Nenne Beispiele für Lyasen
Aldolase
Adenylatcyclase
Nenne Beispiele für Isomerasen
UDP-Galactose-4-Epimerase
Methylmalonyl-CoA-Mutase
Nenne Beispiele für Ligasen
Pyruvatcarboxylase
Glutaminsynthetase
Wozu dient die Metallionenkatalyse
- Stabilisierung/Abschirmung negative Ladung
- Aktivierung polarer Moleküle/gruppen
- Elektronentransfer
- Steuerung der Substratkonformation
Ein Beispiel für die Metallionenkatalyse
Carbonhydrase
-> CO2 + 2H2O -> HCO + H3O
-> Bildung von Bicarbonat im peripheren Blut & Abatmung von CO2 in Lunge
-> Proteingebundenes Zn2+ dient als Lewis-Säure
Wozu dient die Säure-Base-Katalyse?
- Aminosäuren im aktiven Zentrum dienen als Brönsted-Säuren/Basen
- häufige AS: his, Cys, Tyr, Lys
Wozu dient die kovalente Katalyse?
Bildung eines kovalenten Reaktionsintermediats
Nenne ein Beispiel für die kovalente Katalyse bzw. Säure-Base-Katalyse
Serinproteasen
-> Katalytische Triade aus Ser, His & Asp
-> Ser für den nucleophilen Angriff
- His als Protonenakzeptor & donor
- Stabilisierung des Imidazolium-Intermediats
Erkläre in einzelnen Schritte den Katalysemechanismus von Serinproteasen
1) Substratbindung
2) Nucleophiler Angriff des Serins auf die Carbonylgruppe der Peptidbindung
3) Zerfall der tetraedrischen Zwischenstufe
4) Freisetzung der Aminkomponente
5) Nucleophiler Angriff des Wassers auf das Acyl-Enzym-Zwischenprodukt
7) Zerfall des tetraedischen Zwischenprodukts
8) Freisetzung der Carbonsäurekomponente
Welche Gemeinsamkeit haben Cystein-, Aspartat- & Metalloproteasen zu Serinproteasen?
Bildung einer nucleophilen Gruppe, die die Carbonylgruppe im Peptid angreift
Wie kann man die Oxidoreduktase weiter unterteilen?
- Dehydrogenase
- Oxidasen
- Hydroperoxidasen
- Dioxygenasen
- Monooxygenase
Erkläre den Mechanismus der Monooxygenasen
1) Einelektronentransfer von NADPH über ein Flavoprotein auf Fe3+, das zu Fe2+ reduziert wird
2) Koordinative Bindung von O2 an Fe2+
3) e-Transfer von Fe2+ auf O2 unter Bildung von Superoxid
4) Übertragung des zweiten e & Bildung der Peroxidform
5) Freisetzung von H2O -> Oxoferrylgruppe mit formaler Oxidationsstufe V des Fe
6) Insertion von O in das Substrat R-H
Was macht CYP450?
Einführung hydrophiler Gruppe zur besseren Ausscheidung von Xenobiotica
Was ist die posttranslationale Proteinmodifikation?
= Vorgang, bei dem Protein nach der vollständigen Translation durch kovalente Addition eines Moleküls verändert wird
-> Modifikation wird durch Enzyme katalysiert & ist oft reversibel
Welche posttranslationalen Proteinmodifikationen gibt es?
- Phosphorylierung
- limitierte Protolyse
- N-terminale Modifizierung
- Kopplung mit Ubiquitin oder SUMO
- Transglutaminasen
- Lysyloxidasen
- Lipidanker
- Sulfatisierung
- Acetylierung, Methylierung & ADP-Ribosylierung
- Glycosylierung
