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Purine und Pyrimidine Flashcards

1
Q

Was sind Purine/Pyrimidine?

A
  • chemische Strukturen, die einen grundlegenden Bestandteil von Nucleotiden in DNA und RNA bilden

–> essentiell für die Informationsspeicherung in der Zelle

–> Grundgerüst für Coenzyme, an vielen enzymatischen Prozessen beteiligt

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Q

Was ist die Definition von der Umwandlung von Ribonucleotiden in Desoxyribonucleotiden?

A
  • Reduktion von RNT zu dRNT
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Q

Was ist das Ziel der Umwandlung von RNT zu dRNT?

A
  • Bereitstellung der DNA-Bausteine dATP, dGTP, dCTP über Umwege auch dTTP
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4
Q

Welches Enzym ist bei der Umwandlung von RNT zu dRNT wichtig?

A
  • Ribonucleotidreduktase
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5
Q

Woher stammen die Reduktionsäquivalente zur Umwandlung von RNT zu dRNT?

A
  • NADPH+H+
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6
Q

Welche zwei Synthesewege gibt es im Purinstoffwechsel?

A
  • De-novo-Synthese
  • Salvage-Pathway
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7
Q

Was passiert bei der De-novo-Synthese?

A
  • Neusynthese des Purinkerns aus PRPP zu IMP

–> Danach kann IMP zu AMP/GMP synthetisiert werden

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8
Q

Wie heißt der Ausgangstoff der De-novo-Synthese?

A
  • PRPP
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9
Q

Welche Donatoren werden in der De-novo-Synthese benötigt?

A
  • 2 x Glutamin
  • Aspartat
  • Glycin
  • Hydrogenkarbonat (HCO3-)
  • 2 x THF
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10
Q

Wie ist die Energiebilanz der De-novo-Synthese?

A
  • sehr aufwendig
  • PRPP zu AMP 6 Anhydridbindungen
  • PRPP zu GMP 7 Anhydridbindungen
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11
Q

Wie heißt das Schlüsselenzym der De-novo-Synthese?

A
  • Glutamin-Phosphoribosyl-Amidotransferase
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12
Q

Worüber wird die De-novo-Synthese reguliert?

A
  • allosterische Aktivierung des Schlüsselenzyms durch PRPP
  • allosterische Hemmung durch ATP/GTP
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13
Q

Wie ist der Syntheseweg von IMP zu AMP?

A
  1. Reaktionsschritt:
    - IMP + Aspartat + GTP zu Adenylosuccinat

Enzym: Adenylosuccinatsynthetase

  1. Reaktionsschritt:

Adenylosuccinat –> AMP (Furamat wird abgespaltet)

Enzym: Adenylosuccinat-Lyase

–> an der Synthese von IMP zu AMP ist GTP beteiligt, bei IMP zu GMP, ATP

–> Aspartat dient als Aminogruppendonor

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14
Q

Wie ist der Syntheseweg von IMP zu GMP?

A
  1. Reaktionsschritt:

IMP + H2O + NAD+ zu Xanthosinmonophosphat (XMP)

Enzym: IMP-Dehydrogenase

  1. Reaktionsschritt:

XMP + ATP + Glutamin zu GMP

Enzym: Xanthylat-Aminase

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15
Q

Was passiert bei der Synthese von IMP zu AMP?

A
  • Austausch des Sauerstoffatoms am C6 Atom durch eine Aminogruppe
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16
Q

Was passiert bei der Synthese von IMP zu GMP?

A
  • Anhängen einer Aminogruppe an das C2-Atom
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17
Q

Was ist die Definition vom Salvage-Pathway?

A
  • Wiederverwertung von Purinbasen Adenin/Guanin/Hypoxanthin
18
Q

Was sind die Substrate des SP?

A

PRPP mit Adenin oder PRPP mit Guanin und Hypoxanthin

19
Q

Was entsteht beim SP?

A

PRPP+Adenin –> AMP

–> Adenin-Phosphoribosyltransferase

PRPP+Guanin –> GMP

PRPP+Hypoxanthin –> IMP

–> Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase

20
Q

Wie wird der Salvage-Pathway reguliert?

A
  • durch Hemmung der Produkte
21
Q

Was passiert beim Lesch-Nyan-Syndrom?

A
  • Enzy HGPRT fehlt durch einen Gendefekt

–> Guanin und Hypoxanthin können nicht mit PRPP zu GMP/IMP umgesetzt werden, PRPP Konzetration steigt an. Schlüsselenzym der Denovo-Synthese (Glutamin-PRPP-Amidotransferase) wird aktiviert -> Purinsynthese wird gesteigert, es werden mehr Purine in Harnsäure umgewandelt –> Hyperurikämie

22
Q

Wie wird eine Hyperurikämie behandelt?

A
  • Hemmung der Harnsäure (Allopurinol hemmt Xanthinoxidase)
23
Q

Wie werden Purinnucleotide abgebaut?

A
  • da der Mensch das Purinringsystem nicht enzymatsich spalten kann, werden Purine in Harnsäure überführt und mit dem Urin ausgeschieden

–> Abbau von Purinnucleotiden zu Basen mit anschließender Oxidation des gebildeten Xanthins zu Harnsäure

24
Q

Welche Reaktionsschritte gibt es beim Abbau von Purinnucleotiden?

A
  1. Purinnucleotide werden durch hydrolytische Abspaltung des Phosphatrests zu Purinnucleoside umgewandelt

(AMP->Adenin, GMP->Guanin, XMP->Xanthosin, IMP->Inosin)

  1. Nucleoside werden duch Nucleosin-phosphorylasen phosphorylitsch in die freien Basen und Ribose-1-Phospaht gespalten

(Inosin->Hypoxanthin, Guanosin->Guanin)

  1. Hypoxanthin und Guanin –> Xanthin

Enzym: Xanthin-Oxidase/Dehydrogenase (XO)

  1. Xanthin –> Urat durch XO
25
Wo ist in der De-novo-Synthese der Unterschied zwischen dem Purin- und Pyrimidinstoffwechsel?
- bei Pyrimidinnucleotiden wird erst das Grundgerüst der Base aufgebaut und dann mit aktiviertem Ribosephsophat verbunden
26
Was ist das besondere an der Synthese von Thymin-haltigen Desoxynucleotiden?
- es müsen erst Uracil-haltige Desoxynucletide als Ausgangstoff gebildet werden - \> katalysiert von der Ribonucleotidreduktase - \> immer auf Basis von Diphosphaten!
27
Welche Basen sind im Pyrimidinstoffwechsel enthalten?
- Uracil, Cytosin, Thymin
28
Was wird bei der Neusynthese von Pyrimidinen erst gebildet?
- erst UMP, dann UDP und dann UTP
29
Was ist das besondere an der Synthese von Thymin-haltigen Desoxynucleotiden? Und weches Enzym spielt dabei eine Rolle?
- es müssen immer erst Uracil-haltige Desoxynucleotide als Ausgangsstoff gebildet werden - die Ribonucleotidreduktase, da sine die Reaktion katalysiert
30
Welchen Cofaktor benötigt die Thymidylatsynthase?
--\> N5-N10-Methylentetrahydrofolat
31
Was passiert in Phase 1 der De-novo-Synthese?
- Neusynthese des Pyrimidingrundgerüsts aus Aspartat, Carbamoylphosphat und Übertragung auf PRPP mit nachfolgender Abspaltung von CO2 durch drei Enzymkomplexe
32
Welche Donatoren und Enzyme gibt es in Phase 1 der De-novo-Synthese von Pyrimidinnucleotiden?
Donatoren: Glutamin, Hydrogencarbonat (HCO3-), Aspartat Enzyme: - Carbamoylphospat-Synthetase 2 - Dihydroorotatdehydrogenase (innere Mitochondrienmembran) - UMP-Synthase (Zytosol)
33
Welche Reaktionsschritte laufen bei der Pyrimidinnucleotid Synthese ab?
34
Wie sieht Phase 2 der Pyrimidinnucleotidsynthese aus?
- Kinasen phosphorylieren unter ATP-Verbrauch UMP zu UDP zu UTP - aus UTP kann die CTD-Synthetase CTP aminieren
35
Wie läuft die Synthese von Thymin-haltigen Desoxyribonucleotiden ab?
- die "Thymidylatsyntase" bildet durch anhängen einer Methylgruppe aus dUMP -\> dTMP - Cofaktor bei der Reaktion ist N5,N10-Methylentetrahydrofolat als Überträger der Methylgruppe - Nebenbei wird Dihydrofolat durch die Dihydrofolatreduktase in Tetrahydrofolat umgewandelt, Cofaktor bei der Reaktion ist NADPH+H+
36
Wovon hängt die Synthesegeschwindigkeit von Thymin-haltigen Desoxyribonucleotiden ab?
- sie hängt von dem Angebot an Folsäure ab
37
Was macht Methotrexat?
- es hemmt die Dihydrofolatreduktase kompetitiv und verhindert dadurch die Regeneration von Tetrahydrofolat --\> Hemmung der Nucleotid-Synthese --\> Hemmung der DNA-Synthese
38
Wodurch wird die Pyrimidinbiosynthese gehemmt?
- durch Analoga namens: OMP-Decarboxylase-Inhibitor
39
Zu welchen Endprodukten werden Pyrimidinnucleotide abgebaut?
- ß-Alanin - ß-Aminoisobutyrat - CO2 - NH4+
40
Was ist der Unterschied im Abbau von Pyrimidinnucleotiden im Vergleich zu Purinen?
- sie können vollständig abgebaut und dem Stoffwechsel zur Energiegewinnung zur Verfügung gestellt werden
41
Wie läuft der Abbau der Pyrimidinnucleotide ab?
1. Nucleotide werden zu Nucleoside umgwandelt 2. Abspaltung von Zucker zu freien Basen 3. Pyrimidinring kann gespalten werden, CO2 und NH3 wird freigesetzt und es entstehen ß-Alanin und ß-Aminoisobutyrat --\> können nach Umwandlung zu Malony-CoA/Methylmalonyl-CoA verstoffwechselt werden

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