Teil 2 Flashcards

Question 1

Q

10.1 Welche Rolle spielt das Zytoskelett bei der Aufrechterhaltung der Struktur einer Zelle?

Answer

A

Was?-Proteinnetzwerk im Cytoplasma,das aus langegestreckten Filamenten aufgebaut und mit der Membran verankert ist.
*drei wesentliche Elemente.
*Ständige Umstrukturierung.
Funktion?-Stabilisierung der Membran
-gerichtete Beweglichkeit mobiler Zellen(Flagellen,Zilien,Mikrovilli)
-intrazelluläre Transport/Signaltransduktion
-Zellteilung( Spindelapparat ,Zytokinese)

Question 2

Q

Aktinfilamente

Answer

A

bilden die Mikrofilamente mit einem Durchmesser von 6-7 nm

Aktin ist das häufigste Protein eukaryontischen Zellen.
bilden ein Netz unterhalb der Zellmembran und sorgen somit für die Stabilität + Elastizität der Membran-können Bewegungen bewirken-Muskelkontraktion.

Question 3

Q

Aufgabe der Aktinfilamente

Answer

A

Wanderung der Makrophagen
Formveränderung von Blutplättchen erfolgt auch auf diese Weise (Erys).
mit Myosin bildet den kontraktilen ring bei Zellteilung.
In Fibroblasten bilden sie mit Intergrine Fokaladhäsion.

Question 4

Q

Aufbau der Aktinfilamente

Answer

A

globuläres asymmetrisches G-Aktin zu Protofilamente (Polymerisation) durch ATP am Plus Ende.
zwei Protofilamente lagern sich parallel (Polarität bleibt) und Hydrolyse der ATP.

Question 5

Q

Tretmühlenmechanismus

Answer

A

-ständiger Auf-Abbau.
-Polymerisation am Plus Ende und Depolarisation am Minus Ende gleich schnell,Netto länge nicht ändert.
-nur bei bestimmten Monomerkonzentrationen auf
Funktion?-Phagozytose,Zellteilung,Zellmobilität( gerichtete Zellbewegung),Formen der Zelloberfläche.

Question 6

Q

Aktinfilamente und Erys

Answer

A

für den Sauerstofftransport von der Lunge in die Peripherie.
müssen flexibel sein,beim Durchlaufen der Milz und der Kapillaren nicht zerstört zu werden. Deswegen kein Zellkern,keine Organellen. Scheibenform (bikonkave) und die Verformbarkeit werden durch die Organisation des Zytoskeletts gewährleistet.
Spektrin durch Protein 4.1 an Aktinfilament ,über Ankyrin (am Kopfbereich des Spektrin) mit der Zellmembran.

Question 7

Q

Makrophilamente / Mikrotubuli

Answer

A

25nm Durchmesser
als Schienen für den gerichteten Vesikel/Organelltransport.
Spindelapparat in der Mitose.
Hauptbestandteil der Zilien/Flagellen.
nicht polaren Zellen:Plus-Ende in Richtung Plasmamembran-minus-Ende im MTOC(Microtubule organizing center)gurch gama Tubulin verbunden ,in polaren Zellen zeigt das Plus-Ende zur basalen Membran.
aus alpha beta Tubulin(Hetrodimer bis Protofilament,Polarität alpha minus,beta plus),Beide binden GTP aber nur am beta zu GTP hydrolysiert.
13 Protofilamene lagern sich parallel ,lateral aneinader bis Mikrotubulis/Zylinder.
am Ende des Mikrotubulus ein GTP-cap zum Schutz vor vollständiger Depolymerisation.

Question 8

Q

Zentrosom

Answer

A

liegt zentral in der Zelle,aus Matrix,deren Proteine noch fast alle unbekannt sind.
im inneren des Zentrosoms befindet sich 2 senkrechte auf einander liegende Zentriolen aus 9 Mikroglobulin Tripletts.

Question 9

Q

Aufgaben der Mikrotubuli

Answer

A

Formgebung:zb Motoneuronen und Fibroblasten haben lang gestreckte Zellabschnitte(Axone9 ,die durch Mikrotubuli gehalten werden.
Tranport:mittels Dynein Kinesin (und Wechselwirkungen mit Mikrotubuli)

Question 10

Q

Intermediärfilament

Answer

A

Durchmesser 10 nm
für die Wiederstandsfähigkeit der Zelle im Zellverband verantwortlich.
diverse Gewebsspezifische Intermediärfilamente
Aufbau:2 fibrilläre Monomere verdrillen sich parallel,Dimer.2 Dimere lagern sich antparallel zusammen,Tetramer(ohne Polarität).Tetremere lagern sich hintereinander zu einem Protofilament.8 davon verdrillen sich zu einem Intermediärfilament

Question 11

Q

Aufgaben von Intermediärfilamenten

Answer

A

Gewebspezifische Aufgaben.

Keratinfilamente;aus Keratin,in basalen Zellen der Epidermis vor.
Verhornt,verantwortlich für die mechanische Wiederstand der Epidermis.
Neurofilamente:in Axonen von Nervenzellen.Stabilisieren das Axon und unterstützen den Axontransport.
Laminfilamenten;aus Laminen,bilden die Kernlamina(direkt unterhalb der inneren Kernmembran im Zellkern .
ist für die Festigkeit der Kernhülle und die Verankerung des Chromatins verantwortlich.

Question 12

Q

10.2 Welche Funktionen haben die Proteine des Zytoskeletts bei der Polarisierung und Beweglichkeit der Zellen?

Answer

A

Polarität: ist der differenzielle Aufbau einer Zelle,die differenzeille Sortierung von Proteinensowie der differenzielle Transport von Vesikeln zu den Kompartimenten.(Ausrichtung der Zellemit Hilfe des Zytoskeletts,oben und unten feststellen.)
-Cadherine=Zell-Zell und Intergrine Zell-EZM-Kontakte.
-Bei Kontakt mit Grenfläche versucht Zelle möglichst große Oberfläche zu schaffen.
-(!)Zona occludens bildet die Grenzen zwischen apikaler und basolateraler Seite.
Wichtig für Fuktion und Zellteilung zb Belgezellen des Magens.
-Kinesine verlaufen zum Pluspol,Dyseine zum Minuspol.
-unpolar,Zentromere(negativ geladen)+Zellmembranankern(positiv).
-polar,apikal(negativ)+basal(positiv) sodass in jeweils eine Richtung transportiert werden kann.

Question 13

Q

MIgration.

Answer

A

=Zellwanderung,Vorwärtsbewegung= Polymerisation+Depolymerisation. von Aktin im Frontteil(Lamellipodium=zungenförmig=Leitfortsatz aus aktinfilament).
-(+)Ende sind in Marschrichtung orientiert
-Front des lamellipodiums wird durch ständigen tretmühlenartig Umbau der aktinfilamente kontrirnuerlich verschoben.(Parallel wird Kontakt mit EZM gebildet(Adhäsion durch Adhäsionsproteine in der Umgebung).
-Heck der Zelle nach Lösung seiner Bodenhaftung unter Mitwirkung von Myosin II nachgezogen.
(!)Ihre Geschwidigkeit ist umso höher,je weniger dauerhaft die Zell-Matrix-Kontakte(Fibroblasten 2 μm/min, akt.Neutrophile Granulozyten 20μm/min.

Question 14

Q

10.3 Welche Funktion haben Proteine des Zytoskeletts bei intrazellulären Transporten?

Answer

A

-Zellbewegung(Kontraktion,Zilienschlag,Lokomotion)
Transportprozessen
-Dynein+Kinesin:aus 2 schweren Ketten mit katalytischen Kern(Bindung an Mikrotubulus),einem Stiel und 2 leichten Ketten(Bindung mit Vesikeln)
*ein Kopf bindet an einen Mikrotubulus,durch ATP-Hydrolyse wird eine Konformationsänderung induziert, der andere Kopf wird vor dem gebindeten gezogen,wieder ATP-Hydrolyse.(also Vorwärtsbewegung mitsamt Vesikel/Organell
-Kinesin in Richtung Plus Ende,Dynein in Richtung Minus Ende.

Question 15

Q

Kinozillien.

Answer

A

Flimmerepithel der Atemweg sind nach 9*2+2 Prinzip(um ein zentrales Mikrotubulus-Duplett sind rundeherum 9 weitere Dubletts angeordnet.
!Die Dubletts sind über Dynein querverbunden,dadurch können sie gegeneinander verschoben werden,Erzeugung von Schlagbewegung.
!Alle Kinozillien schalgen koordiniert(20mal/sek),sodass ein gleichmäßiger Schleim/Fremdkörpertransport ermöglicht.

Question 16

Q

11.1 Warum weisen Bindegewebe eine sehr große Vielfalt auf, und welche Beziehung besteht zwischen dem Aufbau der Bindegewebe und deren Funktion?

Answer

A

-viele unterschiedliche Bindegewebe(unterschiedliche Aufgaben undmechanische Funktion),die alle aus dem Mesenchym hervorgehen.
Gemeinsames Merkmal und wichtigster Unterschied=Raum zwischen den Zellen (interstitieller Raum,mit EZM(Fibrillen,Fasern,Proteoglykane,Adhäsionsproteine,im Knochen durch Hydroxylappatit mineralisiert) und Flüssigkeit gefüllt)
Formen:
1.)embryonal(mesenchymal-aus pluripotenten Zellen,gallenartig-typisch für Nabelschnur,reich an Hyaluronan,daher kaum kmopriemierbar aber flexibel.
2.)faserarm:a.)lockeres BG-Telasubmucosa,vorwieend Kollagen I und III,elastische Fasern,viel Hyaluronan(Proteoglykan)
b.)retikuläres BG-lymphatische Organe,Reticulumzellen bilden drei dimensionales Netz in dessen Maschen sich Retikulin einlagern.
c.)Spinozelluläres BG-Ovar fischzugartigangeordnete,spindelförmige Zellen,einige von den zu endokrinen Zellen.
3.)Faserreich:Straff und geflechtartig (in verschiede Richtungen,Dermis),straff und parallelfaserig(in eine Richtung,Sehnen,Bänder)

Question 17

Q

Fettgewebe.

Answer

A

weißes Fettgewebe: univakuoläre Adipozyten; dienen als Energiespeicher, Wärmeisolator, Druckpolster und der Sezernierung von Adipokinen(Signalmoleküle,Leptin)
braunes Fettgewebe: plurivakuoläre Adipozyten (v.a. beim Säugling); dienen der Wärmeproduktion (Mitochondrien verbrennen gespeicherte Lipide)

Question 18

Q

Knorpelgewebe.

Answer

A

alle Knorpeltypen: Chondrozyten + EZM mit kollegenen Fasern (v.a. Typ II) und Proteoglykanen,Druckelastizität.
hyaliner:Vorkommen in Atemweg,Gelenk-Rippenknorpel.
Faserknorpel:+Kollagen Typ I,Zwischenwirbelscheiben,Menisken(Zugfest)
elastischer :+Netzwerk aus elastischen Fasern.Ohrmuschel,Epiglotis.

Question 19

Q

Knochen

Answer

A

versch. Zelltypen (Osteoblasten, -klasten, -zyten) + EZM
unreifer Knochen=Geflechtknochen: geflechtartig verwobene Kollagenfibrillen.
reifer Knochen=Lamellenknochen: Kollagenfasern parallel angeordnet.

Question 20

Q

Zellen des BG

Answer

A

Ortständige Zellen: Fibrobalsten für den Stoffwechsel der Matrix-Bestandteile,Synthese von Kollagen Interzellularsubstanzen,Überwachung des Abbaus.
Freie Zellen:Immunzellen,Makrophagen,Plasmazellen Mastzellen

Question 21

Q

11.2 Beschreiben Sie am Beispiel der Kollagensynthese die sequentielle Abfolge der posttranslationalen Modifikationen des Kollagens und kennzeichnen Sie die Bedeutung der einzelnen Schritte für die Kollagenfunktion!

Answer

A

-sowohl intrazellulär als auch extrazellulär.
-haufigste AS:Glycin,Prolin(Glucoselierung),Lysin(hydroxylierung,Glucoselierung)
intra.Schritte!
*α-Kette Synthese:Lumen des rERs und Synthese des Vorläufers(Telopeptid-Registerpeptid-Telopeptid)
*Hydroxylierung/Glykosylierung(ER):vom ER zum Golgi,Hydroxylierung von Prolyl-4-Hydroxylase,Lysilhydroxylase(Hilfe von Vit C),O-Glycosylierung HydroxyLysin mit Galaktose oder Glycosylgalaktose,am C-Terminus N-Glycosylierung mit Zuckerreste,Hydroxylprolin bildet H-Brücke mit benachbarten Peptidketten-Stabilität-Trippelhelix, je mehr OH-Gruppe me H-Brücken in Trippelhelix,desto stabile Kollagenmolkeül,desto höher Schmelzpunkt.
*Assemblierung zur Trippelhelix.
Drei Polypeptidketten assemblieren zum Prokollagenmolekül,Bildung von Disulfidbrücken durch Proteindisulfid-Isomerase,drei α-Ketten winden sich umeinander -Prokollage-Vesikeltransport vom Golgi.

extra. Schritte:
Spaltung von Propeptide vom N-C-Terminus,Tropokollagen entsteht durch ww(zb hydrophobe ww der AS) beginnt die Assemblierung ,wobei durch Lysiloxidase(Kupferabhängig) ensteht eine Bindung zwischen Hydroxylysin und Lysin(Allysin)-crosslinks-Kollagenmoleküle.
**mehrere Mechanismen zur Bildung von Cross-links:Schiffscher Basen.

Question 22

Q

11.3 Welche Bedeutung haben die Proteoglycane für die Struktur und Funktion des Bindegewebes?

Answer

A

Proteoglykane sind Proteine, die kovalent (glykosidisch) gebundene Glykosaminoglykane (GAG) als Kohlenhydratseitenketten beinhalten.
1) einem CORE-Protein (gewebespezifisch
2) einem oder mehreren Glykosaminoglykanen.
bei den GAGs wird in vier Hauptgruppen unterschieden:
-Hyaluronan
-Chondroitinsulfat
-Heparansulfat
-Keratansulfat
*Ein Kernprotein kann viele verschiedene GAG-Ketten tragen, die wiederum durch Sulfatgruppen unterschiedlich modifiziert sein können heisst: vielfältige Eigenschaften (polar, negativ geladen), können auch in sehr unterschiedlichen Größen vorkommen.

Question 23

Q

Funktionen und strukturelle Bedeutung der PGs

Answer

A

-Stütz- und Dämpfungsfunktion in Knochen und Knorpel
→ PG Aggrecan(roßes Proteoglykan im Knorpel)(aus Chondroitinsulfat und Keratansulfat ) mit Hyaluronat Aggregate ,starke Wasserbindung-Stoßdämpferwirkung.

-Vermittlung von Zell-Zell- und Zell-Matrix- Kontakten, indem sie Glykoproteine wie z. B. Integrine oder auch an Kollagen binden
→ PG Decorin(kleines Proteoglykan in Fibroblasten) (aus Chondroitinsulfat oder Keratansulfat) ist weit verbreitet im Bindegewebe und bindet Kollagen Typ I ( Faserbildung) sowie TGF-ß (Zytokin)
-Vermittlung von Entzündungsreaktionen.
-Regulation der Aktivität extrazelluläre Enzyme.

Question 24

Q

Veränderungen des BG.

Answer

A

-Schwangerschaft.
Kollagenausrichtung ändert sich und die Synthese/Hyaluronan nimmt zu + Wassereinlagerung
*Nach der Geburt bzw während der Wehen durch MMP( Enzyme, die Proteine hydrolytisch und unter Bindung an Metallkationen spalten können) indurzierter Ab-Umbau.
-Alterung:Wasserspeicherfähigkeit,Hautelastizität,Zellteilungsrate.
-Hormone:Testosterone/Östrogene(Gechletshormon) steigern die Hyaluronankonz. der Haut,also kollagensynthesesteigerung und MMPs gehemmt.(Menopause -30%)

Question 25

Q

Primäre (direkte) Frakturheilung

Answer

A

Beteiligte Zellen:-Osteoprogenitorzellen,Osteoklasten.
Ablauf:ohne Zerstörung des Periosts oder wenn die Frakturende in Kontakt bleiben.
-ohne Kallusbildung,Frakturspaltweniger als 1mm,wächst erst kapillarreiches BG in den engen Frakturspalt ein.Osteoprogenitorzellen aus dem Endost und Periost lagern sich um die Kapillaren und bilden Osteone, die zunächst parallel zur Bruchoberfläche gerichtet sind.Durch Erosionstunnel(aus Osteoklasten) parallel zur Längsachse des Knochens hin umstrukturiert.
-nach ca.3 Wochen wieder funktionsfähig.

Question 26

Q

Sekundäre Frakturheilung

Answer

A

Makrophagen, Granulozyten, Mastzellen - Pluripotente(der drei Keimblätter) Stammzellen → differenzieren sich zu Osteoblasten, Fibroblasten und Chondroblasten - Osteoklasten.
Ablauf:1.)Verletzungsphase:Gewalteinwirkung auf den Knochen, Verletzung von Knochenhaut, Kortikalis und Knochenmark,Entstehung eines Hämatoms in Frakturspalt.
2.)Inflamatorische Phase:Infiltration von Makrophagen, Granulozyten, Mastzellen (diese setzen Histamin und Heparin frei) —> Entzündungsreaktion,pluripotente Stammzellen (im Hämatom sich befinden) differenzieren sich zu Osteoblasten,Fibroblaste,Chondroblasten.Zytokine und WF fördern Angiogenese,Zellinfiltration,zelldifferenzierung.
3.)Granulationsphase:Netz aus Fibrin(Blutgerinnung)+Kollagen und durch Fibroblasten weirem Kollagen und Kapillaren-Weiche Kallus-,der die erste Überbrückung der Frakturenden herbeiführt.Osteoblasten bauen neuen Knochen im Bereich Knochenhaut aus.
4.)Kallushärtung:Durch Mineralisation(Hydroxilapattit),Ausbildung eines Geflechtknochens in Ruchtung Belastungsachse.
5.)Umbau:Geflechtknochen zu Lamelknochen.
Die Wiederherstellung der ursprünglichen Knochenstruktur bezieht sich hierbei auf die reguläre nutritive Versorgung des Knochens mit Havers- und Volkmannkanalsystem.

Question 27

Q

11.5 Welche Einflüsse fördern das Wachstum der langen Röhrenknochen im Kindes- und Jugendalter?

Answer

A

zahlreiche Hormone und Wirkstoffe beeinflussen Wachstumsvorgänge.
o Wachstumshormon
▪ aus Hypophysenvorderlappen
▪ stimuliert indirekt die Proliferation von Chondrozyten u. Osteoblastenvorläufern indem es die Bildung von Wachstumsfaktoren (IGF = Insulin-like growth factor) induziert.
Calcitriol (Vit.–D-Hormon):
▪ Gewährleistung von Calcium-Zufuhr (intestinale Resorption u. renale Rückresorption)
▪ dadurch Bedeutung für Mineralisation der Knorpelmatrix und des Osteoids
-Schilddrüsenhormone
-Sexualhormone:Durch ein Zusammenwirken des Wachstumshormons mit den Sexualhormonen Testosteron und Östrogen kommt es mit Beginn der Pubertät zu einem Wachstumsschub.
-Nebennierenrindenhormone:Glucocorticoide
!Insulin-like Growth Factor-1: stimuliert die Chondrozyten in der Resorptionszone der Epiphyse.
GH/Somatotropes Hormon: Die Hauptfunktionen von GH liegen in der Unterstützung von Wachstum, Energiestoffwechsel und weiteren anabolen und regenerativen Prozessen: u.a. vermehrte Glycogenolyse in der Leber und Lipolyse in Fettzellen zusammen mit verstärkter Proteinbiosynthese, besonders in der Muskulatur. Diese direkten GH-Effekte führen zu einem verbesserten Verhältnis von Muskel- zu Fettmasse, erhöhen die körperliche Leistungsfähigkeit und unterstützen regenerative Prozesse.
Späte puberale Phase: Seneszenz und Schluss der Epiphysenfuge durch hohe Östrogenkonzentrationen.Längenwachstum wird beendet. Mit ca. 20 Jahren verknöchert die Wachstumsfuge. Hat sich die Epiphysenfuge geschlossen, so ist das Längenwachstum abgeschlossen.

Question 28

Q

11.6 Nennen Sie die Bestandteile der Knochenmatrix und charakterisieren Sie ihre Funktion!

Answer

A

Wassergehalt der mineralisierten Knochenmatrix 10-20%
o Wasserfreie Matrix enthält 70% anorganische (mineralische) und 30% organische Substanzen
mineralische Substanz:hauptsächlich aus Hydroxylapatit-Kristallen,bildet einen Verband mit Kollagenmolekülen,geringe Menge von Kalyiumcarbonat und kalziumhydrogencarbonat.
Organische Matrixkomponenten: Kollagen Typ I(90%)Zugefestigkeit,ElastizitätKalzifizierungsmatrix,verschieden Proteine (10%):Kollagen TypV(Regulation der Fibrillenbindung mit Kollagen I),Osteocalcin(Inhibition der Mineralisation,Calcitriol abwesend-vermehrte Produktion.),Proteoglycane(Decorin-Kollagenfibrillogenese+Imobilisierung durch Bindung TGFß in der Matrix,Biglycan),Fibronectin(ermöglicht durch Intergrinenbindungsstellen Zelladhäsion an andere Matrixkomponenten.

Unterschied zwischen Lamellen,Geflechtknochen?-Räumliche Anorndnug der Kollagenfibrillen.

Question 29

Q

Abbau der extrazellulären Knochenmatrixbestandteile

Answer

A

)aktive Osteoklasten an Knochenmatrix bilden einen dichten Faltenbesatz-Oberflächevergrößerung.
)Protonenpumpe-Auflösung der Calcium Verbindungen
)Lysosomale Enyzme-Zerlegung der organischen Matrix
)Endozytose und Abgabe an der Rückseite von Osteoklasten(Transzytose).

Question 30

Q

11.7 Welche physiologische Bedeutung hat der Knochenumbau für das Skelettsystem und für die Aufrechterhaltung der Kalziumhomöostase?

Answer

A

99 % des Kalziums im Körper sind im Skelett als Hydroxiapatit deponiert.
Parathormon wird über den Calciumspiegel im Blut reguliert. Es wird bei niedrigen Calciumspiegel im Blut ausgeschüttet. Durch die Wirkung des Parathormon werden die Osteoklasten aktiviert , was zum Knochenabbau und zum Anstieg des Calciumspiegels im Blut führt.
Umbauzyklus:
-Dauer 120 Tage
-Aktivierungsphase:Bereitstellung von Osteoklasten
-Resorptions- phase (osteoklastischer Knochenabbau)
-Umschaltphase (Apoptose der Osteoklasten, Glättung der Resorptionslakune mit Bildung von „Zementlinien“ und Bereitstellung der Osteoblasten)
-Anbauphase mit Osteoidproduktion und Mineralisation
-Ruhephase (Umwandlung der Osteoblasten in bone lining cells).

Question 31

Q

Modeling

Answer

A

Arbeit von Osteoblasten/Osteoklasten(im Gegensatz zu remodeling) an getrennten Oberflächen stattfindet.

in nicht ausgewachsenen Skelett zu finden.
Gewinn an Knochenmasse und Umgestaltung.
Ersazt der Geflechtsknochen zu Lammellenknochen.
in ersten 3 Lebensdekaden
Verändenrung der Spongiosarchitektur und der Materialmenge(Kompakta) an geändrete Beanspruchung des Knochens(aktive Anpassung).

Question 32

Q

Remodeling

Answer

A

dient dem Materialaustausch.
im Idealfall weder Materialzugewinn noch Verlust (Homöostase)
Lebenslang.
von BMU(basic multicellular units-Osteoblasten+Osteoklasten zeitlich und räumlich zusammenarbeiten)
Nach der Prozesse entstehen in der Kompakta Bohrkanäle die mit zirkulären Lamellen für ein neues Osteon ausgefüllt (mehrere Monate)

Funktion: Austausch alter Matrix,Reparatur Mikroschäden,rasche Verfügbarkeit von Calcium.

Question 33

Q

Remodeling und Calcium Homöostase.

Answer

A

Ca2+ in Serum niedrig.
Nebeschilddrüsen sezernieren Parathormon.
Akutregulation:4 min,Hydroxylapattitabbau(durch verringte Phosphatresorption in Nierentubuli),Mobilisation von Ca2+ aus Knochen.
längerfristige Regulation: renale Umwandlung von PTH in Calcitriol.Ca2+-Resorption im Darm erhöht; Hydroxylapatitbildung (=Ca-Einbau) wieder erhöht; hemmt PTH (negative Rückkopplung)

-[Ca] im Serum hoch: Schilddrüse sezerniert Calcitonin (PTH-Antagonist) renale Ca2+ und Phosphatausscheidung erhöht; Osteoklastenaktivität gehemmt  Calciumeinbau erhöht

Question 34

Q

12.1 Nennen Sie Lipide, die im menschlichen Körper vorkommen und erläutern Sie deren physiologische Funktion! Grenzen Sie die Klasse der Lipide von den anderen Naturstoffklassen ab

Answer

A

Sehr inhomogenes.
Zu unterscheiden von Fetten(Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin).
hydrophobe Stoffe,polares Lösungsmittel-unlösslich,unpolares Lösungsmitteln(Benzol,Ether)-löslich.
Transport in wässrigen Medien wie Blut mit Hilfe von Proteinen.
Einteilung danach,ob bei der Behandlung mit alkalischen Lösungen nicht hydrolysierbar(freie Fettsäuren,Isoprenderivate.) oder hydralysierbare(Mono-Di-Triacylglycerine ,Phospholipide,Glykolipide,Wachse.
Funktionen im Körper:1.)vom Organismus gespeichert und dienen der Energiegewinnung..
2. )Bestandteile der Phospholipidemembran.
3. )Vorstufe für die Synthese von Steroidhormonen und Gallensäuren.

Medizinisch bedeutsame Lipide:
Polyketidderivate:aromatische/nicht aromatische.
Fettsäurederivate:1.)Phospholipide=Sphingolipide/Glycerophospholipide.
2.)Plasmalogene(Glyzerol+Fettsäure+Alkohol+Phosphatgruppe+Cholin
3.)Dia-Triazylglyzerol

Question 35

Q

Erläutern Sie die chemischen Eigenschaften von Fettsäuren und die Reaktionen, an denen Fettsäuren beteiligt sind! Warum beeinflussen Doppelbindungen von Fettsäuren den Schmelzpunkt von Triacylglycerolen?

Answer

A

Fettsäuren:-aliphatische (nicht aromatisch) Monocarbonsäuren aus hydrophober Kohlenwasserstoffkette.

amphiphil(hydrophiles und hydrophobes Ende).
je länger die kohlenwasserstoffkette ,umso stärlker überwiegen die lipophile Eigenschaften.
Gesättigte Fettsäuren:keine Doppelbindung(stärker vander Waals,fest,Bsp.:Stearinsäure)
Ungesättigte Fettsäuren:*mind. 1 Doppelbindung(Bei natürlichen FS immer cis-Doppelbindung)
vdW schwächere,können nicht mehr ideal übereinanderlegen(Knick in der Alkylkette)
Strukturen bei gegebener Temperatur weniger stabil bzw. es reicht die Zufuhr von weniger Wärmeenrgie,um sie noch weiter zu distabilisieren.!je mehr Doppelbindungen,desto niedriger ist ihr Schmelzpunkt(zb Linolensäure)

Question 36

Q

12.3 Erklären Sie, wie im menschlichen Körper aus dem gespeicherten Fett Energie gewonnen wird!

Answer

A

95% der in (Triacylglycerol) gespeicherten Energie werden beim Abbau der Fettsäuren frei,nur 5% beim Abbau des Gycerins.

Lipase von TAG´s:von Lipase,die die Esterbindung hydrolisieren.Pankreaslipase(Dünndarm),Lipoproteinlipase (Oberfläche der Kapillarendothelzellen ,Abbau der Lipoprotein-Tag)
In Fettgewebe wirken mehrere LipaseAdipose Triglyzeride Lipase(-Pos 1,DAG),hormonsensitive Lipase (-Pos.3,MAG),Monoazylglyzerin-Lipase(-Pos2,Glycerin).
Abbau von Glycerin.
in der Leber(Hepatozyten),Adipozyten enthalten keine Glycerin-Kinase(unfähig Glycerin zu spalten),geben Glycerin an das Blut ab.
Glycerin (Glycerin-Kinase,Phosphorylierung,ATP-abhängig) Glyzerin3phosphat(Glycerin3phosphat-Dehydrogenase,Oxidation)Dihydroxyacetonphosphat.

Question 37

Q

Abbau der Fettsäuren

Answer

A

1.)FS müssen vor Abbau aktiviert.(Fettsäure+ATP-Acyladenylat+pp-(+coA)-Acyl-coA +AMP.
2.)Transport der aktivierten FS.
*nicht membrangängig,gelangen nur durch speziellen Transportmechanismus(Carnitin-Acylcarnitin-Antiport) ins Cytosol.
1. Umsetzung von Acyl-CoA an Mitochondrien-Außenmembran:
Acyl-CoA + Carnitin → Acylcarnitin + CoA.
2.Acylcarnitin wird durch spezifischen Transporter (Carnitin-Acylcarnitin-Translokase) durch Membran geschleust.
3. Übertragung des Acylrests von Acylcarnitin auf CoA:
Acylcarnitin + CoA → Acyl-CoA + Carnitin (Mitochondrienmatrix)
4. (Rücktransport von Carnitin)

Question 38

Q

β-Oxidation

Answer

A

*1 Reaktionszyklus => Verkürzung der Fettsäurekette um 2 C-Atome.
*4 Einzelreaktionen:1. Acyl-CoA-Dehydrogenase:
FAD-abhängige Oxidation einer aktivierten Fettsäure.zu Δ2-trans-Enoyl-CoA.
2. Enoyl-Hydratase:
Hydratisierung (Wasseranlagerung) der trans-Doppelbindung
-OH-Gruppe am C3
➔ 3-Hydroxyacyl-CoA.
3. 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase:
NAD-abhängigen Oxidation
➔ Ketoacyl-CoA
4. β-Ketothiolase:
Abspaltung von Acetyl-CoA mit Hilfe von CoA
 Verkürzung der Fettsäurekette um 2 C-Atome.
Bilanz: + Acetyl-CoA + 1 NADH + H+ + 1 FADH2

Question 39

Q

Besonderheiten beim Fettsäureabbau

Answer

A

cis-Doppelbindungen: - in β-Oxidation nicht abbaubar →Umlagerung zu zu trans-Doppelbindungen [Isomerasen]
β-Oxidation in Peroxisomen - dient nicht der Energiegewinnung - meist nur genutzt um langkettige FS zu kürzen (nicht vollständig abzubauen)

Question 40

Q

12.4 Erläutern Sie, wie der Glucose-Stoffwechsel und der Triacylglycerol-Metabolismus zusammenhängen?

Answer

A

Koordination von Glucoseabbau und Fettsäuresynthese:
-bei niedriger Energieladung :
- hauptsächlich Glucose zur Energiegewinnung: 1. Glykolyse (Umwandlung in Pyruvat), 2. Transport ins Mitochondrium, 3. oxidative Decarboxylierung (Pyruvat →Acetyl-CoA), 4. Citratzyklus, Reduktionsäquivalente geben Elektronen an 5. Atmungskette ab (synthetisiert über Protonengradienten ATP)
-bei hoher Energieladung :
- (ATP-Speicher ausreichend gefüllt)
- bis zum Citratzyklus läuft Glucosabbau ab; ATP hemmt dann aber Isocitrat-dehydrogenase und damit den Citratzyklus → Überschuss an Citrat im Mitochondrium
- auch reduzierte Coenzyme werden nicht mehr oxidiert und hemmen Zyklus ebenfalls,überschüssiges Citrat wird durch Citrat/Malat-Antiporters ins Zytosol transportiert, dort von Citratlyase in Acetyl-CoA und Oxalacetat gespalten.
Acetyl-CoA wird zur FS-Synthese verwendet.

(- Oxalacetat wird zu Malat reduziert [Malatdehydrogenase] → gelangt durch Malat/α-Ketoglutarat-Antiporters wieder ins Mitochondrium, Oxidation zu Oxalacetat)

Question 41

Q

12.6 Erklären Sie, wie die Fette aus der Nahrung ins Blut gelangen, wie sie im Blut transportiert und wie sie letztendlich verwertet werden?

Answer

A

Hauptlipidbestandteile der Nahrung sind Triglyceride, Cholesterolester, Cholesterol und Phospholipide.
-Mund: Spaltung der Lipide durch Zungengrundlipase.
-Magen: Emulgation, Spaltung durch Magenlipase.
-Duodenum (Zwölffingerdarm): Mischung des fetthaltigen Nahrungsbreis mit Gallensalzen → feinere Emulgation,
- Hydrolyse der Cholesterolester durch Cholesterolesterase
- Hydrolyse von Phospholipiden durch Phospholipasen, Phosphodiesterasen.
-Spaltung von Triglyzeriden durch Pankreaslipase in 2-Monoacylglycerol und 2 FS.
5) Darm: Resorption in die Enterozyten → fettlöslichen Verbindungen Zellmembran (passive oder auch carriervermittelte Diffusion).
- Langkettige Fettsäuren und Monoacylglycerine.
➔ Veresterung zu Triacylglycerinen
➔ + Apolipoprotein B → Zusammensetzung zu Chylomikronen(Apolipoprotein B+Triacylglycerin)
➔ gelangen über die Lymphbahn (Ductus thoracicus) in systemischen Kreislauf
- Kurz- und mittelkettige Fettsäuren:
➔ treten aus Enterozyten ins Pfortaderblut, gelangen mit diesem zur Leber

Question 42

Q

Transport der FS ins Blut.

Answer

A

-erfolgt über Lipoproteine.
Aufbau von den:hydrophober Kern,Hydrophiler Außenhüllen
-nicht kovalente Bindung mit FS
-ermöglicht Fettembolie(durch eingeschwemmte Fetttröpfchen.
Chylomikronen:
• Transport von im Darm resorbierten Fetten (fast nur Triacylglyceride) über Lymphe ins Blut.
Lipid/Protein-Verhältnis von 99:1;

VLDL (Very Low Density Lipoproteine):
• Transport von Triacylglyzerolen von der Leber in die Peripherie
• Lipid/Protein-Verhältnis von 90:10; Triacylglyzerolreiches Lipoprotein

LDL (Low Density Lipoproteine):
• Transport von Cholesterol(-estern) & Triacylglyerolen von der Leber in extrahepatisches Gewebe (Anteport)
• Apolipoprotein B100 als Bestandteil
• Lipid/Protein-Verhältnis von 80:20; Triacylglyzerolarmes Lipoprotein

HDL (High Density Lipoproteine):
• Transport von überschüssigem Cholesterol aus der Peripherie zur Leber
=> reverser Cholesteroltransport (v.a. durch HDL3)
• Lipid/Protein-Verhältnis von 50:50; Triacylglyzeroarmes Lipoprotein

Question 43

Q

12.7 Erklären Sie, warum es bei Störungen im Lipidstoffwechsel zu Lipidablagerungen in Gefäßwänden kommen kann?

Answer

A

erhöhter LDL-Cholesterol-Spiegel im Blut führt dazu, dass v.a. (vermutlich durch Radikale) oxidiertes LDL-Cholesterol (oxLDL) durch kleine Schäden in der tunica intima in den Zwischenraum von tunica intima & tunica media gelangen ↗ gewisse LDL-Konzentration kann durch ebenfalls steigende HDL-Konzentration noch ausgeglichen werden, da HDL Cholesterol aufnehmen und zur Leber zurückführen kann (reverser Cholesteroltransport
Phagoyztose der LDL von Makrophagen mit Scavenger-Rezeptor.
wachsende Makrophagen werden zu Schaumzellen (makroskopisch als Fettstreifen sichtbar)  Ansammlung zu großen Plaques  Gefäßdilatation zur Kompensation (Innendurchmesser und Blutfluss werden vorerst konstant gehalten)
rupturiertende (kaputtgehende) Makrophagen  freie Lipidtropfen im Extrazellularraum  Abbau nicht möglich ↗ stabiler Plaque: dicke, stabile Kappe ↗ instabiler Plaque: Ruptur-anfällige, dünne Kappe
Vergrößerung des Plaques  Stenose → punktuell höherer Blutdruck  Calcium-Einlagerung → Verhärtung und Verminderung der Flexibilität
Plaqueruptur + Thrombus => vollständiger Gefäßverschluss.

Question 44

Q

good to know

Answer

A

Ursachen für Hypercholesterinämie
• primäre Hypercholesterinämie (familiäre Hypercholesterinämie)
- Ursache: Gendeffekt → LDL-Rezeptor funktionsgestört
• Sekundäre Hypercholesterinämie
- durch andere Erkrankungen oder Fehlverhalten (“Risikofaktoren”) ausgelöst (Adipositas, Diabetes mellitus, Hypothyreose)
Normwerte
• Gesamtcholesterol: 200 mg/dl
• LDL: <160 mg/dl
• HDL: >40 mg<7dl

Question 45

Q

7 Beschreiben Sie die Struktur und Funktion von Cholesterol, und erläutern Sie die Synthese, den Transport und
den Abbau von Cholesterol!

Answer

A

Struktur:aus drei in charakteristischer Weise miteinander verbundenen Sechserringen, an die ein Fünferring sowie ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest gebunden ist. Mit Ausnahme der Doppelbindung zwischen den Kohlenstoff-Atomen C5 und C6 sind alle Bindungen des Moleküls gesättigt. Das Kohlenstoffatom C3 trägt eine Hydroxylgruppe.(2 εξάδες,το ΟΗ και στην μέση παλούκι,από πάνω εξάρι και πεντάρι,στην μέση πάλι παλούκι και 8 πλάκες,στο δεύτερο και στο προτελευταίο παλούκι)
Cholesterin kann im menschlichen Organismus entweder frei oder als Ester vorliegen, indem es an der OH-Gruppe einen Acylrest trägt.

Funktion
• Membranlipid
- kommt in allen biologischen Membranen der tierischen Zelle
(Ausnahme: innere Mitochondrienmembran, dort nur sehr wenig Cholesterin)
- Einfluss Fluidität der Membran: erhöht Fluidität dicht gepackter Membranen, aber verfestigt relativ flüssige Membranen (s. 13.1)
• Bausubstanz
- Hormonvorstufe (Steroidhormonen)
- Vitamine (Vitamin D)
- Bildung von Gallensäuren
• Syntheseort: vor allem Leber, aber in vielen andern Zellen möglich (Darmschleimhaut, Haut, steroidhormonbildende Drüsen)
• Transport über Lipoproteine

LDL („Low Density Lipoprotein“):
• LDL kann von LDL-Rezeptoren aufgenommen werden und versorgt das extrahepatische Gewebe mit Cholesterol & Triacylglyerolen

HDL („High Density Lipoprotein “):
• reverser Cholesteroltransport: führt überschüssiges Cholesterol aus der Peripherie zurück zur Leber
→ Ausscheidung über Gallensäure ist ineffektiv, da 80% im Darm wieder resorbiert wird (Enterohepatischer Kreislauf)
• HDL kann Triacylglyzerole & Cholesterolerster zwischen den verschiedenen Lipoproteinen umverteilen
• 80% des Cholesterols werden endogen synthetisiert, nur 20% stammen aus der Nahrung

LDL-Aufnahme an peripherer Zelle: 0. Bindung an LDL-Rezeptor (Ligandbindung mithilfe von Apoprotein ApoB100)  Start der Clathrin-vermittelten Endozytosekaskade: 1. gesamter Komplex gelangt durch rezeptorvermittelte Endozytose in Zelle  Endosom/coated vesicles 2. Vesikel-Uncoating: Entferung der Clathrinhülle 3. “nacktes” Endosom verschmilzt mit Lysosom (sauer durch aktiven Import von Protonen, enthält Abbauenzyme)  Ligand & Rezeptor dissoziieren 4. ● Rezeptoren werden in Vesikeln zurück zur Membran transportiert (LDL-Rezeptor-Recycling) ● LDL wird von Enzymen abgebaut, Abbau von …
100
- ApoB100: Entstehung von AS → gelangen in zellulären Aminosäurepool, Nutzung für Proteinbiosynthese - LDL-Esterlipide (Phospholipide, Triacylglyzerole, Cholesterolester) : Spaltung in 1) Fettsäuren → Energiegewinnung (beta-Oxidation) 2) Cholesterol (durch Hydrolyse

Question 46

Q

Was passiert mit dem aufgenommenen Cholesterol in der Zelle?

Answer

A

in ER-Membran eingelagert
- Regulierender Charakter (s. Regulation der Cholesterolhomöostase).
Veresterung (Schlüsselenzym ACAT → Cholesterolestern)
- Anlage als intrazelluläres Cholesteroldepot, welches bei Energiemangel abgerufen werden kann
e) Einbau in die Zellmembran → Übertragung auf extrazelluläres HDL → Transport zur Leber (reversen Cholesteroltransport)
-Ausscheidung als Gallensäure.

Question 47

Q

Regulation der Cholesterolhomöostase

Answer

A

hohe zelluläre Cholesterolkonzentration (=vermehrte Bindung von Cholesterol an ER) bewirkt…
• …verminderte Expression der HMG-CoA Reduktase (Schlüsselenzym der Cholesterolsynthese)
-verringerte endogene Cholesterolsynthese
• …Aktivierung der ACAT (→ Bildung von Cholesterolestern)
- Vermehrte Ausschleusung von Cholesterol aus der Zelle
- Speicherung als Depot
• …verminderte Expression des LDL-Rezeptor-Gens
- LDL kann nicht internalisiert werden

Question 48

Q

12.9 Erläutern Sie Aufbau, Eigenschaften und Funktionen von Phospholipiden und Sphingolipiden!

Answer

A

-Phospholipide
↗ Phospholipide sind Lipide, die eine Phosphatgruppe enthalten.
Aufbau und Eigenschaften
• Arten
- Glycerophospholipide.
-Sphingophospholipide.
Aufbau: polarer Kopf mit negativ geladener Phosphatgruppe, Schwanz besteht in
der Regel aus zwei langkettigen Acylresten (Fettsäuren), die sehr beweglich sind
-amphiphiler Charakter.
Funktion
• wichtigste Membranlipide
-bilden eine Doppellipidschicht
- Abgrenzung der Zelle vom extrazellulären Milieu bzw. unterschiedlicher Kompartimenter innerhalb der Zellen voneinander.
-„second messenger“
- In Membranen vorhandene Phospholipide können durch verschiedene Phospholipasen abgebaut werden
→ durch Phospholipase C abgespaltene Inositoltriphosphat ist Ligand für Calciumkanal im endoplasmatischen Retikulum von Muskelzellen.
-als Bestandteil von Lipoproteinen am Transport der hydrophoben Lipide beteiligt

Question 49

Q

Sphingolipide.

Answer

A

Funktion
• Sphingosin: bildet Rückgrat der Sphingolipide.

Spingomyelin : Vorkommen: Membranbaustein in äußerer Schicht der Lipiddoppelschicht vor und ist in Myelinscheiden des ZNS besonders häufig
Ceramide:Vorkommen: Hornschicht (Stratum corneum), bilden dort aufgrund ihrer amphiphilen Struktur Doppellipidschichten →natürliche Barriere, schützt Haut vor Austrocknung, verhindert Eindringen von Fremdstoffen

Cerebroside: Vorkommen: Nervengewebe
Ganglioside: Vorkommen: Nervensystem, speziell in grauer Substanz des Gehirns, neuronalen Informationsübertragung und -speicherung

Question 50

Q

12.10 Erläutern Sie, welche Aufgaben Eikosanoide im menschlichen Körper haben und woher diese stammen!

Answer

A

-Sind lipidlösliche Gewebshormone.
-Derivate vor allem der Arachidonsäure (auch anderer mehrfach ungesättigter C20-FS)
-zu ihnen zählen:
- Prostaglandine
- Thromboxane
- Leukotriene
**Biosynthese
↗ Syntheseort: verschiedene Zelltypen, z.B. Makrophagen, Endothelzellen, Nierenepithel, Belegzellen des Magens
Freisetzung von Arachidonsäure durch Phospholipase A2(Regulation durch Ca2+ und Phosphorylierung) aus membrangebundenen Phospholipiden.
-2 mögliche Wege:1.)Synthese von Prostaglandine und Thromboxane durch Zyklisierung unter Mitwirkung von 2 02(Cyclooxygynase duch COX,Prastaglandin H2-Nebenprodukt)
Isoformen der PGH-Synthase:
▪ COX-1: Synthese physiologischer Prostaglandine
▪ COX-2: Synthese inflammatorischer Prostaglandine (pathologische Prozesse)

COX-1-Hemmer Blutverdünner
COX-2-Hemmer Entzündungshemmer-Antiphlogistika.
2.)Lipoxygenase (LOX) oxidiert Arachidonsäure mithilfe von O2 und wandelt sie in Leukotriene um
-Vorkommen
• Prostaglandine: in zahlreichen Zelltypen (Makrophagen, Endothelzellen, Neuronen des Gehirns, Belegzellen, glatte Muskelzellen usw.)
• Thromboxan A2: Thrombozyten
• Leukotriene: Mastzellen, Granulozyten, Makrophagen.
-Wirkung
↗ erfolgt über membranständige G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

Question 51

Q

Prostaglandine und Thromboxane.

Answer

A

*Kontraktion der glatten Muskulatur.(PGD2,PGF2).
*PGE2:Relaxation der glatten Muskulatur
↓ Lipolyse und Magensaftsekretion
↑ Schmerzsensibilität der Nozizeptoren
↑ Entzündungsreaktionen
↑Nierendurchblutung und damit die Diurese.
endogenes Pyrogen (Fieber erzeugend)

TXA2 (von Thrombozyten gebildet).
↑ fördert bei Blutstillung die Thrombozytenaggregation.
↑ fördert Vasokonstriktion.

und der Antagonist-Prostacyclin:
↓ hemmt die Thrombozytenaggregation
↑ fördert die Vasodilatation

Question 52

Q

Leukotriene

Answer

A

Mediatoren bei Entzündungen und allergischen Reaktionen.
Wirkungen
- Bronchokonstriktion → kann zu Asthma bronchiale führen
- erhöhen Membranpermeabilität → Ödementstehung möglich
- chemotaktische Wirkung (Anlockung von Immunzelle).

Question 53

Q

Cholesterol-Synthese*

Answer

A

Mevalonsynthese
Isoprensynthese
Squalen Synthese
Cyclisierung

Question 54

Q

13.1 Erklären Sie, was man unter Membranfluidität versteht und wodurch diese beeinflusst wird?

Answer

A

=Flüssigkeitseigenschaft einer Lipid-Membran macht die Membran zu einer zweidimensionalen Flüssigkeit.Es ist von der Lipidzusammensetzung und der Temperatur.
Bewegungsarten:-Lateraldiffusion(innerhalb einer Lipidsicht,schnell und häufig).
Transversaldiffusion:Bewegung aus einer Lipidhalbschicht in die andere
• sehr langsam & selten, da hydrophiler Phospholipidkopf durch den
hydrophoben
Membranabschnitt muss
• Enzyme können Flip-Flop katalysieren.

Lipidzusammensetzung:ungesättigte FS:
- cis-Doppelbindungen → einen/mehrere Knicke
* keine kompakte Zusammenlagerung möglich, schwächere Kräfte
*Erhöhung der Fluidität
• gesättigte FS:
- keine Doppelbindungen → gute Zusammenlagerung ( semikristalline Struktur)
*Verringerung der Fluidität

Temperatur.

Question 55

Q

13.2 Welche Membransysteme kommen in einer tierischen Zelle vor?

Answer

A

-Zellmembran:Schutz,Regulation.
Cytosol:Glucose,Gluconeogenese,Proteinbiosynthese.
rER:sekretorische Proteine +Tertiärstruktur.
gER:Lipidsynthese
Golgi:Modifizierung von Proteinen,Synthese von Proteoglykane.
Endosom:Vesikel durch Endozytose.
Lysosom: Zerlegung von endogenen oder durch Endozytose aufgenommenen Molekülen
Peroxisom:beta Oxi,Sauerstofverarbeitende Enzyme wie Oxidase,Peroxidasen.
Zytoskelett.
Mitochondrium:äußere Membran:Schutz,Membrankanäle,innere Membran:Atungskette,ATPSynthese,Transportsystem,Matrix:beta,Citratzyklus,Teil des Harnstoffzyklus.

Question 56

Q

Beschreiben Sie die Zusammensetzung, den strukturellen Aufbau und die Funktion von Biomembranen!

Answer

A

Biomembran
Zusammensetzung:
• Lipide (ca. 45%)
- alle Lipide mit amphiphilem Charakter (Phospholipide, Sphingolipide, Cholesterol)
- Glycerophospholipide besitzen an C1 meist gesättigte, an C2 meist ungesättigte FS (vgl. 2.4)
- Sphingolipide haben neben der Sphingoidbase fast immer eine gesättigte FS
• Proteine (ca. 45%)
- integrale Proteine durchlaufen die gesamte Lipiddoppelschicht (bspw. Kanäle)
- periphere Proteine sitzen auf der Membranoberfläche.
Kohlenhydrate (ca. 10%)
- Glykoproteine & Glykolipide bilden Glykokalix
- fast nur an der extrazellulären Seite der Biomembran zu finden
(stark variieren je nach Membranart)
Aufbau:Lipide werden mit hydrophoben Bereichen zusammengeordnet, sodass im wässrigen Milieu die hydrophilen Köpfe in der Doppelmembran nach außen zeigen
*sowohl an Plasmamembran als auch bei Organellen innerhalb einer Doppelschicht Unterscheidung in cytoplasmatische Membranseite & exoplasmatische Membranseite

Membranarten:
• Einfachmembranen (eine Lipiddoppelschicht) als eukaryotische Plasmamembranen, bei ER; Lysosomen, Golgie-Apparat
• Doppelmembranen (zwei Lipiddoppelschichten) in Mitochondrien, Zellkern, als Plasmamembran von E.coli

Funktionen:
• Trennfunktion:
- Abgrenzung von Zellen gegen EZM, Zellkompartimentierung, Diffusionsbarriere (Ionen, Proteine), Ionengradient, Zellantigenität
• Verbindungsfunktion:
- Gasdiffusion, Kanalproteine, spezif. Transporter, Signalrezeptoren, Zellverschmelzung
als Quelle von Signalmolekülen:
- Ligandenbindung an Rezeptor der extrazellulären Membranseite bewirkt eine Konformationsänderung im Protein, wodurch an der intrazellulären Domäne z.B. Diacylglyzerol, Arachidonsäure oder Inositoltriphosphat (IP3) abgespalten wird
- dieses abgespaltene Molekül dient als second messenger innerhalb der Zellle

Question 57

Q

13.3 Die Analyse der Struktur und Funktion von Membranproteinen ist oft komplizierter als die von zytosolischen Proteinen.

Answer

A

2 Klassen von Membranproteinen:Peripheren(0,25)-oberflächlich assoziiert sind,über elektrostatische Kräfte und Wasserstoffbrücken an Membran bzw. integrale Proteine gebunden,können relativ leicht von der Membran abgelöst werden(durch Veränderung des Ionenmilieus, durch Waschen der Membranen mit destilliertem Wasser, oder allein durch die Aufarbeitung des Gewebes)

Integralen(0,75):in Lipiddoppelschicht verankert oder durch sie hindurchreichend,hydrophobe Wechselwirkungen mit den Membranlipiden,3 Domänen: 2 Domänen entsprechen den extra- oder intrazellulären hydrophilen Bereichen, 3. ist Lipiddoppelschicht-durchspannende hydrophobe Domäne.
• können nur mit Hilfe von Detergentien(Reinigungsmittel) (vgl. Abb.) aus der Membran herausgelöst werden(Detergens muss drei Bedingungen erfüllen. Es muss…
1. das gewünschte Protein von allen anderen Membranbestandteilen abtrennen ohne Denaturierung.
2. sich nach der Aufreinigung auch leicht wieder entfernen lassen.

Question 58

Q

Der Hauptgrund besteht darin, dass Membranproteine schwieriger zu reinigen und zu kristallisieren sind. Warum ist das so?

Answer

A

Warum ist die Reinigung schwer?

Struktur wird von AS-SK,also Umgebung notwendig.
Einlagerung durch Domänen-WW,hydrophob und hydrophil,mit Membrankompartiementen.
ohne Umgebung,in reiner Form schwierig die Funktion zu analysieren.

Warum Kristallisation schwer?
• Proteine nicht wasserlöslich, oft zu groß und heterogen, um sie mit gängigen Methoden zu kristallisieren
• Besitzen eine oder mehrere Hydrphobe Ketten, die mit Membranlipiden wechselwirken → kristallisieren nicht einfach im Reagenzglas.

Strukturanalyse von Proteinen:Röntgenstrukturanalyse,Strahlen werden durch das Objekt(Kristal,mehrere gleich angeordnete Proteinen.) gebeugt,über Detektor wirdein Beugungsbild berechnet(Elektronendichte mss berechnet werden)(-) Kristalle erfordert,große Menge von Proteinen werden benötigt.
Kryo-Elektronenmikroskopie:2D Aufnahmen aus verschiedenen Richtungen ermögliche eine Tomografie.(schlechte Auflösung).

Question 59

Q

13.4 Die Lipiddoppelschicht von Biomembranen stellt eine Barriere dar, gleichzeitig müssen aber eine Reihe von Stoffen diese passieren. Wie erfolgt der Transport von Gasen, Ionen und Metaboliten durch Zellmembranen?

Answer

A

Passiver Transport:Konzentrationsgradient,keine Energie nötig.Freie Diffusion(ohne Hilfe),erleichterte Diffusion (Kanäle oder Transpörte).

Aktiver Transport
↗ Transport gegen den Konzentrationsgradienten → Energieverbrauch!
primär aktiver Transport: direkter ATP Verbrauch, Transport durch ATPasen.Uniport,Antiport
-sekundär aktiver Transport: nutzt die Energie eines Ionengradienten, der vorher durch eine ATPase aufgebaut wurde (Bsp.: in Dünndarmzellen wird Na+-Gradient genutzt, um Glucose im Symport mit Na+ in die Zelle zu transportieren).

Gase:02,H20,Steroide=kleine,meist ungeladene(also hydrophob) durch fD.
Ionen:Ionenkanäle,in Richtung des elektrochemischen Gradienten,spannungsgesteurte(Membranpotential,Na+kanäle desNSs),Ligandengesteurte(nicotinischer Acetylcholinrezeptor),Thermisch,Licht,Mechanisch.

Ionenpumpen-Transport-ATPasen/Kationen gegen elektrochemischen Gradienten → ATP-Verbrauch.
F-ATPasen:nicht verbraucht sondern produziert.
P-ATPasen:dabei Phosphoryliert.
V:pumpt Protonen in säuren Kompartimenten.

Metaboliten:!Transporter,Membranproteine,die ihr Substrat spezifisch erkennen,binden und durch die Membran schleusen.
Bsp.;Glucosetransporter(GLUT 1,4),Sodium-Glukose-Linked-Transport(Natrium-anbhängiger Transport von Glucose in Darmepithelien und Nierentuli,sekundär-Na+ Konzentration aus NAK-ATPase.(Na+ mit KG,Glucose gegen.)

!Porine=Kanäle,die i. d. R. unspezifisch Moleküle bis zu einer bestimmten Größe
passieren lassen
• kommen in äußerer Mitochondrienmembran und als Aquaporine in der Niere vor.

Transport mithilfe von Membranvesikeln
• Endozytose: Aufnahme von Makromolekülen, Flüssigkeiten, anderen Zellen oder Partikeln durch Membraneinstülpung in die Zelle)
• Exozytose: Ausschleusen von Stoffen aus der Zelle durch Fusion von Vesikeln mit der Plasmamembran (auch die Vesikelfusion mit intrazellulären Organellen o.Ä.)
• Transzytose: Endozytose auf der einen Seite der Zelle und darauffolgende Exozytose auf der anderen Seite der Zelle, findet oft statt in Epithel- und Endothelzellen

Question 60

Q

13.5 Welche Mechanismen können zur Selektivität von Ionenkanälen
beitragen?

Answer

A

Struktur:Teilchengröße,Ladung
Steuerung:Milieu,gerichtete Signale.

Question 61

Q

Monosaccharide .

Answer

A

Monosaccharide= Einfachzucker,Zucker= Kohlenhydrate → allg.: Cn(H2O)m , sind formale Oxidationsprodukte von mehrwertigen Alkoholen.
Kategorisierung nach Kettenlänge: Triose ,Tetrosen,Pentosen,Hexosen.
nach Endgruppe:Aldosen(Aldehydgruppe),Ketosen(Ketogruppe)
!nach der Konfiguration::
Enantiomere(D-L Glucose)/Epimere(Zucker= Kohlenhydrate → allg.: Cn(H2O)m , sind formale Oxidationsprodukte von mehrwertigen Alkoholen,D-Glucose mit D-Mannose,D-Galaktose)
Ringgröße
↗ Bei Kohlenhydraten findet zwischen der Aldehyd- bzw. Ketogruppe und der Hydroxylgruppe desselben Zuckermoleküls eine Halbacetalbildung-(↗ bei genauerer Betrachtung der Halbacetalbildung gibt es zwei Möglichkeiten:
• OH-Gruppe rechts bzw. (unten)→ α
• OH-Gruppe links (bzw. oben) → β)- statt.-Ringschluss. Fischer-Projektion,Haworth-Formel(als 6-Eck vorliegen-Pyranosen)(als 5-Eck vorliegen-Furanosen)

Question 62

Q

Welche Monosaccharide kommen im menschlichen Körper vor?

Answer

A

Glucose:- Hexopyranose (C6H12O6), meist D-Glucose , bevorzugt in beta-Form (aus
sterischen Gründen)
- Aldose (Halbazetal in Ringform)
• Funktion:
- häufigstes Monosaccharid
- universeller Energielieferant (-> ATP; Gehirn & Erys brauchen Glucose)
- Energiespeicherung (Glykogen)
- Baustein in Oligo- & Polysacchariden
- Biosynthese anderer Monosaccharide (Ribose, Galactose, Lactose, Mannose)^

Galactose
• Struktur:
- Hexopyranose (C6H12O6)
- meist D-Galaktose
- Aldose (Halbazetal in Ringform)
- C4-Epimer der D-Glucose
• Funktion:
- Energiequelle (v.a. bei Kindern)
- Baustein in Oligo- &amp; Polysacchariden
- Nahrungsbestandteil (v.a. in Laktose)

Mannose:
• Struktur:
- Hexopyranose (C6H12O6)
- meist D-Mannose
- Aldose (Halbazetal in Ringform)
- C2-Epimer der D-Glucose
• Funktion:
- Wichtiger Bestandteil vieler Glykoproteine.

Fruktose (Fruchtzucker):
• Struktur:
- Hexofuranose (C6H12O6)
- meist D-Fructose
- Ketose (Halbazetal in Ringform)
- anomeres OH am C2
• Funktion:
- Insulin-unabhängiger Metabolismus; Abbau vorwiegend in der Leber
- Energielieferant
- Nahrungsbestandteil (Obst; v.a. in Saccharose)

!Epimerase: wechselt die Epimere aktivierter Zucker
!Mutase: versetzt funktionelle Gruppe innerhalb eines Moleküls
All diese Zucker können aus Glucose bzw. intrazellulär aus Glucose-6-Phosphat (damit sie die Zelle nicht wieder verlassen kann) hergestellt werden;

Question 63

Q

14.2 Erläutern Sie, welche chemischen Reaktionen Einfachzucker eingehen
können!

Answer

A

Oxidation
• Aldehydgruppe kann enzymatisch zu Carbonsäure oxidiert werden (am C1-Glukonsäure und C6-Glukuronsäure).

Reduktion
• Reduktion der Hydroxylgruppe → Aldehydgruppe( D-Sorbit,OH)

Kondesationsreaktion :Reaktion von 2 OH-Gruppen unter Wasserabspaltung.zu Maltose(unter a(1,4) Glykosidische Bindung,deswegen Glykoside.

Aktivierung der Monosaccharide: Glucose-6-Phosphat durch Mutase in Glucose-1-Phosphat umgewandelt,bevorzugtes Nukleosidtriphosphat ist Uridintriphosphat.
Monosaccharid-1-Phosphat + NTP → NDP-Monosaccharide + Pyrophosphat.
aktiviertes UDP-Monosaccharid kann nun unter Abspaltung von UDP eine glykosidische Bindung ausbauen
• im Falle einer O-glykosidischen Bindung zwischen zwei Monosacchariden muss nur eines der beiden aktiviert sein.

Question 64

Q

14.3 Beschreiben Sie die Strukturen der beiden KH-Speicherformen Glykogen und Stärke, und vergleichen Sie den Abbau beider Verbindungen im Verdauungstrakt bzw. von Glykogen in der Leber- Zelle!

Answer

A

Glykogen: a-D-Glucose Einheiten a1,4-glykosidisch verknüpft mit a1,6 Verzweigungen je 10,bis 50000 Monosacchariden,Glykogenin als zentrales Protein am anfang der Polysaccharidkette.

Funktion: reserve-Polysaccharid der Säugetiere

schneller,kurzfristiger als Fett,auch anaerob
nicht osmotisch aktiv.
150g in Leber (10% des Organsgewicht), 250 g in Muskeln(1% der Gesamtmusklenmasse.)

Abbau:(in der Leber-Cytosol)1.Phosphorylytische Spaltung der linearen Ketten(Glykogenphosphorylase spaltet a1,4B mit Phosphorsäure,als produkt Glucose-1-Phosphat.HPO42- hört 4 Glucosereste vor der Verzweigung)
2.Abbau der Verzweigungsstellen:Durch Debranching Enzyme.
Video+a1,6glykosidase.
3. Isomerisierung von Glucose-1-Phosphat zu Glucose-6-Phosphat-Glykodenolyse

Stärke:Amylose(20%), bis zu 5000 D-Glucoseeinheiten(a-1-4-glykosidisch)-helikale Struktur.
Amilopektin(80%)a-1-4+a-1-6 je 25 Glucosereste.
!Reserve-Polysaccharid der Pflanzen.

Stärkeabbau:A-Amylase:
-Enthalten im Speichel(Mundraum) und Pankreassekret(Duodenum).
-Spaltung 1,4glykosidische Bindungen der Amylose-Entstehung von Dissacchariden(Maltose-Maltase/Isomaltose-Isomaltase)
in Glucose.

Answer 65

A

Glykogen als effizienter Speicher.
-kurzfristiger,da schnell mobilisierbar.
-anaerobe Energieversorgung.
-Vorkommen:in allen Zellen außer Erythrozyten,aber vor allem:
Skelettmuskulatur(Reserve für Muskelhöchstleistungen) und Leber(Langzeitspeicher für Blutzuckerhomöostase).

Glykogensynthese (Cytosol):-Isomerisierung von 6 zu 1 (Phosphoglucomatase).

Bildung von UDP-Glucose(Glucose1PhosphatUtpTranferase)
Biosynthse der Kette(Glykogensynthase)
Biosynthese der Verzweigungsstelle(Branching Enzyme)6-8 GM aus dem Entstück der Kette(kann die Glykogensynthase weiterarbeiten.

Answer 66

A

↗ intrazellulär Glucose zu Glucose-6-Phosphat („Aktivierung“).

Hexokinase: kommt in allen Zellen vor. Sie hat eine hohe Affinität (niedriger KM-Wert) und wird durch Produkthemmung (Glucose-6-P) reguliert
Glucokinase : kommt in der Leber und beta-Zellen des Pankreas vor.durch Hormonen(Insulin,Glykagon)

-Monomer von Glykogen& Disacchariden der Nahrung-immer verfügbar,schnell,mobilisierbar.
-Ausgangsstoff der anaeroben-aeroben Glykolyse,da Hauptenergieliefrant.
-Ausgangsstoff des Pentosephosphatweges.
-Isomerisierung zu anderen Kohlenhydraten(Mannose,Fructose,Galaktose) möglich.
Isomerase(katalysiert Umwandlung von Isomeren ineinander).
Mutase(Übertragung einer funktionellen Gruppe innerhalb eines Moleküls.
-Modifizierung von Proteinen.

Answer 67

A

Übersicht
• Abbau von Glucose zu Pyruvat
• biologische Funktion: ATP-Synthese/NADH-Bildung
• in allen Zellen
• alle Schritte im Cytosol
• prinzipieller Ablauf:
- energieaufwendige Vorbereitung
- Spaltung (C6 → 2 x C3)
- energieliefernde Umwandlungen

aerobe Glykolyse:Pyruvat-AcetylCoA-Citratzyklus.(Pyruvatdehydrogenase).

anaerobe Glykolyse:bei niedrigem 02 oder in Zellen ohne Mitochondrien.

Reduktion von Pyruvat zu Lactat(Lactat-Dehydrogenase,Regeneration von NAD+).
Lactat als Milchsäure ins Blut abgegeben;im Herzen aufgrund der besseren 02 Versorgung zu co2 abgebaut. oder in der Leber in Cori Zyklus verwerte(Gluconeogenese)

Answer 68

A

-Synthese von Glucose aus nicht-KH(Pyruvat,Lactat,Glycerol,Glycerol,Einige AS)
-in Leber(90%) und in Niere
-nur in Nahrungskarenz 24h körpereigene Glucose.
-im Cytosol und in Mitochondrien/ER
-drei irreversible Umgehungsreaktionen,keine Umkehr der Glykolyse.(Möglichkeit der reziproken Regulation von Gluconeogenese/Glykolyse.
!Gluconeogenese benötigt mehr Energie,als durch Glykolyse gewonnen wird.
Pyruvat + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH/H+ + 6 H2O → Glucose + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+
3. Umgehungsreaktion im ER
hydrolytische Abspaltung der Phosphatgruppe
Glucose-6-Phosphat → Glucose
[Glucose-6-Phosphatase]

-2. Umgehungsreaktion im Cytosol:
eine Phosphatgruppe des Fructose-1,6-bisphosphat kann hydrolytisch abgespalten werden
→ Fructose-6-Phosphat

1.1) Pyruvat wird unter Energieverbrauch zu Oxalacetat (welches als Malat aus dem Mitochondrium transportiert wird)
[Pyruvat-Carboxylase]
2) im Cytosol wird es zu Phosphoenolpyruvat umgebaut
[Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase

Answer 69

A

5-10% der Glykose in Erys für Bildung von NADPH H+ durch den Pentosephosphatweg verwendet.Dabei:Oxidation von Glucose-6-phosphat [Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase]
-Erysmembran brauchen Glutathion(Peptid-Enzym),schützt vor oxidativem Stress durch reaktive Sauerstoffspezies, indem es selbst oxidiert wird, danach: Regeneration (Reduktion) notwendig Glutathionreduktase

• pathologisch:erhöhter oxidativer Stress (z.B. durch Saubohnen oder Medikamente) bei Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase-Mangel.
➔ unzureichenden Bildung von NADPH+H+
➔ Versagen des Glutathion-Systems führen
➔ reaktive Sauerstoffspezies schädigen Erythrozyten-Membran
➔ Hämolyse

Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase-Mangel (G6PD-Mangel)/ Favismus
• weltweit häufigster Enzymdefekt
• X-chromosomal vererbt
• Prädisposition für Schädigung der Erythrozytenmembran durch reaktive Sauerstoffspezies
-geringeres Risiko an Malaria zu erkranken
Erhöhter oxidativer Stress, etwa durch den Konsum von Saubohnen (deswegen Favismus) oder Einnahme verschiedener Medikamente, bakterieller o. viraler Infekt
→ hämolytischen Krisen
• Therapie: keine kausale Therapie, auslösende Substanzen meiden

Answer 70

A

Glykoproteine:Makromoleküle aus einem Protein und mehreren kovalent gebundenen,kurzen ,nicht sulfatierten KHK
O(Serin/Threonin) oder N(Asparagin) glykosidische Bindung,oder Hydroxylysin-Resten kovalent gebunden.
Funktionen sind vom Proteintyp abhängig, i.d.R. regulatorische Funktion in der EZM
Blutplasmaproteine
Zellmembranproteine (Glykokalix=> Kohlenhydratmantel auf Zellmembran)
extralzelluläre Proteine (Collagen, Elastin)

Glykolipide:
normalerweise nur Oligosaccharide angehängt
- Cerebroside (nur ein Kohlenhydratrest)
- Ganglioside (komplexer Kohlenhydratrest)
• Beispiele:
 Glykokalix
 ABO-Blutgruppen-System
Beispiel für Glykolipide: AB0-Glutgruppensubstanzen
• Präsenz unterschiedlicher Antigene auf der Membran der Erythrozyten (auch Endothelzellen, Thrombozyten, etc.)
 versch. Blutgruppen
• Oberflächen-Antigene sind Glykolipide, deren Glykokalix als „Erkennung“ nach extrazellulär ragt
↗ je nachdem welches Enzym exprimiert wird, werden die unterschiedlichen Antigene ausgebildet

Answer 71

A

Pentosephosphatweg:Bereitstellung von NADPH für reduktive Biosynthesen und antioxidativen Schutz,gewinnung von Ribose-5-phosphat für Nukleotidsynthese.(Schlüsselenzym-allosterische Regulation).

Ablauf:

Oxidativer Teil:(irreversibel) durch(Decarboxylierung) G6PDehydrogenase-Ribose5P
nichtOxidativer:in Zellen mit hohem NADPH+H+-Bedarf wird das überschüssige Ribose-5-Phosphat wieder zu Metaboliten der Glykolyse (Fructose-6-P + Glycerinaldehyd-3-P) umgewandelt.

Keto-Enol-Tautomerie(Konstitutionsisomere).

passiert im alkalischen Milieu.
Isomerisierung ist eine Gleichgewichtsreaktion, bei der ein Proton vomC-Atom des Keton zum Sauerstoffatom der Keto-Gruppe wandert.
C=O-Doppelbindung wird aufgelöst, dafür C=C-Doppelbindung zwischen C-Atom und C-Atom der Keto-Gruppe gebildet
z.B. in der Glykolyse: Glucose-6-Phosphat → Fructose-6-Phosphat.

Aktivierung der Monosaccharide:
Glucose-6-Phosphat durch Mutase
G1P+UTP-UDPG+PP.
• aktiviertes UDP-Monosaccharid kann nun unter Abspaltung von UDP eine glykosidische Bindung ausbauen
• im Falle einer O-glykosidischen Bindung zwischen zwei Monosacchariden muss nur eines der beiden aktiviert sein

Answer 72

A

Galaktosämie:autosomal-rezessiver Erbgang (Inzidenz: 1:30000 bis 1:60000 in Europa)
-wird in Deutschland im Neugeborenenscreening (36-72h postnatal) abgeklärt.
-Enzymdefekt: Mutation führt zu defekter Galaktose-1-Phosphat-Uridyltransferase (GALT).
*Anhäufung von Galakt1Phosphat in Leber,Gehirn,Niere&Erys,toxisch
klinische Symptome • Trinkunlust, Lethargie (abnormal ausgeprägte Schläfrigkeit • Erbrechen, Durchfälle • Hepatomegalie (Vergrößerung oder Schwellung der Leber) mit Gerinnungsstörung • Hypoglykämie • Ikterus(Gelbsucht)  erhöhter Bilirubinwert (Hyperbilirubinämie) aufgrund von Leberschädigung
!wenn innerhalb der ersten 28 Tage nach Geburt nicht therapiert,Gedeihstörung,Leberversagen,Septistod(Sympome auffälig 1-2 nach erster Milchmahlzeit.

Therapie:Stopp der Laktosezufuhr,lebenslage laktose/galaktosefreie Diät,Calcium-Hormone-Substitution.

Phototherapie(Blaues Licht)Veränderung der Billirubin ,sodass es wasserlösslich abgbaut werden kann.
Infusionstherapie=Blutaustausch + Fresh Frozen Plasma um die Gerinnungsstörung des Blutes zu verhindern.
Antibiose gegen Sepsis.

Answer 73

A

-autosomal-rezessiv vererbt (Inzidenz: 1:20 000).
-Symptome (schon im Kleinkindalter): Unruhe, Zittern, Schweißausbruch, Erbrechen, Krämpfe.
Wird Erkrankung nicht entdeckt => Leberschäden (wegen Ansammlung von Lactat).
-Therapie Fructose und saccharosearme Diät.

Pathophysiologie:Verminderte Aktivität der Aldolase B (Äquivalent der Aldolase A).
-Anhäufung von Fruktose1Phosphat i Leberzelle,Hemung der Enzyme der Glykolyse/Gluconeogenese/Glykogenstoffwechsel,also Mangel Fructose-6P,Glucose-6P,also ATP Mangel in der Zelle-toxisch+ Hemmung der Glykogenphosphorylase-keiner Glykogenabbau,was Hypoglykämie verursacht.

!Intestinale Fruktoseintoleranz,wobei GLUT 5 Defekt,verinderte Fruktoseaufnahme,Blähungen und Diarrhöia.tritt relativ häufig auff

Answer 74

A

Citratbildung
• Wird im 1. Schritt des Citratzyklus gebildet
- Acetyl-CoA wird auf Oxalacetat übertragen,[Citratsynthase].
• 2. Schritt: Umwandlung von Citrat → Isocitrat [Aconitase].
-tertiärer Alkohol → sekundärer Alkohol,leichter oxidierbar

Answer 75

A

katabole Funktionen:
-Abbau des Acetyl-CoA unter Decarboxylierung (2 CO2)
.4 von 8 Schritten sind Redoxreaktionen, bei denen Elektronen für die Atmungskette gewonnen werden

anabole Funktionen:
viele Zwischenprodukte sind Vorstufe für die Biosynthese anderer Stoffe:1.)AS(a-Keto zum Glutamat,Oxalacetat zum Aspartat.)
2.)Succinyl-CoA ist eine Vorstufe für Häm.
3.)Citrat kann ins Cytosol transportiert werden und dort zu Fettsäuren und Cholesterol aufgebaut werden
4.)Oxalacetat kann über Malat/Aspartat-Shuttle ins Cytosol transportiert werden und dort als Ausgangsstoff der Gluconeogenese dienen.

anaplerotische Reaktionen=auffüllende,stellten Aufrechterhaltung des Citratzyklus sicher,wenn Intermediate für anabole FUnktionen abgezweigt werden.
Pyruvat durch Decarboxylierung Oxalacetat/Malat.AS zu Fumarat,A-Keto,Succinyl CoA.

Answer 76

A

im Citratzyklus Reduktionsäquivalente,die als Elektronendonator in der Atmungskette dienen,Phosphorylierung von AdP zu ATP.
Die Atmungskette kann nur unter Anwesenheit von Sauerstoff stattfinden,wobei das Komplex 4 überträgt die Elektronen auf Sauerstoff.

Answer 77

A

Pyruvat kommt über Pyruvat/H+-Symporter in Mitochondrien.
Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex
• in Mitochondrien
• Multienzymkomplex: 3 Enzyme und 5 Coenzyme
Ablauf:
1.)E1-Decarboxylierung:Pyruvat an Thiaminpyrophosphat(aktiviertes B1),-CO2 und Doppelbindung mit dem TPP,Hydroxyethyl-TPP wird erzeugt.
2.)E1-Oxidation Hydroxyethilwir von TPP auf Liponamid(fest gebundene prosthetische Gruppe des E2s) übertragen und zum Acetyl gruppe oxidiert(durch eine Disulfidgruppe von Liponamid.
3.)E2-Dihydroliponamidacetyltransferase:überträgt Acetyl-Gruppe am langen Amr des Liponamids auf CoEnzym A-Produkte + Dihydroliponamid.
4.)Dihydroliponamiddehydrogenase:Reoxidation von Dihydroliponamid durch dihydroliponamiddehydrogenase,Elektrone auf FAD,NAD,Atmungskette.

Answer 78

A

Definition:Chem.Verbindung(Kovalente),die mindestens eine energiereiche Bindung besitzt,mit hohem Übertragungspotenzial(übertragbare Gruppe ist dabei jene,die über eine energiereiche Verbindung mit dem Restmolekäl verbunden ist.
Beispiel:Säureanhydridbindung(ATP,1,3Biphosphoglycerat) und Thiesterbindung in Coenzym A.

Bedeutung im Stoffwechsel:Kopplung von endergonen(nicht freiwillig)(ΔG größer als 0) mit exergonen Reaktionen(spontan)-geringerer Energieverlust in Form von Wärme.

Beispiel einer chemischen Kopplung:Die Phosphatgruppe wird nicht zuerst hydrolisiert(-30,5) und dann auf Glucose übertragen (+13,8)sonder direkt auf Glukose.(DG eimmer Negativ,Reaktion läuft enzymatisch freiwillig ab.)

Answer 79

A

ATP als Energiewährung .

Phosphosäureanhydridbindung,da die Phosphatreste trotz sich abstoßender negativer Ladungen zusammengehalten werden.
Höhes Gruppenübertragungspotential,DG ungefähr -30,8 kJ/mol

ATP-Synthese.
Es gibt 3 Reaktionen, wobei eine Phosphatgruppe auf ein vorhandenes ADP übertragen wird.
1.)Glykolise(Phosphoglycerinatkinase,Pyruvatkinase)
2.)Citratzyklus(Succinat-Thiokinase).
3.)Oxidative Phosphorylierung (mitochondriale ATP-Synthase)

GTP:analog zu ATP,energetisch gleichwertig,beides Purinbasen
-Initiation und Elongation der Proteinbiosynthese.

Answer 80

A

Inhibitoren der Atmungskette:
!blockieren die Elektronenübertragung somit Zellatmung somit (Innere Erstickung).

Kohlenmonoxid:300fache Affinität zum Fe2+ des Hämoglobins als Sauerstoff-hemmen den Komplex 4(Cytochrom C Oxidase)-blockieren die Bindungsstelle für O2-Rückstau von Elektrone,Erhalt des Protonengradient wird unmöglich,Erliegen der Atmungskette.

!Cyanid-Ionen:blockiert im Bereich des Komplex 4 die Elektronenbindung,also keine Elektronenaufnahme+ Übertragung auf Sauerstoff.

!Rotenon:Hemmt Komplex I(NADH Reduktase),nur eingeschränkte Hemmung.

Barbiturate:Arzneistoffen mit sedierender,hypnotischer,narkotischer Wirkung.
positive allosterische Modulatoren an GABA-A-Rezeptoren,durch Bindung erhöhte offenwahrscheinlichkeit für Chloridkanäle,Hyperpolarisation,Zellen weniger erregbar.
In hohen Konzentrationen-Aktivierung der Rezeptoren ohne GABA möglich,bei Hoher Dosis-Hemmmung der Atmungskette(Komplex I,behindert die Übertragung der Elektrone vom Flavinmonukleotid auf Ubichinon

Answer 81

A

Substanzen,die die Atmungskete von der Funktion der ATP-Synthase abtrennen.Die Atmungskette bleibt intakt,jedoch wird weniger/kaum ATP synthetisiert.

Thermogenin:Natürlicher Entkoppler,bildet Protonenkanäle in der inneren Mitochondrienmembran.
Wärmeentstehung(Bei Säuglingen im brauen Fettgewebe.

Answer 82

A

Atmungskette+ATP-Synthese.

Atmungskette(kontrollierte Knallgasreaktion):NADH+H++1/2O2-NAD+ +H2O

Schrittweise Übertragung von Elektronen von NADH bzw. FADH2 auf Sauerstoff.
beteiligt sind 4 Proteinkomplexe ,sind in der Mitochondrienmembran eingelagert
Ubichinon=Coenzym Q(Beweglicher,lipophiler Elektronencarrier Komplex/ Komplex 2 zu Komplex 3
Cytochrom C(beweglicher,wasserlöslicher Elektronencarrier) von Komplex 3 zu 4.

Komplex 1

Answer 83

A

Fo-Transmembranbereich mit dem Protonenkanal(a,b,c)
F1-Kopfbereich mit drei katalytischen Zentren(α,β,γ,δ,ε)
c+γ,ε einen Rotor
!Der Protonenfluss bewegt den Rotor gegenüber dem Rest des Enzyms
9H+-3 ATP
(1.ADP+P,ATP,Freisetzung.)
γ-Untereinheit rotiert und wegen ihrer asymetrischen Struktur stoßt das α,β Dimer an.αβ-Dimer macht die drei Schritte.

Answer 84

A

-beide Stoffwechselwege,metabolisch(allosterisch) als auch hormonell.Laufen nebeneinanden und nicht zur selben Zeit ab.
Glykolyse(Regulation)
-Hexokinase:an den Glukosetransporten GLUT2 gekoppelt.
-in extrahepatischem Gewebe(Fett,Muskel).
-durch G6P allosterisch gehemmt.
-in der Leber keine Produkthemmung/nur durch Insulin(sinkt)/Glukagon(steigert die Genexpression) reguliert -Transkriptionsebene-(niedrigere Affinität für Glukose als Hexokinases anderer Gewebe.)

Phosphofruktokinase:Allosterische Inhibitoren-ATP, Citrat.
Allosterische Aktivatoren ADP,AMP.

Fructose2,6P
!starker allosterischer Aktivator der Phosphofruktokinase.
-wichtigste Regulator der Glykolyse in der Leber.
-von F6P ATP-abhängige Phosphorylierung.
-Bildung/Abbau des F2,6PP von einem bifuktionellen Enzym.
*Domäne mit Kinaseaktivität(Phosphorylierung)
*Domäne Phosphataseaktivität
*regulatorische Domänen.
-Absinken der Blutglucosekonzentration:Glukagon fördert durch Stimulation der Adenylatzyklase+Proteinkinase A die Phosphorylierungdes Enzyms-phosphorylierte Form des Enzyms baut F2,6PP ab,glykolyse gedrosselt.
!ABBAU VON F26PP-HEMMUNG DER GLYKOLYSE!
-Zunahme der Blutglucosekonzentration:Insulin durch Proteinphosphatase 1 die Dephosphorylierung des bifuktionellen Enzyms-Konz von F2,6PP steigt,Glykolyse in der Leber stimnuliert.

Pyruvatkinase: all.Inhibitoren:ATP,Acetyl-Coa all.Aktivator:Fructose1,6Phosphat.

Answer 85

A

-in Cytosol/ER
-Bildung von Glucose bei Fastenzustände zur Energieversorgung von Gehirn und ZNS.
-benötigt mehr Energie als die bei glykolyse enstehende Energie.
-durch Glukagon Stimuliert.
aus Lactat-Pyruvat.

Regulation:Pyruvat-Carboxylase:Hemmung durch ADP,Aktivierung durch Acetyl -CoA

Phosphoenolpyruvat-Carboxylase,Hemmung durch AMP,AKtivierung durch Citrat

Hormonelle Regulation:Glukagon stimuliert die Gluconeogenese-Transkription aller Schlüsselenzym +Senkung der F26PP konzentration.
Insulin hemmt die Gluconeogenese

Answer 86

A

Regulation der Glykogensynthese.↗wichtigstes Zielenzym: Glykogen-Synthase.

Insulin wirkt auf den IP3 Weg,aktivierung der Proteinkinase B,Phosphorylierung -Inaktivierung der Glykogen-Synthase-Kinase
G6P aktiviert Glykogen Synthase allosterisch.
Phosphoproteinphosphatase1 dephosphoryliert die Glykogen Synthase-Aktivierung.
Glucagon(Abbau der Glykogen benötigt.)PKA (immer mit Glukagon)inaktiviert die PP1
Insulin:Stimuliert PP1 und Aktivierung von PKB-Aktivierung der PDE-Abbau des cAMPs zu AMP(cAMP-Glykogensynthese)

Glykogenabbau:Glykogenphosphorylase
Phosphorylase a-Aktivierung(Phosphorylierung) ,b-Deaktivierung(Dephosphorylierung), Regualtion der PKA durch cAMP.

Answer 87

A

Regulation der Fettsäuresynthese.
!Bei einem Überschuss energiereicher Substrate
!Palmitoyl-CoA vohanden,FS-Synthese wird blockiert.

Acetyl-CoA-Carboxylase -katalysiert Aktivierungsreaktionen der FS.

)AMP-abhängige Kinase(Energie Sensor):Hohe AMP,Ihibitor der Acetyl-CoA-Carboxylase.
)Citrat Bindung an die inaktive phosphorylierte Acetyl-coA-Carboxylase-teilweise Reaktivierung.
)Glucagon/Adrenalin-Aktivierung von PKA-Deaktivierung von Acetyl-CoA Carboxylase.
)Palmitoyl-CoA und andere langkettige Acyl-CoAs hemmen die Acetyl-CoA carboxylase.

Answer 88

A

Pyruvatdehydrogenase(Pyruvat zu Acetyl-CoA) wirkt nur in eine Richtung.
nicht zur Gluconeogenese herangezogen.
KH können in FS umgewandelt,umgekehrt geht nicht.(Aber beide zu Acetyl-CoA abgebaut.
Die Reaktion von Pyruvat zu Acetyl-CoA ist irreversibel,dem menschlichen Organismus fehlt das Enzym dazu.

Answer 89

A

Interkonversion

durch kovalente Modifikationen.
Phosphorylierungan die freie OH-Gruppe, reversibel durch Kinase oder Phosphatase unter ATP-Verbrauch.

Answer 90

A

-Bindung an Transkriptionsfaktoren,Hormonstimulation.
-Bindung eines Enhancer-Proteins(Enhancer=DNA-Sequenz)->Verstärkte Transkription
!geringe Enzymkonzentration->Proteolyse(Markierung mit Ubiquitin)
• Enzyme oder Wirkstoffe kommen oft in einer geringen oder inaktiven Form vor
o Aktivierung abhängig von der Abspaltung eines Prä-Propeptids.

Answer 91

A

Glykogenspeicher:
-in Form von Glykogen gespeicherte KH.
-Polysaccharid stark wasserbinden(mit Hilfe von Wasser in Zellen gespeichert)
-normaler untrainiert 300-400g/Ausdauersportler ca600gr.
-Speicherort:1/3 Muskeln,2/3 Leber
-Funktion:Regulierung des Blutzuckerspiegels,wichtig für die Versorgung der Erys,ZNS,Gehirn(können nur Glucose verarbeiten)
!in Musklefasern,nur für Kontraktion-Leistung der Muskeln,nicht zur Blutzuckerregulierung.
-Energie:bei normaler Belastung etwa Energie für eine Tage liefrn,bei intesiver Belastung,sind die vorräte nach 90Min erschöpft
!ca.170 Mol ATP/Glukosegramm

Fettgewebe:
-Adipozyten kommen einzeln in lockeren BG vor.
-im Fettgewebe zahlreiche Adipozyten durch Bindegewebe in Läppchen Zusammengefasst,gut mit Blut versorgt.
-Adipozyten nehmen FS aus dem Blut aufsynthetisieren mit aktiviertem a-Glycerophosphat die Lipide(FSS).
Bei Bedarf abspltung der Lipide in ihren Bestandteile und ins Blut abgegeben werden,Nutzung zur Energiegewinn(Regulation durch Insulin/Adrenalin)
-Anteil des Depotfetts:bei schlanken10%,normalen 15-25,Fettleibige über 50%.
-Speicherort:Subkutis(Unterhaut 65%),Speckschicht am Bauch/Gesäß
-Funktion:
!weißes Fettgewebe:Mechanischer Schutz,Isolierfett,Speicherfett,in Hormonpruduktion beteiligt.
!braunes FG:Thermogenese-Säuglingen(Erzeugung von Wärme).
-hohe Fettanteil-bis 40 Tage onhe Ernährung,320 Mol ATP pro Capronsäure.

Answer 92

A

Hormon=biochemischer Botenstoff,der von spezialisierten Zellen synthetisiert und über das Blut oder Interstitium verteilt wird, um über Rezeptoren Signaltransduktionskaskaden auszulösen und dadurch eine zelluläre Antwort zu generieren.

hohe Spezifität,auch in kleinsten Konzentratione äußerst wirksam.
glanduläres=in endokrinen Drüsen gebildet,von diesen sezerniert und über Blut im Körper verteilt.
aglanduläres=in spezialisierten Einzelzellen verschiedener Gewebe synthetisiert,parakrine(Sekretion in unmittelbare Umgebung) oder endokrine (Sekretion in Blutbahn) Wirkung.

GPCR=Zelloberflächenrezeptor aus 7 hydrophoben transmembran Helices.
G-Protein: GTP bindende Proteine,die eine Schlüsselstellung bei der intrazellulären Signalwandlung einnehmen und Informationen zwischen Rezeptoren und Effektor-Proteinen vermitteln.
besteht aus:α-Unt(GDP-inaktiv,GTP-aktiv,über Lipidreste in Membran verankert,GDP verbunden,stabiles Komplex mit β,γ)
β-ist mit γ verbundet,gamma mit Lipidmembranverankert.

humanes Genom codiert für verschiedene Arten von Untereinheiten, die verschiedene G-Proteine bilden können
Gas-Aktivierung Adenylatzyklase-β-adrenerge Rezeptoren
Gai-Hemmung Adenylatzyklase α 2-adrenerge
Gg-Aktivierung Phospholipase C α 1 -adrenerge

Answer 93

A

extrazelluläre Ligandenbindung am GPCR
→Konformationsänderung
→α-Untereinheit des G-Proteins kann binden
Bindung der α-Untereinheit
→Konformationsänderung
→ GDP dissoziiert ab → freie Bindestelle→GTP bindet
➔α-Untereinheit liegt nun aktiviert vor, kann sich frei auf der Lipidmembran bewegen, Effektormoleküle aktivieren/inhibieren (teilweise wirken auch die β- & γ-Untereinheiten auf Effektormoleküle)
intrinsische GTPase-Aktivität der α-Untereinheit hydrolysiert GTP zu GDP
→inaktive Untereinheit assoziiert wieder mit den beiden anderen Untereinheiten
→Ausgangszustand

Adenylatzyklase;ATP → cAMP + Pyrophosphat
Phospholipase Cβ:PIP2 (Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat) →IP3 (Inositol-1,4,5-triphosphat) & DAG (Diacylglyzerol).
Phosphodiesterase:einige PDE unterliegen der Aktivierung von Calcium, sodass zwischen Ca2+ und cAMPbzw. cGMP ein Antagonismus resultiert,cAMP-AMP.

Answer 94

A

cAMP

direkte Wirkung: 4 cAMP binden an Proteinkinase A (PKA) → Freisetzung u. Aktivierung der katalytischen Untereinheiten,PKA reguliert durch Phosphorylierung v.a. Schlüsselenzyme
hoher cAMP-Spiegel signalisiert Zelle Energiemangel/„Hungersignal“
dadurch das viele verschiedene Enzyme vor dem eigentlichen Wirkungsort aktiviert werden, wir das Signal mehrfach verstärkt (Gedankenstütze: Verzweigung wie bei einem Stammbaum)

1,2-DAG (1,2-Diacylglyzerol):Abbau: 1,2-DAG → Glyzerol + Fettsäuren
direkte Wirkung: Aktivierung der Proteinkinase C,PKC beeinflusst Proteine Genexpression.
-Zellwachstum,Zelldifferenzierung

• 1,4,5-IP3 (Inositol-1,4,5-triphosphat):direkte Wirkung: IP3 ist Ligand eines ligandengesteuerten Ca2+-Kanals in der ER-Membran→ Ligandenbindung führt zur Erhöhung des cytosolischen Calcium
- indirekte Wirkung: Calcium aktiviert Calmodulin, welches CaM-Kinasen aktiviert, die andere Proteine phosphorylieren (viele Schlüsselenzyme des Stoffwechsels unterliegen dem Einfluss der CaM-Kinasen)

Answer 95

A

ein GPCR (auch 7 TM-Rezeptor)
Aktivierung durch Anlagerung von Katecholaminen (Adrenalin und Noradrenalin)
Wirkung über Gq-Protein → Aktivierung der Phospholipase Cβ (s.o.) →…→ Inositoltrisphosphat verursacht Freisetzung von Calcium → Kontraktion der glatten Muskultur (periphere Widerstandsgefäße und Bronchien → erhöhter Blutdruck
weiterer Effekt: Steigerung der Glykogenolyse in Leber

Answer 96

A

• Glukagonbindung  Konformationsänderung  Aktivierung von Gαs-Proteinen + Gq-Proteine - Wirkung von Gαs: Aktivierung der Adenylatzyklase → cAMP-Anstieg → Aktivierung von PKA
→PKA aktiviert Schlüsselenzyme
➔ cAMP & Calcium sorgen für die von Glukagon „gewünschten“ Effekte auf Glycogenstoffwechsel, Glykolyse,..

Answer 97

A

ein Tyrosinkinase-assoziierter Rezeptor → Warum “assoziiert”? im Unterschied zu Rezeptor-Tyrosinkinasen, ist die Kinase nur assoziiert und kein Bestandteil der Polypeptidkette

• Mechanismus 1. Ligandenbindung 2. Dimerisierung des Rezeptors →Zusammenführung der Untereinheiten → nicht-kovalent gebundene JAK (Janus-Kinasen) phosphorylieren sich gegenseitig (Autophosphorylierung) 3. aktivierte JAK phosphorylieren Tyrosinreste des Rezeptors → STAT-Proteine können mit SH2-Domänen binden 4. aktivierte STAT-Proteine dimerisieren antiparallel → binden an bestimmte DNA- Erkennungssequenzen (wirken als Transkriptionsfaktor) => Effekte von EPO (Erythropoese,Thrombopoese, Hemmung der Apoptose

Answer 98

A

Aufbau: Tetramer - 2 α-Untereinheiten (binden Insulin) - 2 β-Untereinheiten mit Tyrosinkinaseaktivität
1. Insulin bindet an Rezeptor 2. Konformationsänderung 3. Autophosphorylierung von Tyrosinresten der Untereinheiten ↑ Andockstellen für Phosphotyrosin- bindende Proteine über SH2- Domäne => Insulin-Rezeptor-Substrate (IRS) binden

Wirkung von Insulin:
A) Regulation des Stoffwechsels durch PI3-Kinase-Weg: 4. PI3-Kinase bindet an IRS → kann PIP2 => PIP3 phosphorylieren ↗ Bindungsstelle für andere Kinasen (Proteinkinase B bindet mit SH2-Domäne) 5. PKB bindet → Einbau von GLUT 4 → aktiviert u.a. Phosphodiesterasen => cAMP Abbau => geringeres Hungergefühl → phosphoryliert PFK2 (Phosphofructokinase) des Herzmuskels →Glykolyse

B) Zellproliferation und Apoptosehemmung durch MAP-Kinase-Weg: 4. Ras (G-Protein) wird stimuliert => Auslösung der MAP-Kinase-Kaskade => reguliert Transkriptionsfaktoren lllll=>Genexpression

Answer 99

A

MAPK-Weg induziert eine veränderte Genexpression →langsame Wirkung.

PI3-Kinase -Weg induziert schnelle Effekte durch Proteinmodulationen

Answer 100

A

↗ wirken über nukleäre Rezeptoren
• ligandenabhängige Transkriptionsfaktoren
• liegen als intrazelluläre Rezeptoren im Cytosol oder Nukleus vor
• Liganden sind fast immer kleine, lipophile Moleküle
Glukokortikoidrezeptoren ↗ liegen im Cytosol an HSP90 gebunden vor, da ohne gebundenes Hormon sehr labile Struktur Wirkung über 2 Mechanismen
Transaktivierung 1. Ligandenbindung (z.B. Cortisol) → HSP90 dissoziiert ab → zwei „aktivierte“ Glukokortikoid-Rezeptoren homodimerisieren antiparallel
2. Transport in den Zellkern Homodimer gelangt durch Kernporen in den Nukleus => bindet mit Hilfe von Coaktivatoren an palindromische DNA-Erkennungssequenzen (glucocorticoid response elements” (GRE))
=> Förderung/Inhibition der Transkription

Answer 101

A

Signalfluss
endokrin
• Botenstoff wird an die Blutbahn abgegeben und erreicht so weit entfernte Zellen
• z.B. „klassische“ Hormone wie Testosteron.

parakrin
• Bsp.: Gewebhormone
• lokal begrenzt, Reichweite von einigen Zell-Durchmessern
• kurze Halbwertszeit des Signalmoleküls
• Signalmolekül einfach in die Umgebung freigegeben → nur Zellen mit Rezeptoren in der Nähe bekommen etwas davon ab
• z.B. SHH (sonic hedgehog) → induziert bei Embryo Ausbildung von Fingern/Zehen

autokrin
• Zellen geben Signalmoleküle direkt ins Interstitium in Umgebung ab → wirken auf die sezernierenden Zellen zurück bzw. auf eine andere Zelle desselben Typs

juxtakrin
• Signalstoff ist in Plasmamembran der produzierenden Zelle verankert
• für Wechselwirkung mit entsprechendem Rezeptor der Zielzelle ist direkter Zell-Zell-Kontakt nötig

intrakrin
• Hormone wirken in derselben Zelle, in der sie produziert werden

Answer 102

A

1.Adrenalin,↗ gehört zu den Katecholaminen.
Biosynthese.
• Syntheseort: Nebennierenmark (Adrenalin, Noradrenalin) & postganglionären Nervenendigungen (Dopamin)
→ dann Speicherung in sekretorischen Vesikeln → Ausschüttung durch Exocytose
• Substrate: Phenylalanin bzw. Tyrosin
• Kofaktoren: Vitamin C, Cu, PQQ
Rezeptoren
↗ adrenerge Rezeptoren
• metabotroper GPCR-Rezeptore (an Plasmamembran verschiedener Gewebe)
• α1-Rezeptoren, α2-Rezeptoren & β-Rezeptoren
Biologische Wirkungen
• zirkuliert frei im Blut
• Wirkgeschwindigkeit: Sekunden – Minuten
↗ Rezeptoren schnell erreichbar & metabotrope Rezeptoren allgemein schnelle Hormonwirkung (Signalkaskade mit Verstärkungseffekt)
• generell „Stresshormon“
→ HF↑, RR↑ (Blutdruck), Bronchodilatation, Energiestoffwechsel↑, GI-Trakt-Aktivität↓
Abbau
1. Methylierung:Adrenalin → 3-Methoxyadrenalin(durch Katecholamine-O-Methyltransferase)
2. Oxidative Desamnierung:
3-Methoxyadrenalin → Vanillinmandelsäurealdehyd(Monoaminooxidase)
3. Oxidation:
Vanellinmandelsäurealdehyd → Vanellinmandelsäure

Cortisol
↗ Glukokortikoid, Steroidhormon (also auch Lipidhormon)
Biosynthese
• Syntheseort: Nebennierenrinde (Zona fasciculata)
• Substrate: Cholesterin
• Cofaktoren: Vitamin C
Bildung von Pregnenolon aus Cholesterol.
Oxidation: Pregnenolon → Progesteron
Hyrdoxylierung: Progesteron → 17α-Hydroxyprogesteron
Hydroxylierung: 17α-Hydroxyprogesteron → 11-Desoxycortisol
Hydroxylierung: 11-Desoxycortisol → Cortisol
Prostaglandin E2
Biosynthese
• Syntheseort: verschiedene Zelltypen, z.B. Makrophagen, Endothelzellen, Nierenepithel, Belegzellen des Magens
• Substrat: Arachidonsäure
151
• Kofaktoren: Cycloxygenase ist O2-abhängig, Phospholipase A2 muss phosphoryliert sein und Ca2+ gebunden haben
• Reaktionsprinzip s. 12.11
Rezeptoren
↗GPCR
biologische Wirkung s.12.11
Abbau
• Abbau über versch. Mechanismen, dabei geht Wirkung verloren
• FS-kette der Prostaglandine wird z. B. durch ω-Oxidation (Oxidation der endständigen CH3-Gruppe der Fettsäure zur COOH-Gruppe) modifiziert, dann durch peroxisomale β-Oxidation verkürzt
• es entstehen Dinorprostaglandine, die dann als freie Säuren oder als Glucuronid-Derivate im Urin ausgeschieden werden
• im Gegensatz dazu werden die Abbauprodukte der Leukotriene überwiegend biliär (=über Galle) eliminiert

Answer 103

A

TSH • Peptidhormon, das von Adenohypophyse ausgeschüttet wird und Schilddrüse zur Bildung von Schilddrüsenhormonen anregt.
• Sekretion: nach hypothalamischer Stimulation (durch TRH).
Rezeptor: bindet an TSH-Rezeptoren an der basolateralen Membran der Thyreozyten ↗ TSH-Rezeptoren sind GPCR.
• biolog. Wirkungen: s.o + wirkt außerdem noch auf Iodaufnahme, Thyreoglobulin-Synthese.
Wirkzeit: nach Sekunden bis Minuten.

T4-Thyroxin.↗ Prohormon von T3.

T3-Trijodthyronin:Rezeptor: bindet intrazellulär an nukleäre Rezeptoren.

• Wirkungen:
- Wachstum &amp; Differenzierung
- Anpassung von Organfunktionen
- Anpassung von Stoffwechselprozessen (erhöhter Grundumsatz &amp; Na+/K+-ATPase-Aktivität, Wärmeproduktion, Verstärkung katecholaminerger Wirkungen)
• Wirkzeit: nach einigen Stunden

Synthese • Ort: Lumen von Schilddrüsenfollikeln, in der Schilddrüse wird vorwiegend T4 gebildet → wird v.a. in der Leber zum aktiveren T3 deiodiert
(1) Thyreozyten nehmen an der basalen Membran Iodid (I-) aus Blut auf (sekundär aktiver Symport mit 2 Na+) => Sektretion von Iodid (Ionenkanal Pendrin) + Protein Thyreoglobulin ins Follikellumen.
(im Lumen liegt Thyreoglobulin in hohen Konzentrationen vor (Kolloid), sodass Iodmangel erst nach 30-60 Tagen Symptome zeigt)

(2) Synthese H2O2 [Thyreooxidasen] (NADPH/H+-abhängig)
(3) Iodid wird mittels H2O2 zu positiv geladenem Iodonium => Übertragung auf Tyrosinreste

je zwei einfach (MIT: Monoiodtyrosin) oder zweifach (DIT: Diiodtyrosin) iodierte Tyrosinreste werden durch eine Etherbindung zu T3 (Triiodthyronin) bzw. T4 (Thyroxin/Tetraiodthyronin) verbunden (durch Thyreoperoxidase)

basolateral wird T3 & T4 über Transporter MCT8 ins Blut überführt => die Hormone T3 & T4 werden demnach nicht vesikulär gespeichert, sondern in der nicht aktiven Form, gebunden an Thyreoglobulin vorgehalten

Answer 104

A

↗ Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-Achse

Hypothalamus synthetisiert TRH→ erreicht Adenohypophyse in hohen Konzentrationen.
TRH stimuliert Adenohypophyse zur Synthese & Sekretion von TSH (Halbwertszeit ca. 60 Minuten) → stimuliert Schilddrüsenhormonsynthese (T3 & T4) in Thyreozyten ↗Somatostatin aus dem Hypothalamus hemmt die TSH-Sekretion der Hypophyse.

• T3 & T4 • negative Rückkopplung auf Hypothalamus und Hypophyse ➔d.h. Anstieg der Schilddrüsenhormone => Sekretionsstopp von TRH & TSH.

Transport
• sind hydrophobe Aminosäurederivate (aus Tyrosin) → schlecht im Blut transportierbar, würden sich in die Lipidmembran einlagern
• T3 und T4 während des Transports an Bindeproteine gebunden (verhindert Ausscheidung der kleinen Hormone in Niere durch glomuläre Filtration u. enzymatischen Abbau)
o Thyroxin-bindendes Globulin (TBG) → hohe Affinität, niedrige Bindekapazität
o Transthyretin (TTR) → mittlere Bindungsaffinität, mittlere Kapazität
o Albumin → niedrige Affinität, aber hohe Bindekapazität

Abbau
• inaktiviert durch Deiodasen(Sulfatierung,Trennung der Etherbindung)Ausscheidung über Urin oder Galle.

Hypothyreose
• Iodmangel
o weniger Rückkopplung, mehr TSH, TR
o Schilddrüse wird weiter stimuliert
o mehr Proliferation-> Struma,autonome Adenome,Karzinome.•

angeborene Hypothyreosen
o Mutationen/Störungen in den Transskriptionsfaktiren, die embryonal die Entwicklung der Schilddrüse fördern
o Teil des Neugeborenenscreenings

• Hashimoto Thyreoiditis:Autoimmunkrankheit,Zerstörung der Schildrüsenzellen.
-PAthomechanismus der Krankheit noch weitgehend unbekannt.
Initial meist asymptotische bis Spätstadium zum Bild einer Hypothyreose.

Hyperthyreose
• Symptome:
o Nervosität
o Wärmeintoleranz
o Schwitzneigung
o Gewichtsverlust
o Tachykardie

M.Basedow:
- Autoimmunkrankheit - TSH-Rezeptor-stimulierende Antikörper (TRAK) binden als Agonisten

Dauerstimulation → Hyperthyreose (Schildrüsenüberfunktion)
Symptome: Schlaflosigkeit, Gewichtsverlust, kardiale Erkrankungen

=> klassische Merseburger Trias:Struma,Exaphthalmus,Tachykardie.

Answer 105

A

• „Glucosesensor“ = GLUT-2 + Glucokinase
↗ verhältnismäßig geringe Affinität zu Glucose

→Glucoseaufnahme sehr abhängig von der extrazellulären Glucosekonzentration

proportionale Umsetzung der Glucose zu ATP +β-Zellen haben fast keine LDH zum anaeroben Stoffwechsel → ATP-Synthese proportional zur Glucosekonzentration.

in Zellmembran befindet sich Kalium-Kanals
↗ kann durch ATP inhibiert werden →steigende ATP-Konzentration →Kalium-Kanals schließt →Membrandepolarisation(keiene weiter Glukose Aufnahme.

Mechanismus 1. Blutzucker steigt → vermehrte Glucoseaufnahme durch GLUT 2 → erhöhte Glucokinase Aktivität → vermehrte ATP-Synthese 2. ATP inhibiert K+-Kanal → Membrandepolarisation 3. Öffnung spannungsgestuerter Calciumkanäle → Ca2+ -Einstrom 4. Fusion der Insulin-gefüllten Vesikel mit der Zellmembran → Insulinfreisetzung

Answer 106

A

korpuskuläre Bestandteile des Blutes
• korpuskulär = aus Körperchen bestehend = Blutzellen bzw. zelluläre Elemente
• auch genannt: Hämatokrit
• bei Frauen 41%, bei Männern 46% des Gesamtblutvolumens
• Reifung im Knochenmark, Lymphozyten auch in lymphatischen Geweben

Erythrozyten
• bikonkave, verformbare Zellen ohne Zellkern und
Zellorganellen
• machen physiologisch 99% der Zellen im Blut aus
• „Arbeitsbereich“ liegt intravasal
• Lebensdauer: 100-120 Tage
• Normwert: ca. 5.000.000/μl Blut

Thrombozyten
• Linsenförmige
• ohne Zellkern, aber mit Mitochondrien, Glycogen, Ribosomen & Granula
• entstehen als Abschnürungen von Megakaryozyten im
Knochenmark.
• bei Verletzungen & Hämostase aggregieren
Thrombozyten an Kollagen; bei Adhäsion bilden sich schnell
viele Pseudopodien aus, sodass der Thrombozyt mit anderen
Thrombozyten Verbindungen eingehen kann; letztendlich
verschmelzen die Membranen ineinander
• Lebensdauer: 9-12 Tage, wenn nicht vorher benötigt
• Normwert: ca. 15.000-350.000/μl Blut

Answer 107

A

-verschiedenartige Zellen der Abwehr.
-Blut nur als Transportmittel genutzt, „Arbeitsplatz“ liegt im Interstitium, wo sie sich
„amöbenartig“ fortbewegen können.

Unterscheidung in
▪ polymorphkernige Granulozyten.o neutrophile Granulozyten (insg 60-70%)
- häufigster Leukozyten-Zelltyp
- rosaangefärbte Granula
- Unterscheidung in
segmentkernig/stabkernig.
- Lebensdauer: einige Tage
- Ø= 10-12 μm
- Aufgabe: Abtötung pathogener Bakterien (durch Phagozytose oder
Entleerung der Granula), Abbau von Zelltrümmern

!Eosinophile Granulozyten:
- meist brillenförmiger Zellkern 
brillenförmiger Zellkern.
- kommen v.a. in Darm- &amp; Atemwegsschleimhaut vor
- Lebensdauer: einige Tage.
- Ø= 12 μm
- Aufgabe: unspezifische Abwehr durch bakterizide/antivirale Substanzen,
Vernichtung von Parasiten.

o basophile Granulozyten
- blau-violetten grobkörnigen Granula
- Granula enthalten v.a. Heparin und Histamin.
- im Gewebe als Mastzellen
- Ø= 10 μm
- Aufgabe: unspezifische Abwehr/in allergischen Reaktionen beteiligt.
▪ mononukleäre Leukozyten.
1.)Monozyten
- mit nieren-förmigem, niemals segmentiertem Zellkern
- graublauen, polymorphen Granula
- Ø= bis 20 μm
- nach Einwanderung ins Gewebe differenzieren sie zu Makrophagen
(Monozyten sind demnach keine Endzellen) und können
Entzündungsreaktionen hervorrufen und Zelltrümmer/Pathogene
phagozytieren.
o Lymphozyten (30%)
- Unterscheidung in: kleine Lymphozyten (B- & T-Lymphozyten), große
Lymphozyten (NK-Zellen (natürliche Killerzellen))
- größtenteils kleine Zellen (80-90%)
- Zellkern füllt fast die komplette Zelle aus
- Synthese: nicht nur Knochenmark, sondern v.a. auch in den lymphatischen
Organen
- Lebensdauer: von Tagen bis Jahre
- Ø= kleine – 4-7 μm; große – bis 15 μm
- Aufgabe: B-Lymphozyten produzieren Antikörper (humorale Immunität);
T-Lymphozyten sind Teil der zellulären Immunität (T-Helferzellen &
zytotoxische T-Zellen)

Answer 108

A

• 55% des Blutes= Plasma (flüssiger, zellfreier Anteil des Blutes)
• besteht aus 90% Wasser und 10% gelösten Stoffen
▪ davon 70% Plasmaproteine:
o Albumine (80%)
- Aufrechterhaltung des kolloidosmotischen Drucks
- Transport von freien Fettsäuren, Bilirubin und Ca2+-Ionen
o α1-Globuline (1,3-4,5%)
- Hemmung der Protease Trypsin
- Transport von Cholesterin (HDL)aus der Peripherie zur Leber, Transport von Thyroxin (=T4) & Trijodthyronin (=T3),
- Blutgerinnung: Vorstufe von Faktor II (=Thrombin), Transport von Cortison und Progesteron
o α2-Globuline (4,0-10,5%)
- Transport von Cholesterin (VLDL)
- Hemmung vieler Proteasen, Hemmstoff der Blutgerinnung
- Abbau von Cholinestern
- Transport von Cu2+-Ionen, Bindung/Transport von Hämoglobin,
- Vorstufe der Protease Plasmin
o β-Globuline (6,5-13,0%)
- Transport von Cholesterin aus der Leber in die Peripherie
- Teil des Komplementsystems
- Blutgerinnung: Vorstufe von Faktor I (=Fibrin)
- Bindung/Transport von Häm-Molekülen, Transport von Fe3+-Ionen
o γ-Globuline (10,5-18,0%): Immunabwehr
▪ davon 20% niedermolekulare Stoffe (Glucose, Lactat, Harnstoff, Kreatin)
▪ davon 10% Elektrolyte
o Anionen: Chlorid, Bicarbonat, anorganisches Phosphat
o Kationen: Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium

Answer 109

A

Diagnostische Bedeutung:
• Norm: 5 mio/μL,• ↓Wert= Anämie, Überwasserung,• ↑ Wert= Austrocknung, Polyglobuline, Polycythaemia vera (proliferierende Erkrankung)

Leukozytenzahl
• 4.000 – 10.000/μl
• Säuglinge und Kleinkinder weisen normalerweise hohere Leukozytenzahlen auf
…Leukopenie: Verminderung der Leukozytenzahl (< 4.000/μl)
- Ursache: Beeinträchtigung der Neubildung der Leukozyten (Leukopoese) im Knochenmark (z.B. bei Myelosuppression) oder erhöhter Verbrauch (z.B. bei Infektionskrankheiten)
…Leukozytose: Vermehrung der Leukozytenzahl (> 10.000/μl):
- Infektionen, Medikamente
- Erkrankungen des blutbildenden Systems (z.B. Leukämie), Tumoren, Autoimmunerkrankungen
- Traumata, Herzinfarkt
• Linksverschiebung
- gehäuftes Vorkommen von stabkernigen Granulozyten (juvenile Granulozyten oder Metamyelozyten) im weißen Blutbild
links nach rechts : stabkernig, segmentiert, eosophil, basophil, Monozyten, Lyphozyten
- reaktive Linksverschiebung bspw. bei bakterieller Infektion: alle Arten von
Vorläuferzellen sind im Blut zu finden (v.a. jedoch stabkernige neutrophile Granulozyten) sowie toxische Granulation der neutrophilen Granulozyten
- Linksverschiebung bei malignen hämatologischen Erkrankungen z.B. akute myeloische Leukämie: häufig noch frühere Vorläuferzellen (Promyeloblasten oder Myeloblasten) im Blut zu finden; teilweise Tellatypien

Thrombozytenzahl
• 150.000 – 350.000/μl
• Veränderung wird unterschieden in:
• Thrombozytose (Erhöhung der Thrombozytenzahl > 400.000 μL)
-primäre:Knochenmarkerkrankung,teilweise abnorm große Thrombozyten sowie Megalokaryozytenfragmente
-sekundäre:als Reaktion auf verschiedene Prozesse im Körper(chronische Infektionen,Splenoktomie,rheumatische Erkrankung.

Thrombozytopenie:<150k
Ursachen:Bildungstörung(im Knochenmark-Leukämien,Alkohol) oder verkürzte Lebensdauer(Splenomegalie).
Pseudothrombopenie:infolge EDTA-abhängiger Antikörper.

Hämoglobinkonzentration (Hb)
• ca. 15 g/dl
• alters- und geschlechtsabhängig
Hämatokrit.
Volumenanteil der korpuskularen Bestandteile am Gesamtblutvolumen (99% Erys)
• ca. 0,45 l/l (Liter pro Liter) oder 45%, Frauen etwas geringer als Männer
• durch Höhentraining kann er bis ca. 65% ansteigen, wohingegen er in der Schwangerschaft physiologischerweise erniedrigt ist (= Pseudoanämie); auch Leistungssportler können Pseudoanämien entwickeln in der Schwangerschaft physiologisch erniedrigt (= Pseudoanamie)
• klinische Deutung:
… Zunahme: erhöhte Viskositat des Blutes
… Abnahme: kann Überwässerung, Blutverlust oder verminderte Erythropoese bedeuten

Answer 110

A

Glukoseaufnahme
• über insulinunabhängigen Glukosetransporter GLUT-1.
• anaerobe Glykolyse für den ATP-Gewinn (90-95% der Glukose) ergibt 2 ATP
↗ läuft anaerob ab, obwohl O2 vorhanden ist (aber keine Mitochondrien)
➔Folge: Glucose wird immer zu Lactat abgebaut, das über Monocarboxylat-Transporter (MCT) ans Plasma abgegeben wird und zu Leber transportiert wird (Cori-Zyklus)
• Pentosephosphatweg zur Regeneration von NADPH+H+ und von Glutathion (5-10% der Glukose
Notwendigkeit von ATP im Erythrozyten
↗ Sauerstofftransport (Aufnahme, Bindung, Abgabe) durch den Erythrozyten läuft ATP unabhängig ab
• Aufrechterhalten der Membranintegrität/Ionengleichgewicht z.B. mittels Na+/K+-Pumpe
• antioxidatives Schutzsystem (z.B. Glutathion-Synthese; vgl. 6.3)

Besonderheit
2,3-Bisphosphoglycerat-Weg (Rapoport-Luebering Zyklus)
• hier kann eine ATP-bildende Reaktion der Glykolyse umgangen werden
• dabei wird aus 1,3-Bisphosphoglycerat 2,3-BPG gebildet [2,3-BPG-Mutase]
• 2,3-BPG wird zu 3-Phosphoglyzerat umgewandelt (ohne ATP Ausbeute, da die Bindung zum Phosphat in 2,3-BPG keine Anhydridbindung sondern Esterbindung ist) [2,3-BPG-Phosphotase]
• obwohl Nettoausbeute = 0 ist dieser Weg bedeutsam
• Grund: 2,3-BPG wirkt als allosterischer Regulator der O2-Bindung am Häm →Bindungsaffinität von Häm sinkt→ Sauerstoffabgabe ans Gewebe wird erleichtert (s. 18.7).

Answer 111

A

• Erythrozyten benötigen aufgrund der hohen oxidativen Belastung ein effizientes antioxidativesSchutzssystem.
- es besteht ständig die Gefahr der Entwicklung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), welche mit ihren ungepaarten Elektron Fettsäuren der Biomembran sowie Proteine oxidieren können, wodurch es zu Struktur- & Funktionsverlusten kommt (Alterung)

NADPH2-abhängige Schutzsysteme:
• Glutathion-System
- nutzt Glutathion zur Umwandlung von Wasserstoffperoxid zu Wasser; Glutathion
als Tripeptid kann im Erythrozyten unter ATP-Verbrauch Ribosomen-unabhängig
synthetisiert werden
- Glutathion-Peroxidasen mit Selenocystein im katalytischen Zentrum binden bei
der Entgiftung zwei Glutathion über eine Disulfidbrücke zusammen
- diese Disulfidbindung kann durch die Glutathion-Reduktase NADPH2-abhängig
wieder gelöst werden
- Reduktionsäquivalent NADPH2 entsteht im oxidativen Pentosephosphatweg (oPPW), bei
dem Glucose-6-Phosphat mittels Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase
(Schlüsselenzym) und einem weiteren Enzym zweifach dehydriert wird; es entsteht das
Molekül Ribulose-5-Phosphat, das über Ribose-5-Phosphat wieder zu Metaboliten der
Glykolyse umgewandelt werden kann; im Erythrozyten besteht kein größerer Bedarf an
Ribose, da keine DNA-/RNA-Synthese o.Ä. stattfindet

• Peroxiredoxin-Thioredoxin-System

nutzt ebenfalls NADPH2 aus dem oPPW
dient dazu, Wasserstoffperoxid in Wasser umzuwandeln

NADPH2-unabhängige Schutzsysteme:
• Superoxiddismutase (SOD): kann das bei der Hämoglobinoxidation (bei
Methämoglobinbildung) entstehende, oxidierend wirkende Superoxid (•O2
–) in
ebenfalls oxidierend wirkendes Wasserstoffperoxid (H2O2) umwandeln.

Answer 112

A

Anämie Definition
• eine Anämie ist keine Erkrankung, sondern zunächst nur ein Zeichen einer zugrundeliegenden Erkrankung und bezeichnet eine Verminderung des Hämoglobinspiegels im Blut unter den geschlechts- & altersspezifischen Referenzbereich (Hb < 12g/dl bei Frauen; < 13g/dl bei Männern).

mikrozytäre, hypochrome Anämie:
=> MCV↓, MCH↓
↗ Ursache: Störung der Hämoglobinsynthese, maligne Erkrankungen, chronische Blutverluste (→ Eisenmangel → Störung der Hämoglobinsynthese)
• Eisenmangelanämie (weltweit häufigste Anämie; meist durch Mangelernährung und/oder chronische Blutungen z.B. Hypermenorrhoe)
→ aregeneratorisch

makrozytäre, hyperchrome Anämie:
=> MCV↑, MCH↑
↗ Ursache: Proliferationsstörungen der Erythrozyten bei erhaltener Hämoglobinsynthese (Bspw. durch Vit B12-Mangel, Folsäuremangel, Lebererkrankungen, Schilddrüsenunterfunktion)
• z.B. megaloblastäre Anämien: Störungen der DNA-Synthese (-> Entwicklungs- & Reifestörungen in der Erythropoese) u.a. durch Vitamin-B12-Mangel & Folsäuremangel-hypergeneratorisch.

normozytäre, normochrome Anämie:
• Blutungsanämie (durch Blutverlust)
• renale Anämie (Nierenschaden führt zu EPO-Mangel; Retikulozytenzahl ↓)

Anämien durch Zytoskelettdefekte (Sphärozytose, Elliptozytose), ähnlich den Thalassämien durch Hämoglobindefekte (Sichelzellanämie).sowie bei Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase- Mangel wegen eines insuffizienten antioxidativen Schutzsystems.

allgemeine Symptome
↗ entstehen durch Hypooxygenierung der Organe und kardiovaskulare Kompensation.
• Blasse: Gesicht, Handflachen, Lippen, Skleren/Konjunktiva.
• Kopfschmerzen.
• Synkopen.
• Belastungsdyspnoe.
• hyperkinetischer Herzschlag, Herzklopfen, Tachykardie.

Interpretation des Blutbildes
• Sind alle drei Zellreihen (Erys, Leukos, Thrombos) betroffen?
- isolierte Anämie häufig nicht-hämatologische Erkrankung (z.B. Blutung, GI-Erkrankung
Infektion)
- maligne hämatologische Erkrankungen sind häufig Bi- oder Trizytopenien
• Einteilung nach Ery-Größe & Hb-Gehalt: mikrozytär-normozytär-makrozytär;
hypochromnormochrom-hyperchrom
• Analyse der Retikulozytenzahl
→Rückschluss, ob verminderte Synthese (Bildungsstörung) oder vermehrter Abbau für die
Anämie verantwortlich ist

Answer 113

A

Häm-Synthese
• Häm ist Strukturbestandteil der Hämproteine und Regulator der Genexpressionskaskade
• Syntheseort: 80% Knochenmark, 15% Leber, 5% andere Zellen (NIEMALS in reifen Erys)
• Enzyme: 4 mitochondriale und 4 zytosolische Enzyme.
1. Mitochondrium: Kondensation von Succinyl-CoA (aus Citratzyklus) mit Glycin zu δ- Aminolävulinsäure (δ-ALA),Cofaktor: PALP (Pyridoxalphosphat).
2. je 2 Moleküle δ-ALA kondensieren im Cytoplasma zu Porphobilinogen
3. 4 Porphobilinogene kondensieren zu Enzym-gebundenen linearen Tetrapyrrol
4. Anschließend: Zyklisierung → Pophyrinringssystem
5. Mitochondrien: durch Modifikation der Seitenkette(u.a. Decarboxylierung, Einführung von Doppelbindungen) wird Protoporphyrin gebildet
6. Einbau des Eisenions [Ferrochelatase]
Regulation
• Häm hemmt die Transkription der δ-Aminolavulat-Synthase und Translation der mRNA

Answer 114

A

Sauerstoffbindungskurve
• Sauerstoffbindungskurve von Hämoglobin hat eine
sigmoide Form,
→ bei hohen O2-Partialdrücken (z.B. in der Lunge):
Ansättigung mit Sauerstoff
→ bei niedrigen Partialdrücken (z.B. im Gewebe):
suffizienten Abgabe des Sauerstoffsf.
Wie ist das zu erklären?
• Hämoglobin kann 2 Konformationszustände annehmen:
▪ T-Form (tensed Form): kein O2 gebunden,
geringe Affinität zu O2
▪ R-Form (relaxed Form): O2 gebunden, hohe Affinität zu O2
• durch die O2-Bindung rutscht das Zentralatom ein kleines Stück
besser in die Ringebene des Protoporphyrinrings, sodass im
angehängten Protein eine minimale Konformationsänderung induziert wird
(schrittweise Übergang von T- zu R-Form)
• diese minimalen Konformationsänderungen mit jeder O2-Bindung erhöhen jedes Mal
die Affinität zu Sauerstoff, sodass weiterer Sauerstoff gebunden wird
 positive Kooperativität
• positive Kooperativität hilft demnach in Bereichen mit hohem Partialdruck möglichst
viel Sauerstoff aufzunehmen, um diesen in Bereichen mit niedrigem Partialdruck
abzugeben
• Myoglobin hat eine deutlich stärkere Affinität zu Sauerstoff und bindet diesen zudem immer
gleich stark; diese Eigenschaft ist für seine Aufgabe als Sauerstoffspeichermolekül von Vorteil

weitere Einflüsse auf die Affinität:
• pH-Wert
- niedrige pH-Werte führen zur Protonierung
verschiedener Aminosäurereste im
Hämoglobin, welche daraufhin über
Salzbrücken die tensed-Form stabilisieren
→Affinität zu Sauerstoff sinkt
 Bohr-Effekt (Bindungskurve zeigt eine
Rechtsverschiebung
)
• 2,3-Biphosphoglycerat
- entsteht in Nebenweg der Glykolyse entstehende
- kann zwischenden β-Untereinheiten binden und die tensed-Form stabilisieren
- hohe Stoffwechselaktivität → viel Glykolyse, hoher O2 Bedarf → viel 2,3-BPG →
stabilisiert t-Form → Affinität sinkt → O2-Abgabe
• Temperatur
- Temperaturanstieg →eine Abnahme der Affinität zu O2
• CO2-Konzentration
𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂 ⇌ 𝐻+ + 𝐻𝐶𝑂3
− [Carboanhydrase]
- Hohe Stoffwechselaktivität → CO2 Produktion → wird von Erythrozyten durch
Carbonanhydrase zu Kohlensäure umgesetzt →Kohlensäure wird aus Ery raus
transportiert durch Hamburger-Shift → pH-Wert im Blut steigt → O2-Abgabe.
Sauerstoffabgabe im peripheren Gewebe
• Wesentliche Triebkraft: Partialdruckdifferenzen zwischen dem Kapillarblut und der extrazellulären Flüssigkeit
• Beim Gasaustausch im peripheren Gewebe greifen zwei Mechanismen ineinander und verstärken sich gegenseitig:
durch die Carbaminobindung von CO2 an Hämoglobin und die Bindung von H+ an Hämoglobin über den Haldane-Effekt
(desoxygeniertes Hämoglobin bindet mehr H+ → H+ senkt Affinitität → O2-Abgabe) wird ein kontinuierlicher Gradient für CO2 vom Kapillarblut in den Erythrozyten erzeugt
- durch fortlaufende Umsetzung von CO2 zu Kohlensäure und Abgabe ins Blut (Hamburger-Shift) sinkt der pH- Wert im Blut → über den Bohr-Effekt wird Abgabe von Sauerstoff aus Hämoglobin erleichtert.

Answer 115

A

Zusammenhänge zwischen primärer Hämostase & sekundärer Hämostase
• bei der Wundheilung spielen zwei Prozesse eine wichtige Rolle: primäre und sekundäre Hämostase
• primäre Hämostase : beinhaltet eine vaskuläre & zelluläre Komponente; zum einen kommt es zu Vasokonstriktion, zum anderen zur vorläufigen Blutstillung durch Bildung eines weißen Thrombus im Zuge der Thrombozytenaggregation.
• sekundäre Hämostase (Gerinnung) bezieht sich auf den plasmatischen Anteil an der Blutstillung; der weiße Thrombus wird durch die Vernetzung von Fibrin gefestigt; in dem Netz verfangen sich Erythrozyten, sodass nun von einem roten Thrombus gesprochen wird
• beide Vorgänge sind für eine effektive Blutstillung essentiell und voneinander abhängig → Zusammenspiel
• im Anschluss erfolgt die Wundheilung und die Auflösung des Thrombus.

Answer 116

A

Adhäsion
• Endothelverletzungen
• subendotheliales Kollagen kommt in Kontakt mit Blut,
• im Blut zirkulierender Von-Willebrand-Faktor (vWF) bindet
• Thrombozyten binden mit vW-Rezeptor an vWF
↗ Besonderheit des vWF liegt darin, dass er mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit noch schneller an die Thrombozyten binden kann (wird bei hoher Strömungsgeschw. Praktisch auseinander gezogen → größere Oberfläche zum binden) , sodass eine Adhäsion selbst in Arterien gewährleistet ist
Thrombozytenaktivierung
• gebundene Thrombozyten werden aktiviert
→ bilden Pseudopodien aus
• aktivierte Thrombozyten schütten ADP und Thromboxan [COX-1] aus
→ ADP wird von weiteren noch nicht aktivierten Thrombozyten über ADP-Rezeptor gebunden, Thromboxan bewirkt Vasokonstriktion und Aktivierung
→Aktivierung von weiteren Thrombozyten
Aggregation
• auf Oberfläche der Thrombozyten befindet sich Glykoprotein IIb/IIIa (Fibrinogenrezeptor)
↗ Thrombozytenaktivierung führt zur Konformationsänderung des Rezeptors → Fibrinogen kann binden
→ Vernetzung der Thrombozyten untereinander
→ „weißer Thrombus“

Hemmer der primären Hämostase
• ASS: blockiert irreversibel COX-1
• Clopidogrel: blockieren irreversibel ADP-Rezeptorhemmer
Wirkdauer: Lebensdauer von Thrombozyten ( 7 Tage)
• Tirrofiban: GPIIb/II1-Hemmer, hemmen Aggregation
Auflösung des Thrombos: Fibrinolyse
• Schlüsselenzym: Plasmin (eine Serinprotese)
→ zerlegt Fibrin in D-Dimere

Answer 117

A

• gesundes Endothel setzt Stickstoffmonoxid (NO) und PGI2 frei
- hemmt Thrombozytenaggregation
• Antithrombin
- Proteaseinhibitor
- hemmt Thrombin und Faktor X
• Protein C
- wird durch Thrombozyten wenn es an Thrombomodulin gebunden ist zu aktivierten Protein C umgesetzt → bindet an Protein S
→inaktiviert Faktor V durch proteolytische Spaltung
• TFPI (tissue factor pathway inhibitor)
- wird von gesunden Endothelzellen exprimiert
- hemmt Komplex aus Faktor III und VIIa
Auflösung des Thrombos: Fibrinolyse
• Schlüsselenzym: Plasmin (eine Serinprotese)
→ zerlegt Fibrin in D-Dimere

Answer 118

A

Vitamin K ist Cofaktor der γ-Carboxylase, die in der Leber die Carboxylierung des ɣ- Glutamylrestes einiger Proteine der Blutgerinnung (GF II, VII, IX, X; Protein C, Protein S.

Answer 119

A

Vitamin-K-Antagonisten, d.h. sie inhibieren Enzyme der Vitamin-K-Regeneration
→ nach Aufbrauchen des Vitamin- K-Speichers keine ɣ-Carboxylierung der Gerinnungsfaktoren mehr möglich ist
↗daher tritt vollständige Wirkung erst nach 2-3 Tagen auf.
• sind enteral gut resorbierbar, weshalb eine orale Gabe möglich ist
• Vitamin K wird ebenfalls für die Synthese von Protein C & Protein S benötigt.

Heparine
• Wirkung schneller als bei Cumarinen!
• sind polyanionische Polysaccharide, die enteral nicht resorbiert und daher nur parenteral verabreicht werden können.

allgemein kommt es zu einer Wirkungsverstärkung von Antithrombin III um mehr als das 1000-fache.

Answer 120

A

• physiologische Konzentration im Plasma betragt 60-85 g/L
Hyperproteinämie:
• bedeutet, dass sich zu viel Proteine (Eiweise) im Blut befinden.
Erhöhung des Proteingehalts im Blut kann Symptom verschiedener Erkrankungen sein:
- chronische Entzündungen
- Leberzirrhose.
- Tumorerkrankungen.
Hypoproteinämie(<60 g/L)
• bezeichnet eine verminderte Konzentration des Gesamteiweis im Blutplasma
• Ursachen:
- zu wenig Protein aufgenommen wird z.B Mangelerährung, Malabsorption (Nahrungsmittelallergien)

Answer 121

A

Eisenbedarf und Ausscheidung
• Eisenbestand im ges. Körper beträgt ca. 4-5 g
↗ 70% als Bestandteil von Hämoglobin oder Myoglobin, Rest v.a. als Depot- Eisen gespeichert/ Bestandteil von Proteinen/Enzymen (z.B. Cytochromen, Katalasen)
• ca. 1-2 mg/d gehen ungezielt verloren (über Urin, Schweiß und v.a. Haut- und (Darm) Schleimhaut-Abschilferung (Desquamation) )
• es gibt keinen aktiven Mechanismus zur Ausscheidung von Eisen
→ alimentäre Eisenbedarf (= mit der Aufnahme von Nahrung in Verbindung stehend) ebenfalls 1-2 mg/d, ABER aufgrund der ineffektiven, gastrointestinalen Resorption von ca. 10-20%, sollten Männer 10mg/d, Frauen 15 mg/d zu sich nehmen.

Aufnahme und Verteilung im Körper
• Fe2+ ist zytotoxisch und liegt im Körper im Prinzip immer an Proteine gebunden vor
• viele Gemüse enthalten häufig schwer resorbierbare Komplexe mit Eisen
• saurer pH-Wert im Magen sowie antioxidative Substanzen wie Vitamin C und Thiolgruppen können helfen, Fe3+ in Fe2+ umzuwandeln

Answer 122

A

↗ Eisenausscheidung nicht regulierbar → Gleichgewicht des körperlichen Eisenpools muss durch regulierte enterale Resorption erfolgen.

Answer 123

A

18.15 Erklären Sie an einem Beispiel, was eine Hämoglobinopathie ist und welche Folgen für die betroffenen Patienten daraus resultieren?
Allgemein
• Hämoglobinopathien = Krankheiten, bei denen es durch genetische Defekte zur gestörten Bildung von Hämoglobin kommt (meist vererbt)
• weltweit ca. 7% aller Menschen → am häufigsten auftretende monogenetische Krankheit
• Unterteilung in zwei unterschiedliche Arten:
- quantitative Hämoglobinopathien (keine bzw. nur eine reduzierte Synthese einiger der Polypeptidketten, z.B. Thalassämien)
- qualitative Hämoglobinopathien (durch einen genetischen Defekt wird die Aminosäuresequenz des Hämoglobins verändert, z.B. Sichelzellanämie)
• Hämoglobinopathien sind vor allem in den Mittelmeergebieten, Afrika und Asien verbreitet, durch internationale Migration treten sie jedoch mittlerweile ubiquitär auf
Beispiel: Sichelzellanämie
Allgemein
• autosomal-rezessiver Erbkrankheit
• häufigste Erbkrankheit der Welt (v.a. Asien, Afrika, Mittelmeerraum)
• Homozygoten: erkranken
• Heterozygote: weitgehend symptomfrei (da beide Allele kodominant sind, d.h. die Merkmalsträger produzieren sowohl normales als auch defektes Hämoglobin), haben gewissen Schutz vor schweren Verlauf von Malaria tropica
Genetik
• Punktmutation der ß-Globinkette, wobei an Position 6 hydrophiles Glutamat gegen hydrophobes Valin substituiert wurde
• Folgen:
- im desoxygenierten Zustand des Hämoglobins (wenn Sauerstoff abgegeben wird) kommt es zur Konformationsänderung, wobei zwei hydrophobe Seitenketten “rausgucken” (normal: 1 hydrophobe Seitenkette)
→Bildung von Aggregaten (fadenförmige Polymere: Sichelzell-Form)
→ Hämolyse (Auflösung der Erys), verringerte Löslichkeit , kürzere Lebensdauer (Sichelzellen werden von Leber erkannt u. abgebaut), verringerte O2-Affinität, Instabilität

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Teil 2 Flashcards

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