Biochemie II

Fachschaft Zahnmedizin Mnster

II

1te Auflage - 2016

III

Zusammenfassung: Biochemie II

Inhalt Inhalt....................................................................................................................................................... III

NUKLEOTIDE ............................................................................................................................................ 1

Aufbau der Nukleotide ........................................................................................................................ 1

Funktionen der Nukleotide ................................................................................................................. 2

Energietrger ................................................................................................................................... 2

Stoffwechsel der Nukleotide ................................................................................................................... 3

Stoffwechsel der Purinnukleotide ....................................................................................................... 3

De-Novo-synthese der Purinnukleotide .......................................................................................... 3

Salvage-Pathway.............................................................................................................................. 7

Abbau der Purinnukleotide ............................................................................................................. 8

Stoffwechsel der Pyrimidinnukleotide ................................................................................................ 9

CTP De Novo Synthese .................................................................................................................... 9

Abbau der Pyrimidinnukleotide ................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Vergleich Purin- vs. Pyrimidinbiosynthese ..................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Synthese von Desoxyribonukleotiden aus Ribonukleotiden .......... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Adenin, Guanin und Cytosin ....................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Thymin ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Exkurs: Folsure .................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

NUKLEINSUREN ................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

DNA................................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Verpackung der DNA .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

RNA ................................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

RNA Typen .................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Replikation der DNA ....................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Ablauf der Replikation ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

ZELLZYKLUS UND ZELLTEILUNG .......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Zellzyklus ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

G1-Phase ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

S-Phase ....................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

G2Phase....................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

M-Phase ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

IV

G0-Phase ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Kontrollpunkte ............................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

MUTATIONEN . SHIT HAPPENS ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Ursache von Mutationen ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Reperatur von DNA-Schden ......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Fehlerbeseitung bei Einzelstrangschden .................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Kopiertreue der DNA-Polymerase .............................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Genmutationen .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Strukturelle Chromosomenmutationen = Chromosomenabberation ........... Fehler! Textmarke nicht

definiert.

Numerische Chromsomenmutationen ........................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

GENTECHNIK UND NACHWEIS/ANALYSE VON NUKLEINSUREN ...... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Restriktionsendonukleasen = Restriktionsenzyme ........................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Anwendung in der Gentechnik: .................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Polymerase-Kettenreaktion ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Agarose-Gelektrophorese .......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Blot-Hybridiserung ......................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Southern Blot .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Northern Blot.............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Plasmide ......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Klonierung von DNA ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

GENEXPRESSION ................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Typen der Genexpression ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Transkription ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

RNA-Typen ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Kodierende RNA-typen ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Nichtkodierende RNA-typen ...................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Transkriptionsenzyme .................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Ablauf der Transkription................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Transkription in Prokaryonten ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation der Transkription bei Prokaryonten ......................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Transkription bei Eukaryonten (Zellkern!) ................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation der Transkription bei Eukaryonten .......................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hemmstoffe der Transkription ....................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Posttranskriptionale Modifikation ................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

V

Capping ....................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Splicing ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Polyadenylierung ........................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

RNA-Editing .................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

RNA-Abbau ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Mitochondriale DNA ........................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

miRNA ............................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Translation .......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Der genetische Code ...................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Beladung der tRNAs mit Aminosuren ........................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Ablauf der Translation .................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Initiation ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Elongation ................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Termination ................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hemmstoffe der Translation .......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation der Translation ber UTR-Sequenzen .......................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Proteinfaltung ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Beteiligte Proteine .......................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Chaperone .................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Faltungshelferenzyme: Proteindisulfid-isomerasen................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Proteinbiosynthese am RER ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

POSTTRANSLATIONALE MODIFIKATIONEN ........................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Proteolytische Prozessierung ......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hydroxylierung ............................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Carboxylierung ............................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Phosphorylierung ........................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Glykosylierung ................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Acetylierung ................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Acylierung ....................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Isorenylierung ................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Glykosylphosphatidylinositol (GPI)-Anker ...................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Desaminierung ............................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Vesikulrer Transport ......................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Golgi-Komplex ................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Exozytose ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

VI

Endozytose ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Rezeptorvermittelte Endozytose ................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Pinozytose: ................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Phagozytose................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

IMMUNOLOGIE................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Organe und Zellen des Immunsystems .......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Primre lymphatische Organe .................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Sekundre lymphatische Organe ............................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Blut und Blutbildung [aus Histologie ZF] ........................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Funktionen .................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Zusammensetzung des Blutes .................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Leukozyten ................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hmatopoese ................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Zellen des Immunsystems .......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Mechnismen des Immunsystems ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Prostaglandin Biosynthese ......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Leukotrien-Biosynthese .............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Antikrperbedingte Zell Lyse ...................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Phagozytose und Lyse von Pathogenen ..................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Akut-Phase-Proteine .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

IMMUNSYSTEM .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Angeborenes (unspezifisches) Immunsystem ................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Erkennung von Pathogenen (PAMP) .......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Abwehr von Mikroorganismen an Oberflchen ......................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Das Komplementsystem ............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Rezeptorproteine des angeborenen Immunsystems ................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Cytokine und Chemokine ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Das adaptive (erworbene) Immunsystem ...................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Antigene ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Antikrper (Immunglobuline) ..................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Major Histocompatibility Complex :MHC ................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Ablauf der adaptiven Immunantwort ........................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

HORMONE .......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Extrazellulre Signalbertragung ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Einteilung der Hormone ................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

VII

glandulre Hormone .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Aglandulre Hormone ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hormonsubstanzklassen............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hormonelle Regelkreise ................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Einfache Rckkopplung .............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Steuerung ber das ZNS ............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hormonelle Strungen ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

SIGNALTRANSDUKTION .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Adenylatzyklase .......................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Phospholipase C ....................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Rezeptoren der Zellmembran ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren ............................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Ligandenaktivierte Ionenkanle ................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Enzymgekoppelte Rezeptoren.................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Intrazellulre Rezeptoren ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Steroidhormonrezeptoren ......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Rezeptoren fr Schilddrsenhormone, Vitamin D und Retinsure ............ Fehler! Textmarke nicht

definiert.

Rezeptoren der PPAR-Familie .................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hormone des hypothalamisch hypophysren System ....................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hypothalamus ................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hypophyse ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Pankreashormone .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Insulin ............................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Struktur und Biosynthese ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Insulinwirkung ............................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Insulinrezeptor ........................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Klinik: Diabetes ........................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Glucagon ......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Synthese, Sekretion und Abbau ................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkung ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hormone des Nebennierenmarks: Katecholamine ............................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Biosynthese .................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

VIII

Sekretion ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Abbau ............................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Adrenerge Rezeptoren ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkung .......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkungen auf den Stoffwechsel ............................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkung auf Organsysteme ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Klinik: Katecholamine in der Therapie............................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hormone der Nebennierenrinde: Steroidhormone ........................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Biosynthese der Steroidhormone .................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Glucocorticoide .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Biosynthese ................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkung ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

KLINIK: Cushing Syndrom ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Schilddrsenhormone ........................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Biosynthese, Speicherung, Transport und Abbau .......................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Aktivierung und Abbau ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkung .......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

KLINIK ............................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hypothyreose = Unterfunktion .................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hyperthyreose = berfunktion .................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Struma ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Sexualhormone .................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Androgene ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Biosynthese und Transport ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation der Biosynthese ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkung ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

strogene und Gestagene .............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Biosynthese und Transport ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Regulation der Biosynthese ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkungen .................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Menstruationszyklus .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

EXTRAZELLULRE MATRIX UND ZELL-ADHSION .............................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Komponenten der extrazellulren Matrix ...................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Kollagen ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

IX

Elastin ......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Glykosaminoglykane ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Proteoglykane ............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Nichtkollagene Glykoproteine .................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Zell-Matrix-Interaktionen ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Fokale Kontakte .......................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hemidesmosomen...................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

KLINIK: Junktionale Epidermolysis bullosa ................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Dystrophin-Glycoprotein Komplex ............................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

KLINIK: Kongenitale Muskeldystrophie (CMD) ........................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

EZM Defekte ................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Knorpel ........................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Aufbau ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

KLINIK: Arthrose ......................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) .......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Knochen .......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Knochen Auf-/Abbau .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Ossifikationsformen ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Knochen als Calcium- und Phosphatreservoir ............................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

KLINIK: Osteoperose ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Calcium-Phosphat-Stoffwechsel ..................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Parathormon .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Calcitonin .................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Calcitriol ...................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Zhne/Zahn-Hartgewebe ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Zahn-Aufbau ............................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Zahnentwicklung ........................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Hartgewebe Zusammensetzung ................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

APOPTOSE .......................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Bedeutung der Apoptose ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Komponenten des Apoptose-Apparates ........................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

Caspasen ..................................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Proteine der Bcl-2-Familie = B-cell lymphoma2 ......................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Inhibitors of Apoptosis proteins (IAPs) ....................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Auslsung der Apoptose ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.

X

Extrinsischer Signalweg .............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Intrinsischer Signalweg ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Perforin Weg .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Wirkung der Effektor Caspasen ...................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

KLINIK: Fehlregulationen der Apoptose ......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Tumorerkrankungen und Apoptose ........................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

TRANSGENE TIERE .............................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Knockout/Transgene Muse .......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Erzeugung transgener Tiere ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Mikroinjektion in befruchtete Eizellen ....................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Nachteile der Mikroinjektion ..................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Anwendungsbeispiele: ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Homologe Rekombination in embryonalen Stammzellen ............. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Rekombinationsvektoren ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.

Embryonenschutzgesetz................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.

1

NUKLEOTIDE

Funktion

o Zentrale Funktionen im Stoffwechsel

o Signaltransduktion

o Bausteine der Nukleinsuren Desoxyribonukleinsure (DNA) und

Ribonukleinsure (RNA)

Synthese: Fast alle Zellen sind in der Lage, Nukleotide zu synthetisieren

Aufbau der Nukleotide

3 Komponenten

1. Organische Base (aromatischer heterozyklischer Ring/Ringsystem)

a. Purine: Adenin A und Guanin G

b. Pyrimidine: Cytosin C, Thymin T und Uracil U

2. Kohlenhydrat (Pentose): D-Ribose in der RNA / 2-Desoxy-D-Ribose in DNA

3. Phosphat

Esterbindung: Pentose & Phosphatrest sind ber eine Esterbindung am 5. C-Atom verbunden

Sureanhydridbindung: Phosphatrest 1-3 sind durch Sureanhydridbindungen verknpft

N-gylkosidische Bindung: Base ist an das 1. S-Atom des Zuckers N-Glykosidisch gebunden

1 2

3

2

Nomenklatur der Nucleoside

Base Pentose Zugehriges Nukleosid

Adenin Ribose (RNA) Desoxyribose (DNA)

Adenosin Desoxyadenosin

Guanin Ribose (RNA) Desoxyribose (DNA)

Guanosin Desoxyguanosin

Hypoxanthin Ribose (RNA) Desoxyribose (DNA)

Inosin Desoxyinosin

Xanthin Ribose (RNA) Desoxyribose (DNA)

Xanthosin Desoxyxanthosin

Cytosin Ribose (RNA) Desoxyribose (DNA)

Cytidin Desoxycytidin

Thymin Ribose (RNA) Desoxyribose (DNA)

Thymidin Desoxy thymidin

Uracil Ribose (RNA) Desoxyribose (DNA)

Uridin Desoxyuridin

Funktionen der Nukleotide

Nukleotide sind

Energietrger (z.B. ATP)

Synthesevorstufen (z.B. DNA- oder RNA-Bausteine)

Bestandteil von Coenzymen (z.B. NAD+, NADP+, FAD, FMN, Coenzym A)

Signalmolekle (z.B. cAMP, second messenger)

Allosterische Effektoren (Nukleotide hemmen allosterisch die Aktivitt der Schlsselenzyme

ihrer eigenen Synthese (Endprodukthemmung);)

Energietrger

Nukleosidtriphosphate sind intrazellulre Energietrger

Beispiele: ATP, GTP, CTP, UTP

Entscheiden fr die Funktion als Energietrger sind die beiden energiereichen

Sureanhydridbindungen zwischen den Phosphatgruppen. Bei der hydrolytischen

Abspaltung einer dieser Phosphatgruppen wird so viel Energie freigesetzt, dass in einer

energetisch gekoppelten Reaktion gengend Energie vorhanden ist, um die Phosphatgruppe

auf ein anderes Molekl zu bertagen

Phosphatgruppen-bertragungspotential: Je mehr Energie bei der Hydrolyse der

Sureanhydridbindung frei gesetzt wird, desto hher ist das bertragungspotential

DEFINITION Nucleosid Nukleosid: Verbindung einer organischen Base mit einer Pentose. Die Verknpfung

erfolgt ber eine -N-glykosidische Bindung o Bei einer Pyrimidinbase ber N1 o Bei einer Purinbase ber N9

Nukleotid: Zucker + Base + Phosphatrest

3

Stoffwechsel der Nukleotide

Stoffwechsel der Purinnukleotide

Der Bedarf der Zellen an Purinnukleotiden kann gedeckt werden durch

o Neusynthese = De-novo-Synthese

o Wiederverwertung von Purinnukleotid-Abbauprodukten

De-Novo-synthese der Purinnukleotide

Ausgangssubstanz: Ribose-5-Phosphat aus dem Pentosephosphatweg

Aktivierung unter ATP Verbrauch zu 5-Phosphoribosyl--pyrophosphat (PRPP)

Fr die Synthese des Purinringsystems werden auerdem bentigt:

o 2 Glutamin als Stickstoffdonator

o 1 Glycin als Stickstoff- und Kohlenstoffdonator

o 1Aspartat als Stickstoffdonator

o 1 Hydrogencarbonat HCO3-

o 2 Formylgruppen (bertragen durch Tetrahydrofolsure) als Kohlenstoffdonatoren

MERKE Das Purinringsystem wird an der aktivierten Ribose PRPP zusammengesetzt Synthese: Aus PRPP IMP AMP(Adenosinmonophosphat)/GMP

(Guanosinmonophosphat)

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4

5

6

5

10 Reaktionsschritte bis zum fertigen Ringsystem: Inosinmonophosphat IMP

Aus IMP entstehen AMP und GMP. Diese werden du DI- bzw. Triphosphaten phosphoryliert

Schlsselenzym:Glutamin-Phosphoribosyl-Amidotransferase

Energiebilanz:

o Verbrauch von 7Sureanhydridbindungen zur Herstellung von GMP

o 6 Sureanhydridbindungen fr AMP

Sehr enge Kontrolle der Synthese Neusynthese nur wenn unvermeidlich

MERKE Die Glutamin-Phosphoribosyl-Amidotransferase ist das Schlsselenzym der

Purinnukleotidsynthese. Sie wird allosterisch o Gehemmt durch Adenin und Guaninnukleotide o Stimuliert durch PRPP

7

6

Regulation

Rckkopplungshemmung der Synthese

von PRPP und von Phosphoribosylamin

(PRA)

PRPP: Hemmung der

Ribosephosphat-

Pyrophophokinase durch ADP

und GDP

PRA: Hemmung der Glutamin-

Phosphoribosyl-Amido-

transferase durch Adenin- und

Guaninnukleotide

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7

Salvage-Pathway

Wiederverwertung der beim Abbau entstehenden freien Purinbasen Adenin, Hypoxanthin,

Guanin unter Verwendung von PRPP zu Nukleotiden

Enzyme:

o Adenin-Phosphoribosyltransferase (APRT): setzt Adenin und PRPP zu AMP um

Adenin + PRPP AMP + Pyrophosphat

o Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (HGPRT): setzt Hypoxanthin bzw.

Guanin und PRPP zu IMP bzw. GMP um

Hypoxanthin + PRPP IMP + Pyrophosphat

Guanin + PRPP GMP +Pyrophosphat

Regulation: Produkthemmung

KLINIK: Lesch-Nyhan-Syndrom

Das angeboren vllige Fehlen der Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransfersae fhrt

durch berproduktion von Harnsure und PRPP zu dem Lesch-Nyhan-Syndrom

Erkrankung mit geistiger Behinderung und zwanghaftem Hang zur Selbstverstmmelung

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8

Abbau der Purinnukleotide

Hydrolytische Abspaltung der Phosphatrest der Nukleotide durch Nukleotidasen

Adenosin wird zu Inosin desaminiert (Adenosin-Desaminase)

Inosin und Guanosin werden phosphorylytisch in Zucker (Ribose-1-P) und freie Base

gesaplten (Hypoxanthin/Guanin)

o Die freien Basen werden zu Xanthin umgesetzt

Xanthin wird durch die Canthin-Oxidase zu Harnsure oxidiert

Harnsure liegt im Blut als Urat vor. Urat wird ber die Niere

ausgeschieden

o Ribose1-P Ribose-5-P (Phosphoribomutase), Einschleusung in den Pentose-

P-Weg oder Umwandlung zu PRPP

Lokalisation: vor allem in der Leber

MERKE (1) Dephosphorylierung: Nucleotid Nucleosid Guanosin (2) Phosphorolyse: Nucleosid Purinbase Guanin (3) Umbau: Purinbase Xanthin Xanthin (4) Xanthin-Oxidase (XO): Xanthin Harnsure

o Harnsure ist das Endprodukt des Purinabbaus beim Menschen

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KLINIK: Hyperurikmie

Pathologische Erhhung der Urat-Serum-Konzentration

Folge:

o berschreitung des Lslichkeitsprodukts fr Urat

o Ablagerung von Natrium-Monouratkristallen im Gewebe

o Entzndungen z.B. akute Gelenkentzndungen in Sehnenscheiden,

Gelenkknorpel, Bindegewebe(Arthritis urica = Gicht)

Formen

o Primre Hyperurikmie: Genetischer Defekt

genetisch bedingt, Enzymdefekt in den Nierentubuluszellen, der zu einer

verminderten Harnsureausscheidung in den Urin fhrt

bersteigerte Purinbiosynthese: Hypoxanthin-Guanin-

phosphoribosyltransferase (defekter Salvage-Pathway)

PRPP-Synthetase hyperaktiv

o Sekundre Hyperurikmie: Erworbene Schdigung

Bei Krankheiten, die mit vermehrten Zellzerfall einhergehen wird der

Organsimus mit Nukleinsureabbauprodukten berschwemmt

Z.B. Leukmien, hmolytische Anmie, Psoriasis

Glucose-6-Phosphatase Mangel: Glucose-6-P Pentose-p-Weg PRPP

Therapie: purinarme (=fleisch und alkoholarme) Ernhrung, Medikamentengabe: Allopurinol

Hemmstoff der Xanthin-Oxidase

Stoffwechsel der Pyrimidinnukleotide

CTP De Novo Synthese

1. Basenringschluss

o Der Pyrimidinring wird zusammengesetzt aus

Ammoniak (aus Glutamin)

Hydrogencarbonat HCO3-

Aspartat

o Enzym zur Ringsynthese: CAD-Multienzymkomplex aus

Glutamin-abhngige Carbamoylphosphat-Synthetase 2 (CPS 2)

Aspartat-Carbamoyltransferase

Dihydroorotase

2. Nucleotildung: Erst nach der Bildung von Orotat (4. Schritt) erfolgt die Bindung an die

Phosphoribose PRPP

MERKE Im Gegensatz zur Purinnukleotidsynthese wird bei der Synthese der Pyrimidinnukleotide

zuerst der Ring synthetisiert und dann der Ring mit der Ribose verbunden! PRPP tritt erst in der Mitte der Synthese in die Reaktion ein De-Novo-Synthese: Carbamoyl-P + Aspartat OrotatOMPUMPUDPUTPCTP

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Lokalisation: Synthese im Zytosol

Aus Uridin-5-Monphpsphat UMP entsteht Cytidintriphosphat CTP

Enzyme: Kinasen

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InhaltNukleotideAufbau der NukleotideFunktionen der NukleotideEnergietrgerStoffwechsel der NukleotideStoffwechsel der PurinnukleotideDe-Novo-synthese der PurinnukleotideRegulationSalvage-PathwayAbbau der PurinnukleotideKLINIK: HyperurikmieStoffwechsel der PyrimidinnukleotideCTP De Novo Synthese