Embed Size (px)
Citation preview
Biochemie II
Fachschaft Zahnmedizin Münster
II
1te Auflage - 2016
III
Zusammenfassung: Biochemie II
Inhalt Inhalt....................................................................................................................................................... III
NUKLEOTIDE ............................................................................................................................................ 1
Aufbau der Nukleotide ........................................................................................................................ 1
Funktionen der Nukleotide ................................................................................................................. 2
Energieträger ................................................................................................................................... 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: Folsäure .................................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
NUKLEINSÄUREN ................................................................................ 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-Schäden ......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Fehlerbeseitung bei Einzelstrangschäden .................................. 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 NUKLEINSÄUREN ...... 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 Aminosäuren ........................................... 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 über 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.
Vesikulärer 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.
Primäre lymphatische Organe .................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Sekundäre 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.
Hämatopoese ................................................................................. 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.
Antikörperbedingte 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 Oberflächen ......................... 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.
Antikörper (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.
Extrazelluläre Signalübertragung ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Einteilung der Hormone ................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
VII
glanduläre Hormone .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Aglanduläre Hormone ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Hormonsubstanzklassen............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Hormonelle Regelkreise ................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Einfache Rückkopplung .............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Steuerung über das ZNS ............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Hormonelle Störungen ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
SIGNALTRANSDUKTION .................................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Adenylatzyklase .......................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Phospholipase Cβ ....................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Rezeptoren der Zellmembran ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren ............................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Ligandenaktivierte Ionenkanäle ................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Enzymgekoppelte Rezeptoren.................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Intrazelluläre Rezeptoren ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Steroidhormonrezeptoren ......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Rezeptoren für Schilddrüsenhormone, Vitamin D und Retinsäure ............ Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Rezeptoren der PPAR-Familie .................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Hormone des hypothalamisch hypophysären 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.
Schilddrüsenhormone ........................................................................ 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 = Überfunktion .................................................. 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.
Östrogene 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.
EXTRAZELLULÄRE MATRIX UND ZELL-ADHÄSION .............................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Komponenten der extrazellulären 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.
Zähne/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.
Auslösung 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 Mäuse .......................................................... 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 Nukleinsäuren Desoxyribonukleinsäure (DNA) und
Ribonukleinsäure (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 über eine Esterbindung am 5. C-Atom verbunden
Säureanhydridbindung: Phosphatrest 1-3 sind durch Säureanhydridbindungen verknüpft
N-gylkosidische Bindung: Base ist an das 1. S-Atom des Zuckers N-Glykosidisch gebunden
1 2
3
2
Nomenklatur der Nucleoside
Base Pentose Zugehöriges 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
Energieträger (z.B. ATP)
Synthesevorstufen (z.B. DNA- oder RNA-Bausteine)
Bestandteil von Coenzymen (z.B. NAD+, NADP+, FAD, FMN, Coenzym A)
Signalmoleküle (z.B. cAMP, second messenger)
Allosterische Effektoren (Nukleotide hemmen allosterisch die Aktivität der Schlüsselenzyme
ihrer eigenen Synthese (Endprodukthemmung);)
Energieträger
Nukleosidtriphosphate sind intrazelluläre Energieträger
Beispiele: ATP, GTP, CTP, UTP
Entscheiden für die Funktion als Energieträger sind die beiden energiereichen
Säureanhydridbindungen zwischen den Phosphatgruppen. Bei der hydrolytischen
Abspaltung einer dieser Phosphatgruppen wird so viel Energie freigesetzt, dass in einer
energetisch gekoppelten Reaktion genügend Energie vorhanden ist, um die Phosphatgruppe
auf ein anderes Molekül zu übertagen
Phosphatgruppen-Übertragungspotential: Je mehr Energie bei der Hydrolyse der
Säureanhydridbindung frei gesetzt wird, desto höher ist das Übertragungspotential
DEFINITION Nucleosid Nukleosid: Verbindung einer organischen Base mit einer Pentose. Die Verknüpfung
erfolgt über eine β-N-glykosidische Bindung o Bei einer Pyrimidinbase über N1 o Bei einer Purinbase über 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-α-pyrophosphat (PRPP)
Für die Synthese des Purinringsystems werden außerdem benötigt:
o 2 Glutamin als Stickstoffdonator
o 1 Glycin als Stickstoff- und Kohlenstoffdonator
o 1Aspartat als Stickstoffdonator
o 1 Hydrogencarbonat HCO3-
o 2 Formylgruppen (übertragen durch Tetrahydrofolsäure) als Kohlenstoffdonatoren
MERKE Das Purinringsystem wird an der aktivierten Ribose PRPP zusammengesetzt Synthese: Aus PRPP IMP AMP(Adenosinmonophosphat)/GMP
(Guanosinmonophosphat)
4
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
Schlüsselenzym:Glutamin-Phosphoribosyl-Amidotransferase
Energiebilanz:
o Verbrauch von 7Säureanhydridbindungen zur Herstellung von GMP
o 6 Säureanhydridbindungen für AMP
Sehr enge Kontrolle der Synthese Neusynthese nur wenn unvermeidlich
MERKE Die Glutamin-Phosphoribosyl-Amidotransferase ist das Schlüsselenzym der
Purinnukleotidsynthese. Sie wird allosterisch o Gehemmt durch Adenin und Guaninnukleotide o Stimuliert durch PRPP
7
6
Regulation
Rückkopplungshemmung 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
8
9
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 völlige Fehlen der Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransfersae führt
durch Überproduktion von Harnsäure und PRPP zu dem Lesch-Nyhan-Syndrom
Erkrankung mit geistiger Behinderung und zwanghaftem Hang zur Selbstverstümmelung
10
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 Harnsäure oxidiert
Harnsäure liegt im Blut als Urat vor. Urat wird über 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 Harnsäure
o Harnsäure ist das Endprodukt des Purinabbaus beim Menschen
11
9
KLINIK: Hyperurikämie
Pathologische Erhöhung der Urat-Serum-Konzentration
Folge:
o Überschreitung des Löslichkeitsprodukts für Urat
o Ablagerung von Natrium-Monouratkristallen im Gewebe
o Entzündungen z.B. akute Gelenkentzündungen in Sehnenscheiden,
Gelenkknorpel, Bindegewebe(Arthritis urica = Gicht)
Formen
o Primäre Hyperurikämie: Genetischer Defekt
genetisch bedingt, Enzymdefekt in den Nierentubuluszellen, der zu einer
verminderten Harnsäureausscheidung in den Urin führt
übersteigerte Purinbiosynthese: Hypoxanthin-Guanin-
phosphoribosyltransferase (defekter Salvage-Pathway)
PRPP-Synthetase hyperaktiv
o Sekundäre Hyperurikämie: Erworbene Schädigung
Bei Krankheiten, die mit vermehrten Zellzerfall einhergehen wird der
Organsimus mit Nukleinsäureabbauprodukten überschwemmt
Z.B. Leukämien, hämolytische Anämie, Psoriasis
Glucose-6-Phosphatase Mangel: Glucose-6-P Pentose-p-Weg PRPP
Therapie: purinarme (=fleisch und alkoholarme) Ernährung, 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-abhängige 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
10
Lokalisation: Synthese im Zytosol
Aus Uridin-5-Monphpsphat UMP entsteht Cytidintriphosphat CTP
Enzyme: Kinasen
12
13
11
