Modul B6 Grundlagen des Lebens Biochemie Proteine, Peptide, Aminosäuren PDF

S F U M E D Modul B6 Grundlagen des Lebens Biochemie Proteine, Peptide, Aminosäuren Matthias Steiger...

S F U M E D Modul B6 Grundlagen des Lebens Biochemie Proteine, Peptide, Aminosäuren Matthias Steiger 17.10.2024 11.10.24 1 S F U M E D Aufbau 1. Einführung 2. Kohlenhydrate 3. Proteine, Peptide, Aminosäuren 4. Enzyme 5. Wichtige Stoffwechselwege (Glykolyse, Citratzyklus…) 6. Atmungskette (Endoxidation) 7. Lipide 8. DNA/RNA 9. Hormone 10. Ernährung und Verdauung 11. Stoffwechsel der Organe 11.10.24 2 S F U M E D 5. Proteine, Peptide, Aminosäuren Aminosäuren sind: die Bausteine der Proteine und Peptide Bausteine von einigen Lipiden, z. B. Serin (Lecithin) Neurotransmitter: Glutamat, Aspartat und Glycin Vorstufen für die Gluconeogenese Vorstufen von Neurotransmittern: Glutamat ist z.B. die Vorstufe des Transmitters GABA (Gamma-Aminobuttersäure) Purinsynthese und Pyrimidinsynthese (DNA, RNA) Vorstufen der biogenen Amine (Histamin, Dopamin, Cadaverin) Vorstufen der Hämbiosynthese (Glycin) 11.10.24 3 S F U M E D Aminosäuren Unpolar (lipophil) /polar (hydrophil) 8 essentielle Aminosäuren (Kann der Mensch selbst nicht synthetisieren!) 1. Valin 2. Leucin 3. Isoleucin 4. Methionin 5. Phenylalanin 6. Tryptophan 7. Threonin 8. Lysin 11.10.24 4 S F U M E D Aminosäuren 11.10.24 5 S F U M E D Ahornsirupkrankheit Maple syrup urine disease (MSUD) Defekt im Abbau der Aminosäuren Valin, Leucin, Isoleucin: geistige Behinderung, Koma. Behandlung durch Spezialdiät (Häufigkeit: ca. 1/200.000 Neugeborene). Geruch nach Maggi, Ahornsirup, Karamell (Sotolon) Azidose durch Bildung von Ketosäuren (Absinken des pH-Werts des Blutes unter 7,35) Referenzbereich: 7,35 bis 7,45 Schädigung des Nervensystems -> Neugeborenenscreening 11.10.24 6 S F U M E D Abbau der verzweigten Aminosäuren KIC: α-ketoisocapronsäure (neurotoxisch) KIV: α-ketoisovaleriansäure KMV: α-keto-β- methylvaleriansäure Betroffenes (mutiertes) Enzym BCKAD, branched-chain α- ketoacid dehydrogenase. 11.10.24 7 S F U M E D Neurotoxizität von KIC KIC: α- ketoisocapron -säure 11.10.24 8 S F U M E D Neugeborenenscreening Seit 1966 Detektion seltener angeborener Erkrankungen im Stoffwechsel und der Organfunktion. Durch rechtzeitige Erkennung können die negativen Folgen dieser angeborenen Krankheiten vermindert werden. Untersuchung: Fersenstich 2., 3. Lebenstag, Filterpapierkarte https://www.neugeborenenscreening.at 11.10.24 9 S F U M E D Neugeborenenscreening 11.10.24 10 S F U M E D Aminosäuren Phenylketonurie: Phenylalanin kann nicht zu Tyrosin abgebaut werden (~1:10000), schwere Beeinträchtigung des ZNS, Phenylketonurie: 1% der Patienten in psychiatrischen Anstalten 11.10.24 11 S F U M E D Aminosäuren 11.10.24 12 S F U M E D Einteilung der Aminosäuren nach chemischer Funktionalität 11.10.24 13 S F U M E D Einteilung der Aminosäuren nach chemischer Funktionalität 11.10.24 14 S F U M E D Einteilung der Aminosäuren nach chemischer Funktionalität 11.10.24 15 S F U M E D Aminosäuren Stoffwechselwege Ribosomale Proteinbiosynthese DNA > RNA > Protein Transkription Translation Datenbank für Proteine Translation: Übersetzung der Basesequenz der mRNA in https://www.uniprot.org Aminosäuresequenz des Proteins. (am Ribosom) 11.10.24 16 S F U M E D Aminosäuren Stoffwechselwege 1. Abbau Amino- säuren 2. Proteinbio- synthese 3. Harnstoffzyklus 4. Citratzyklus 5. Atmungskette 11.10.24 17 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Aminosäuren Stoffwechselwege 1. Abbau Amino- säuren 2. Proteinbio- synthese 3. Harnstoffzyklus 4. Citratzyklus 5. Atmungskette 11.10.24 18 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Aminosäuren Stoffwechselwege 1. Abbau Amino- säuren 2. Proteinbio- synthese 3. Harnstoffzyklus 4. Citratzyklus 5. Atmungskette 11.10.24 19 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Aminosäuren Stoffwechselwege 1. Abbau Amino- säuren 2. Proteinbio- synthese 3. Harnstoffzyklus 4. Citratzyklus 5. Atmungskette 11.10.24 20 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Aminosäuren Stoffwechselwege 1. Abbau Amino- säuren 2. Proteinbio- synthese 3. Harnstoffzyklus 4. Citratzyklus 5. Atmungskette 11.10.24 21 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Peptidbindung Oligopeptid: 1-10 Aminosäurereste Polypeptid: 10-100 Aminosäurereste Protein >100 Aminosäurereste Enzyme Strukturproteine wie Kollagen Peptid- bzw. Proteohormone, z.B Insulin und Glukagon Rezeptorproteine Transportproteine wie Hämoglobin, integrale Membranproteine (Rezeptoren, Kanäle, Transporter) Immunglobuline zur Abwehr, z.B. IgG Proteine, die der Bewegung dienen, wie die Muskelproteine Aktin und Myosin. 11.10.24 22 S F U M E D Struktur Proteine Primärstruktur Die Primärstruktur eines Proteins wird durch die Sequenz der Aminosäuren in der Kette beschrieben. Sekundärstruktur Unter der Sekundärstruktur versteht man die regelmäßig angeordneten Strukturelemente der Aminosäurehauptkette des Proteins. (ß-Faltblatt, α-Helix-Struktur, ß- Schleife) Tertiärstruktur Die Tertiärstruktur beschreibt die Lage aller Atome im Raum. Sie beinhaltet alle Sekundärstrukturen und auch die weniger geordneten (deswegen aber nicht ungeordneten) Bereiche eines Proteins. Quartärstruktur Viele Proteine bestehen aus mehr als einer Polypeptidkette, die man als Untereinheiten des Proteins bezeichnet. Die räumliche Anordnung dieser Untereinheiten nennt man Quartärstruktur. 11.10.24 23 S F U M E D Abbau Proteine, Aminosäuren Proteolyse der Proteine (Proteasen), Hydrolyse der Peptidbindung Darm, Lysosomen Abbau der Aminosäuren – Transaminierung (Übertragung der Aminogruppe auf α-Ketosäure) – Desaminierung (Abspaltung der Aminogruppe und Entstehung von Ammoniak) – Decarboxylierung der Aminosäure zu Amin Decarboxylierung Desaminierung / Transaminierung 11.10.24 24 S F U M E D Abbau Aminosäuren Die Leber ist der wichtigste Ort des Aminosäureabbaus und gleichzeitig auch der Ort, an dem das für den Körper toxische Ammoniak endgültig fixiert und ausscheidungsfähig gemacht wird. Reaktion der Aspartattransaminase (AST) 11.10.24 25 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Abbau Aminosäuren Die Leber ist der wichtigste Ort des Aminosäureabbaus und gleichzeitig auch der Ort, an dem das für den Körper toxische Ammoniak endgültig fixiert und ausscheidungsfähig gemacht wird. 11.10.24 26 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Ausscheidung des Ammoniaks via Harnstoff (Harnstoffzyklus) 1) Carbamylophosphat- synthethase I 2) Ornithin- Transcarbomylase 3) Arginosuccinat- synthetase 4) Arginosuccinat-Lyase 5) Arginase I 11.10.24 27 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Ausscheidung des Ammoniaks via Harnstoff (Harnstoffzyklus) 1) Carbamylophosphat- synthethase I (geschwindigkeits- bestimmend) 2) Ornithin- Transcarbomylase Mitochondrium 11.10.24 28 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Ausscheidung des Ammoniaks via Harnstoff (Harnstoffzyklus) 3) Arginosuccinat- synthetase Citrullinämie Typ I: Mangel an Argininosuccinatsynthetase, ein Enzym des Harnstoffzyklus. Durch erhöhte Ammoniak- Konzentrationen im Blut führen werden Säuglinge apathisch, sie trinken schlecht, erbrechen, es kommt zu epileptischen Anfällen und Bewusstseinstrübungen. Zytosol 11.10.24 29 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Ausscheidung des Ammoniaks via Harnstoff (Harnstoffzyklus) 4) Arginosuccinat-Lyase 5) Arginase I 11.10.24 30 Q: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie S F U M E D Feedback https://www.feedbackr.io Code: HCDGI 11.10.24 31