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Flashcards in Biochemie Deck (311):
1

In was transformieren Zellen Nahrung?

Mit Sauerstoff -> ATP + Nebenprodukte: H20, CO2, Ammoniak u.s.w.

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2

Wofür wird die gewonnene Energie durch Nahrung verwendet? (4)

1) Biosynthese 2) Transport 3) Mechanische Arbeit 4) Stoffwechsel

3

Zu welchen Anteilen sollten KH, Fette und Proteine aufgenommen werden?

Kh -> 63% (6g/kg) Fette -> 25% (0,8-1g/kg) Proteine -> 12% (0,5-1g/kg)

4

Welche essentiellen Bausubstrate gibt es?

Essentielle Fettsäuren + Aminosäuren -> Biologische Wertigkeit wichtig: tierisch hohe Wertigkeit, pflanzlich viel Ballaststoffe

5

Was sind Wirksubstrate in der Nahrung?

Stoffe die der Mensch als Katalysator verwendet -> Vitamine, Spurenelemente, Mineralien, Wasser

6

Woraus ergibt sich der Energieumsatz?

60% Grundumsatz 30% Arbeitsumsatz 10% Wärmeumsatz

7

Wie viel Joule = 1 Kcal?

4,18 Joule = 1 kcal -> 1 g H20 wird um 1 Kelvin erwärmt wenn man 4,184 J zuführt

8

Was ist der physiologische Brennwert von KH, Protein, Fett, Ethanol?

Kh -> 4,1 kcal Protein -> 4,1 kcal Fett -> 9,3 kcal Ethanol -> 7,1 kcal

9

Was ist eine iso/hypo/hypercalorische Diät?

Iso -> entspricht Energiebedarf Hypo -> 1500 kcal = Diät Hyper -> Energievorrat als Speicherfett -> Null kalorien Diät: Abbau Triacyglycerinen + Proteinen

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Was steht mit dem bmi bzw Bauchumfang in Verbindung?

BMI -> Lebenserwartung, Sterberisiko bei zu hohem/tiefem Gewicht Bauchumfang -> Frauen 88 cm, Männer 102 cm erhöhtes Risiko

11

Wie verändern sich Adipozyten bei Gewichtszunahme?

Nehmen erst an Größe und dann an Menge zu (Proliferation von Präadipozyten), deshalb ist Abnahme später erschwert

12

Wie wird Sättigung ausgelöst?

Erste Sättigungsimpulse vom Magen wenn Magenwand sich ausdehnt (Mechanorezeptoren melden es an Hypothalamus) Durch Verdauung -> Insulin, Cholezystokinin, Ghrelin, Leptin + Glukosekonzentration führen zur Ausschüttung appetitzügelnder Substanzen zb Serotonin

13

Welche Rolle spielt Leptin in der Sättigung?

Wird von Fettzellen ausgeschüttet -> wirkt sättigend -> je mehr Fett desdo weniger hunger -> Defekt des Leptin Gens führt zu ungehemmten Appetit -> Meist Wirkung auf Leptinrezeptoren gestöhrt, nicht Bildung Leptin = als Medikament nutzlos

14

Was wirkt kurz/langfristig auf Hunger/Sättigung?

Kurzfristig: Pepin Ghrelin: Hunger Neuropeptid Y: Hunger Pakreas Polypeptid: Sättigung CCK: Sättigung Enteroglukagon Peptid: Sättigung Langfristig: Leptin + Insulin: Sättigung

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Welche Fettsäuren sind essentiell?

Linol + Linolensäure -> Pflanzliche Öle

16

Welche AS sind essentiell?

Verzweigt: Val, Leu, Ile Unpolar arom: Phe, Trp, Lys, Thr Schwefelhaltig: Me Valentin leitet Isolde mit traurigem Finger liebevoll die Treppe hinab

17

Was sind Makromineralien?

Calcium + Phosphat

18

Wovon hängt die Qualität der Nahrungsproteine ab?

Vom Anteil essentieller AS PDCAAS: Protein digestibility-corrected amino acid score -> Ei + Sojabohnen Wert 1

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Was ist Kesshiokor?

Proteinmangel bei ausreichend Kalorien Symptome: Ödeme, Vergrößerte Leber, Wachstumsverzögerung, Apathie, depigmentiertes Haar, verringertes serumalbumin

20

Was ist Marasmus?

Kalorienmangel gravierender als Proteinmangel Symptome: Wachstumsverzögerung, Muskelschwund, Schwäche, Anämie

21

Was sind Vitamine?

Organische niedermolekulare Verbindungen, die zugeführt werden müssen -> manche Vitamine erst Provitamine, danach in aktive Form umgewandelt

22

Welche Arten von Vitaminen gibt es?

  1. Wasserlösliche
  2. Fettlösliche (spez. Resorption über Darm)

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Welche Eigenschaften haben wasserlösliche Vitamine?

-> Isoprenderivate -> Enthalten nur C,H,O -> mit Lipiden aufgenommen+ benötigen Gallenflüssigkeit zur Resorption -> Im Fett gespeichert -> bei Übermenge toxisch

24

Welche Eigenschaften haben wasserlösliche Vitamine?

-> untersch. Stoffklassen -> bei Hitze zerstörbar -> nur bedingt speicherbar -> Ausscheidung im Urin

25

Welche Vitamine sind Coenzyme + prosthetische Gruppen?

B: wasserlöslich C: Ascorbinsäure H: Biotin, wasserlöslich K: Menachinon, fettlöslich

26

Welche Vitamine sind fettlöslich?

E D K A -> Edeka : bei Edeka wird man Fett

27

Wo kommt Vit C vor?

Zitrusfrüchten, Paprika, Tomaten, Spinat, Rosenkohl -> verhindert Skorbut -> wichtiges Antioxidationsmittel + Cofaktor

28

Was ist Vit C chemisch gesehen?

2,3-Endiol-L-Glucosäurelacton (= Intramolekularer Ester/Lacton)

-> Lactonring für Funktion wichtig

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Wo wird Vit C aufgenommen?

Mund, jejunum, Ileum -> über natriumabhängigen aktiven Transport -> Im Blut als Dehydroascorbinsäure transportiert, Im Gewebe -> Ascorbinsäure

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Funktion Ascorbinsäure?

Kann Elektronen abgeben -> Antioxidationsmittel -> wird oxidiert zu Dehydroascorbinsäure + Zwischenstufe Ascorbyl-Radikal Bei e- Übertragenen Reaktionen Schutzfunktion -> wirkt als Donor, Aktzeptor oder Radikalfänger Z.B.: methämoglobin -> Hämoglobin (Fe3+ -> Fe2+)

31

Wie fungiert Vit C als Cofaktor von Hydroxylasen?

1) Steroidhormonsynthese -> Nebennierenrinde 2) Kollagenbiosynthese -> hydroxilierung Prolin/lysinresten

32

Wie reagiert Vit C als Cofaktor von Oxygenase?

1) Carnitinbiosynthese 2) Noradrenalinsynthese: Dopamin -> Noradrenalin -> andere Reaktionen: 1) Tocopheryl-Radikal 2) Steigerung Eisenresorption 3) Folsäure -> Dihydrofolsäure

33

Was passiert bei langem Vit C Mangel?

Skorbut: Kollagen nicht mehr hydroxiliert -> Binde/Stützgewebe verliert Festigkeit -> lange Latenzzeit: Vit C im Körper gespeichert + lange Halbabwertszeit

34

Was passiert bei leichtem Vit C Mangel?

Schwäche, Zahnfleischschwellung, Immunsupprimiert

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Gibt es eine Vitamin-C-Hypervitaminose?

Was ist die empfohlene Tagesmenge?

Nein, ist wie bei allen wasserlöslichen Vitaminen unbekannt

(70 g/Tag empfohlen -> Petersilie, Paprika, Zitusfrüchte)

 

-> Ascorbinsäure wird von meisten Tieren selbst hergestellt

-> wichtiger Co-Faktor (Redox Reaktion -> Synthese Kollagen)

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Was sind Mengen/Makroelemente?

Tagesbedarf?

= Mineralstoff der im Vergleich zum Spurenelement (Mikroelement) mit mehr als 50g/kg vorliegt

unter 100mg/Tag

(gleich wie Spurenelemente: Halb/Übergangsmetalle + Halogenide)

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Wieso werden Makroelemente auch als Elektrolyte bezeichnet?

= Weil sie meist ionisiert vorliegen, sprich geladen:

-> Positiv: Na+, K+, Ca+, Mg+

-> Negativ: Cl-, HPO4-,SO4-

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Welche Mengenelemente sind für den Körper wichtig? (7)

  1. Calcium
  2. Kalium
  3. Natrium
  4. Magnesium
  5. Phosphor
  6. Schwefel
  7. Chlor

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Welche Bedeutung hat Calcium für den Körper?

Tagesdosis?

  1. Stabilierung des Skelettsystems
  2. Blutgerinnung
  3. Erregungsleitung (Muskelkontraktion)
  4. Aktivierung von Enzymen

-> 0,8g/Tag (Calcitrol stimuliert Aufnahme aus dem Darm)

(1kg Reservoir im Knochen )

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40

Welche Bedeutung hat Kalium für den Körper?

  1. Aufrechterhaltung Membranpotential
  2. Blutdruckregulation
  3. Eiweiß und Glykogenbildung

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41

Welche Bedeutung hat Natrium für den Körper?

  1. Steuerung Konzentrationsgefälle bei Neuronen (mit K+)
  2. Aufnahme/Transport Nährstoffe
  3. Regulation Wasserhaushalt
  4. Regulation Säure/Base Haushalt

42

Welche Bedeutung hat Magnesium für den Körper?

  1. Bestandteil von Knochen, Zähnen, Enzymen
  2. Enthalten in energiereichen Phosphatverbindungen

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43

Welche Bedeutung hat Phosphor für den Körper?

Tagesdosis?

Als Phosphat vor allem Bestandteil von:

  1. Knochen
  2. ATP
  3. Phospholipide

-> 1,2g/Tag

44

Welche Bedeutung hat Schwefel für den Körper?

Bestandteil von:

  1. Aminosäuren Cystein + Methionin
  2. B-Vitamine Biotin + Thiamin

45

Welche Bedeutung hat Chlor für den Körper?

  1. Wasserhaushalt (mit Natrium)
  2. Säure/Base GG (mit Natrium)
  3. Bestandteil Magensäure

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46

Welche sind die 4 Grundelemente der Organismen?

  1. Wasserstoff
  2. Kohlenstoff
  3. Stickstoff
  4. Sauerstoff

-> Gesamte Biomasse besteht zu 99% daraus

(keine Mineralstoffe)

47

Was ist Morbus Wilson?

aut.rez. Defekt eines Kupfertransportproteins

-> Ablagerungen Leber, Niere, Kornea, Gehirn

-> Leber + Koordinationsstöhrungen, Demez

48

Welche bedeutung hat Iod im Körper?

Produktion Schilddrüsenhormone:

  1. Thyroxin (T4): Vier Iodatome
  2. Triiodthyronin (T3): Drei Iodatome

49

Wo wird Iod gespeichert und was passiert bei einem Iodmangel?

  1. 99% in der Schilddrüe (10-30 mg)
  2. Leichter Iodmangel: Kropfbildung
  3. Schwerer Iodmangel: Hypothyreose (Schilddrüsenunterfunktion), weniger T3/T4 (In vielen Stoffwechselprozessen vorhanden) -> Stoffwechsel + Entwicklungsstöhrung

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50

Wie unterscheiden sich T3 und T4?

  • T3 und T4 werden in einem Verhältnis von 1 zu 10 ins Blut ausgeschüttet (99% an Transportproteinen)
  • T3 ist im Körper wirksam
  • T4 hilft bei Umwandlung in das wirksame T3
  • Struktureller Unterschied = Iod fehlt

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51

WIe wird Eisen (Fe) resorbiert?

  1. An der apikalen Membran der Enterozyten (Zellen im Dünndarm) reduziert die Ferri-Reduktase das 3-wertige zu einem 2-wertigen Eisen (kann nur 2-wertiges resorbieren)
  2. Eisen wir dann vom Duodenum resorbiert
  3. Aktive Transport durch DMT1  (Cotransport v. Fe + H, Bei Hämoglobin (Fe3+) durch HCP 1 Kanal)
  4. In der Mukosazelle -> werden Eisenionen mit Apoferritin zu Ferritin komplexiert
  5. Durch Ferroportin in Extrazellulären Raum abgegeben
  6. Abtransport Blutbahn

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52

Wie unterscheidet sich Blutausstrich bei Gesunden/Kranken?

  1. Gesunden: Blut dunkel, weil Hämoglobin enthalten
  2. Kranken: Erythrozyten heller + hypochrom + klein (weniger Hb, normal kaum freies Hämoglobin) = hypozytäre hypochrome Anämie

    Ursachen:
    ◦ Eisenmangel, Darmkrebs, Hämorrhoiden, SS

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53

Was ist eine Hämosiderose?
 

= Eisenüberversorgung

  • vermehrte Fe Speicherung in Leber

Ursachen:

  1. verstärkte Resorption
  2. häufige Bluttransfusionen
  3. Eisenablagerungen

-> Problem , weil kein eigener Ausscheidungsweg

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54

Was passiert bei einem Defekt vom ATP7B- Kupfertransporter?

Morbus-Wilson

(Symptom = Kupferablagerung)

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55

Was passiert bei einem Defekt vom ATP7A- Kupfertransporter?

Menkes Erkrankung

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56

Was ist Beri-Beri?

= Vitaminmangelerkrankung

Mangel an Thiamin (Vitamin B1)

viele kleine rote Punkte am Körper (wie Beeren)

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57

Wieso brauchen Menschen Vit C und die meisten Tiere nicht?

Durch L-Gluconolacton-Oxidase Defekt

(Keine Synthese v. Glucuronsäure)

-> ist also vitales Amin für Menschen

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58

Wo fungiert Vit C als Cofaktor?

  1. Cofaktor von Hydroxylasen
  2. Cofaktor von Oxygenasen
  3. Antioxidans/Reduktionsmittel

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59

Wo ist Vitamin C Cofaktor von Hydroxylasen?

  1. Steroidhormon Biosynthese (11,18,21 Hydroxylase)
  2. Serotonin Biosynthese (Tryptophan Hydroxylase)
  3. Kollagen Biosynthese (Prolyl/Lysyl-Hydroxylase)

-> Prolyl-Hydroxylase Mangel führt zu Skorbut

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60

Wo ist Vitamin C Cofaktor von Oxylasen?

  1. Carnitin Biosynthese
  2. Noradrenalin Biosynthese (Dopamin-beta-Monooxygenase)

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61

Wo wirkt Vit C als Antioxidans?

  1. Steigert Fe-Resorption im Darm
  2. Reduktion Toxopheryl-Radikals (kann 2 e- abgeben)
  3. Schutzfunktion bei Reaktionen die Radikale abgeben

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62

Was ist die Ursache von Skorbut?

Mangel an Ascorbinsäure + Cofaktor von Prolyl-Hydroxase (bewirkt Hydroxilierung v. Lysin/Prolin -> Kollagen)

  1. Mangelnde Quervernetzung Kollagenfibrillen
  2. Kollagen wird brüchig

63

Welche Bedeutung hat Ascorbinsäure in der Katechol-Synthese?

  1. Dopamin wird durch Vit C -> Noradrenalin
  2. Adrenalin/Noradrenalis aus Tyrosin gebildet

-> deshalb neurologische Symptome bei Vit-C Mangel

 

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64

Welche Früchte haben einen hohen Vit C Gehalt?

Zitrone,Limone, Hagebutte

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65

Was sind die Bestandteile im Magen?

Von wem werden sie sezerniert + was ist ihre Aufgabe?

  1. Salzsäure: aus Belegzellen, tötet Mikroorganismen, denaturiert Proteine, aktiviert Pepsinogen
  2. Mucine: puffernde Schleimhautschicht, aus Nebenzellen,  schützt vor Selbstverdauung
  3. Pepsinogen: Protease aus Hauptzellen, spaltet Proteine zu Polypeptiden, Akt. Maximum = PH 2
  4. Intrinsischer Faktor: Protein aus Belegzellen, ermöglicht Vit B12 Aufnahme,

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66

Was produzieren Beleg, Haupt- und Nebenzellen im Magen?

 

  1. Nebenzellen: Muzinproduktion für zusätzlichen (stärker anionischen) Schleimfilm
  2. Hauptzellen: Produktion von Pepsinogen (Umwandlung zu Pepsin -> Proteinabbau),
  3. Belegzellen (Parietalzellen): Produktion von HCl + Intrinsic factor, der zur Vitamin-B12-Resorption im Ileum benötigt wird

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67

Welche Aufgabe hat der Magen? (5)

  1. Magensaftsekretion (Salzsäure,Pepsin)
  2. Hormonbildung (Gastrin, Somatostatin)
  3. Bildung Intrinsic Factor (Vit B12)
  4. Freisetzung Eisen (niedriger PH = ansäuerung v. Fe)
  5. Abwehrfunktion (Abtötung pathogene Keime)

-> Mechanischen Zerkleinerung der Nahrung + chemische Andauung der Proteine + Fette mit Salzsäure, Pepsin + Lipase aus der Magenschleimhaut

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68

Welche Zellen gibt es im Magen? (7)

  1. Oberflächenepithelzellen: Produktion v. Schleim
  2. Nebenzellen: bildet Schleim + Hydrogencarbonat (HCO3 neutralisiert Salzsäure an der Zelloberfläche)
  3. Hauptzellen: bildet Pepsinogen (proteolytische Enzymvorstufe)
  4. Parietal/Belegzellen: bildet HCl + Intrinsic factor + Ghrelin (Energiehomöostase + Appetit + Wachstumsfaktor)
  5. ECL-Zellen (enterochromaffin): bildet Histamin
  6. Neuroendokrine Zelle: bildet Gastrin + Somatostatin
  7. Mesenchyme Zellen: bildet Mediatoren + Matrix

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69

Wie verläuft die Synthese des Mediators Histamin?

L-histidin-Decarboxylase entfernt CO2 v. Histidin -> Histamin

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70

Welche Funktion hat Histamin?

  1. Allergische Reaktion: Bindung H1-Rezeptoren -> Haut + Atemwege
  2. Neurotransmitter: Bindung H3-Rezeptor
  3. Freisetzung Magensäure: regt Magensäurebildung durch H2-Rezeptoren (Medikament gegen Übersäuerung hemmt H2-Rezeptoren)

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71

Welches Vitamin führt zur Kollagensynthese und zu Katecholaminbiosynthese?

  1. Vitamin C ist essenziell für die Kollagensynthese + somit ideal für postoperative Wundheilung
  2. DOPA -> Noradrenalin

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72

Wieso ist der pH Wert im Magen so niedrig?

weil H+ = 20-100mM

(-log0,1 M= pH 1)

-> Nahrung + Magensäure = pH 2-3

-> pH-Optimum = pH 2 (Abbau Proteine)

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73

Wann wird Gastrin sezerniert + Aufgabe?

= beim Eintritt von Nahrung (Ausgelöst durch arom. AS -> Koffein/Alkohol/Vagusreiz)

-> gelangt zu Gastrinrezeptoren der Belegzellen,stimuliert Magensäure Sekretion (pH-Wert sinkt, Gastrin sinkt)

-> steigt pH durch Nahrung wird wieder Gastrin sezerniert

-> Zunahme Motilität von Dünndarm + Gallenblase, Stimulation von Pepsin + Insulin Sekretion

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74

Welche Funktionen hat Gastrin?

  1. Stimuliert Peristaltik im Magen
  2. Histaminsekretion (Sekretion Salzsäure)
  3. Regeneration Magen + Darmepithel

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75

Was bewirkt die Acetycholin-Ausschüttung im Magen?

-> N. Vagus löst HCl Produktion bereits beim Anblick v. Nahrung aus

(bei chronischem Stress = Übersäuerung = Ulcus)

76

Wann wird Somatostatin sezerniert?

Verhindert Übersäuerung (aus D-Zellen):

Wenn pH unter 3 sinkt -> Gastrin + Histamin (somit HCl) werden gehemmt

77

Welche Zellen setzten Hormone im Magen frei?

  1. G-Zellen: bildet Gastrin
  2. ECL-Zellen (Enterochromaffin): bildet Histamin
  3. Belegzellen: setzten Protonen frei -> Histamin/Gastrin
  4. Neuronale Zellen: stimulieren Zellen

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78

Was passiert wenn die D-Zellen Somatostatin ausschütten?

  1. Hemmt HCl-Ausschüttung in Belegzellen
  2. Hemmt Histamin in ECL-Zellen
  3. Hemmt Gastrin in G-Zellen

= Einstellung pH-Wert

79

Womit wird die Somatostatin Freisetzung reguliert?

Gastrin stimuliert HCl-Ausschüttung, sinkt der pH <3 ->  Somatostatin Freigabe + Feedback-Hemmung von Histamin + Gastrin (und somit auch HCl)

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80

Was ist die Triebkraft der Membrankanäle?

= Diffusion

-> Stoffe folgen Konz. Gradienten

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Was unterscheidet Transportproteine von Kanalproteinen?

= Transport entgegen Konz. Gradienten

-> binden Moleküle, durchlaufen Konformationsänderung, setzten Moleküle auf der Innenseite frei

-> folgen Michaelis-Menten-Sättigungskurve

-> haben max. Transportkapazität

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Was ist Uniport, Symport, Antiport?

  1. Uniport: das Molekül wird alleine durch die Membran geschleust, im Gradienten
  2. Antiport: 2 Teilchen werden gewissermaßen im Austausch gegeneinander transportiert, gekoppelt
  3. Symport: 2 Teilchen werden in die gleiche Richtung transportiert, gekoppelt + Transport über Protein

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83

Was für eine Pumpue ist die Kalium-Protonen-ATPase?

  1. Protonen ins Lumen -> Kalium wird aufgenommen -> pH steigt unter Hydrolyse von ATP (primär)
  2. Natrium Gradient erzeugt H+ Gradient (sekundär), Cl-Ionen werden in den Magen trasportiert = Salzsäure (aus Cl-Ionen + Protonen)

  3. H+ Gradient resorbiert Peptide -> Kalium gelangt aus der Zelle in den Magen

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84

Wie läuft die Protonen-Produktion in den Belegzellen ab?

  1. Aus H2O -> OH- und H+
  2. Protonen (H+) im Ausgleich mit Bicarbonat Ionen
  3. Bicarbonat Ionen von Carboanhydrase generiert

85

Was ist nötig für die Produktion von Salzsäure?

= HCl-Sekretion durch Belegzellen

  1. Antiporter auf basolateraler Membran: Bicarbonat Austausch mit Blutsystem, Cl gelangt in die Zelle
  2. Kanal auf apikaler Seite: HCl-Bildung
  3. Ka-Protonen-Pumpe: Protonen im Magen, Kalium in der Zelle
  4. Kalium Kanal: Kalium gelangt zurück

-> H+ und Cl– verlassen die Zelle, H+ wird von der K+-H+-ATPase im Austausch gegen K+ in das Magenlumen exportiert. Cl– gelangt im Austausch gegen HCO3– (basolateral) in die Belegzelle und durch Chloridkanäle der Canaliculi in das Magenlumen

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86

Wo wird Pepsinogen produziert und was ist seine Aufgabe?

  1. In Hauptzellen produziert (müssen vor Protein geschützt werden)
  2. Bei sauerem pH <5 wird Segment mit 44 AS (Segment für Inaktivierung) abgespalten und Pepsinogen -> aktivem Pepsin
  3. Hydrolisiert Proteine -> Polypeptiden

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87

In welchen Zellen wird Pepsin gespeichert?

  1. Im Golgi als Granula verpackt
  2. Bei Histamin + Gastrin Einwirkung freigesetzt
  3. Synthese durch rER

88

Wie wird das Magenepithel von der Magersäure beschützt?

= Über Mucine/Schleimschicht (auf der Magenschleimhaut)

  1. Erste zähflüssige Schicht (aus Epithelzellen)
  2. Zweite dünnflüssigeren Schicht darüber (Nebenzellen)

-> Neutralisation durch hohe Konzentration an Bicarbonat (pH 7 auf Zelloberfläche, bei Tod verdauut sich Magen selber weil pH-Gradient ausfällt)

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89

Welche Bakterien kann die Magensäure nicht abtöten?

= Helicobacter

  1. verankert sich in Epithelzellen
  2. hebt tiefen pH-Wert auf -> spaltet Harnstoff zu Ammoniak -> Ammonium
  3. schafft erhöhten pH-Wert
  4. Abwehr Helicobacter = saurer pH2

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Was ist der Helicobacter?

= Stäbchenbakterium, welches den Magen besiedelt

► greift Magenschleimhaut an

► durch hohe Konzentration Ammoniak + Zytokine

► reizt G-Zellen = verstärkt Gastrin + HCl-Sekretion

► Chronische Gastritis, Ulcus oder Karzinom

Therapie: Hemmung K-Protonen-ATPase

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Was ist der intrinsische Faktor?

= Protein in den Belegzellen des Magens

► bindet extr. Faktor (Vit B12) = Komplex

► ermöglicht Resorption Vit B12 im terminalen Duodenum

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Welche wichtige Reaktionen werden von Cobalmin (Vit B12)  synthetisiert?

= Vitamin B12 ist als Coenzym an 2 Reaktionen im Stoffwechsel beteiligt -> beide sehr wichtig!

 

  1. L-Methylmalonyl-CoA-Mutase (Citratzyklus)
  2. Folsäure-, Methionin- Homocystein-Stoffwechsel

et sich unten,

(Wird nur von Mikroorganismen gebildet)

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Welche Rolle spielt Vit-B12 bei der Umlagerung von Alkylgruppen?

Hilft bei der Umlagerung des Rests von C1 auf C2 in unseren Mitochondrien (Citratzyklus)

  1. Succinyl-CoA entsteht im Citratzyklus
  2. Beim Abbau von Fettsäuren, Methionin, Threonin, Valin und Isoleucin entsteht Propionyl-CoA, das zu Succinyl-CoA umgebaut wird
  3. Der letzte Schritt ist die Umlagerung von L-Methylmalonyl-CoA -> Succinyl-CoA durch die L-Methylmalonyl-CoA-Mutase, die Adenosyl-Cobalamin als Cofaktor benötigt.

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Welche Rolle spielt Vit-B12 in der Methionin-Synthase?

 

Im Gegensatz zur ersten Reaktion arbeitet die Methionin-Synthase im Zytosol und benötigt Methyl-Cobalamin als Cofaktor

Ihre Aufgabe ist die Remethylierung von Homocystein auf Methionin

► Methyltetrahydrofolat wird zu Tetrahydrofolat (Vit B9)

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Wie ist die Struktur von Vit-B12?

Vit-B12 hat 4xPyrrol-Ringe -> bilden 1xCorrin-Ring, in dessen Zentrum ist das namengebende Cobalt-Atom

„Unten“ (an der fünften Koordinationsstelle vom Cobalt) hängt ein Dimethylbenz imidazol-Ribonukleotid

es gibt 2 Formen: Oben befindet sich entweder eine Methyl-Gruppe oder eine Adenosyl-Gruppe

  1. Methyl-Cobalamin
  2. Desoxy-Adenosyl-Cobalamin

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Wie kommt es zu VitB12-Mangel (Perniziöse Anämie)?

= Durch enge Verknüpfung von Vitamin-B12- und Folsäure-Stoffwechsel -> Anämie

  1. Folsäure ist sehr wichtig für die Nukleotid-Biosynthese (vor allem im Blut)
  2. Folsäure ist aber auf die Reaktion von Homocystein -> Methionin angewiesen
  3. Diese Reaktion ist aber nur durch Methyl-Cobalamin möglich -> Anämie

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Was sind die Ursachen für Vit-B12 Mangel?

  1. Erhöhter Cobalminverbrauch
  2. Einseitige Ernährung (massiver Alkoholkonsum)
  3. Malabsorption: Helicobakter, Gastritis, Gastrektomie (Entfernung Magenteile) -> Mangel intrinsischer Faktor
  4. Kompetition für Vit-B12: Parasiten bauen Vitamin ab, bevor es den terminalen Darm erreicht

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Wie ist das Blutbild bei einer perziniösen Anämie?

  1. Genug Hb + Eisen
  2. Aber zu wenig Erythrozyten -> wegen zu weniger Nucleotide (durch Vit-B12 Mangel)
  3. Zellen werden größer, stark Hb-haltig

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Was ist Hunter glossitis und funikuläre Myelose?

  1. Hunter glossitis: Atrophische Entzündung der Zunge durch Vit-B12 Mangel
  2. Funikuläre Myelose: Zerfall der Markscheide

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Was ist der Vitamin-B12 Urintest?

= Test um Vit-B12 Mangel festzustellen

► Dem Patienten wird 1 µg radioaktiv markiertes Vitamin B12 oral verabreicht

► Die Auscheidung wird im 24-h-Urin verfolgt und gibt Hinweise auf eine normale bzw. gestörte Aufnahme des Vitamin B12

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Welches pH-Optimum haben Tripsin + Pepsin?

Pepsin = pH 2 (inaktiv ab 6)

Trypsin = pH 8 (inaktiv ab 7)

► Die Aktivierung erfolgt erst in niedrigem pH-Wert =  Selbstschutz vor Verdauung von Eigenproteinen

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Welche Enzyme gibt es im Pankreas?

1) Enzyme zur Eiweißspaltung (Proteasen)

Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Elastase

2) Enzyme zur Kohlenhydratspaltung

Alpha-Amylase, Ribonukleasen

3) Enzyme zur Fettspaltung

Pankreaslipase

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Wie wird Trypsin aktiviert?

= durch Enteropeptidase

wird auf Bürstensaum des Duodenums gebildet!

durch Entfernung von 6 Aminosäuren

  Trypsin kann sich autokatalytisch weiter aktivieren (aktiviert Enteropeptidase)

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Was sind Zymogene und welche gibt es?

= Inaktiven Vorstufen der Pankreas Enzyme

►Die Aktivierung der Enzyme erfolgt  im Darmlumen

► werden in zymogenen Granula gespeichert

► durch CKK freigesetzt

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Wie werden Nahrungsproteine abgebaut?

  1. Hydrolyse im Magen durch Pepsin
  2. Im Pankreas Carboxy/Serienpeptidasen (Aktivierung durch Enteropeptidase im Darm)
  3. Resorption der AS durch Di/Tripeptidasen in den Enterozyten

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Wie werden die Aminosäuren über das Darmepithel aufgenommen?

  1. Aufnahme Di/Tripeptide + AS durch sekundär-aktiven Transport im Duodenum
  2. Enterozyten zerlegen Peptide in AS + geben die AS passiv an das Pfortaderblut ab
  3. Durch Natrium-Kalium-ATPase: aktiver Transport, spezieller Transport für sauere, polare AS etc.

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107

Was passiert beim Eintritt der Nahrung im Duodenum?

Die Magensaftsekretion wird von Sekretin gehemmt, durch einen niedrigen pH-Wert, was eine Minderung der Salzsäureproduktion bewirkt

► Das muköse Sekret enthält reichlich Bicarbonat (HCO3-), wodurch der saure pH-Wert von 2 auf etwa 8 angehoben wird

108

Welche Hormone beeinflussen die Sekretion des Pankreassekrets?

Es gibt 2 wichtige Hormone, die die Sekretion des Pankreassafts fördern:

  1. Sekretin bewirkt, dass eine größere Menge an Sekret produziert wird, das zudem reich an Bicarbonat ist
  2. Cholezystokinin (CCK) bewirkt eine Zunahme des Zymogene im Pankreassaft, Freisetzung von Gallenflüssigkeit und Sättigungsgefühl, angeregt durch Fettsäuren und AS

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109

Welche Enzyme befinden sich im Duodenum?

  1. Protease: Proteinabbau
  2. Peptidase: Abbau Di/Tripeptide
  3. Glykosidase: Abbau Kh
  4. Lipase: Abbau Lipide
  5. Nuclease: Abbau DNA/RNA

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110

Wie verläuft die Verdauung von Lipiden?

  1. Nicht hydrolysierbare Lipide: komplett aufgenommen
  2. Hydrolysierbare Lipide: zerlegt in Fettsäure + Glycerin

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111

In welchen Organen werden Lipide verdaut?

+ mit welchen Enzymen?

  1. Speicheldrüsen: durch Zungengrundlipase
  2. Magen: Magenlipase aus Hauptzellen
  3. Pankreassekret: Pankreaslipase, Colipase, Phospholipade A2, Cholesterinesterase
  4. Leber: Gallensäure (in Leber gebildet, bildet Micellen)

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112

Was sind Mizellen?

= unter Einfluss Gallensäure gebildet

► außen: Monoacyglycerinketten + Phospholipide

► innen: Traciglyceride + langk. FS + Cholesterin + fettl. Vitamine

► nimmt fettlösl. Vitamine + langk. FS auf

► kurzk. FS + Glycerin werden ohne Micellen aufgenommen

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113

Was tut die Pankreaslipase, Phospholipase 2 und Cholesterinesterase?

  1. Pankreaslipase: spaltet Triaciglyceride (Glycerin + FS)
  2. Phospholipase 2: spaltet Phospholipide
  3. Cholesterinesterase: spaltet Cholesterinester (Cholesterin + FS)

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114

Wozu dienen die Gallensekrete?

  1. Wichtig für Micellin Bildung
  2. Somit für Resorption
  3. Ausscheidung über Galle

► werden im Ileum rückresorbiert (Geschlossener Kreislauf der Gallensalze)

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115

Wie verläuft die Synthese von Gallensalze in der Leber?

In der Leber wird Cholesterin zur primären Gallensäure Cholsäure umgebaut + ins an aktiviertes Cholat wird Glycin/Taurin eingebaut -> Gallensalze

► mit Taurin statt CoA = Taurocholsäure, mit Glycin = Glycocholsäure (wichtige Gallensäuren)

  1. Endprodukthemmung vorhanden (inhibiert weiter Bildung)
  2. Gallensalze bilden Micellin + resorbieren Lipide

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116

Was ist Gallensäure Cholat?

= Vorstufe von Gallensäure

zusätzliche Hydroxygruppe + COO-Gruppe

► für Anbringung zusätzlicher Ladungen

117

Was passiert mit den Lipiden in den Enterozyten?

  1. TAG + Cholesterinester wird rückresorbiert
  2. ER verpackt sie in Lipoprotein-Partikel (Chylomikronen) durch APO-Lipoprotein
  3. In Lymphe + Blut abgegeben
  4. größte Lipoproteine
  5. Resorption durch Rezeptoren auf Endothelzellen in Kapillaren

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118

Was sind VLDL?

Very Low Density Lipoprotein = Gruppe von Lipoproteinen, für Transport von Triacylglyceriden, Phospholipiden + Cholesterin von der Leber zu extrahepatischen Geweben

► neben Chylomikronen wichtiges Lipoprotein

► hat ApoB-100 Lipoprotein

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119

Was ist das ApoB-Protein?

= eines der größten Proteine im Körper (ApoB-48 nur 48% so lang)

► mRNA identisch für alle ApoB-Proteine

► amino-terminaler Anteil zuständig für untersch. Proteinbildung

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120

Was ist mRNA Editing?

= gewebespezifische Modifizierung der mRNA

► z.B. Bei ApoB-Protein: RNA der Enterozyten werden posttranskripitonell modifiziert (Position 6666)

► C zu U Editing (Cytidin -> Uracil)

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121

Mit welchen Enzymen werden Kohlenhydrate synthetisiert?

  1. α-Amylase: im Speichel (Ptyalin), spaltet Stärke zu Maltose + Isomaltose (Pankreas hat gleiches Enzym -> Dauer im Speichel zu gering)
  2. α-Amylase: im Pankreas, hydrolysiert α1→ 4-glykosidischen Bindungen innerhalb der Polysaccharidketten
  3. Dissacharase: auf Enterozyten, spaltet Maltose, Isomaltose, Dextrane -> Monosaccharide (resorbiert)

► Menschen produzieren keine beta-1,4-Amylase (Cellulose unverdaubar)

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122

Welche wichtigen Disaccharide werden im Duodenum abgebaut?

  1. Saccharase: Saccharose -> Glucose + Fructose
  2. Lactase: Laktose -> Galaktose + Glucose
  3. Maltase: Maltose -> 2x Glucose

► bei Laktose-Intolleranz findet Spaltung in Galaktose + Glukose nicht mehr statt, gelangt in Dickdarm -> Bakterien zersetzen Lactose zu Säure + CO2 (Wasserstofftest in der Atemluft)

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123

Was ist der Glut1 + Glut2 Transporter?

  1. Glut1: kontinuierliche Glucoseaufnahme in die Zelle → Sicherstellung der Energieversorgung, durch Na-Gradienten an basolateraler Seite, sek. aktiver Transport
  2. Glut2: Regulation + Aufnahme von Glucose in Abh. von der Blutglucosekonzentration, an Basalseite der Erythrozyten durch erleichterte Diffusion

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124

Was ist Glut-5 und SGLT-1?

  1. Glut-5: Aufnahme Fructose durch passiven Konzentrationsgradienten!
  2. SGLT-1: Aufnahme Galaktose + Glucose durch sekundär aktiven Transport (Na-Gradient)

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125

Welche Kohlenhydrate werden im Mund gespalten?

Stärke + Glykogen -> Maltose, Isomaltose, Dextrin durch alpha-Amylase

Laktose + Saccharose nicht im Mund!

126

Welche Energiequelle benutzt Gehirn, Herz + Skelletmuskulatur, Erythrozyten?

  1. Skelettmuskel: Glukose + Fettsäuren (FS in Chylomikronen verpackt, Glucose aus Leber), bei zu wenig O2 = Bildung Lactat
  2. Gehirn: Glucose,Fette können Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden + im Gehirn kein Fettstoffwechsel
  3. Herzmuskel: kann alle Energiesubstrate nutzen
  4. Erythrozyten: Glucose, Abbau zu Pyruvat + Lactat (weil keine Mitochondrien)

► Glucose = Energiesubstrat für alles

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127

Was ist der Cori-Zyklus?

= metabolische Kooperation

  1. bei ausreichend Glucose: Glukose -> Pyruvat -> Lacatat -> zurück in die Leber für Glucogenese
  2. nicht ausreichend Glucose: AS wird für Zyklus verwendet, Lactat + Alanin entsteht -> in Leber zu Pyruvat

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128

Wo werden die Energiesubstrate gespeichert?

  1. Fettgewebe: Triacyglyceride (Glycerin + FS) -> Fett
  2. Leber: Glukose -> Glykogen (150 g)
  3. Skelettmuskeln: Glykogen + AS -> Protein

► Insulin senkt Glucose, Glucagon steigert es

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129

Wo wird Insulin und Glukagon produziert?

  1. Insulin: von beta-Zellen im Pankreas, Glucose steigt -> Insulin bewirkt sinken des Blutzuckers, Hemmung durch Adrenalin/Noradrenalin/Somatostatin
  2. Glukagon: von alpha-Zellen im Pankreas, Glucose sinkt -> Glukagon steigert Blutzucker

Glucose wird indirekt über ATP der beta-Zellen gemessen! (stimuliert Insulin)

 

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130

Welche Rolle spielen GLUT 1 +2 bei der Glucoseaufnahme?

  1. GLUT 1: geringe Affinität zu Glucose, also Aufnahme abh. von Konzentration (viel Glucose = hohe Aufnahme), in Plasmamembran der beta-Zellen!
  2. GLUT 2: hohe Affinität zu Glucose = immer hohe Aufnahme

 

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131

Wie wird Insulin freigesetzt?

  1. Glucoseaufnahme durch GLUT2 an beta-Zellen (konzentrationsabh.)
  2. Glukokinase bildet Glucose-6-Phosphat aus Glucose + ATP
  3. ATP Anstieg wird in beta-Zellen gemessen
  4. ATP-abh-K-Kanal bindet ATP + schließt Kanal
  5. Depolarisation (Ladungsänderung zu -> +)
  6. Ca+ Einstrom führt zu Insulinfreisetzung

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132

Was passiert nach einer proteinreichen Mahlzeit?

1) Glucagon + Insulin steigt (bei KH steigt Glucose + Insulin, hier ist aber keine Glucose)

2) Insulin senkt Glucose im Plasma

3) Glucagon reagiert + steigt

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133

Was passiert bei Nahrungmangel?

► nach 2-3h Nahrungsresorption beendet, Glucosemangel steigert Glucagon = Mobilisation des Energiespeichers

► nach 1-2 Tagen Reserven komplett aufgebraucht, Organe verwenden andere Energiesubstrate

► >2 Tage Ketonkörper als Energiequelle (Oxalat wir daus Citratzyklus entzogen, Fettsäuren über Beta-Oxidation -> Acetyl-CoA = sichere Energieversorgung bei langem Fasten für Herz + Gehirn

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134

Was ist ATP?

Woraus wird es gewonnen + gespeichert?

= Universalenergieträger (nicht Speicher)

  1. Aus Adenosin, Ribose + Triphosphat (Energie steckt in 2 Säureanhydridbindungen)
  2. Bereitstellung:
    • aerob aus: KH + Fetten
    • anaerob aus: KH + Kreatinphosphat, bei Auge/rBK (k. Mitochondrien), Gehirn + Muskel (nur kurzzeitig)
  3. Speicherung in Fette + KH (Glykogen d. Leber)

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135

Was ist die Glykolyse?

= Abbauweg von Monosacchariden zu Pyruvat (Hexose, Mannose, Fructose, Galactose)

  1. bildet ATP, Reduktionäquivalenten + Zwischenprodukte (als Baustoffe für FS)
  2. KH aus Nahrung bzw. Glykogenspeicher
  3. Findet im Cytosol aller Zellen statt
  4. Norm-Glukose:  80-120 mg/dl (Aufnahme durch Glukosetransport)

 

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136

Welche Glukosetransporter gibt es?

  1. SGLT1: Symporter Glucose mit Na+ im Darm
  2. GLUT1: Gibt Glucose insulinabhängig ab (unter ATP-Verbrauch)
  3. GLUT2: Transportiert Glucose passiv mit Konz. Gradienten (rBK, Blut-Hirn-Schranke)
  4. GLUT3: Glucose-Aufnahme im RM + Gehirn

GLUT 1 + 3: hohe Glucose-Affinität (niedriger KM-Wert), sind Uniporter, arbeitet bei 5mMol maximal (Normbereich Glucose) -> bei 1,5 mMol noch halbmaximal

► ohne Transporter wäre langsame Diffusion

137

Was ist der Saturierungsprozess bei GLUT1?

= GLUT1 Transporter ist sättigbar

  1. GLUT1 bindet Glucose mit hoher Affinität + insulinabhängig (auf D-Glukose spezialisiert)
  2. Bei Bindung -> 1.Konformationsänderung
  3. Bei Abgabe -> 2.Konformationsänderung

► bei Uniportern kann Stofftransport umdrehen (Glucose abgeben)

 

 

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138

Was ist der erste Schritt der Glykogenese?

  1. Glukose wird aufgenommen
  2. Hexokinase phosphoryliert Glukose sofort zu Glukose-6-Phosphat (unter ATP-Verbrauch)
  3. Phosphorylierung hält Glucose in der Zelle fest
  4. G6P hat höheres Gruppenübertragungs Potential
  5. G6P kann Hexokinase hemmen! (Verhindert Überschuss)

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139

In welche Phasen lässt sich die Glykolyse einteilen?

 

  1. Vorbereitungsphase: Für die ersten 5 Reaktionen wird Energie in Form von 2 ATP investiert. Das Ergebnis sind 2x Glyceral-3-Phosphat/Molekül Glukose, die dann weiter verstoffwechselt werden
  2. Energieerzeugung: Durch die nächsten 5 Reaktionen entstehen 2 Moleküle NADH/H+, 4xATP + 2xPyruvat

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140

Was ist die 2.Phase der Glykolyse?

  1. Isomerisierung von Aldose G6P -> Ketose (Vorbereitung auf bevorstehende Teilung)
  2. Mithilfe der Glukose-6-Phosphat-Isomerase wird G6P -> Fruktose-6-Phosphat
  3. Zweite Carboxylgruppe wird phosphoryliert

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141

Was passiert in der 3.Phase der Glykolyse?

  1. 2te Carboxylgruppe wird phosphoryliert
  2. Phosphofructokinase-1 (PFK-1) phosphoryliert F-6-P -> Fructose-1,6-bisphosphat (unter ATP-Verbrauch)

PFK-1 ist das 2. Schlüsselenzym (1 = Hexose), je schneller es läuft, desdo schneller läuft die gesamte Glykolyse + kann G6P-Synthese drosseln (weniger Glucose wird aufgenommen)

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142

Was passiert bei der 4.Phase der Glykogenese?

  1. Spaltung von Fruktose-1,6-Bisphosphat in 1xKetose + 1xAldehyd (Aus C6 = 2x C3), jeder erhält 1xP
  2. Die beiden Moleküle haben zwar dieselbe Summenformel, aber ihre Strukturformeln unterscheiden sich = zwei Isomere:
  • Glyceron-3-Phosphat (DHAP) = Ketose
  • Glyceral-3-Phosphat (GAP) = Aldehyd

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143

Was passiert bei der 5.Phase der Glykogenese?

  1. Umwandlung von Glyceron-3-Phosphat (DHAP) -> Glyceral-3-Phosphat durch Triosephosphat-Isomerase
  2. Ketose wird zu Aldehyd (jetzt 2 Aldehyde)

► nur GAP (D-Glycerin-Aldehyd-3-Phosphat) kann weiterverarbeitet werden, also muss DHAP erst zu GAP umgewandelt werden

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144

Was passiert bei der 6.Phase der Glykolyse?

  1. Jetzt ist 2xGlyceral-3-Phosphat (GAP) vorhanden, demnach laufen die Reaktionen pro Glukosemolekül 2x ab
  2. Glyceral-3-Phosphat-Dehydrogenase oxidiert GAP + fügt an C1 ein anorganisches (nicht aus ATP stammendes) Phosphat ein
  3. Coenzym NAD+ wird zu NADH/H+ reduziert
  4. Es entsteht 1,3-Bisphosphoglycerat mit einer energiereichen Säureanhydridbindung am C1

► Einzige Oxydation der Glykolyse (Säureanhydrit wird gebildet)

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145

Was passiert in der 7.Phase der Glykolyse?

  1. Bei folgenden Spaltung der Anhydridbindung wird die Energie frei + zur Bildung von ATP aus ADP genutzt
  2. Hierzu überträgt die 3-Phosphoglycerat-Kinase das eben angeheftete Phosphat (Spaltung der Säureanhydridbindung) auf ADP -> ATP + 3-Phosphoglycerat

= Substratkettenphosphorylierung

► Pro Glukose -> 2xATP (das 1.Mal Energiegewinn)

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146

Was passiert bei der 8.Phase der Glykolyse?

  1. Um die nachfolgenden Reaktionen zu ermöglichen, erfolgt Umlagerung des Phosphats
  2. Phospho-glycerat-Mutase lagert C3 -> C2 um (3-Phosphoglycerat -> 2-Phosphoglycerat)

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147

Was passiert bei der 9.Phase der Glykolyse?

  1. Enalase spaltet Wasser ab (Dehydratisierung und Einführen einer Doppelbindung)
  2. 2-Phosphoglycerat -> Phosphopyruvat
  3. Molekül mit höchsten Phosphatgruppen-Übertragungspotenzial = mehr Energie

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148

Was passiert bei der letzten Reaktion der Glykolyse?

  1. In der letzten Glykolyse-Reaktion spaltet die Pyruvatkinase das Phosphat von Phosphoenolpyruvat ab
  2. Überträgt es auf ADP -> Pyruvat
  3. Pro Molekül Glukose entstehen hier 2 ATP + 2 Pyruvat (Endprodukt der Glykolyse, Glucose vollständig oxidiert)

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149

Welche Reaktionen sind irreversibel in der Glykolyse?

  1. Hexokinase-Reaktion
  2. Phosphofructokinase-1-Reaktion
  3. Hydrolase der Phosphatgruppe

► Hexokinase brauch -1 ATP, Umwandlung zu Pyruvat bringt +2 ATP = +2 ATP/Glucose

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150

Was passiert mit der Pyruvat?

1) Aerobe Glykolyse: oxidativen Decarboxylierung in Mitochondrien

2) Anaerobe Glykolyse: Pyruvat zu Lactat durch Lactat-Dehydrogenase (NADH -> NAD+)

  • Erythrozyten -> haben keine Mitochondrien
  • Muskeln bei O2-Mangel
  • Tumorzelle -> auch bei ausreichend O2

►Ausnahme: Prokarzonten decarboxylieren Pyruvat -> Acetaldehyd -> Ethanol

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151

Was ist Fructose?

  1. Alpha-beta-1,2-glykosidische Bindung (Saccharose = Glucose + Fructose)
  2. Hat eigene Transporter: GLUT5 (Uniporter), GLUT2 (insulin-abhängig)

► Streptococcus mutans spaltet Saccharose -> Lactat (demineralisiert Zähne)

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152

Wie wird Fructose aufgenommen?

  1. GLUT5 nimmt Fructose auf
  2. In der Leber Frucose -> Fructose-1-Phosphat (durch Fructokinase), daraus entsteht:
  3. Glycerinaldehyd -> durch Triose-Kinase phosphoriliert (GADP) + fließt in die Glykolyse, oder für Fettaufbau verwendet
  4. Phosphoriliertes Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) -> fließt in Glykolyse ein

Hexokinaseweg/extrahepatisch durch Hexokinase Fructose-1-Phosphat -> Fructose-6-Phosphat -> Glucose-6-Phosphat = direkt in die Glykolyse

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153

Wozu führt erhöhte Fructose-Aufnahme?

= metabolischen Syndrom

► steigert Cholesterin-Werte

► 85% in Leber verstoffwechselt -> kann zu nichtalkoholischer Fettlebererkrankung führen

154

Was ist die heraditäre Fructoseintolleranz (HFI)?

  1. Fructokinase funktioniert, aber Fructose-1-Phosphat Aldolase B ist defekt (F1P wird nicht zu DHAP + Glycerinaldehyd)
  2. Fructose sammelt sich in phosph. Form

Folge: Hoher F1P-Spiegel

Symptome: unbehandelt -> Leberversagen, Gerinnungsstöhrung, Schock usw.

Therapie: fructosefreie Ernährung (keine Frucose, Saccharose oder Sorbit -> wird in Fructose umgewandelt), Glucose kann auch zu Fructose umgewandelt werden

155

Was ist die Folge eines hohen F1P-Spiegel?

+ Diagnose?

  1. Kompetitive Hemmung von Enzymen: hemmt Stoffwechselgänge in der Leber (Glucogenese, Glykolyse, Glycogenabbau) -> schwerer Unterzucker (bis Hirntot)
  2. Phosphat-Trapping: Gesamtes intrazelluläres Phosphat wird an F1P gebunden -> Hemmung Glykolyse,Anstieg Harnsäure + ADP,  ATP + Pi sind dauerhaft reduziert!

Diagnose: Neugeborenenscreening, Harnmessung, Enzymbestimmung, Toleranztest, Phosphatmessung

156

Was ist Lactose und was passiert wenn Lactase funktioniert?

1) Lactose: Galactose + Glucose (durch Lactase gespaltet)

2) Wenn Lactase nicht vorhanden -> keine Galactose -> Lactase-Ansammlung im Darm

3) Lactase wird von Bakterien zersetzt -> Lactat, Methan, Wasserstoff (durch Gärung)

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157

Wie wird Galactose aufgenommen?

= GLUT1-Uniporter nimmt Galactose auf

  1. Galactokinase: Galactose -> Gal-1P
  2. Galactose-1-Phosphat Uridyltransferase: Gal-1P -> UDP-Galactose (Uridin-diphosphat)
  3. UDP-Galactose-Epimerase: wandelt UDP-Galactose zu UDP-Glu (aktivierte Glucose) -> Glucose-1-Phosphat -> Glykolyse

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158

Was passiert bei Galactose-Defizienz bzw. Intoleranz?

  1. Defizienz: Gal nicht zu Gal-1-P phosphoryliert, Galacitol (Zuckeralkohol) führt zu Katarakt
  2. Intoleranz: Galactose-Konzentration enorm erhöht, Gal-1-P-Uridyltransferase Defekt, keine Umwandlung von Gal-1-P -> Glu-1-P,

Symptome: lebensbedrohlich! Langzeitschäden (Leber, ZNS, Infertilität), Galacitol häuft sich -> Schwellung Augenlinse

Therapie: lebenslange lactose + galactosefreie Ernährung

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159

Was ist der Zusammenhang zw. Glykolyse + Citratzyklus?

  1. Glykolyse: Abbau KH im Cytosol zu Pyruvat
  2. Citratzyklus: Bereitstellung von Reduktionsäquivalente (NADH + H+, FADH) für die Atmungskette um ATP zu produzieren! Abbau von Pyruvat in Mitochondrien (aerob)

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160

Wozu dient der PDH-Komplex im Mitochondrium?

= spez. Multienzymkomplex für Transport in innerer Mitochondrienmembran (Transport Pyruvat), aus:

  1. E1 mit Coenzym -> Thiaminprybophosphat (VitB1)
  2. E2 mit Coenzym -> Lipoamid/CoA
  3. E3 mit Coenzym-> FAD/NAD+

Funktion: Oxidadive Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA (irreversibel, für Citratzyklus) durch Oxido-Reduktion, Acetylierung (Anlagerung CoA), ohne Coenzym keine Konformations- Änderung + Substratbindung

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161

Welche Funktion hat E1 des PDH-Komplexes?

  1. Vit-B1/TPP wird zu PDH-Enzym gebunden (Coenzym)
  2. Pyruvat bindet an E1 -> akt. Acetaldehyd + CO2
  3. Interaktion indirekt über TPP, Enzym führt Decarboxylierung durch

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Welche macht E2 (Dihydroliponamidacetyltransferase)?

  1. Hydroxyethylgruppe wird zu Acetylgruppe oxidiert
  2. Oxidation des Substrats duech Abgabe Acetylgruppe
  3. Reduktion der Disulfidbrücke des Lipoamids durch Aufnahme Acetylgruppe

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Welche Funktion hat E3 (Dihydroliponamiddehydrogenase)?

  1. Acetylrest vom Liponamid abgespaltet
  2. Von Schwefelgruppe (SH) im CoA übernommen -> Acetyl-CoA
  3. Übrig bleibt Acetyl-CoA + Dihydrolipidamid (wird regeneriert -> SH-Gruppen werden abgegeben zu NADH + H+)

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164

Wie funktioniert der PDH-Komplex?

Enzym E1: Pyruvat wird in Mitochondrien aufgenommen + bindet an TPP (Tiaminpyrophosphat ist Coenzym von wichtigen Enzymen -> PDH, alpha-Ketoglutarat Dehydrogenase + Transketolase)

Enzym E2: Acetylgruppe wird auf Lipodamin (Coenzym) übertragen + weiter aus CoA (Carrier für Acetylgruppen) zu -> aktivierter Essigsäure/Acetyl-CoA

Enzym E3: Regeneration -> Elektronen/Protonen werden über FAD aus NAD+ übertragen -> NADH + H+ = Reduktionsäquivalente durch oxidative Decarboxylierung

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165

Was passiert bei einem Thiaminmangel (TPP)?

= Wernicke-Korsakow-Syndrom

  1. Einblutungen in Corpora mamillaria (Gehirn)
  2. TPP nur Teil von Enzymen, nie frei (Coenzym)
  3. Ohne Coenzym können Ezyme aber nicht arbeiten
  4. Drosselung Enzymaktivität = zentralnervöse Störung
  5. Vor allem bei Alkoholkonsum (Mangel Nüsse, Hefe)

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166

Welche Reduktionsäquivalenten ergeben sich aus dem Citratzyklus?

  1. NADH/H+
  2. FADH2
  3. GTP/ATP

► Auch Krebszyklus -> von Hr. Krebs entdeckt

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167

In welche großen Abschnitte kann man den Citratzyklus gliedern?

  1. Erster Abschnitt: Die Reaktion vom Citrat zum Succinat + 2 Moleküle CO2

  2. Zweiter Abschnitt: Das Succinat wird wieder zu Oxalacetat regeneriert + neue Runde beginnt

► Beide Abschnitte liefern Energie: GTP (direkt verwertbar), NADH/H+ und FADH2 (erst gespeichert)

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168

Was ist der erste Schritt im Citratzyklus?

= Citratsynthese

  1. Übertragung von Acetyl-CoA -> Oxalacetat = Citrat (C6, Namensgeber)
  2. Kondensationsreaktion (H2O-Anlagerung)
  3. Energie durch Hydrolyse des Thioesters Acetyl-CoA

169

Was passiert nachdem Citrat gebildet wurde?

  1. H2O wird von Citrat abgespaltet -> cis-Aconitat
  2. Cis-Aconitat nimmt H2O wieder auf -> Isocitrat (OH-Gruppe günstiger positioniert)

► Tertiären Alk. (Citrat) kann man nicht mehr oxidieren (keine Energie), also Umlagerung auf sek. Alkohol Isocitrat (oxidierbar)

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170

Wie entsteht α-Ketoglutarat?

= ersten Reaktion, die richtig Energie abwirft

  1. Isocitrat wird zu -> Oxalsuccinat
  2. Protonen auf NAD+ übertragen -> NADH/H+ + CO2
  3. Oxalsuccinat wird decarboxyliert zu α-Ketoglutarat (C6-Körper wird zu C5)

 

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171

Wie verläuft die Oxidation von α-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA?

  1. α-Ketoglutarat wird durch Oxidative Decarboxylierung zu Succinyl-CoA (wichtiger energiereicher  Substratgeber)

Benötigt wird: CoA + NAD+

Man erhält: NADH/H+ + CO2

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172

Wie verläuft die Reaktion von Succinyl-CoA zu Succinat?

  1. Succinyl-CoA -> CoA + Succinat (C4-Körper)
  2. Man benötigt GDP + Pi und erhält GTP
  3.  

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173

Was passiert bei der Oxidation von Succinat zu Fumarat?

= gehört zum 2.Abschnitt, also dem Wiedereinbau der Sauerstoffatome in das Molekül (Dieses O-Atom wurde nur geliehen, um ganzes CO2 abzuspalten)

  1. Succinat -> Fumarat
  2. Elektronen werden von FAD -> FADH2 übertragen

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Was passiert bei der Hydratisierung von Fumarat zu Malat?

  1. Die Doppelbindung des Fumarat wird durch Wasseranlagerung gelöst
  2. Fumarat -> Malat

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175

Was passiert bei der Oxidation von Malat zu Oxalacetat?

  1. Hydroxylgruppe von Malat wird reduziert
  2. Malat -> Oxalacetat

Man erhält: NADH/H+

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176

Welche Enzyme erzeugen die Reduktionsäquivalente?

  1. Succinyl-CoA: GTP
  2. Succinat-DH: FADH2
  3. PDH, Isocitrat-DH, alpha-Ketoglutarat-DH: NADH/H+
  4. Malatdehydrogenase: NADH/H+

► 4 Enzyme für NADH/H+, 1 Enzym für FADH2/GTP

► Pro Glucose -> 2 Pyruvat, 4 NADH/H+, 1 FADH2, 1 GTP

► 2 ATP entstehen, aber Reduktionsäquivalente führen in Atmungskette zu viel mehr ATP

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177

Wie läuft der Citratzyklus ab? (Kurz)

  1. Oxidative Decarboxylierung des Pyruvats durch PDH-Komplex + Coenzyme (irreversibel)
  2. Kondensation von Oxalacetat + Acetyl CoA zu Citrat, bestimmt Geschwindigkeit (irreversibel)
  3. Decarboxylierung durch Isocitrat-Dehydrogenase -> NADH/H+ + alpha-Ketoglutarat
  4. Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase: oxidat. Decarboxylierung -> Succinyl-CoA (C4)
  5. Spaltung Succinyl-CoA -> GTP

► Dehydrogenase-Reaktionen irreversibel (Übertragung Proton = oxidation)

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Was ist eine oxidative Decarboxylierung?

= Teilprozess der Zellatmung in den Mitochondrien (Aktivierung Essigsäure, Verbindung Glykolyse + Citratzyklus)

  1. Das CO2 des Pyruvats wird abgespaltet (Decarboxylierung)
  2. Das Substrat wird oxidiert, indem es seine Elektronen auf NAD+ überträgt -> Acetylgruppe
  3. Diese kann mit der Sulfhydrylgruppe (-SH) eines Coenzyms (CoA) reagieren
  4. Diese Verbindung ist instabil, also an Coenzym A gebunden, bis es an eine andere Verbindung abgegeben werden kann

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Was ist der Pentose-Phosphat-Zyklus?

= Abbauweg für Glucose (HMS) wichtig für rBK (weil NADH/H+ nötig)

  1. Erzeugt Ribose für Nukleotidsynthese (RNA, DNA, ATP, FAD) + Reduktionsäquivalente (NADPH+ -> Phosphatgruppe + Ribose)
  2. Zwei Teile jeweils: oxidativ/irreversibel + nicht-ox./ reversibel -> um Bedürfnisse verschieder Zellenabzudecken

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180

Was ist der 1. Teil des Pentose-Phosphat-Wegs?

(oxidativ + irreversibel)

= Erzeugung Ribose + NADPH/H+ (wichtig für Glykolyse)

  1. Glukose-6-P wird oxidiert -> 2 NADHP/H+
  2. Hexose wird zu Pentose (Ribulose-5-P, ohne ATP)
  3. Pentose -> Ribose durch Pentose-5-P-Isomerase
  4. Ribose-5-Phosphat

Bei rBK NADPH zur Reduktion von Gluthation

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181

Wie läuft der 1.Teil des Pentose-Phosphat-Zyklus ab?

(oxidativ + irreversibel)

  1. Oxidation C1 -> Esterbindung ->  6-Phosphoglucagon-lacton
  2. Lacton wird hydrolysiert (H2O-Anlagerung) -> 6-Phosphogluconat + Aldose an C1 zu Carbonsäure oxidiert
  3. Oxidation C3 -> Carboxylgruppe oxidiert über 6-Phosphatdehydrogenase
  4. Spontane Decarboxylierung (weil instabil, nicht oxidativ) zu Ribulose-5-Phosphat -> Ribose-5-P

► Hexose -> Pentose durch 2fache Oxidierung -> aus Pentose aber keine Hexose = irreversibel

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182

Wie läuft der 2te Teil des Pentose-Phosphat-Wegs ab?

(nicht oxidativ + reversibel)

1) Transketolase überträgt C2-Bausteine -> C3 + C7, benötigt Coenzym -> Thiaminpyro-P (TPP aus Vit-B1)

2) Transaldolase überträgt C3-Bausteine -> C6 + C4

► Endprodukt: Fruktose-6-P (C6) + Glyceral-3-P (C3)

► Anfangssubstrat: 3x Ribulose-5-P -> 1x Ribose-5-P + 2x Xylulose-5-P

Übertragung immer von Ketose auf Aldose

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183

Was passiert bei hohem Bedarf an Ribose-5-Phosphat?

= bei hoher Zellteilung (Knochen, Darm, Epithel, Tumor)

  1.  Glykolyse läuft bis Fruct-6-P/Glycerinald-3-P
  2. Können wieder zu viel Ribose-5-Phosphat werden
  3. Nur wenig NADPH/H+ fällt an = Umgehung Pentose-Phosphat-Weg

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184

Was passiert bei hohem Bedarf an NADPH/H+?

Wo ist es von Bedeutung?

NADPH/H+ vor allem in rBK + Adipozyten (verbrauchen viel NADPH), Im 1sten Teil wird möglichst viel NADPH produziert

  1. Erythrozyten: Schutz vor reaktiven O2-Verbindungen!
  2. Leber: für Cholesterinbiosynthese!
  3. Nebennieren, Hode, Ovarien: für Testosteron!

 

 

185

Welche Bedeutung hat NADPH/H+ in Erythrozyten?

= schützendes Reaktionsmittel

  1. Radikale (Wasserstoffperoxid) gefährlich im Gewebe
  2. Wird durch Katalase + Glutathion-Peroxidase zu H2O
  3. Enzym kann Peroxide reduzieren!

186

Was passiert bei einer NADPH-Störung?

= x-chrom. KH mit geringem oxidativem Schutz für Erythrozyten

DIagnose: Hämolyse (Auflösung rBK) + Hb-Einlagerungen

Ursache: Oxidanzien/Medikamente/Infektion/Fava-bohnen führen zu Peroxid-Reaktion

Vorteil: bietet Schutz vor Malaria -> rBK zu kurze Lebensdauer (Hämolyse)

 

187

Was ist der anaerobe/aerobe Stoffwechsel?

  1. Anaerob: rBK, Muskel,Gehirn bilden bei Hypoxie Lactat
  2. Aerob: Pyruvat -> oxdidative Decaboxylierung mit PDH + TPP (CO2 + NADH/H) -> Acetyl-CoA kommt in Citrazyklus + wird oxidiert -> NADH/H, FADH2, GTP

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188

Was ist oxidative Phosphorylierung?

= Gesamtheit Oxidation in der Nahrung in der Atmungskette + Phosphorylierung von ADP -> ATP

  1. Nutzt Energie aus der Atmungskette
  2. Bei der Oxidation von Nährstoffen (Glucose/FS) werden Elektronen auf NAD + FAD übertragen
  3. In der Atmungskette werden sie auf O2 übertragen
  4. Protonengradient wird bei ATP-Synthase genutzt, um ADP zu phosphorylieren

► Grundreaktion in Atmungskette = Knallgasreaktion (H+O -> H2O) -> Oxidation O2 (Übertragung O2) + Phosphorylierung ADP -> ATP

 

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189

Welche Atmungskettenkomplexe gibt es?

Wie viele Protonen pumpen sie?

= zur Weitergabe von Elektronen in Mitochondrialer Membran

(Pro NADH/H 10 Protonen, pro FADH2 6 Protonen)

  1. Komplex I -> 4 Protonen
  2. Komplex II -> keine Protonen
  3. Komplex III -> 2 Protonen
  4. Komplex IV -> 4 Protonen

► gleichzeitig: Protonen in Zwischenmembranbereich abgegeben -> Matrix wird neg. geladen -> Protonengradient entsteht um ATP zu dissoziieren (abtrennen)

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190

Welche Aufgabe hat der Komplex I?

= NADH-Oxireduktase überträgt Elektronen stufenweise von NADH -> Ubichinon:

  1. Zuerst auf Cofaktor FMN (Flavin-Mono-Phosphat)
  2. Dann auf Fe/S-Zentren (Eisen-Schwefel)
  3. Dann auf Ubichinol (= Sammelstelle für Elektronen von FS-Abbau, Reduktionsäquivalente, PDH-Enzym)

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191

Welche Aufgabe hat der Komplex II?

= Succinat-Dehydrogenase

  1. zwei H-Atome werden von Succinat -> FAD übertragen
  2. Reduktion FADH2 + Übertragung an Ubichinon -> Ubichinol
  3. Elektronen weiter auf Komplex III

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192

Welche Aufgabe hat der Komplex III (Q-Komplex)?

= Q-Komplex (Cytochrom-c-Reduktase)

  1. Überschüssiges Elektron vom Ubichonol -> zu Q-Zyklus = Elektronen v. Cytochrom C aufgenommen (Proteine mit eisenhaltiger Häm-Gruppe)
  2. Zwei Protonen zurück in Intermembranraum

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193

Was ist der Komplex IV?

= Cytochorm-C-Oxidase

  1. Übergibt ELektron an Kupfer/Häm-Komplexe

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194

195

Was ist die ATP-Synthetase?

Wie viele Protonen benötigt die ATP-Erzeugung?

  1. F1-Teil: ATP-Bildung + Abgabe
  2. F0-Teil: Protonen-Rückfluss in die Matrix!

ATP-Erzeugung:

► 3 Protonen/ATP!

► NADH/H+ liefert 10 Protonen -> 3 ATP!

► FADH2 liefert 6 Protonen -> 2 ATP!

196

Was ist die Funktion der Atmungskette?

= Energie bilden um mitochondriale Protonengradienten aufzubauen

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197

Welche sind wichtige Elektronencarrier der Atmungskette?

1) Ubichinon: org. Verb. die in der Atmungskette  2 Wasserstoffatomen überträgt -> nimmt 2 e- auf, von NADH, FADH2, FS usw.

2) Cytochrom C: kl. Protein das in Mitochondrien bei der Energiegewinnung ein Elektronencarrier ist, nimmt 1 e-auf + leitet Apoptose ein

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198

Was sind wesentliche Teile der ATP-Synthase?

Rotierender F0-Teil:

  1. Protonenmot. Kraft (PMK) nötig für Dissoziation-> ATP!
  2. Drehung nötig um ATP in Matrixraum freizusetzen!

Enzymatischer F1-Kopf:

  1. ADP + inorg. Phosphat dockt an
  2. ATP wird enzymatisch erzeugt

► Elektronen + oxid. Phosphorilierung verbunden

199

Wodurch wird der Protonentransport gewährleistet?

= durch Komplex 1 + 3 + 4

  1. Elektronentransport bewirkt dass Protonen sich bewegen, pH + Ladungsgradient aufrecht erhalten
  2. Rückfliss Protonen sorgt für ATP-Synthese
  3. ATP-Synthase kein Bestandteil der Atmungskette

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200

Was ist die ATP-Translokase?

  1. Transportiert ATP von Matrix -> Cytosol
  2. Bei jeden Raustransp. wird ADP eingeschleußt
  3. ADP wird für Synthese benötigt

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201

Was ist der Malat-Aspartat-Shuttle?

  1. Rückoxidiert die entstandenen Redoxäquivalenten (2xNADH/H+) aus der Glykolyse
  2. Oxalacetat im Cytoplasma durch cystolische-Malat-dehydrogenase (cMDH) reduziert, NADH/H+ -> NAD+
  3. Über Antiporter wird es ins Mitochondrium transportier (alpha-Ketoglutarat geht raus)
  4. Durch mMDH -> Oxalacetat -> Asparatat
  5. Durch mADH (mitochondriale Aspartat-DH) mit Aminogruppe -> alpha-Ketoglutarat
  6. Alpha-Ketoglutarat kommt wieder ins Cytosol

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202

Was ist der Dihydroxyacetonphosphat-Shuttle?

= 2te Möglichkeit zur Rückoxidation von NADH/H+

  1. zu NAD+ und Glycerin-3-Phosphat (Mitoch. Membran)

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203

Was ist der Unterschied zw. den zwei Shutteln?

Dihydroxyacetonshuttle -> Im Gehirn + Skelettmuskeln, ist unabhängig von NADH im Cytosol + Mitochondrium

Malat-Aspartat-Shuttle -> in Leber, Niere, Herz, läuft nur wenn NADH im Cytosol höher ist als im Mitochondrium

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204

Wie läuft der Transport durch die innere mitochondriale Membran ab?

Wie viel Protonen werden benötigt?

  1. ATP-Translokase: ATP raus, ADP rein (Antiport, kostet keine Energie)
  2. Phosphat-Translokase: Transportiert inorg. Phosphat rein (kostet 1 Proton)

ATP-Erzeugung: 3 Protonen für ATP-Synthase + 1Proton für Transport v. inorg. Phosphat = 4 Protonen/ATP!

► 2,5 ATP pro NADH/H+ -> aus 10 Protonen!

► 1,5 ATP pro FADH2 -> aus 6 Protonen!

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205

Wie lautet die Summe der gesamten ATP-Erzeugung?

= 32 ATP (Nettobilanz)

► je nach Shuttle 30 oder 32 ATP

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206

Welche Entkopplerung und Hemmstoffe gibt es in der Atmungskette?

Entkoppler: machen Löcher in mMembran

  1. Dinitrophenol: bewirkt Löcher in mMembran (kein Protonengradient -> keine ATP-Synthese) -> extremer Gewichtsverlust!

Hemmstoffe: unterbrechen e- Transportkette

  1. Oligomycin: Antibiotikaderivat, hemmt Phosphorylierung -> Protonenstau
  2. Cyanid + CO: hemmen O2-Bindungsstelle der Cytochrom C-Oxidase -> Elektronenstau
  3. Arsen: ersetzt Phosphat -> tödlich
  4. Atractylosid: bindet kompetitiv an ATP-Transokator

207

Was ist Thermogenin?

= Physiologischer Entkoppler der Atmungskette

► Transportiert Protonen zurück in die mMatrix

► dabei wird Wärme anstatt ATP produziert

Fettsäuren sind Aktivatoren für diesen Ionenkanal (Vorgang beendet sobalt FS oxidiert)

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208

Woraus kommt die Energie zur Muskelkontration?

  1. Glykogenreserven in Muskel + Leber + Niere
  2. Durch Glykolyse, Citratzyklus, oxid. Phosphorylierung, Lactat-Bildung + Glykogenreserven ->  ATP
  3. Abbau + Synthese eng gekoppelt

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209

Was ist Glykogen?

Wo wird es gespeichert?

  1. Im Cytosol der Leber, Muskel, Niere angelegte Glykogenreserven (Speicherung in Kh Form, Kapazität limitiert)
  2. Glykogen = alpha-1-4 bzw. alpha-1-6-glykosydische Bindung (Polymer aus Glukoseeinheiten)

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210

Wie verläuft dei Aktivierung der Glucose -> UPD-Glucose?

  1. Glucose durch Hexokinase/Glucokinase von Leber/Muskel aufgenommen + phosphoryliert
  2. Phosphogluco-Mutase: G-6-P -> G-1-P (Phosphatgruppe von C6 -> C1)
  3. G-1-P-UTP-Transferase: verknüpft G-1-P mit Uridintriphosphat (UTP) -> UDP-Glucose
  4. Pyrophosphatase spaltet β+γ-Phosphat des UTP als Pyrophosphat ab + hydrolysiert es -> 2 anorg. Phosph.
  5. UPD-Glucose: energiereiche akt. Glucosevorstufe für Glykogenbildung (ähnlich Acetyl-CoA)

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211

Was ist die Glykogensynthase?

= Glucose wird v. UDP gelöst + von Glykogensynthase auf ein bereits bestehendes Glykogenmolekül übertragen

  1. Hängt UPD an nichtred. Ende von Glykogenketten
  2. Erstellt α-1-4-glyk. Bindung + verlängert die Kette
  3. Branching-Enzym: Amylo-α-(1,4 -> 1,6)Transglykolylase nötig

► Kann also nicht von Beginn starten und keine α-1-6-Verbindung erzeugen!

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212

Wozu dient die Amylo-α-(1,4→1,6)-Transglucosylase?

  1. Spaltet 7 Glucose-Einheiten ab + überträgt sie auf Glucose (Trennt α-1,4 und bildet α-1,6)
  2. Bildet dabei α-1,6-glykosidische Bindung
  3. Hat also Spaltungs + Verknüpfungseigenschaften
  4. Transglykogasereaktion -> Moleküle werden immer größer

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213

Wie wird UTP zurückgewonnen?

UDP + ATP = UTP + ADP

Rückgewinnung durch ATP

► ATP + UTP-Hydrolyse sind energetisch äquivalent

214

Welche Stoffe werden in der Glykogensynthese umgewandelt?

  1. Glukose-1-P -> Glukose-1-P
  2. Glukose-1-P + UTP -> UDP-Glukose + PPi
  3. PPi + H2O -> 2 Pi
  4. UDP-Glucose + Glykogen -> Glykogen + UDP
  5. UDP + ATP -> UTP + ADP

► Speicherung kostet 2 ATP/Glucose (32 ATP/Glucose)

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215

Wie erfolgt der Abbau des Glykogenspeichers?

  1. Glucagon baut Glykogen ab (Antagonist zu Insulin)
  2. In der Leber -> für alle Organe, dephosphoryliert G-6-P durch Glukose-6-Phosphatase (nur in der Leber) + bildet Glucose -> Abgabe ins Blut über Glucose-Transporter
  3. Im Muskel -> nur für Eigengebrauch, nutzt G-6-P für Glykolyse zu ATP
  4. Rückgewinnung Glucose kostet kein ATP

► Abbau durch Debranching-Enzym (kein ATP-Verbrauch)

► Aufbau durch Branching-Enzym (2 ATP/Glucose)

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216

Welche Aufgabe hat Phosphorylase?

  1. Baut Glykogenketten am nichtreduzierenden Ende phosphorylytisch ab mit Hilfe von Coenzym Vit-B6
  2. Entweder aus der Leber oder dem Muskel
  3. Pro Abspaltung -> 1x G-1-P
  4. Enzym stoppt 4 Einheiten vor alpha-1,6-Verknüpfung

217

Was ist ein Debranching Enzym?

= Glukosetransferase Reaktion

  1. Überträgt Glykogenkette mit α-1,4,-Bindung
  2. Spaltet also letzte 3 Glucose-Einheiten ab
  3. Ermöglicht freien Zugang auf α-1,6-Bindung
  4. Spaltet α-1,6-Bindung zw. Glucose + Glykagon = glykosidase Reaktion
  5. Dadurch entsteht lineare Kette aus α-1,4-Bindung
  6. Gewinnung von Glucose-Monomere + G-1-Phosphat
  7. Leber dephosphoryliert G-6-P zu Glucose

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218

Was passiert bei Glucagon-Ausschüttung?

  1. Inhibiert Hexokinase in der Leber → verhindert Aufnahme von Glucose.
  2. Glucose-Konzentration im Hepatozytencytosol steigt
  3. Glucose-Transporter wird in andere Richtung aktiviert
  4. Transportiert Glucose in Blutkreislauf

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219

Was ist Morbus von Gierke?

= schwere Stoffwechselentgleisung

  1. G-6-P steigt an, aktiviert Glykogensynthese
  2. Leber kann Organe nicht versorgen -> Hypoglkämie
  3. erhöhte Glykolyse -> Lactat-Acidose

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220

Wie erfolgt die Regulation des Glykogenstoffwechsels?

= hormonell + allosterisch

  1. Auf/Abbau finden im Cytosol der Leber + Muskel statt
  2. Werden gegenläufig reguliert, ist Insulin aktiv -> Glucagon inaktiv
  3. Glykogen-Synthase inaktiv wenn sie phosphoryliert ist, aber Phorsphoryale aktiv (muss phosphorylieren)
  4. Protein-Phosphatase + Phosphorylase-Kinase Antagonisten

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221

Was bewirkt allosterische Reaktion?

= für Feinregulierung, durch 2 Formen:

  1. Relaxes State/R-State: aktivere Form
  2. Tences State/T-State: inaktivere Form

► allosterischer Regulator bindet an Enzym + ändern seine Affinität + reguliert wie stark Bindungsstelle zugänglich ist

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222

In welchen Formen liegt Phosphorylase vor?

Phosphorylase a:

  1. Ist phosphoryliert = also aktiv!
  2. Wird übergeführt in Phosphorylase b durch dephosphorylierung über Protein-Phosphatase
  3. Glukagon für Dephosphorylierung

Phosphorylase b:

  1. Ist dephosphoryliert = also inaktiv!
  2. Phosphorylierung durch ATP + Phosphorylase (in der Leber = dort aktiv)
  3. Phosphorylierung durch Insulin + Adrenalin

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223

Wie erfolgt die allosterische Regulation im Muskel bzw. der Leber?

Leber:

  1. Nur negativer allosterischer Effektor -> Glucose
  2. Ist Glucose hoch, wird Glykogenabbau gedrosselt

Muskel:

  1. Negativer Effektor: Glykogenabbau wird bei hoher ATP-Konzentration gedrosselt
  2. Positiver Effektor: Hohe AMP-Konzentration = hoher Energieverbrauch -> steigert Glykogenabbau

224

Welche Hormone gibt es für den Glykogenabbau?

Leber

  1. Durch Glucagon + Insulin (Versorgt andere Organe)
  2. Hat Glucagon + Adrenalin-Rezeptoren (α-β-Adrenerge Rezeptoren)
  3. Glucagon + Insulin für Glykogenabbau

Muskel:

  1. Versorgt sich selbst Durch Adrenalin
  2. Hat keine Glucagon-Rezeptoren
  3. Nur Adrenalin-Rezeptoren (alpha-Rezeptoren)

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225

Wie erfolgt der Glykogenabbau in der Leber?

  1. Glucagon + Adrenalin inhibieren den Aufbau + aktivieren den Abbau
  2. Identische Kaskade über cAMP = reziproke Regulation
  3. Drosseln Glykolyse in der Leber + setzen Glucose frei

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226

Welche Rezeptoren für Glykogenabbau hat die Leber?

= Glucagon/Adrenalin-Rezeptoren der Hepatozyten sind G-Proteine (Glucagon im Muskel wirkungslos):

  1. Konformationsänderung sobalt Hormon bindet
  2. α-Einheit wird mit GTP beladen, bindet Adenylcyklase
  3. Adenylatcyklase + ATP = cAMP (cyklisch)
  4. Bindet an Proteinkinase A -> aktiviert Phosphorylase
  5. Phosphorylase a (für Glykogenabbau) aktiv durch Phosphorylierung

► Signaltransduktionskaskade (cAMP = allost. Effektor)

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227

Welche Rezeptoren gibt es neben den β1-Adrenozeptoren in den Hepatozyten?

  1. Auch α-Adrenozeptoren aktivieren 2nd Messenger
  2. Setzt aber kein cAMP frei, sondern Ca2+ aus dem ER
  3. Calcium wichtig für Glykogenabbau

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228

Welche Funktion haben alpha-adregene Rezeptoren?

  1. Adrenalinbindung bewirkt aktivierung 2nd Messenger
  2. Inositol-Triphosphat (IP3) bindet an IP3-sensitive Ca-Kanal im ER (Muskel SR), Ca -> Cytosol
  3. Im ER, Zellkern + Mitochondrien hohe Ca-Konz, im Cytosol geringe
  4. Calcium bindet ans Protein Calmodulin -> bindet an:
  5. Calmodulin-abh. Proteinkinase (CaMK2) + aktiviert:
  6. Phosphorylase-Kinase + hemmt Glykogen-Synthese
  7. Ca-Freisetzung aktiviert Glykogenabbau!

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229

Welche Rezeptoren sind in der Leber bzw. den Muskeln?

Leber: α + β-adrenerge Rezeptoren + Phosphorylase-Kinase (katalysiert Glykogen-Phorphorylase a-> b)

Muskeln: β-adregene Rezeptoren + Nervenimpulse

► Ca aktiviert Glykogenabbau, Insulin deaktiviert ihn

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230

Wie wird der Glykogenaufbau aktiviert?

  1. Insulin aktiviert Protein-1-Phosphatase
  2. Protein-Phosphatase-1 dephorsphoryliert Phosphorylase a + Phosphorylase Kinase (Phosphorylase-Kinase phosphoryliert hingegen Glykogen-Phorphorylase a-> b)
  3. Inaktiviert somit Glykogenabbau

Insulin bewirkt Dephosphorylierung der Glykogen-Synthase + aktivierung des Glykogenabbaus in Leber + Muskel

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231

Warum sind so viele Zwischenstufen zur Aktivierung der Glykogenproduktion?

  1. Damit geringe Hormonmenge, für hohe Produktion ausreicht
  2. Enzymkaskade über cAMP bewirkt extr. Verstärkung
  3. Sehr viel Glycogen/Molekül Glucagon

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232

Was ist die Gluconeogenese der Leber?

= Endogene Biosynthese von Glucose aus Nicht-Zuckern (Wenn Glykogenreserven verbraucht sind (nach 24h)

  1. Muskelprotein: Aminosäure
  2. Fettabbau: Glycerin in Leber, FS + Muskel (FS sind nutzlos, können in der Leber nicht in Glucose umgewandelt werden)
  3. Lactat: Aerob durch Erzthrozyten produziert

► Brennstoff: Aminosäuren, Lactat, Glycerin (in Leber)

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233

Was ist der Unterschied zw. ketogenen + glucogenen Aminosäuren?

  1. Ketogene Aminosäuren sind Aminosäuren, die zu Ketonkörpern (lange Hungerphase) abgebaut werden und nicht für die Gluconeogenese verwendet werden können, werden in Acetyl-CoA umgewandelt

► Glukoneogenese läuft mit: Glycerin, Lactat, glucogenen AS (z.B. α-Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Fumarat)

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234

Wie verläuft Gluconeogenese aus Alanin + Lactat?

  1. Alanin -> Pyruvat -> Oxalacetat (Citratzyklus)
  2. Lacat -> Pyruvat (durch Lactat-Dehydrogenase)

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235

Kann man die Glykolyse rückwärts laufen lassen?

Nein, aus Pyruvat keine Glucose! Weil einige Enzyme irreversibel sind:

  1. Pyruvat-Kinase, Phosphofructokinase, Hexokinase!

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236

Wie gelangt Pyruvat vom Mitochondrium ins Cytosol?

  1. Pyruvat-Carboxylase bindet Pyruvat + nimmt CO2 am Biotin auf (kostet ATP)
  2. Pyruvat-Carboxylase hat immer eine prosthetisch Gruppe = Carrier von Carboxylgruppen (CO2)
  3. Pyruvat + CO2 -> Oxalacetat -> Malat (M-Dehydrog.)
  4. Malat -> Oxalacetat -> Phosphoenolpyruvat (Phosphoenol-Pyruvat-Carboxylase phosphoryliert + spaltet CO2 ab + braucht GTP)

► ALSO: Aus Pyruvat -> Phosphoenolpyruvat (kostet 1xATP im Mitochondrium + 1 GTP im Cytosol)

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237

Was ist der Unterschied zw. Oxalacetat-Aspartat und Malat-Aspartat Shuttle?

Bei Malat-Aspartat gewinnt man zsz. NADH

238

Wie umgeht man das Enzym Phosphofructokinase + Hexokinase?

1) Durch Phosphofructokinase: F-6-P -> F-1,6-Biphosphat (irreversibel)

  • Wird umgangen durch Fructose-1,6,Biphosphatase -> dephosphoryliert F-1,6-Biphosophat -> F-6-P

2) Hexokinase:

  • Durch Glucose-6-Phosphatase

 

 

239

Was ist die Nettobilanz der Fettsäuresynthese?

  1. Acetyl-CoA + Oxalacetat -> Citrat (0 ATP)
  2. Citrat -> Acetyl-CoA (1 ATP) (Ac-CoA-Carboxylase)
  3. Erzeugungn Malonyl-CoA (1 ATP für CO2 Transfer)
  4. Erzeugung Palmitin-CoA: also 15 ATP

FS-Synathase: Kondensation -> Reduktion -> Dehydrierung -> Reduktion -> Shift!! (braucht kein ATP)

 

240

Wie läuft die Synthese von ungesättigten Fettsäuren ab?

= durch nachträgliches Einfügen von Doppelbind. im ER

  1. Denaturasen tragen O2 aufs Substrat > Doppelbind.
  2. NADPH liefern e-, NADH kommt auf Cytochrom b5
  3. Erzeugen Doppelbindungen nur zw. C1-C10
  4. Ölsäure hat Doppelbind. zw C9-C10, durch Stearoyl-Desaturase erzeugt

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241

Wie verläuft die Synthese von ungeraden bzw. längerkettigen FS?

  1. Ungerade FS:  Starter Palmitoyl-CoA (Acetyl-CoA normal immer Ausgangssubstrat)
  2. Längere FS: Im ER bzw. Mitochondrium möglich

► Synthese duch Multienzymkomplex (nur gesättigte FS, ohne Doppelbindung)

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242

Wie verläuft die Synthese von Triacyglyceriden?

(Alkoholderivat)

  1. Fettsäuren werden verestert
  2. Alle 3 OH-Positionen werden besetzt
  3. Am beliebtesten Ölsäure an 2.ter Stelle
  4. Synthase kostet wenig Energie
  5. Oxidation liefert sehr viel Energie
  6. TAG = gute Speicher

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243

Was werden aus glucogenen bzw. ketogenen AS?

  1. Ketogen -> Glucose
  2. Glucogen -> Ketonkörper

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244

Wie werden Proteine aufgenommen?

  1. Aufnahme 100g/Tag (AS-Pol 625g/Körper, 500g selektiv ab/aufgebaut)
  2. Spaltung durch: Pepsin im Magen, Chymo/Trypsin + Elastase + Carboxypeptidasen im Pankreas
  3. Resorption durch Na/Protonen-Pumpe im Darm
  4. AS-Transporter trasportiert Di/Tripeptide + Penicilline

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245

Was ist die Hartnup-Krankheit?

= Defizienz in Tryptophan-Resorption (+ andere neutrale AS im Darm + prox. Tubulus Niere)

  1. Autosomal rezessiv + Symptome ähnlich Pellagra

246

Welche Wege des intrazellulären Proteinsabbaus gibt es?

1) Ubiquiton-proteasome System (UPS) (sehr selektiver ubiquitin-abh. Abbau)

  1. Greift in Halbwertszeit v. Proteinen ein + kennzeichnet sie zum Abbau durch Bindung an 4 Ubiquitin-Moleküle
  2. Bei Bindung > Verzweigtes Protein= Isopeptidbindung -> 2 weitere Ubiquitine können binden
  3. Binden über C-terminales Glycin an Lysin-rest

2) Lysosomen (Plasmamembran-Proteine)

  1. Abbau cystolischer Proteine durch Endozytose

3) Andere Proteasen > Apoptose durch Caspase:

  1. Manche Zellen begehen Selbstmord (AS recyclet)

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247

Welche Enzyme sind für die Bildung von Isopeptidbindungen nötig?

  1. Enzym 1: Ubiquitin-aktivierdes Enzym (ATP > AMP/PPi)
  2. Enzym 2: Ubiquitin-konjugierendes Enzym! kann Ubiquitin auf Lysin übertragen
  3. Enzym 3: Ubiquitin-Ligase bindet an spez. Lysin-Substratproteine (vor allem geschädigte), Protein 26S baut Ubiquitin-markierte Proteine ab

► Bindungszyklus öfters wdh -> Polyubiquitin-Kette

► Bindung erfolgt immer an Lysin an epsinol-Aminogruppe (ermöglicht Isopeptidbindung = 4 Bindungen)

Mindestens 4 Bindungen für Abbau nötig

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248

Was ist die Pathochemie des UPS?

= Fehler können KH bewirken (Mangelnder Protein Abbau)

  1. Tumoren: Fehler Stabilisierung Onkogenen, Abbau Tumor-Supressoren
  2. Neurodegenerative KH: z.B. Morbus Parkinson
  3. Autoimmun KH: Immunoproteasome
  4. Zystische Fibrose: Vorzeitiger proteasamer Abbau des mutierten CFTR-Gens

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249

Welche Inhibitoren gibt es für das Ubiquitin-Proteasom-System?

  1. Bortezomib deaktiviert Proteasome
  2. Tumor-Supressoren vermehrt + Proliferation verzögert
  3. Verstärkt Chemotherapie

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250

Wie werden Aminosäuren abgebaut?

  1. Proteine werden zu AS hydrolysiert
  2. Durch Transaminierung geht Aminogruppe verloren
  3. Dabei entsteht Ammoniakn (NH3) + α-Ketosäure
  4. NH3 für Urin pH-Regulation, abgebaut zu > Harnstoff
  5. Harnstoffzyklus entgiftet NH3, sonst Hyperammonämie
  6. α-Ketosäure als Energiesubstrat, dann > H2O + CO2
  7. Bei Cystein/Methioninabbau entsteht H2S

► täglich 125g AS > CO2, Glucose, Acetyl-CoA, 30g Harnstoff + 2g Ammoniak

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251

Was ist eine Aminotransferase bzw. Glutamat-Dehydrogenase?

  1. Aminotransferase: Überträgt Aminogruppe auf α-Ketonsäure (z.B. α-Ketoglutarat > Glutamat)
  2. Glutamat-Dehydrogenase: Glutamat + H2O + NAD+ wird α-Ketoglutarat + NH3 + NADH/H+, NH3 -Bildung (durch Harnstoff ausgeschieden oder durch weiteres NH3 in der Leber entgiftet)

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252

Welche zentrale Reaktionen gibt es bei Ab/Umbau von Aminosäuren?

  1. Transaminierung: Aminogruppe übertragen (Aminotransferase) auf α-Ketoglutarat > α-AS > α-Ketosäure + Glutamat
  2. Desaminierung: Aminogruppe -> Ammoniak
  3. Decarboxylierung: Abspaltung Carboxylgruppe am α-C-Atom
  4. Enstehung biogener Amine -> Histamin (Carboxylgr. v. Histidin entfernt) + β-Alanin (Abspaltung Aspartat)

► Coenzym aller Reaktionen = Vit B6

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253

Was sind wichtige α-AS + die dazugehörigen α-Ketosäuren?

  1. Alanin → Pyruvat
  2. Aspartat → Oxalacetat
  3. Glutamat → α-Ketoglutarat
  4. Glutamin → Glutamat

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254

Wie ist Vitamin B6 aufgebaut?

= Pyridin-Derivat (Pyridin-Ring), Coenzym bei:

  1. Transaminierung: Oxalacetat + Glutamat = Aspartat
  2. Desaminierung: Serin→ Pyruvat + NH3
  3. Decarboxylierung: Histidin → Histamin + CO2
  4. Kondensation: Glycin + Succinyl A → delta-Aminolävulinsäure (bei Mangel → Anämie)

► Hypervitaminose bei Malabsorption, Alkoholismus, Pharmaka

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255

Was passiert bei Addition primärer AS an Aldehyde?

  1. Verbindung zw. Stickstoffatom + C-Atom
  2. Kondensation → Doppelbindung → Schiff'sche Base
  3. Decarboxylierung → Biogene Amine (Histamin usw)
  4. Umklappung Doppelbindung → Ketimin
  5. Hydrolyse Doppelbindung → α-Ketosäure + Pyridox-Aminopphosphat

Primäre Amine reagieren mit O-Atom von Aldehyden + Ketonen unter H2O-Abspaltung zu Iminen (Schiff'schen Basen)

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256

Wie erfolgt die Transaminierung von Alanin in der Leber?

  1. Alanin + α-Ketoglutarat -> Pyruvat + Glutamat
  2. Substrate binden jeweils einzeln das Enzym ALT
  3. Aminogruppe wird bei Transaminierung vorübergehend auf Cofaktor PALP übertragen

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257

Wie erfolgt der Proteinabbau im Muskel?

2 Reaktionen für Proteinabbau + AS-Freisetzung:

1) Aminogruppe + α-Ketoglutarat -> α-Ketonsäure + Glutamat

  1. α-Ketonsäure für weiter Muskelverarbeitung
  2. Glutamat in Harnstoffwechsel entgiftet

2) Pyruvat + Glutamat -> Alanin + α-Ketoglutarat (mit ALT)

  1. Pyruvat nimmt Aminogr. v. Glutamat, mit ALT zu Alanin (Alanin reagiert mit ALT zurück zu Pyruvat)

► 6% Alanin im Muskel, 30% im Blut freigesetzt

 

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258

Welche Bedeutung haben ALT + AST in der Diagnostik?

= Hinweis auf Muskel + Leberschädigung

  1. Leber 80% ALT: leichte Schädigung = Freisetzung ALT
  2. Schwere Schäden: Freisetzung AST
  3. Akute Leberentzündung: Extreme Werte von AST/ALT
  4. Herzinfarkt: AST im Herzmuskel erhöht

 

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259

Welche Arten von Desaminierungen gibt es?

  1. Oxidative Desaminierung (in mitoch. Matrix der Leber)
  2. Hydrolytische Desaminierung
  3. Eliminierende Desaminierung

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260

Was ist Pyridoxalphosphat + Pyridoxaminphosphat?

= 2 Formen von Vitamin B

► Binden an Enzyme z.B. Schiff'sche Base (Intermediat)

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261

Was ist oxidative Desaminierung von Glutamat?

= Setzt Glutamat -> alpha-Ketoglutarat um

  1. Glutamat + NAD+ → Iminosäure + NADPH/H+
  2. Iminosäure + H2O → α-Ketoglutarat + NH3

► Entfernung 2 Protonen, Abspaltung NH (nur noch O-Atom hängt an α-Ketoglutarat)

► Allosterische Regulation: (+) ADP + NADH, (-) GTP, NADH, NADPH

 

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262

Wie läuft die hydrolytische Desaminierung von Glutamin/Aspargin ab?

  1. Aus Ammoniak wird Glutamin gewonnen (Leber/Niere)
  2. Von Glutaminase katalysierte Umsetzung der Amidgruppe mit H2O
  3. Dabei entstehen irreversibel Glutamat und Ammoniak

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263

Was ist die eliminierende Desaminierung von Serin, Threonin und Cystein?

  1. Rest am α+ β C-Atom (AS am α-C-Atom) wird durch Dehydratisierung/Desulfhydrierung eliminiert + Doppelbindung gebildet
  2. Aminogruppe löst sich in Form von Ammoniak ab + wird somit zu Pyruvat
  3. Serin: H2O-Abspaltung > Doppelbind. > Tautomerie (Iminopropionat/Aminoacrylat) + H2O > Pyruvat + NH3
  4. Cystein: SH-Abspaltung > Iminopropionat/ Aminoacrylat + H2O > Pyruvat + NH3

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264

Was passiert im Harnstoffzyklus?

 = Umwandlung Ammoniak in Harnstoff

  1. In der mitochondrialen Matrix + Cytosol der periportalen Hepatozyten
  2. Durch Ornithin (geht raus), Citrullin (geht rein), Argininsuccinat (proteinogene AS)

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265

Was ist die Carbamoylphosphat-Synthetase 1 (CPS-1)?

  1. Arginin > N-Acetyl-Glutamat Synthase > N-Acetyl-Glutamat > aktv. CPS-1 allosterisch
  2. CPS-1 = vorgehende Reaktion in Lebermitochondrien
  3. Synthese zu Carbomoylphosphat durch 2 ATP

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266

Was passiert bei der Ornithintranscarbamoylase?

  1. Phosphatabspaltung:
  2. Ornithin + Carbamoylphosphat → Citrullin + Pi
  3. Citrullin gegen Ornithin ausgetauscht (Mitochondrium ->  Zytosol = Antiporter)

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267

Was ist die Argininosuccinatsynthetase-Reaktion?

Citrulin + Aspartat + ATP -> Arginosuccinat + AMP/PPi/H2O

► Citrullin wird irreversibel an Aspartat gebunden > Arginosuccinat

 

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268

Was passiert bei der Argininosuccinatlyase-Reaktion?

Argininosuccinat -> Arginin + Fumarat

  1. Reversible Synthese zu Arginin

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269

Was passiert bei der Arginase-I-Reaktion?

= Arginin + H2O -> Harnstoff + Ornithin

  1. Hydrolyse Arginin -> Doppelbindung vom N > O-Atom
  2. Harnstoff abgespaltet/ausgeschieden + Ornithin regeneriert
  3. Fumarat zu Aspartat regeneriert

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270

Was ist die Hyperammonämie?

 = zu viel Ammoniak im Plasma

  1. Defekt im Harnstoffzyklus/oder bereits vorher
  2. Leberversagen (Zirrhose, Tumor, Ischämie)
  3. Baby krank bis 180µmol, danach Stoffwechsel KH (Führt schnell zu ZNS-Stöhrung)

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271

Wozu dient der Transport von freien Fettsäuren?

= An Albumin gekoppelt (Carrier freie FS)

  1. Lipidsynthese: an Glyceringerüst verestert
  2. Acetyl-CoA: Energie für Veresterung (ATP)
  3. Glycerin: Als Glycerin-3-Phosphat benötigt

272

Wie verläuft die Aktivierung von Fettsäuren?

= im Cytosol durch Acetyl-CoA-Synthasen

  1. FS + ATP -> Acyldenylat + PPi (FS hat Phosphatrest)
  2. Pyrophosphatase hydrolysiert PPi + verschiebt GG zu Gunsten des Endproduktes
  3. Acylgruppe + CoA -> Acyl-CoA + AMP (aktivierte FS)

► Im äußerer Membran des ER bzw. Mitochondriums

(FS-Abbau im Mitochondrium)

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273

Durch welche Wege kann Glycerin gewonnen werden?

= muss als Glycerin-3-Phosphat zur Verf. gestellt werden

  1. Glycerokinase: Glycerin -> α-Glycerophosphat (Leber, Niere, Darm)
  2. Tripsephosphat-Isomerase: Glycerin-aldehyd-3-phosphat zu Dihydroxyacetonphosphat (im Fett weil hier keine Glycerokinase ist)

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274

Wie läuft die Veresterung der Fettsäuren ab?

Acylgruppe + CoA -> AMP + Acyl-CoA -> aktivierte FS

  1. Acyl-Transferase hängt Acyl-CoA an die OH Gruppen (C1-Position) von Glycerin-3-P + verestert es zu:
  2. Lipophosphatidsäure > Phosphatidsäure (1-Acyglycerin-3-Phosphat-Acyltransferase)
  3. FS an 2.Position gehängt (80% Ölsäure) > Diaciyglycerin > Synthese v. Fett, TAG, Phospholipiden (Bis hier alle Schritte gleich)

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275

Was sind Triacyglyceride (TAG)?

= ein Molekül, in dem Glycerin mit 3 FS verestert ist

  1. Nahrungsfette: Frei, Verestert, Endprodukt immer TAG
  2. TAG aus der Leber: ins Blut durch VLDL verpackt
  3. TAG aus dem Darm: Chylomikrone ins Blut/Lymphe/Speicherfett

► Im Muskel/Herz keine Gluconeogenese aber Abbau Fette + Oxidation FS

► Gehirn/rBK auf Glucose angewiesen

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276

Welche Stationen des Fettabbaus gibt es?

  1. Cytosol: Hydrolyse TAG, Aktivierung FS, Transport aktivierter FS
  2. Mitochondrium: Abbau FS durch beta-Oxidation zu Acetyl-CoA -> ATP

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277

Wie erfolgt die hydrolyse von Triacyglyceriden?

  1. H2O lagert sich an
  2. Lipasen spalten FS ab > 3 FS + Glycerin

► Intra/extrazelluläre + an Zelle assoziierte Lipase

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278

Wie erfolgt die Abspaltung von Fettsäuren?

  1. Adipose-Triacyglycerid-Lipase spaltet FS an C1 ab
  2. Hormon-sensitive-Lipase spaltet FS von C3 ab (von Adrenalis stimuliert über β-adrenerge Rezeptoren)
  3. Monoglycerilipase spaltet FS an C2

► Reihenfolge Spaltung C1 -> C3 -> C2 (nur so möglich)

► Hormonell durch Adrenalin, steigert Adenylatcyclase

 

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279

Wo läuft die Gluconeogenese ab?

= dort wo sie Enzyme umgehen muss, also:

  1. Mitochondrium wegen Pyruvatcarboxyklase
  2. Cytosol wegen Fructose-1,6-Biphosphatase
  3. ER wegen Glukose-6-Phosphatase (außer im Muskel weil keine G-6-Phosphatase im SR)

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280

Wie unterscheiden sich Glucogenese + Gluconeogenese bei Stimulation + Hemmung?

► Adrenalin/Insulin/Glucagon steuern welche Synthese im Zytosol abläuft

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282

Woraus besteht Fructose-2,6-Biphosphat + welche allosterischen Funktionen hat es?

= durch Phosphofructokinase-2 aus F-6-P

  1. Stimuliert Phosphofructokianse-1 (wandelt Fructose-6-P -> Fructose-1,6-Biphosphat)
  2. Hemmt Fructose-1,6-Biphosphatase (wandelt F-1,6-Biphosphat -> F-6-P)

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283

Wie ist Fructosekinase-2 aufgebaut?

1) Kinase + Phosphatase Aktivität (konträr, durch N-T regul.)

2) N-terminus mit Serin:

  1. Serin dephosphoryliert: Kinase Akt. überwiegt -> viel F-2,6-Biphosphat (aus F-6-P), PFK-1 + Glykolyse aktiv
  2. Serin phosphoryliert: Phosphatase Akt. überwiegt, wenig F-2,6-Bi = PFK1 inaktiv + Glykolyse gedrosselt + Gluconeogenese aktiviert

► In der Leber (Muskel nicht wiel kein Glucagonrezeptor) aus 3 Domänen

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284

Welchen Zusammenhang hat Glucagon/Insulin und PFK-2?

1) Glucagon → steigert Phorphatase Aktivität

  1. cAMP ↑ + aktiviert Proteinkinase A
  2. PK-A phosphoryliert PFK-2 + F-2,6-BiP ↓ + hemmt FK1

2) Insulin → steigert Kinase Aktivität (durch Dephosphor.)

  1. Aktiviert Proteinkinase1 + somit Dephosphorylierung
  2. Kinaseaktivität von PFK2 wird aktiv, F-2,6-BiP ↑

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285

Welche Funktion hat ATP-Citratlyase bei Glucoseüberschuss?

Spaltet Citrat + ATP + CoA → Oxalacetat + Acet-CoA

  1. Oxalacetat wird im Mitochondrium zu Malat, dann wieder zu Acetyl-CoA
  2. Biotin bindet CO2 auf Acetyl-CoA = Biotinabhängige Carboxylierung (auch bei Pyruvat-Carboxylase)
  3. Acetyl-CoA  durch Acetyl-CoA-Carboxylase → Malonyl CoA → C3-Körper

► Endprodukt hemmt, Citrat steigert Acetyl-CoA

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286

Welche Aufgabe hat Acetyl-CoA-Carboxylase?

  1. Verlängert insulinabhängig Acetyl-CoA -> Malonyl-CoA
  2. Glucagon wird phosphoryliert (für Fettsäuresynthese)

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288

Was ist die Fettsäuresynthese?

  1. Multienzymkomplex welches Palmitin/Stearinsäure liefert (nur gesättigte FS, keine längerkettigen FS)
  2. Acetyl-CoA wird durch Carboxylierung -> Malonyl-CoA
  3. Malonyl-CoA binden an Acyl-Carrier-Protein indem:
  4. H2O entzogen + Doppelbindung gebildet wird
  5. NADPH/H+ löst Dopp.Bind. + Reste gehen zu Cyteidein
  6. Zentrale Gruppe wird für Malonyl-CoA frei = Shift

►Kondensation → Reduktion → Dehydrierung → Reduktion → Shift-Reaktion

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289

Welche allosterischen Regulationen gibt es bei Pyruvatcarboxylase, Phosphofructokinase, Pyruvatkinase und Pyruvat-Deydrogenase?

1) ↑Glucose -> ↑Hexokinase bei Glucogenese (Produkthemmung durch Glu-6-P)

2) ↑ Lactat, Glycerin, glucogene AS -> schneller Gluconeog.

3) Pyruvatcarboxycl. (Pyruvat->Oxalacetat), ↑ Fett, ↑ Acetyl-CoA + dadurch Pyruvatcarboxyclase (pos. allost. Effektor)

4) Phosphofructokinase-1 (F-6-P -> F-1,6-BiP), ATP positiver Affektor, ATP = allost. Inhibitor

5) Pyruvatkinase: AS = allost. Inhibitoren

6) Pyruvat-Dehydrogenase: Acetyl-CoA = allost. Inhibitor

 

295

Wie läuft die Fettsäuresynthese ab?

296

Wie werden Fettsäuren zu Acetyl-CoA aktiviert?

Welche Rolle spielt Carnitin-Acyl-Transferase?

= FS + ATP -> Acyladenylat -> Acyl-CoA

  1. Vom Cytosol -> Mitochondrium durch Carnitin-Carrier, da FS noch nicht aktiviert sind + so nicht diffundieren
  2. CAT-I übernimmt Acylgruppe vom Acely-CoA (außen)
  3. CoA bleibt draußen, Acyl geht rein, freies Carnitin wird über Antiporter rausgeschleußt
  4. CAT-II überträgt Acylgruppe auf Coenzym-A > Acyl-CoA (in Mitochondrien Matrix)

► kostet 1 ATP

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297

Was ist die beta-Oxidation?

= Acyl-CoA Abbau durch Oxidation am β-C-Atom

  1. In Mitochondrien von Skelett + Herzmuskel
  2. Oxidation am beta-C-Atom (FAD-abhängig)
  3. Hydratisierung
  4. Oxidation (NAD-abhängig)
  5. Thioklastische Spaltung durch CoA (Abspaltung eines Acetyl-CoA's für neuen Zyklus)
  6. FADH2 + NADH/H+ in Atmungskette

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298

Welche Aufgabe hat die Acyl-CoA-Dehydrogenase?

  1. Oxidiert Acyl-CoA zu Enoyl-CoA
  2. Es werden 2 H-Atome entfernt > Doppelbindung zw.

    α + β C-Atom

  3. FAD-abhängig (Prot/Elektronen -> FADH2 übertragen)

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299

Wie läuft die Hydratisierung der β-Oxidation ab?

  1. Wasseranlagerung (Hydratisierung) an Enoyl-CoA
  2. Doppelbindung aufgelöst + OH-Gruppe gebildet
  3. Es entsteht 3-Hydroxyacyl-CoA

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300

Welche Funktion hat die Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase?

  1. 3-Hydroxyacyl-CoA -> 3-Ketoacyl-CoA
  2. OH-Gruppe oxidiert > Carbonylgruppe am β-C-Atom

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301

Was ist die Thiolyse der β-Oxidation?

= 3-Ketoacyl-CoA + CoA -> Acetyl-CoA + Acyl-CoA

  1. Carbonylgr. von SH-Gr. angegriffen> Thiokl. Spaltung
  2. Acetyl-CoA Abspaltung (Acyl-CoA um 2xC kürzer)
  3. Acyl-CoA während Oxidation an CoA gebunden

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302

Wie verläuft der Abbau von ungeradzahligen FS?

  1. Bilden ebenfalls Acetyl-CoA, aber im letzten Schritt:
  2. Propionyl-CoA  (statt Acetyl-CoA) wird zu > D-Methylmalonyl-CoA (Coenzym Biotin)
  3. Bildung L-Methylmalonyl-CoA > Succinyl-CoA durch Methylmalonyl-CoA-Mutase (Coenzym Cobalmin)

► Palmitin: 7 Acetyl-CoA in 6 Runden, 2 in letzter Runde

► Geradzahlige FS: Abbau durch Reduktase + Isomerase in Peroxisomen zu langen FS (Acetyl-CoA-Oxidase > H2O2)

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303

Welche Rolle spielen Flavoproteine in der β-Oxidation?

  1. Übertragen e- der β-Oxidation auf FAD, dann auf ETF:Q-Oxireduktase, dann auf Ubichinon
  2. ETF = Elektronen-transferierendes-Flavoprotein

► FAD stammt von Acyl-CoA-Dehydrogenase

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304

Wie verläuft der Abbau von ungesättigten bzw. mehrfach ungesättigten Fettsäuren?

Ungesättigte FS:

  1. Doppelbindungen haben cis-Konfiguration, Körper kann aber nur Trans lösen > Umwandlung nötig durch:
  2. Isomerasen-Verschiebung, dann Hydratisierung, Oxidierung + Thiolysierung

Mehrfach ungesättigte FS: viele cis nacheinander (= beide Substituenten (Reste) auf der gleichen Seite)

  1. Reduktase trennt Cis-Konfiguration (mit NADPH/H+)
  2. Isomerasen shiftet cis in trans
  3. Aceyl-CoA-DH oxidiert β-C-Atom

305

Was ist das Zellweger-Syndrom, das Refsum-Syndrom und die Adrenoleukodistrophie?

Zellweger-Syndrom (Keine Peroxisomen)

  1. Keine Synthese + Abbau langkettiger FS
  2. Turmschädel (offene Fontanellen), Hypotonie, Tod nach 1 Lj, Muskeln nicht innerviert

Refsum-Syndrom (Phytansäure nicht abgebaut)

  1. Phytansäure in Pflanzen (verzweigt + viele Methylgr.)
  2. Abbau durch Phytanoyl-CoA-Synthase/Hydroxylase
  3. Sonst Anreicherung im Serum/Organen, greifen Nervenbahnen an (aut.rez)

Adrenoleukodystrophie (Peroxisomale Stoffwechselkh)

  1. Transportproteine defekt > langk. FS gelangen nicht in Peroxisomen > Anlagerung an weiße Substanz/Nerven
  2. Nervenbahnen zerstöhrt (Blindheit ->  N.opticus)

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306

Was ist der Unterschied zw. β-Oxidation und Fettsäuresynthese?

β-Oxidation:

  1. Läuft in den Mitochondrien ab
  2. Acyl-Carrier ist Coenzym A
  3. FAD + NAD+ nötig
  4. Produkt ist Acetyl-CoA (kein Malonyl-CoA vorhanden)!

Fettsäuresynthese:

  1. Läuft im Cytosol ab
  2. Aktiviert FS -> Acyl-CoA
  3. Acylcarrier ist phosphopantethein + Cystein
  4. NADPH nötig
  5. Produkt ist Malonyl-CoA

strikt getrennte Zellkompartimente!

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307

Wie läuft die Fettsäurestoffwechsel Regulation ab?

  1. Insulin aktiviert Proteinphosphatase + aktiviert Acetyl-CoA-Carboxylase > FS-Synthese in der Leber, aber reguliert keine Lipase
  2. Durch Glucagon > hormonsensitive Lipase aktiviert + freie FS von Albumin transportiert (nicht VLDL oder Chilomikronen!), Aufnahme in Leber + Oxidation
  3. Acetyl-CoA-Carboxylase wird phosphoryliert > deakt. Proteinkinase-A > Synthese wird gehemmt + FS werden freigesetzt

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308

Wie erhalten Gehirn Erythrozyten ihre Fettsäuren?

  1. Gehirn: FS gelangen nicht durch Hirnschranke, deshalb Versorgung durch Glucose aus Cori-Zyklus
  2. rBK: Keine Mitochondrien -> kein FS-Verwertung

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309

Wann werden Ketonkörper gebildet + welche sind nachweisbar?

  1. Durch Fasten > KH-Verminderung > erhöhte Lipolyse
  2. Viel Acetyl-CoA > Bildung Ketonkörper in der Leber
  3. Wichtig fürs Gehirn
  4. Im Blut: Hydroxybutyrat, Acetoacetat, Aceton

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310

Wie entstehen Ketonkörper?

  1. Nahrungskarenz/DM > Überangebot Acetyl-CoA
  2. Durch Thiolase 2-Acetyl-CoA -> 2 Acetacetyl-CoA
  3. HMG-CoA-Synthase + Acetyl-CoA > HMG-CoA
  4. HMG-CoA-Lyase durch Abspaltung Acetyl-CoA > Acetacetat > zerfällt spontan zu Aceton + CO2 oder:
  5. Wird mit NADH/H+ zu β-Hydroxybutyrat
  6. Energie nur aus β-Hydroxybutyrat + Acetacetat!

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311

Wie werden Ketonkörper im extrahepatischen Gewebe umgewandelt?

  1. β-Hydroxybutyrat-HD wandelt: β-Hydroxybutyrat + NAD+ -> Acetoacetat + NADH/H+
  2. 3-Ketoacyl-CoA-Transferase wandelt Acetacetat + Succinyl-CoA -> Acetoacetyl-CoA + Succinat (in Leber nicht vorhanden = kein Ketonkörperabbau)
  3. Thiolase wandelt Acetoacetyl-CoA + CoA -> 2 Acetyl-CoA (für Citratzyklus)
  4. Fettabbau fließt in Gluconeogenese (100 g KK/Tag)

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312

Wie verläuft dei Phenylalanin-Hydroxylase-Reaktion?

  1. Tyrosin-Transaminase: entfernt Aminogruppe (Coenzym PALP) -> para-Hydroxyphenylpyruvat  (nur bei ausreichend Tyrosin + Cortisonstimulation)
  2. p-Hydroxyphenylpyruvat-Hydroxylase: Carboxyl weg, O2 dazu, Entstehung Homogentisat
  3. Homogentisat-Dioxygenase: katalysiert Ringspaltung -> Maleyl-Acet-Acetat (MAA)
  4. MAA-cis-trans-Isomerase: bildet Dopp.Bind. >Fumaryl-AA
  5. Fumaryl-AA-Hydrolase: baut H2O ein > Fumarat + Acetacetat (Energiesubstrate)

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313

Was ist die Alkaptonurie?

  1. Homogentisat-Dioxygenase läuft nicht effizient ab
  2. Homogentisat ↑ und Maleylacetacetat ↓
  3. Urin wird nach 2h schwarz > Oxidation Homogentisat
  4. Auch im Schweiß > Pigmentablagerungen
  5. Therapie: Proteinarme Ernährung

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314

Was ist Tyrosinanämie Typ 1?

= Defekte Fumarylacetacetase (am Ende v. Synthese)

  1. Fumaryacetacetase kann Hämatopoese inhibieren + bildet Succinylaceton > Stoffwechselprobleme > Tod als Kind
  2. Leberversagen, Neuropathiem Hämsynthesestörung
  3. Therapie: NTBC hemmt Hydroxyphenylpyruvat-Oxidase

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315

Was ist Melanin?

= schwarzer Farbstoff aus Tyrosin

  1. Tyrosin -> Dopa + O2 -> Dopachonin -> Dopachrom -> Melanin
  2. In Melanozyten der Haut gebildet
  3. Dopachonin + Cystein > Phäomelanin für rote Haare
  4. Albinismus: fehlende Pigmentierung + Schädigung durch Licht

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316

Welche AS ist Ausgangspunkt für die Katecholaminsynthese?

(Altfrage)

= im Nebennierenmark durch Tyrosin = essentiell!

  1. Tyrosin-HDL: Tyrosin > Dopa + Cofaktor Tetra-hydro-biophterin
  2. L-AS-Decarboxylase: Dopa > Dopamin + Coenzym PALP (Aminogruppe lagert sich an Pyridoxalphosphat)
  3. PALP: kann Schiff'sche Basen binden + nötig bei Bildung Serotonin + Cystein > Taurin + wichtig für AS-Stoffwechsel!

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317

Was ist das Redoxsystem Tetra-hydro-biopterin?

= Monooxidase zur Bildung von 2H-Atomen

  1. Tetrahydrobiopterin > Hydroxy-tetra-hydro-biopterin > Dihydro-biopterin > Dihydro-pterin-Reduktase bildet Tetra-hydro-biopterin + 2H-Atome

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318

Wozu dient die Dopamin-Monooxidase?

= Bildung Noradrenalin aus Dopamin