Biosynthesen 2. Flashcards
Struktur von Cocain zeichnen. Wie ist der molekulare Wirkungsmechanismus?
Stammpflanze, Wirkung, Verwendung
Tropanalkaloide: Synthese Cocain vom Ornithin ausgehend viel zu den Grundgerüsten;
Cocain - Alles (Metaboliten von Cocain im Körper)
Cushgygrin Vorkommen, Cocain Extraktion, Wirkung& Verwendung(Gehirn,OP), Stammpflanze Offizinell, Inhaltsstoffe
Gehöhren auch zu den Tropaalkaloiden
Erythroxylum coca - Cocastrauch Erythroxylaceae
Folium Cocae Cocablatt
Steinfrüchte, unreif - grün ; reif - rot
Erythroxylum - Rotes Holz - hat eine rote Rinde
Cocainproduktion
Gewinnung der Cocapasta
- Anfeuchten mit Sodalösung Extraktion mit Kerosin
- Kerosinphase + saures Wasser
- Ausfällen der Cocabasen aus der wässrigen Phase mit Ca(OH)₂ oder
- NH3 ND getrocknet ⇒ Cocapapaste
- weitere Aufreinigung ⇒ 80-90% Cocain
Gewinnung des Cocains
- Abbau der Cocapasta zu Ecgonin
- Veresterung mit Benzoesäure und Methanol
Cocain - Leitsubstanz für Lokalanästetika
Hemmt die Aufnahme von Noradrenalin, Dopamin und Serotonin
Man unterscheidet zwischen peripherer und zentraler Wirkung
- > Cocain hat lokalanästhetische Wirkung
- > Cocain ist die Leitstruktur aller lokaler Lokalanästhetika
Es kommt durch Cocain zur Blockierung Spannungsabhängiger Natriumkanäle, der schnelle Einstrom von Natrium wird verhindert, es kommt zu keiner Depolarisation und KEINER Weiterleitung von Nervenimpulse = schmerzunempfindlich
Zusätzlich hat Cocain noch den Vorteil, dass es vasokonstriktorisch wirkt (Hemmer der Aufnahme von Noradrenalin), die lokalanästhetische Wirkung hält länger an.
Bei neuen moderneren Lokalanästhetika muss ein vasokonstriktur zugegeben werden.
Metaboliten von Cocain:
Cocain wird metabolisiert von CYP3A4 zu Norcocain. Dabei gibt es ganz unterschiedliche Metaboliten die entstehen.
beispielsweise Cocaethylen. Norcocaethylen.
Ethanol reduziert den Abbau durch die Enzyme Butyrylcholinesterase & Human cholinesterase bzw verstärkt die aktivität der Metaboliten.
Man muss im klaren sein, dass Cocain derivatisiert wird.
Cocain ist die Leitverbindung aller Lokalanästhetika.
Cuskhygrin Vorkommen:
Beiden findet man in Atropa Belladonna & in Coca Blätter
Struktur gegeben, Frage welcher Syntheseweg und welche Endprodukte (Glycerin-3-phosphatweg-Weg)
01.02.22 Glycerinaldehyd-3-Phosphat/Pyruvat Weg (= Acetat mevalonat unabhängig) zeichnen
Biosynthese von Isopentenylpyrophosphat aka Dimethylallylpyrophosphat –> Isoprenunit
Mono, Di, Tetraterpene Wo ?
weg sehr genua mit Enzymen
Terpenoid Synthese - 2 Wege, Pyruvat/Glycerinaldehyd-3-phosphat Weg genau zeichnen und beschreiben inkls. aller Enzyme
Wie wird die kleinste Einheit das Isopren synthetisiert?
Es gibt hier zwei Wege:
- Acetat/Mevalonat-Weg
- Glycerinaldehydphosphat/Pyruvat-Weg
Wichtig ist, dass diese beiden BS-Wege gibt, und sie teilweise Parallel zueinander ablaufen. Allerdings gehört auch ganz unterschiedlich je nachdem welche Pflanze vorliegt.
Basierend auf den Isopren-Einheiten kommt es zu Kopf-Schwanz Verknüpfungen. Es entstehen dann die Monoterpene.
Also 10C-Atome.
Acetat/Mevalonat-Weg (Pyruvat unabhängig)
Biosynthese von Isopentenylpyrophosphat aka Dimethylallylpyrophosphat –> Isoprenunit
Warum Enzym HMG-CoA für Pharmaindustrie von Bedeutung
Wie wird die kleinste Einheit das Isopren synthetisiert?
Es gibt hier zwei Wege:
- Acetat/Mevalonat-Weg
Warum Acetat/Mevalonat-Weg? Weil er ausgehend von Acetyl-CoA geht und sich im Zuge der Biosynthese Mevalonsäure bildet.
Gerade der Schritt von 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Und wird katalysiert die HMG-CoA-Reduktase.
Hier greifen auch die Statine ein.
Statine haben lipidsenkende Eigenschaften, beruhen auf der Hemmung der körpereigenen Cholesterinbildung durch die kompetitive Inhibition der HMG-CoA-Reduktase.2. Glycerinaldehydphosphat/Pyruvat-Weg
Wichtig ist, dass diese beiden BS-Wege gibt, und sie teilweise Parallel zueinander ablaufen. Allerdings gehört auch ganz unterschiedlich je nachdem welche Pflanze vorliegt.
Basierend auf den Isopren-Einheiten kommt es zu Kopf-Schwanz Verknüpfungen. Es entstehen dann die Monoterpene.
Also 10C-Atome.
01.02.22 Apigenin/Luteolin zeichnen (Flavone); Synthese erklären: Wie malonylCoa an die Zimtsäure angehängt bzw was ist Starter Molekül ?
Synthese von Apigenin aufzeichnen
Haben als Startmolekül Zimtsäurederivat (para-Cumarsäure-CoA)+
3x Malonyl-Coadiese werden addiert (Kette verlängert sich um 6 C)
–> Es entsteht eine Zwischenstufe der Polyketosäure, die Cyclisiert
Referenz zur Vorherigen Folie, nach dem Cyclisieren entsteht ein Chalkon, durch eine Isomerase kommt es dann zur Bildung von Flavanone
Warum werden hier immer die Phloroglucinderivate besprochen?
Ausgehend von einer aktivierten Säure (Beispielsweise der Zimtsäure, Cumarsäure, Ferulasäure, Sinapinsäure —> Leiten sich alle von Shikimisäure/Chorisminsäure-Weg ab) und es kommt zur Reaktion mit 3Malonyl-CoA .Es kommt zur Bildung dieser hypothetischen Zwischenstufe (der Polyketosäure) die sich dann stabilisiert.
Es ist nicht ganz klar, ob die Flavanone oder die Chalkone zuerst entstehen. Die beiden Formen stehen ja miteinander im GGW.
Diese beiden Formen dienen als Ausgangsform für die Synthese aller anderen Flavonoide.
Chorisminsäure Synthese
Shikimisäure- Chorisminsäureweg aufzeichnen, wichtige Strukturen
Shikimisäure & Chorisminsäure
Shikimisäure- Chorisminsäureweg welche Verbindungen entstehen
-aus welcher Synthese stammen phenylalanin und tyrosin, Ausgangssubstanzen nennen und Chorisminsäure zeichnen
Welche Biosynthesewege führen zur Bildung von Aromaten?
- Shikimisäure-Chorisminsäure-Weg
- Polyektid (Acetat-Malonat)-Weg
- Acetat-Mevalonat-Weg: Dieser führt zu den Isoprenen. Aber da können auch aromatische Verbindungen entstehen. Als Beispiel: Gossypl, Thymol oder Carvacrol
Ausgangssubstanzen sind
- > Phosphoenolpyruvat (entstand aus der Glykolyse)
- > D-Erythrose-4-Phosphat (entstand aus dem Pentosephosphatcyclus)
Beide Reagieren unter DAHP-Synthase zu DAHP, diese wird dann cyclisiert durch DHC-Synthase ; durch Wasserabspaltung kommt es zu Dehydroshikimisäure, kommt zur Reduktion durch NADPH+H+ zu D-Shikimisäure
Das Glyphosat hemmt dieses Enzym und es kommt nicht mehr zu Bildung von essentiellen Aminosäuren. Und dadurch sterben die Gräser ab bzw. mehr oder weniger alles.
Chorisminsäure und Prephensäure sind wichtige Ausgangsprodukte für essentielle Aminosäuren
- Tryptophan
- Tyrosin
- Phenylalanin
Lysergsäure Biosynthese
wo enthalten ….–> Mutterkorn
Wirkung
Ausgehend von Tryptophan,
–> umsetzen mit Isopentenylpyrophosphat - 4-Dimethylallyl-L-
Tryptophan
–> Oxidation der Methylgruppe zur Hydroxymethylengruppe und Ausbildung einer C-C-Bindung –> Chanoclavin-I
–> Chanoclavin-I wird Oxidiert zu Chanoclavin-I-aldehyd
- -> Aldehyd reagiert mit Aminofunktion –> Cyclisierung - Agroclavin
- -> obere Methylgruppe wird Hydroxyliert - Elymoclavin
- -> Oxidiert zur Carboxyl-Gruppe - Paspalsäure
- -> Umlagerung der Doppelbindung -> (+)-Lysergsäure
- -> Wird überführt in (+)-Lysergsäureamid
Zu den Lysergsäureamiden gehören Ergin und Ergometrin. und LSD (partialsynthetisch).
LSD wirkt über große Affinität an den Serotonin-Rezeptor den 5-HT2A-Rezeptor.
Synthese von Piperin
Piperin ist ein Alkaloid im weiteren Sinne. (N hat keine basischen Eigenschaften) ist aber ein Protoalkaloid (weil aus AS hergestellt)
Nicht im engeren Sinne
Piperidin wird mit
-> Zimtsäure-CoA und Malonyl-CoA umgesetzt und es entsteht Piperin
Biosynthese von Chrysophanol
Beim Pfeil ist die Zwischenverbindung / Die Polyketosäure. Es kommt dann zu einer Reduktion der Carbonylgruppe. Die wird eliminiert. Dann zur Reaktion mit weiteren 3 Malonyl-CoA. Also insgesamt auch 7Malonyl-CoA aber eben zwischendrin haben wir einen Unterschied um die OH-Gruppe zu eliminieren.
Als Startermolekül muss nicht immer Acetyl-CoA vorliegen. Es kann auch Propionyl-CoA vorliegen.
Je nachdem welches Startermolekül wir vorliegen haben, haben wir in Position 3 einen unterschiedlichen Rest.
Durch das Acetyl-CoA haben wir als Rest eine Methygruppe. Wäre PropionylCoA das Startermolekül, so hätten wir eine Ethylgruppe.
Coniin Synthese
Biosyntheses von Piperidinalklaoiden
Über den Polyketidweg zur Polyketosäure, es werden dann 2 Carbonylgruppen reduziert
5-Oxooctanal nimmt dann Alanin auf
Kommt zur Cyclisierung und zur Ausbildung beider Enantiomere
-> R und S.
Beide liegen im Schierling Conium maculatum (Apiaceae) vor.
Letale Dosis von Coniin liegt bei 0,5-1g Coniin.
Kommt zur Lähmung des Rückenmarks - Sokrates Schierlingsbecher.
Es kommt zuerst zu einer Erregung der quergestreiften Muskulatur und dann zur Lähmung. Atemmuskulatur wird gelähmt, bei vollem Bewusstsein
Das R-Coniin Emantiomer ist wirksamer als das S+Coniin
THC -Synthese
Es führen 2 verschiedene Biosynthesen zu den Tetrahydrocannabinolen
- Polyketid-Weg (Acetat-Malonat-Weg)
- Terpen-Biosynthese-Weg
-> Polyketid-Weg (Acetat-Malonat-Weg)
Startermolekül ist Hexansäure (Capronsäure), diese wird mit 3 Malonyl-CoA umgesetzt –> kommt zur Ausbildung des C12-Polyketid
–> Cyclisierung zur Olivetolsäure
Die Olivetolsäure reagiert mit Neroldiphosphat (was aus Geraniol hergestellt wurde), es entsteht die Cannabigerolsäure
Zum Schluss entstehen
- > D9-Tetrahydrocannabinolcarbonsäure –> R=COOH
- > D9-Tetrahydrocannabinol –> R=H
- -> Führ die Halluzinogene Wirkung verantwortlich
- *THC wird in der Schmerztherapie eingesetzt**
- *CBD** (aus Cannabidiolsäure ableitet –> COOH wird decarboxyliert), hat keine Psychoaktive Eigenschaften, Verwendung für Epileptischen Indikationen bei Kinder
Unterschied Zwischen CBD und THC, wir haben einen Ringschluss (links unten)
