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Zur Erinnerung...
- Ein wichtiger Schritt beim Abbau der Aminosäuren ist dieDesaminierung durch Transaminasen. Viele As übertragen ihreAminogruppe auf -Ketoglutarat, wobei Glutamat entsteht.-Alle Transaminasen enthalten Pyridoxalphosphat (PLP) als Cofaktor. PLP hat eine Aldehydgruppe, die mit der Aminogruppe der AS eineSchiff‘sche Base ausbildet und eine Elektronenfalle, die eine Bindungam -C-Atom destabilisiert.-Die Aminogruppen werden durch die Glutamat-Dehydrogenase vomGlutamat als Ammoniak abgespalten.-Das Ammoniak wird in der Leber durch den Harnstoffzyklus in Harn-Stoff umgewandelt und ausgeschieden.-Der Harnstoffzyklus ist durch Fumarat mit dem Citratzyklus verbunden.
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Gendefekte im Harnstoffzyklus
. -Defekte im Harnstoffzyklus haben verherende Ursachen, da es keine Alternative zum Ausscheiden von Ammoniak im Körper gibt.- Sämtliche Defekte im Harnstoffzyklus führen zu einem erhöhtenSpiegel an Ammoniak im Blut (Hyperammonämie).- Häufige Krankheitszeichen: Irreversible Gehirnschädigung, Koma.-Es ist noch unklar, warum Ammoniak so toxisch ist. Möglicherweisewird sehr viel Glutamin (aus Glutamat und Ammoniak) gebildet,was toxische Effekte hervorruft.
-Es gibt Strategien, einige Defekte des Harstoffzyklus auszugleichen:Bsp: Argininosuccnase-MangelCarbamoylphosphat-Synthase-MangelOrnithin-Transcarbamoylase-Mangel
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Argininosuccinase-Mangel
Carbamoylphosphat-Synthetase-Mangel
Ornithin-Transcarb-amoylase-Mangel
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Argininosuccinase-Mangel
Überschuss an Arginin in Nahrung
(+wenig Protein in Nahrung)
Behandlung einer Argininosuccinase-Defizienz
Kann ausgeschiedenwerden!!
(Übernimmt die Rolledes Harnstoffs)
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Argininosuccinase-Mangel
Carbamoylphosphat-Synthetase-Mangel
Ornithin-Transcarb-amoylase-Mangel
Führt zum Überschuss an Gylcin und Glutamin
Harnstoffdefekte II
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Zwei Wege überschüssige As aus demKörper zu entfernen
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Entsorgung von überschüssigem Stickstoff
-die meisten terrestrischen Wirbeltieretiere sind ureolytisch.
-viele aquatische Tiere (Vertebraten und Invertebraten) könnenAmmoniak direkt an die wässrige Umgebung abgeben (ammoniotelische Tiere).
-Vögel und Reptilien scheiden Stickstoff häufig in Form vonHarnsäure aus (uricotelische Organismen)
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Der Abbau des Kohlenstoffgerüsts der AS
- Ziel dieser Abbauwege ist es, das Kohlenstoffgerüst der desaminierten Aminosäuren in Stoffwechselprodukte umzuwandeln, die zur Synthesevon Glucose/Fetten oder zur Erzeugung von Energie genutzt werden können.
-Die 20 proteinogenen Aminosäuren werden in nur 7 simple Stoffwechselprodukte überführt:Pyruvat, Acetyl-CoA, Acetacetyl-CoA, Succinyl-CoA, -Ketoglutarat,Fumarat und Oxalacetat.
-AS die zu Acetly-CoA und Acetacetyl-CoA abgebaut werden sindketogene AS (zur Herstellung von Ketokörpern und Fettsäuren geeignet).-As die zu Pyruvat, Succinyl-CoA, a-Ketoglutarat, Fumarat oder OAAabgebaut werden, heiße glucogene AS (eine Nettosynthese von Glucoseist aus diesen Verbindungen möglich).
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vollständigKetogen
Die glucogenen und ketogenen Aminosäuren
die anaplerotischeReaktion
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4 kleine As werden zu Pyruvat umgebaut
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-Ketoglutarat als Eintrittsstelle in den Citratzyklus
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Succinyl-CoA
Einige unpolare As werden zu Succinyl-CoA umgewandelt
(Identisch zur Umwandlung von ungeradzahligen Fettsäuren,cobalaminabhängige Reaktion)
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Der Abbau von Met erfolgt über die Bildung von SAM
dieses Molekül ist ein verbreiteterMethylgruppendonor
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Genug vom Aminosäureabbau...
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Der Glykogenstoffwechsel
-Glucose wird im Körper als Glycogen gespeichert. Aus diesemSpeicher muss kontrolliert die Glucose bei Bedarf freigesetzt werden.(der Glycogenspeicher ist der Puffer für die Aufrechterhaltung desBlut-Glucosespiegels).
Glucose ist für den Körper extrem wichtig:-Das Gehirn hat Glucose als primäre Energiequelle-Glucose kann sehr schnell sowohl aerob als auch anaerob zu Energie umgewandelt werden.
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Die Struktur des Glycogens
ca. jede 10. Einheit istauch -1,6 verknüpft
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Die Glycogenspeicher sind in der Leber und imSkelettmuskel
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Ein erster Überblick
1. Schritt: Freisetzung
2. Schritt: Umformung
3. Schritt: Einschleusen inden Stoffwechsel
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Der erste Schritt: Die Freisetzung von Glucoseaus Glycogen
-Die Glycogen-Phosphorylase ist das Schlüsselenzym beim Glycogen-abbau.-Die Phosphorylase-Reaktion ist energetisch vorteilhaft, da eine Hydro-lyse der Bindung eine anschließende Phosphorylierung der Glucoseunter ATP-Verbrauch notwendig machen würde.
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Die Glycogen-Phosphorylase: Ein PLP-abhängiges Enzym
Das Phosphat zurSpaltung
Wasser muss ausgeschlossen werden,um eine Hydrolyse zu vermeiden
Das Enzym ist prozessiv, kann also mehrere Spaltungen machen, ohne sichvom Glycogen zu lösen.
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Wie bei den Transaminasen:ein PLP im aktiven Zentrum
(Vorstufe: Vitamin B6)
Bei der Phosphorylase-Reakion ist das Phophatdes PLPs beteiligt!(als Protonen-Acceptorund Donor)
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Der Phosphorylasemechanismus
Säurekat.
-1,4-Bindung
Basekat.
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Das Problem mit den Verzweigungsstellen
-2 Enzyme machen das „debranching“