Zur Erinnerung….

- Exportine und Importine sind die Rezeptoren für den Kern-Zytoplasma-Transport. Die Ran-GTPase kontrolliert die Richtung des Transports. -Proteine werden durch das Ubiquitin-System abgebaut. Der C-Terminusder Ubiquitin-Einheit wird über eine Isopetidbindung an das zu degradierende Protein geknüpft (Lys). Tetraubiquitin ist das Abbausignal.-Drei Enzyme ermöglichen die Ubiquitin-Konjugation: E1 (aktivierendesEnzym), E2 (konjugierendes Enzyme) und E3 (Ubiquitin-Ligasen).-Das Zusammenspiel von verschiedenen E2 und E3 ermöglichen eine breite Substratspezifität der Konjugationsreaktion.-Die Halbwertszeit eines Proteins wird durch die Natur seines N-Terminus (N-end rule) und/oder durch bestimmte interne Sequenzenbestimmt. -Das Proteasom baut Ubiquitin-konjugierte Protein ab.-Aminosäuren können über spezifische Enzyme abgebaut, und in denIntermediärstoffwechsel eingeschleust werden.

Der Abbau der Aminosäuren

-viele Aminosäuren transferieren die Aminogruppe auf -Ketoglutaratwobei Glutamat entsteht. Glutamat kann dann desaminiert werden.

-Der Transfer der -Aminogruppe auf eine -Ketosäure wird durchAminotransferasen (auch Transaminase genannt) katalysiert.

Die Transaminase-Reaktion

Bsp: Aspartat-Aminotransferase (OAA) Alanin-Aminotransferase (Pyruvat)

Merke: Diese Reaktionen sind reversibel, und können so auch fürdie Synthese von Aminosäuren aus -Ketosäuren verwendet werden!

häufig -Ketoglutarat häufig Glutamat

Der Kofaktor aller Transaminasen

Pyridingring,der leicht basisch ist.

Hydroxylgruppe dieleicht sauer ist.

die Aldehydgruppe ist wichtig für die Transaminierungsreaktion, da sie Schiff-Basenmit primären Aminen ausbilden kann

Der Kofaktor Pyridoxalphosphat

Die Schiff‘schen Basen

C

O

RH

R-NH2+ NHR‘R C H OH

NHR‘R C H

primäres Amin

Halbaminal(instabil)

-H2O

Imin(Schiff‘sche

Base)

As aus dem aktiven Zentrumdes Enzyms

Ein internes Aldimin wird zu einem externen Aldimin

As die desaminiert werden soll

PLP im aktiven Zentrum

Eine Elektronenfalle

Der Mechanismus der Transaminierung: 1. Schritt

Der Mechanismus der Transaminierung: 2. Schritt

Der Mechanismus der Transaminierung: 3. Schritt

Der zweite Teilschritt ist die Umkehrreaktion der erstenz.B. kann -Ketoglutarat jetzt mit dem PMP zumGlutamat reagieren.

Der zweite Teilschritt der Transaminierung

Aminosäure1 + -Ketosäure 2 Aminosäure 2 + -Ketosäure 1

Enzyme mit PLP als Cofaktor

-C-Atom

Das PLP destabilisiert häufig eineder drei Bindungen am -C-Atom.

CO2H+R

Die stereoelektronische Kontrolle

Die Bindung am -C die am meisten Senkrecht zu den-Orbitalen der Elektronenfalle steht, wird destabilisiert

(=stereoelektronische Kontrolle)

Die oxidative Desaminierung: 1.Schritt

Glutamat-Dehydrogenase

Vergleiche zur Oxidation von Alkoholen

-Die Hydrolyse der Schiff-Base setzt das Ammoniak frei. --Ketoglutarat kann dann an einer neuen Transaminasereaktion teilnehmen.

Die oxidative Desaminierung: 2.Schritt

Die Bilanz der oxidativen Desaminierung

Glutatmat-DHTransaminasen

Die Regulation der Glutamat-DH

-Glutamat-DH ist ein allosterisches Enzym mit 6 UE

-GTP und ATP sind allosterische Inhibitoren.-GDP und ADP sind allosterische Aktivatoren.

-Die Erniedrigung der Energieladung der Zelle beschleunigtden Abbau von Aminosäuren.

Serin und Threonin können direktdesaminiert werden

-die meisten AS übertragen die Aminogruppebei der Desaminierung auf -Ketoglutarat.-Ser und Thr können aber durch Dehydratasendirekt desaminiert werden.-Hydroxylgruppe am ß-C-Atom ermöglicht dieseReaktion.

Serin Pyruvat + NH4+

Threonin -Ketobutyrat + NH4+

Der Alaninzyklus- Der Aminosäureabbau findet häufig im Muskel und in anderen Geweben bei körperlicher Anstrengung und/oder in Fastenzeiten statt.-Diesen Geweben fehlen jedoch die Enzyme des Harnstoffzykluses.-Der Alanin-Zyklus gewährleistet den Transport von Ammoniak vom Muskel in die Leber:Der Muskel überträgt seine Stoffwechsellast auf die Leber

Pyruvat z.B.Gluconeo-

genese

Der Harnstoffzyklus

-ein Teil des beim Abbau der As gewonnen Ammoniaks wird in anabole Stoffwechselwege eingeschleust (z.B. Herstellung von Nucleinsäuren).-Der überschüssige Anteil wird durch die meisten Landwirbeltierein Harnstoff umgebaut und ausgeschieden (ureolytische Organismen).

H. Krebs und K. Henseleit (Medizinstudent) haben den Harnstoffzyklus als ersten zyklisch verlaufenden Stoffwechselweg beschrieben.

Der Harnstoffzyklus: ein erster Überblick

eine Aminogruppe kommt vom Aspartat!

Die Einschleusung des Ammoniaks in den Harnstoffzyklus

eine Reaktion der Carbamoyl-Synthase

-der Verbrauch von zwei Molekülen ATP macht die Reaktion nahezuirreversibel.

Der erste Schritt: Aktiverung des Bicarbonats

eine Anhydrid-Bindung(=energiereich)

Der zweite Schritt: Reaktion der energiereichen Anhydridbindung mit Ammoniak

(Carbaminsäure)

Dritter Schritt: Die Aktivierung der Carbaminsäure

wieder eine Anydridbindung(=energiereich)

hohes Gruppenübertragungs-Potential

Das Einschleusen von Stickstoff in denHarnstoffzyklus (in der Mitomatrix)

Nicht-proteinogene AS!

vgl. Lys vgl. Arg

Die cystosolische Phase des Harnstoffzyklus

wie üblich: die Reaktion wirddurch die Hydrolyse desPPi irreversibel gemacht!

ist Donor der zweiten Aminogruppe

Succinat

das Kohlenstoffgerüst desAspartats

Die Bildung von Arginin und Fumarat

Proteinogene As

Der letzte Schritt: Die Abspaltung von Harnstoff

zurück in die Matrix der Mitoszur Reaktion mit

Carbamoylphosphat

wird ausgeschieden

AspNH4+

Die Stöchiometrie des Harnstoffzyklus

CO2 + NH4+ + 3 ATP + Aspartat + 2 H2O

Harnstoff + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + Fumarat

2 ATP für die Herstellung von Carbamoylphosphat1 ATP AMP für die Herstellung von Argininosuccinat

Die Verknüpfung des Harnstoffzyklus mit anderen Stoffwechselwegen

Citratzyklus

Gluconeogenese