Biochemie Stoffwechsel at TU Dortmund

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Kaliumkanal

- Funktionsweise

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Ionophore


- Was ist das?

- Klassen?

- Beispiele!

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Was versteht man unter „Salvage Pathway“?


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Aus was für Ausgangsstoffen werden Purine biosynthetisiert? Mit was für Experimenten kann man dies herausfinden? 


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Was sind wesentliche Unterschiede zwischen der Biosynthese von Purinen und Pyrimidinen?


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Membrantransport


aktiver / passiver Transport

Transportproteinklassen

Gekoppelte Carrier

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Na/K-ATPase


- Transport von was und wie viel?

- Beschreibung Mechanismus mit Wörtern

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PRPP


-Ganzer Name

-Physiologische Bedeutung

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Regulation der de-novo-Purinbiosynthese

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Lesh-Nyhan-Syndrom

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Flüssig-Mosaik-Modell

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de-novo-Synthese: Pyrimidine vs. Purine

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Biochemie Stoffwechsel

Kaliumkanal

- Funktionsweise

  • Stabilisierung des K-Ions in der Mitte der Membran erfolgt durch eine wassergefüllte Tasche und durch die elektrische Dipole der Poren Helices
  • Im Selektivitätsfilter werden spezifisch aufgrund der Ionen-Größe nur K-Ionen stabilisiert. Energie die durch Desolvatisierung verloren wird, wird durch Chelatisierung durch die Carbonylkohlenstoffe des Kaliumkanals aufgefangen
  • Zustand kann über verschiedene Mechanismen geregelt werden

Biochemie Stoffwechsel

Ionophore


- Was ist das?

- Klassen?

- Beispiele!

Ionophore: Ionencarrier

Klassen:

  • Mobile Ionen-Carrier
  • Kanalbildner

Beispiele:

  • Valinomycin (Cycloprotein)
  • Kronenether

Biochemie Stoffwechsel


Was versteht man unter „Salvage Pathway“?


Zurückgewinnung von Purine (die de-novo Synthese kostet 7 ATPs und ist somit sehr ungünstig).


Es ist speziesabhängig: Säuger verwenden APRT und HGPRT. Diese ENzyme werden allosterisch durch PRPP aktiviert und durch die Produkte gehemmt (feedback-Inhibierung).

Biochemie Stoffwechsel


Aus was für Ausgangsstoffen werden Purine biosynthetisiert? Mit was für Experimenten kann man dies herausfinden? 


Ausgangsstoffe: Glutamin (bringt NH2); Glycin (bringt 3 Atome auf einmal); Aspartat (bringt NH2); HCO3-; 2 mal Format.


Experiment: Radioisotop-Futterversuche mit Tauben. Die ausgeschiedene Harnsäure (oxidiertes Purin) kann dann untersucht werden.

Biochemie Stoffwechsel


Was sind wesentliche Unterschiede zwischen der Biosynthese von Purinen und Pyrimidinen?


Pyrimidinbiosynthese wird der Ring NICHT an der Ribose aufgebaut, während die Purinsynthese an der Ribose aufgebaut wird. Dazu kommt, dass in der Pyrimidnsynthese die Ringatome aus Carbonat stammen (zum Teil).

Biochemie Stoffwechsel

Membrantransport


aktiver / passiver Transport

Transportproteinklassen

Gekoppelte Carrier

aktiver Transport:

  • durch Energieeinfluß (Licht oder ATP-Hydrolyse) getrieben
  • gegen dem Gradientem


passiver Transport:

  • ohne Energieeinfluss
  • entlang des Gradienten


KLASSEN

Pumpe:

  • aktiver Transport unter Verbrauch von Energie
  • Na+ / K+ - ATPase


Carrier und Kanäle:

  • passiver Transport
  • Kaliumkanal / Na+ - Glucose - Carrier


GEKOPPELTE CARRIER

transport von 2 Moleküle/Soluten gleichzeitig, einer mit, das andere gegen den Gradienten

symporter:

  • beide Moleküle werden auf dieselbe Seite der Membran transportiert


antiporter:

  • Moleküle werden auf die jeweils gegenüberliegende Seite der Membran transportiert

Biochemie Stoffwechsel

Na/K-ATPase


- Transport von was und wie viel?

- Beschreibung Mechanismus mit Wörtern

Baut Na/K-Gradienten auf (Ruhepotential)


Transport: Pro 1 ATP werden 3 Na nach außen und 2 K nach innen transportiert


Mechanismus:

1) Na bindet im Cytosol ans Enzym

2) ATP getriebene Konformationsänderung des Enzyms und freisetzen von Na im extrazellulären Raum

3) K bindet im extrazellulären Raum an das Enzym

4) Konformationsänderung des Enzyms durch Dephosphorylierung und freisetzen des K ins Cytosol

Biochemie Stoffwechsel

PRPP


-Ganzer Name

-Physiologische Bedeutung

Phosphoribosylpyrophosphat


Physiologische Bedeutung:

  • in der Pyrimidinbiosynthese zum Anbringen der Ribose an Orotat
  • erste und sehr wichtige regulatorische Zwischenstufe in der Purinbiosynthese
  • Biosynthese der Nucleobasen wird über PRPP Verfügbarkeit reguliert

Biochemie Stoffwechsel

Regulation der de-novo-Purinbiosynthese

1. Schritt bei der Aktivierung von PRPP durch den Enzym Ribosephosphat-Pyrophosphokinase

  • Inhibition durch ADP/GDP


2. Schritt bei dem Einbau von N9 durch die Amidophosphoryl-Transferase

  • Inhibition durch AMP/ADP/ATP/GMP/GDP/GTP

allgemein:

  • allosterische Vorwärtsaktivierung durch PSPP
  • Feedbackinhibierung nach Verzweigung von IMP
  • Regulation von Adenin und Guanin je nach Konzentration/Verhältnis, gegenseitige Aktivierung

Biochemie Stoffwechsel

Lesh-Nyhan-Syndrom

Purin-Recycling / Salvage Pathway


Das betroffene Enzym ist HGPRT = Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase.

Mangel bewirkt:

  • Überschuss an Harnsäure, da Hypoxanthin nicht recycled wird
  • Purinbasen müssen fast ausschließlich de-novo Synthetisiert werden was zu einem hohe, Energieaufwand führt


Syndrom:

Symptome:

  • geisitge Behinderung
  • spastisches Verhalten
  • Hang zur selbstzerstörung

Behandlungen:

  • Medikamentös (Inhibierung des Abbauenzyms)
  • Enzymersatztherapie

Biochemie Stoffwechsel

Flüssig-Mosaik-Modell

Hauptstrukturelemente sind amphiphilen Molekülen (Cholesterol, Phospholipide, Glykolipide) die eine Doppelschicht aufbauen in die Proteine (Glykoproteine) (integrale und periphere) gebunden sind. Membranbestandteile sind hoch dynamisch und heterogen in der Membranebene organisiert. Koexistenz vom mehr oder weniger geordnete submikrometergröße Lipid-Protein-Inseln (Cholesterin und Sphingolipid reiche Regionen) mit fluideren Regionen. Man nimmt an, dass die laterale Heterogenität der Lipidmatrix wichtig für deren Funktion ist

Biochemie Stoffwechsel

de-novo-Synthese: Pyrimidine vs. Purine

Pyrimidine werden als Orotat an PRPP kondensiert


Purine werden direkt am precursor PRPP aufgebaut. Zusätzlich können Purine auch recycled werden

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