Altklausurfragen ETOX/LMC at Universität Potsdam

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AAS Prinzip, Komponenten erklären

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Sekundäre Pflanzenstoffe: Was ist das? 

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Geben Sie Beispiele für sekundäre Pflanzenstoffe an? Worauf beruhen die antioxidativen
Eigenschaften?

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Welche Pflanzenstoffe beeinflussen Nrf2? Beschreiben sie wie dadurch oxidative Prozesse in der
Zelle reguliert werden können?

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Veränderung von Sekundären Pflanzenstoffen durch Prozessierung/ Verarbeitung an einem Beispiel
erklären

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Was versteht man unter QuEChERS? Wie funktioniert das Prinzip? Welche Vorteile gibt es?

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Primäre ROS in der Zelle

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Definition Metabolisches Syndrom

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Was wird durch Übergewicht im Köper induziert? Auswirkung auf den Gesamtorganismus, welche und warum?

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Aktuelle Definition oxidativer Stress

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Unterschied in Aufbau und Substraten von 20 S und 26S/ 30S erklären

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Wie wird das Redox-Potenzial einer Zelle bestimmt und wie kann die Zelle das wahrnehmen?

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Altklausurfragen ETOX/LMC

AAS Prinzip, Komponenten erklären

AAS = Atomabsorptionsspektrometrie 

  • quantitative und qualitative Analyse von Metallen in wässrigen Lösungen und Feststoffen 
  • basiert auf Schwächung einer Strahlung durch Wechselwirkung mit freien Atomen 
  • Lichtquelle (Xenon-Bogen-Lampe o. Hohlkathodenlampe) emittiert Licht verschiedener Wellenlängen mit bestimmter Intensität 
  • Im Strahlengang befindet sich eine Atomisierungseinheit: hier wird der Analyt atomisiert. Dies geschieht durch eine Flamme (Flammen-AAS) oder durch einen Graphitofen (GS-AAS)
  • Nah Schwächung des Lichtstrahls  in der Atomwolke wird seine Intensität hinter der Atomisierungseinheit gemessen 
  • Es wird detektiert, wie viel des eingestrahlten Lichtes einer bestimmten Wellenlänge durch das zu messende Element absorbiert wurde. Detektion erfolgt mittels (CCD o. Photomultiplier)
  • Zum Schutz des Detektors ist ein Monochromator vorgeschaltet 
  • Es gilt das Lambert-Beersche-Gesetz 
  • Mit steigender Konzentration des Analyten in der Probe steigt die Schwächung des eingestrahlten Lichtes (Extinktion) proportional.

Altklausurfragen ETOX/LMC

Sekundäre Pflanzenstoffe: Was ist das? 

Sekundäre Pflanzenstoffe sind Substanzen, die von den Pflanzen als Abwehr-, Farb-, Duft- und Geschmacksstoffe sowie als Wachstumsregulatoren produziert werden. Ihnen werden zudem zahlreiche gesundheitsförderliche Eigenschaften für den Menschen nachgesagt. 

- nicht lebensnotwendig für Pflanze 

- Einteilung aufgrund von Struktur und chem. Eigenschaften 

- können Risiko bestimmter Krankheiten senken

Altklausurfragen ETOX/LMC

Geben Sie Beispiele für sekundäre Pflanzenstoffe an? Worauf beruhen die antioxidativen
Eigenschaften?

  1. Isothiocyanate: Regulation von Nrf2 und Keap1 --> Expression von antioxidativen Enzymen 
  2. Carotinoide: physical quenching --> Deaktivierung von Singulettsauerstoff: a) Carotinoide gehen in einen angeregten Triplettzustand über b) Nach Abgabe von Wärme gehen sie in den Grundzustand 
  3. Glucosinolate: Erhöhung des zellulären GSH-Spiegels 

Altklausurfragen ETOX/LMC

Welche Pflanzenstoffe beeinflussen Nrf2? Beschreiben sie wie dadurch oxidative Prozesse in der
Zelle reguliert werden können?

Isothiocyanate 

  • Nrf2 gebunden an Keap1 
  • Isothiocyanate bedingen Trennung --> Nrf2 ist aktiv und transloziert in Zellkern 
  • lagert sich dort mit Maf zusammen 
  • --> Expression von antioxidativen Enzymen/Proteinen: NADPH-Chinon-Oxidoreduktase, Glutathion-S-Transferase, Hämoxygenase 1

Altklausurfragen ETOX/LMC

Veränderung von Sekundären Pflanzenstoffen durch Prozessierung/ Verarbeitung an einem Beispiel
erklären

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Altklausurfragen ETOX/LMC

Was versteht man unter QuEChERS? Wie funktioniert das Prinzip? Welche Vorteile gibt es?

- quick, easy, cheap, efficient, rugged, safe 

- ist eine Probenvorbereitungsmethode zur Bestimmung von Rückständen in Lebensmitteln 

- Die zu untersuchenden Substanzen werden mittels Flüssig-Flüssig-Extraktion extrahiert. Der Extrakt kann anschließend mit unterschiedlichen Reinigungsmethoden weiter aufgereinigt werden (zum Beispiel unter Anwendung dispersiver Festphasenextraktion). Anschließend wird der Extrakt mittels chromatographischer Verfahren gemessen.

- Vorteil: weniger Probeneinsatz, weniger Zeit bei der Aufarbeitung sowie weniger Lösungsmitteleinsatz benötigt und somit auch kostengünstiger ist.

Altklausurfragen ETOX/LMC

Primäre ROS in der Zelle

  • Superoxid 
  • Hydroperoxyl
  • Wasserstoffperoxid 
  • Stickoxid 


Folgeprodukte: 

  • H2O2 --> Hydroxylradikal via Fenton 
  • Superoxid + Stickoxid --> Peroxynitrit 

Altklausurfragen ETOX/LMC

Definition Metabolisches Syndrom

Ist eine Sammelbezeichnung für verschiedene Krankheiten und Risikofaktoren für Herz-Kreislauferkrankungen. Hierbei müssen mind. 3 der unten genannten Faktoren erfüllt sein: 

  • Visceral Obesity 
  • erhöhter arterieller Blutdruck 
  • Dysglykämie 
  • Erhöhte TGs
  • Verringertes HDL Cholesterol 


Risikofaktoren für diese Erkrankung sind: 

  • Gewicht
  • Genetik
  • Alter
  • Lebensstil
  • kalorische Überversorgung 

Altklausurfragen ETOX/LMC

Was wird durch Übergewicht im Köper induziert? Auswirkung auf den Gesamtorganismus, welche und warum?

Übergewicht = Systemische Inflammation und Änderung des Immunmetabolismus 

  • Fettsäuren (steigt) 
  • Hormone (steigt) 
  • Lipidturnover (sinkt) 
  • Inflammatorische Makrophagen (steigt) 
  • iNOS (steigt) (Zusammen mit Superoxid = ROS (steigt)) 
  • Veränderte Adipozytokin-Sekretion 

--> Akkumulation von Immunzellen im Fettgewebe --> Komplexes inflammatorisches Netzwerk wird in Gang gesetzt 


  • M1-Makrophagen sezernieren: TNFa, IL6, MCP-1 --> Förderung der Insulinresistenz 


  • Korrelation von steigendem Übergewicht und: 
    • Adipozytengröße, Hypoxie im Fettgewebe 
    • Hypertrophe, absterbende Adipocyten 
    • Anzahl der infiltrierenden M1-Makrophagen 
    • proinflammatorische Cytokine 
    • Insulinresistenz bis T2D 


--> Übergewicht führt zur Produktion von ROS, was wiederum weitere Cytokine induziert 



Außerdem:

  • Östrogenproduktion --> Tumorpromotor 
  • Leptinspiegel hoch 
    • Mitogene Wirkung auf Tumorzellen im Darm, Prostata und Brust --> Expression MAPK 
    • Hochregulierung Aromatase --> Östrogensynthese 
    • Stimulierung Ausschüttung von IL6 und TNFalpha in Makrophagen 
  • Adiponektinspiegel niedrig 
    • besitzt normalerweise antiproliferative und proapoptotische Wirkung 
    • Bremst Ausschüttung von IL6 und TNFalpha 

Altklausurfragen ETOX/LMC

Aktuelle Definition oxidativer Stress

"Disruption" des "Redox-Signallings".

Altklausurfragen ETOX/LMC

Unterschied in Aufbau und Substraten von 20 S und 26S/ 30S erklären

Aufbau 20 S Archaea-Proteasom: 

  • alpha- und beta-Untereinheiten 
  • besteht aus 4 Ringen, die je 7 gleiche Untereinheiten enthalten 
  • 7a-7b-7b-7a = 28 UE 
  • proteolytische Aktivität ist auf den beta-Ringen (14 proteolytische Zentren) 
  • Substraterkennung auf den alpha-Ringen 


Aufbau 20 S-Proteasom bei Eukaryonten: 

  • 7 verschiedene Untereinheiten (alpha 1-7, beta 1-7) 
  • Proteolytisch aktiv beta 1,2,5 
    • beta 1: peptidyl-glutamyl-ähnliche Aktivität 
    • beta 2: trypsin-ähnliche Aktivität 
    • beta 5: chymotrypsin-ähnliche Aktivität 
  • alpha-UE mit YDR-Motiv fürs Gating 


20 S 

  • Substrate: ungefaltete/teilweise ungefaltete Proteine 
  • Erkennung über hydrophobe Regionen 
  • kein ATP Verbrauch 
  • 14 verschiedene UE, insgesamt 28 UE
  • Aktiv unter oxidativen Stress 


Aufbau des 26S/30S Proteasoms: 

  • 20S Proteasom + 19 S Regulatorprotein

26S/30S 

  • Besteht aus 20S und dem 19 S Regulator = 26 S 
  • 19S + 20S + 19S = 30S 
  • Substrate: Native Proteine die mit Ubiquitin markiert wurden 
  • Erkennung über Polyubiquitinierung 
  • ATP-abhängig
  • 33 verschiedene UE, 47 bzw. 66 UE insgesamt
  • Keine Aktivität bei oxidativen Stress 

Altklausurfragen ETOX/LMC

Wie wird das Redox-Potenzial einer Zelle bestimmt und wie kann die Zelle das wahrnehmen?

Verhältnis von GSH:GSSG

  • Durch die hohe Konzentration wird über das Verhältnis von GSH:GSSG der Redoxstatus einer Säugerzelle definiert 
  • Verhältnis wird durch ox. Stress verschoben 
  • Ox-Stress --> GSH wird zu GSSG oxidiert und das Verhältnis von GSH zu GSSG verändert sich und somit auch der Redoxstatus 


Oxidation von SH-Gruppen --> Redox-Switches: Redox-sensitive Proteine verändern ihre Aktivität nach Oxidation bestimmter SH-Gruppen, die praktisch als Redoxsensoren dienen 


Cystein-SH-Oxidationen: 

  • Entfaltung 
  • katalytische Inaktivierung 
  • verringerte antioxidative Kapazität 
  • Verlust bestimmter Funktionen 


Redoxsensor Keap1 und Nrf2 

  • Keap1 bindet Nrf2 
  • bei ox. Stress wird Keap1 oxidiert und entlässt Nrf2 ins Cytosol wo es phosphoryliert wird
  • Nun Translokation in Kern, wo es antioxidative Antwort der Zelle induziert 

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