Biochemie: Coenzyme und Vitamine
Biochemie:Einführung in die Coezyme und Vitamine. Universität Bern, Pharmazie Semester 3. Prof. Dimitrios Fotiadis
Biochemie:Einführung in die Coezyme und Vitamine. Universität Bern, Pharmazie Semester 3. Prof. Dimitrios Fotiadis
Welche Vit. sind wasserlöslich?
- Vit. C: Ascorbinsäure
- Vit. B1: Thiamin
- Vit. B2: Riboflavin, Niacin(amid),
- Vit. B6: Pyridoxin, Panthothensäure, Biotin, Folsäure
- Vit. B12: Cobalamin
Wie geschieht der Einbau von Vit. in ein Enzym?
Vitamin → Intestinale Resorption → Transport im Blut → Aufnahme in Zellen → Umwandlung zum Coenzym → Assoziation mit Apoenzym (=Protein ohne Coenzym) → Enzym (Holoenzym)
Was kann zu einer Hypovitaminose führen?
- unzureichende Zufuhr
- gestörte intestinale Resorption
- gestörte Überführung in die Coenzymform
Ein ernährungsbedingter, genereller Vitaminmangel erzeugt ein eher unspezifisches, jedoch schweres Krankheitsbild. Mit fortschreitender Dauer des Mangels treten Störungen im Zellstoffwechsel auf, gefolgt von morphologischen Veränderungen an verschiedensten Organen.
Welche Typen von Coenzymen gibt es?
- Cosubstrate: Coenzyme, die nur vorübergehend von ihrem Enzym gebunden werden (und an anderer Stelle regeneriert). Bsp. ATP --> ADP + Pi
- Prosthetische Gruppe: Coenzyme, die kovalent ans Enzym gebunden bleiben.
Was sind Metallozyme?
Bei Metalloenzymen nehmen Metallionen an der enzymatischen Reaktion teil. Sie sind entweder als Bestandteile von prosthetischen Gruppen im Enzym integriert oder werden direkt durch Aminosäureseitenketten komplexiert. (vergl. Kärtchen Enzyme)
Metallionen werden dadurch zu wichtigen Cofaktoren von enzymatischen Reaktionen, was auch die Bedeutung der meisten Spurenelemente erklärt.
Als häufigste Metallionen in Enzymen sind Fe2+, Cu2+, Zn2+, und Mg2+ zu nennen.
Wie ist die Struktur von Niacin (Nicotinsäure) und Niacinamid (Nicotinsäureamid)? Welche Quellen gibt es und wie hoch ist der Bedarf, Pathobiochemie?
Quellen: Hefe, mageres Fleisch, Leber, Geflügel
Bedarf: Nahrungsabhängig; 13-17 mg Niacin(amid) pro Tag.
Da NAD+ und NADP+ auch aus einem Zwischenprodukt des Tryptophanstoffwechsels synthetisiert werden können, kann Niacin resp. Niacinamid durch Tryptophan ersetzt werden.
Pathobiochemie: Niacinmangel führt zu Pellagra ("kranke Haut"); Vorkommen in Afrika, Südosteuropa, Südamerika, v.a. bei Bevölkerungsgruppen mit Maisreicher Nahrung.
Was für eine Bedeutung haben Niacin (Nicotinsäure) und Niacinamid (Nicotinsäureamid) im Stoffwechsel, was ist die biochemische Funktion?
Stoffwechsel: Niacin und Niacinamid werden nach der Resorption in allen Zellen des Gewebes zur Biosynthese von NAD+, resp. NADP+ verwendet.
Biochemische Funktion: Als Bestandteil von Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid [-Phosphat] (NAD[P]+) ist Niacinamid bei einer Vielzahl von Redoxreaktionen im Stoffwechsel beteiligt.
Wie ist die Struktur von Pantothensäure (Vit. B5)? Welche Quellen gibt es und wie hoch ist der Bedarf, Pathobiochemie?
Quellen: Kommt in fast allen Nahrungsmitteln von
Bedarf: 6mg pro Tag
Pathobiochemie: Da es in fast allen Nahrungsmitteln vorkommt, sind Mangelzustände nicht bekannt.
Was für eine Bedeutung hat Pantothensäure (Vit. B5) im Stoffwechsel, was ist die biochemische Funktion?
Stoffwechsel: Die biologisch aktive Form von Pantothensäure ist das Coenzym A, das in der Zelle durch Koppelung mit ATP und Cystein gebildet wird.
Biochemische Funktionen: Coenzym A aktiviert Stoffwechselmetabolite durch Bildung eines Thioesters (energiereiche Verbindung). Die durch Hydrolyse von Coenzym A frei werdende Energie wird zur Ausbildung von chemischen Bindungen verwendet. Das Acetyl-CoA (=aktivierte Essigsäure) gilt als DIE zentrale Verbindung im Intermediärstoffwechsel.
Wie können im Körper Reaktionen stattfinden, deren freie Energie ΔG positiv ist?
Dies ist möglich durch das Koppeln von energetisch günstigen Reaktionen mit energetisch ungünstigen Reaktionen
Wie können energetisch günstige mit energetisch ungünstigen Reaktionen gekoppelt werden?
In der Zelle laufen energetisch günstige Reaktionen oftmals nicht zeitgleich - oder nicht am gleichen Ort - mit energetisch ungünstigen Reaktionen ab, d.h. die gewonnene chemische Energie muss in ‚aktivierten Überträgermolekülen‘ gespeichert werden.!
Wie verlaufen die meisten katabolen, wie die meisten anabolen Stoffwechselvorgänge? Was findet man dazwischen?
- Die meisten katabolen Stoffwechselwege sind konvergent
- die meisten anabolen Stoffwechselwege sind divergent
Dazwischen befinden sich ein paar wenige metabolische Knotenpunkte, d.h. Metabolite, die beiden Richtungen gemeinsam sind.
Die meisten Zellen haben die Fähigkeit, bestimmte Moleküle sowohl ab-, wie auch aufzubauen. Damit diese Stoffwechselwege nicht zu sinnlosen Zyklen werden (gleichzeitiger Auf- und Abbau wäre pure Energieverschwendung!), sind die entgegengesetzten Wege oft gegenläufig reguliert.
Grober Verlauf von der Nahrung zum ATP
Nahrung -- Abbau (Verdauungsenzyme), Resorption (Transportproteine)--> Kohlenhydrate, FS, AS -- Verteilung an Gewebe (Blut)--> Energiereserve im Gewebe (Glykogen, Fett, Protein) -- Glykolyse, Betta-Oxidation, AS-Abbau --> Citratzyklus, Atmungskette --> Energieproduktion
Katabolismus von Nährstoffen in der Zelle?
verg. Bild
Welches ist die zentrale Stoffwechselverbindung?
- Glycogen --> Glukose --Glykolyse--> Pyruvat + ATP --> Acetyl-CoA
- Fett --> FS --Beta-Oxidation--> NADH/FADH2 + Acetyl-CoA
- Proteine --> AS --AS-Abbau--> -NH2 + Acetyl-CoA
Bei der Glykolyse wird bereits durch Substratkettenphosphorylierung ATP gewonnen; bei den andern Abbauwegen entstehen neben Acetyl-CoA lediglich reduzierte Coenzyme (NADH und FADH2). Diese werden dann in den Mitochondrien zur ATP-Produktion verwendet.
Das Acetyl-CoA wird im Citratzyklus (Krebszyklus) unter Energiegewinn vollständig zu CO2 und H2O oxidiert.
Weshalb empfiehlt der Apotheker, zusammen mit der Einnahme gewisser Medikamente keine(n) Grapefruit(saft) zu konsumieren?
In der Darmwand und der Leber kommt das Enzym Cytochrom P450 3A4 vor, welches verantwortlich ist für den Abbau von vielen Medikamenten. Cytochrom P450 3A4 (und seine Verwanten) bauen viele Medikamente bereits in der Darmwand ab, was dazu führt das nur ein Teil dieser Medikamente ins Blut gelangt. Inhaltsstoffe der Grapefruit heften sich an CYP3A4 und schalten es damit aus. Folglich gerät oft ein Vielfaches der vorgesehenen Arzneistoffmenge in den Blutkreislauf und kann entsprechend starke Nebenwirkungen verursachen.
Familie Wald war heute gemeinsam Pilze sammeln. Da sie besonders viele Knotentintlinge (Coprinus atramentarius) gefunden haben, beschliessen sie, diese am Abend gleich zum Nachtessen zuzubereiten. Ein paar Stunden nach der Einnahme des Pilzgerichts, das sie mit einem Glas Rotwein zusammen geniessen, beklagen sich die Eltern über zunehmende Übelkeit und beobachten eine starke Rötung der Haut. Die beiden minderjährigen Kinder zeigen keine Nebenwirkungen. Versuchen Sie, die aufgetretenen Symptome zu erklären.
Viele Tintlinge enthalten das Pilzgift Coprin. Wird Coprin erhitzt, so zerfällt es zu Glutaminsäure und 1-Aminocyclopropanol. 1-Aminocyclopropanol inhibiert das Enzym Acetaledhyddehydrogenase (ALDH). Dieses Enzym hilft beim Abbau von Alkohol. Wir es blockiert, so reichert sich im Körper Acetaldehyd (wird nicht mehr zu Essigsäure umgewandelt) an, was zu den obengenannnten Symptome führt.
Es ist auch als Disulfiram-(=Antabus) ähnliches-Syndrom bekannt.
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Welche Vit. sind wasserlöslich?
- Vit. C: Ascorbinsäure
- Vit. B1: Thiamin
- Vit. B2: Riboflavin, Niacin(amid),
- Vit. B6: Pyridoxin, Panthothensäure, Biotin, Folsäure
- Vit. B12: Cobalamin
Wie geschieht der Einbau von Vit. in ein Enzym?
Vitamin → Intestinale Resorption → Transport im Blut → Aufnahme in Zellen → Umwandlung zum Coenzym → Assoziation mit Apoenzym (=Protein ohne Coenzym) → Enzym (Holoenzym)
Was kann zu einer Hypovitaminose führen?
- unzureichende Zufuhr
- gestörte intestinale Resorption
- gestörte Überführung in die Coenzymform
Ein ernährungsbedingter, genereller Vitaminmangel erzeugt ein eher unspezifisches, jedoch schweres Krankheitsbild. Mit fortschreitender Dauer des Mangels treten Störungen im Zellstoffwechsel auf, gefolgt von morphologischen Veränderungen an verschiedensten Organen.
Welche Typen von Coenzymen gibt es?
- Cosubstrate: Coenzyme, die nur vorübergehend von ihrem Enzym gebunden werden (und an anderer Stelle regeneriert). Bsp. ATP --> ADP + Pi
- Prosthetische Gruppe: Coenzyme, die kovalent ans Enzym gebunden bleiben.
Was sind Metallozyme?
Bei Metalloenzymen nehmen Metallionen an der enzymatischen Reaktion teil. Sie sind entweder als Bestandteile von prosthetischen Gruppen im Enzym integriert oder werden direkt durch Aminosäureseitenketten komplexiert. (vergl. Kärtchen Enzyme)
Metallionen werden dadurch zu wichtigen Cofaktoren von enzymatischen Reaktionen, was auch die Bedeutung der meisten Spurenelemente erklärt.
Als häufigste Metallionen in Enzymen sind Fe2+, Cu2+, Zn2+, und Mg2+ zu nennen.
Wie ist die Struktur von Niacin (Nicotinsäure) und Niacinamid (Nicotinsäureamid)? Welche Quellen gibt es und wie hoch ist der Bedarf, Pathobiochemie?
Quellen: Hefe, mageres Fleisch, Leber, Geflügel
Bedarf: Nahrungsabhängig; 13-17 mg Niacin(amid) pro Tag.
Da NAD+ und NADP+ auch aus einem Zwischenprodukt des Tryptophanstoffwechsels synthetisiert werden können, kann Niacin resp. Niacinamid durch Tryptophan ersetzt werden.
Pathobiochemie: Niacinmangel führt zu Pellagra ("kranke Haut"); Vorkommen in Afrika, Südosteuropa, Südamerika, v.a. bei Bevölkerungsgruppen mit Maisreicher Nahrung.
Was für eine Bedeutung haben Niacin (Nicotinsäure) und Niacinamid (Nicotinsäureamid) im Stoffwechsel, was ist die biochemische Funktion?
Stoffwechsel: Niacin und Niacinamid werden nach der Resorption in allen Zellen des Gewebes zur Biosynthese von NAD+, resp. NADP+ verwendet.
Biochemische Funktion: Als Bestandteil von Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid [-Phosphat] (NAD[P]+) ist Niacinamid bei einer Vielzahl von Redoxreaktionen im Stoffwechsel beteiligt.
Wie ist die Struktur von Pantothensäure (Vit. B5)? Welche Quellen gibt es und wie hoch ist der Bedarf, Pathobiochemie?
Quellen: Kommt in fast allen Nahrungsmitteln von
Bedarf: 6mg pro Tag
Pathobiochemie: Da es in fast allen Nahrungsmitteln vorkommt, sind Mangelzustände nicht bekannt.
Was für eine Bedeutung hat Pantothensäure (Vit. B5) im Stoffwechsel, was ist die biochemische Funktion?
Stoffwechsel: Die biologisch aktive Form von Pantothensäure ist das Coenzym A, das in der Zelle durch Koppelung mit ATP und Cystein gebildet wird.
Biochemische Funktionen: Coenzym A aktiviert Stoffwechselmetabolite durch Bildung eines Thioesters (energiereiche Verbindung). Die durch Hydrolyse von Coenzym A frei werdende Energie wird zur Ausbildung von chemischen Bindungen verwendet. Das Acetyl-CoA (=aktivierte Essigsäure) gilt als DIE zentrale Verbindung im Intermediärstoffwechsel.
Wie können im Körper Reaktionen stattfinden, deren freie Energie ΔG positiv ist?
Dies ist möglich durch das Koppeln von energetisch günstigen Reaktionen mit energetisch ungünstigen Reaktionen
Wie können energetisch günstige mit energetisch ungünstigen Reaktionen gekoppelt werden?
In der Zelle laufen energetisch günstige Reaktionen oftmals nicht zeitgleich - oder nicht am gleichen Ort - mit energetisch ungünstigen Reaktionen ab, d.h. die gewonnene chemische Energie muss in ‚aktivierten Überträgermolekülen‘ gespeichert werden.!
Wie verlaufen die meisten katabolen, wie die meisten anabolen Stoffwechselvorgänge? Was findet man dazwischen?
- Die meisten katabolen Stoffwechselwege sind konvergent
- die meisten anabolen Stoffwechselwege sind divergent
Dazwischen befinden sich ein paar wenige metabolische Knotenpunkte, d.h. Metabolite, die beiden Richtungen gemeinsam sind.
Die meisten Zellen haben die Fähigkeit, bestimmte Moleküle sowohl ab-, wie auch aufzubauen. Damit diese Stoffwechselwege nicht zu sinnlosen Zyklen werden (gleichzeitiger Auf- und Abbau wäre pure Energieverschwendung!), sind die entgegengesetzten Wege oft gegenläufig reguliert.
Grober Verlauf von der Nahrung zum ATP
Nahrung -- Abbau (Verdauungsenzyme), Resorption (Transportproteine)--> Kohlenhydrate, FS, AS -- Verteilung an Gewebe (Blut)--> Energiereserve im Gewebe (Glykogen, Fett, Protein) -- Glykolyse, Betta-Oxidation, AS-Abbau --> Citratzyklus, Atmungskette --> Energieproduktion
Katabolismus von Nährstoffen in der Zelle?
verg. Bild
Welches ist die zentrale Stoffwechselverbindung?
- Glycogen --> Glukose --Glykolyse--> Pyruvat + ATP --> Acetyl-CoA
- Fett --> FS --Beta-Oxidation--> NADH/FADH2 + Acetyl-CoA
- Proteine --> AS --AS-Abbau--> -NH2 + Acetyl-CoA
Bei der Glykolyse wird bereits durch Substratkettenphosphorylierung ATP gewonnen; bei den andern Abbauwegen entstehen neben Acetyl-CoA lediglich reduzierte Coenzyme (NADH und FADH2). Diese werden dann in den Mitochondrien zur ATP-Produktion verwendet.
Das Acetyl-CoA wird im Citratzyklus (Krebszyklus) unter Energiegewinn vollständig zu CO2 und H2O oxidiert.
Weshalb empfiehlt der Apotheker, zusammen mit der Einnahme gewisser Medikamente keine(n) Grapefruit(saft) zu konsumieren?
In der Darmwand und der Leber kommt das Enzym Cytochrom P450 3A4 vor, welches verantwortlich ist für den Abbau von vielen Medikamenten. Cytochrom P450 3A4 (und seine Verwanten) bauen viele Medikamente bereits in der Darmwand ab, was dazu führt das nur ein Teil dieser Medikamente ins Blut gelangt. Inhaltsstoffe der Grapefruit heften sich an CYP3A4 und schalten es damit aus. Folglich gerät oft ein Vielfaches der vorgesehenen Arzneistoffmenge in den Blutkreislauf und kann entsprechend starke Nebenwirkungen verursachen.
Familie Wald war heute gemeinsam Pilze sammeln. Da sie besonders viele Knotentintlinge (Coprinus atramentarius) gefunden haben, beschliessen sie, diese am Abend gleich zum Nachtessen zuzubereiten. Ein paar Stunden nach der Einnahme des Pilzgerichts, das sie mit einem Glas Rotwein zusammen geniessen, beklagen sich die Eltern über zunehmende Übelkeit und beobachten eine starke Rötung der Haut. Die beiden minderjährigen Kinder zeigen keine Nebenwirkungen. Versuchen Sie, die aufgetretenen Symptome zu erklären.
Viele Tintlinge enthalten das Pilzgift Coprin. Wird Coprin erhitzt, so zerfällt es zu Glutaminsäure und 1-Aminocyclopropanol. 1-Aminocyclopropanol inhibiert das Enzym Acetaledhyddehydrogenase (ALDH). Dieses Enzym hilft beim Abbau von Alkohol. Wir es blockiert, so reichert sich im Körper Acetaldehyd (wird nicht mehr zu Essigsäure umgewandelt) an, was zu den obengenannnten Symptome führt.
Es ist auch als Disulfiram-(=Antabus) ähnliches-Syndrom bekannt.
