Biochemie

Bestandteile

• F1: "Lollipop" mit Rotor und Stator, hydrophil, synthetisiert ATP
  • 3 αβ-Untereinheiten, mit identischer Konformation: L, O, T
  • ATP-Synthese: oxydative Phosphorylierung
    1. ADP und Pi binden an L-Stelle
    2. L-->T und ADP + Pi --> ATP, weil Ligand stark gebunden. T katalystisch aktiv
    3. T --> O und ATP verlässt F1, weil O niedrige Affinität für Liganden
    • DNP: macht innere MitoMembran für H⁺ (=p⁺) durchlässig. Annuliert Protonengradienten
    • Kein O2 Vorhanden: NADH/FADH2 --x--> NAD+/FAD, Citratzyklus bleibt stehen (und damit Glykolyse) ==> kein ATP, keine E (=Tod) 
• F0: Transmembranring, in Membran (=hydrophob), transportiert Protonen
  • Rotation durch Konformationsänderung
    p+ gelangt durch hydrophile pore der a-Untereinheit in c-Ring, wo es Bewegung erzeugt. Fast vollständige Umdrehung bevor es zweiten Kanal erreicht und in Matrix entlassen wird
  • Bildung ATP
    • 3 p⁺ pro ATP
    • vollständige Umdrehung des c-Ringes generiert 3 ATP

Nettoertrag

• pro NADH
  • 10 p+ gepumpt
  • 3 ATP synthetisiert
• pro FADH2
  • 6 p1
  • 2 ATP
• Oben aufgetragene Werte sind theoretisch. In Realität tiefer weil NADH/FADH2 für Transport Energie von sich selber nehmen, wodurch ihre tatsächlich auf ATPase übertragbare E schlussendlich tiefer wird.

• limitierende Schritte des Citratzyklus katalysiert durch: Citratsynthase, Isocitratdehydrogenase, a-Ketoglutarat dehydrogenase
• E1 der PDH: katalysiert Pyruvat--> Acetyl-CoA
  • positiv: Insulin
  • negativ: ADP, Pyruvat

Stoffe

• über innere membran transportiert (äussere für diese Stoffe durchlässig)
  • alles von Matrix in Cytosol oder umgekehrt
• ADP/ATP über ANT-antiporter
  • elektrischer Gradient (ATP ist 4-fach negativ geladen)
• Phosphat über PTL-symporter (symport von Pi mit H+)
  • Protonengradient

Fette

• Wasserunlöslich (apolar)
• Energiespeicher
• Membranbestandteil
• Vorläufer Botenstoffen (2nd msg, Hormone)

Arten

• Carbonsäure mit Kohlenstoff-schwanz
  • gesättigt: einfachbindungen
  • ungesättigt: doppelbindungen
    • Essentiell: alpha-Linolensäure sowie Linolensäure (isomere)
  • können zu glycerol verestert werden und anschliessend in triaglycerole sowie glycerophospholipide eingebaut werden

Triaglycerole

• keine Membrankomponente
• Energiereserve in Adipocyten

Glycerophospholipide

• Membranbestandteile mit einem hydrophilen und einem hydrophoben Bestandteil
• Glycerol: vierfach koordiniertes C-Atom
• Phospholipase A₂: spaltet Fettsäuren vom C2-Atom von Phosphoglyceriden ab

Sphingolipide

• Zellmembranbestandteil

Steroide

• Cholesterol
  • häufigste Steroid in Lebewesen
  • Vorläufer Steroidhormonen: Testo & Estradiol

PRPP

• wichtiger Vorläufer für Nukleotide, weil Phosphoribose-Einheit liefert
• R5P aus PPP + ATP ---> PRPP (Ribose mit einem Phosphat und einem Pyrophosphat-Anhängsel) + AMP

Purine: Adenin, Guanin (grosses Molekül, kurzer Name)

• PRPP -->--->de-novo-Synthese--->----> Inosin-5'-Monophosphat (IMP)
  • aus IMP kann GTP sowie ATP gebildet werden. ATP-Synthese unter GTP-Verbrauch und umgekehrt.
• starke Regulierung
  • um N-Atome möglichst effizient zu nutzen
  • um möglichst wenig Abfallstoff der Purinsynthese produzieren: Harnsäure
  • IMP hemmt Amidotransferase (für eigene Synthese)
  • GMP, GDP, GTP:
    • hemmen IMP-Dehydrogenase (für ihre eigene Synthese)
    • begünstigen Adenylosuccinat-Synthetase (für AMP, ADP, ATP Synthese)
  • AMP, ADP, ATP
    • hemmt Adenylosuccinat-Synthetase (katalysiert die Verknüpfung von IMP und Aspartat zu Adenylosuccinat)
    • begünstigt IMP-Dehydrogenase (für GMP-Synthese verantwortlich)
  • Enzyme: GART, AIRC IMPS
  • Hemmstoffe: Sulfonamide legen den de-novo Pfad lahm

Pyrimidine (langer name, kurzes Molekül)

1. aus L-Asp und Carbonylphosphat (aus einer vorherigen, unwichtigen Reaktion) wird mithilfe ATCase ein sechserring synthetisiert: Dehydroorotat
2. Dehydroorotat wird mit PRPP zu UMP (Uracil ist ein Pyrimidin) 

• allosterische Aktivierung durch ATP/PRPP, hemmung durch UDP/UTP

Purinstoffwechsel

• Folsäureanaloga hemmen Dihydrofolatreduktase: Thyminnukleotid-synthese inhibiert
  • Aminopterin
  • Methotrexat
• Sulfonamide hemmen Folsäuresynthese in Bakterien (nicht im Menschen)
• IMP-Dehydrogenase Hemmer: GMP-Synthese gestoppt, DNA/RNA-Synthese dadurch auch gestoppt
  • Ribavirin
  • Mycophenolsäure

Pyrimidinbiosynthese

• 3-Deazauridin hemmt den letzten Schritt der Uracil-Synthese durch Inhibierung der OMP-Decarboxylase
• Cyclopentenylcytosin hemmt CTP-Synthase, die UTP zu CTP umwandelt
• Hemmstoffe der Dihydroorotat-Dehydrogenase: hemmen synthese Orotat aus Dihydrooroat
  • Leflunomid (Arthirits)
  • Atovaquone (Malaria)

RNRase

• Hydroxyharnstoff: Hemmt RNR durch Protonieren dessen Tyr-Radikals
• AZT (Azidothymidin): hemmt reverse Transkriptase in Retroviren (HIV)