Proteinstoffwechsel. Bildung der Aminosäuren. Protein-Abbau der Körperproteine. Protein-Abbau der Nahrungsproteine. Verwertung der Aminosäuren

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1 Bildung der Aminosäuren Körperproteine g Nahrungsproteine Proteinstoffwechsel Proteolyse ( g/d) AminosäurePool Verdauung ( g/d) 100 g Vortragender: Dr. W. Helliger Neusynthese aus z.b. 2Oxosäuren ProteinAbbau der Nahrungsproteine ProteinAufnahme: 32 g (mind.) 100 g (Durchschnitt)/d Sezerniertes Protein: g/d Endo und Exopeptidasen des Verdauungstrakts (Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase, Aminopeptidasen und Carboxypeptidasen) zerlegen die Proteine in die einzelnen Aminosäuren Resorption der Aminosäuren im Dünndarm: g/d ProteinAusscheidung: 32 g/d (10 g/d über den Stuhl, 20 g/d über den Harn, der Rest über die Haut) ProteinAbbau der Körperproteine Ein Erwachsener baut täglich g Körperprotein zu Aminosäuren ab Der intrazelluläre ProteinAbbau kann erfolgen 1. In den Lysosomen 2. In den Proteasomen: die für den Abbau vorgesehenen Proteine werden zuvor durch Ubiquitinierung markiert Körperproteine g Verwertung der Aminosäuren Proteinsynthese ( g/d) Die für Transaminierungen wichtigsten Aminosäuren und ihre dazugehörigen 2Oxosäuren Transaminierung AminosäurePool Oxidative Desaminierung Decarboxylierung 2Oxosäuren NH 3 Biogene Amine Ketonkörper Citratzyklus (je nach Stoffwechsellage Abbau zu CO 2 und H 2 O oder Aufbau zu KH, Fetten ) Harnstoffzyklus

2 Transaminierung Die beiden wichtigsten Aminotransferasen Prinzip der Reaktion: AspartatAminotransferase (AST, ASAT; GOT = Glutamat OxalacetatTransaminase) v. a. in Leber und Muskel Aminotransferasen katalysieren die Übertragung der Aminogruppe der αaminosäure auf die 2Oxosäure Coenzym: PALP AlaninAminotransferase (ALT, ALAT; GPT = Glutamat Transaminase) v. a. in der Leber ALT (PALP) Oxidative Desaminierung Das durch Transaminierungen gebildete Glutamat wird in 2Oxoglutarat und Ammoniak zerlegt Nicht oxidative (hydrolytische) Desaminierung GlutamatDehydrogenase (GLDH) hauptsächlich in der Leber Glutaminase in Leber und Niere Diese Reaktion ist reversibel: Ammoniak kann an 2Oxoglutarat gebunden und damit entfernt werden Decarboxylierung von Aminosäuren zu biogenen Aminen Die Decarboxylasen sind spezifisch für die jeweiligen Aminosäuren und benötigen PALP als Coenzym Den Abbau biogener Amine übernehmen AminOxidasen. Der zunächst entstehende Aldehyd wird meist zur entsprechenden Säure oxidiert Aminosäure Histidin Lysin Glutaminsäure Cystein Asparaginsäure Serin Tryptophan 5Hydroxy Tryptophan Biogene Amine Biogenes Amin Histamin Cadaverin GABA Cysteamin ßAlanin Ethanolamin Tryptamin Serotonin Biologische Bedeutung Mediator Bakterielles Neurotransmitter CoABaustein CoABaustein PhophatidBaust. Hormon Neurotransmitter

3 Glutamin als Transportform des Ammoniaks Alanin als Transportform des Ammoniaks Der in den Geweben anfallende AminoStickstoff wird vom Blut in Form von Glutamin zur Leber transportiert und dort durch die Glutaminase zu Glutamat und Ammoniak gespalten Das Glutamat kann in der Leber oxidativ desaminiert werden und liefert NH 3 in den Harnstoffzyklus Entgiftung des NH 3 im Harnstoffzyklus Eines der Stickstoffatome und der Kohlenstoff stammen vom NH 4+ und CO 2, das andere vom Aspartat Abbau des Kohlenstoffgerüstes der desaminierten Aminosäuren Die unmittelbare Vorstufe des Harnstoffs ist Arginin, das durch das Enzym Arginase zu Harnstoff und Ornithin hydrolysiert wird Glucogene Aminosäuren und ihre e Aminosäure Arg, His, Pro, Glu, Gln und Glucogenes 2Oxoglutarat ketogene Ketogenes Abbau der verzweigtkettigen Aminosäuren Asn, Asp Oxalacetat Phe, Tyr Fumarat Acetoacetat Val, Met SuccinylCoA Ile SuccinylCoA AcetylCoA Ala, Cys, Gly, Ser, Thr Trp AcetylCoA Lys, Leu AcetylCoA 1 Enzymdefekt bei der Verzweigtkettenkrankheit

4 Abbau von Phenylalanin und Tyrosin Phenylketonurie (PKU) Phenylbrenztraubensäure wird in der Folge zu den toxischen Endprodukten Phenylacetat, Phenyllactat und Phenylacetylamin umgesetzt Stoffwechselbeziehungen zwischen Muskel und Leber: GlucoseAlaninZyklus Protein und Aminosäurestoffwechsel im Muskel Das Alanin aus dem Muskel dient der Gluconeogenese in der Leber Aminosäurestoffwechsel bei Nahrungskarenz Glykogenspeicher sind nach h aufgebraucht: Glucose fehlt: Insulin und Glucagon Muskelproteolyse Aminosäurefreisetzung : Substrate für Gluconeogenese Alanin wichtigster NTransporter vom Muskel zur Leber Plasmakonzentration von Alanin nimmt kontinuierlich ab Plasmakonzentration von Glycin nimmt verzögert zu Glycin wird v.a. von der Niere aufgenommen Gluconeogenese Nach längerem Fasten: Muskelproteolyse : Hypoalaninämie Verringerte Gluconeogenese: das Gehirn hat sich an die Oxidation der Ketonkörper Acetoacetat und ßHydroxybutyrat adaptiert, die in erheblichem Umfang Glucose als Substrat ersetzen Proteinstoffwechsel unter veränderten Bedingungen Proteinanabole Faktoren (positive StickstoffBilanz): Abnahme der Konzentration der Aminosäuren und des Harnstoffs im Blut Steigerung der Proteinbiosynthese in der Muskulatur Hormone: Insulin, Testosteron (Doping!), Somatotropin Proteinkatabole Faktoren (negative StickstoffBilanz): Steigerung des ProteinAbbaus und der HarnstoffBiosynthese z.b. bei Diabetes mellitus: Insulinmangel führt infolge gesteigerten ProteinAbbaus zu einer Konzentrationserhöhung der Aminosäuren, v.a. auch von Alanin. Folge: gesteigerte Gluconeogenese (Hyperglykämie) Psychischer Stress, akute Infektionen oder Verletzungen führen zu einer negativen StickstoffBilanz mit Verlust an Körperprotein Hormone: Stresshormone (Glucagon, Cortisol)

5 Vielen Dank für r Ihre Aufmerksamkeit