Metabolisierung des Aminosäure-Kohlestoffgerüstes Abbau zu 7 wichtigen Molekülen: Pyruvat, Acetyl-CoA, Acetoacetyl-CoA, -Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Fumarat, Oxalacetat >> also zu 4 Intermediaten des Citratzyklus, sowie indirekten Zuläufermolekülen Glucogene As >> Gluconeogenese Ketogene As >> Fettsäuresynthese Lys, Leu rein ketogen, Ile, und die aromatischen As sind gemischt ketogen/glucogen, alle übrigen As sind rein glucogen. C 2 C 3 C 2 C 4 C 4 C 5 C 4 Der Abbau von Phenylalanin
Die Phenylalanin-Hydroxylase, eine Monooxygenase Einführung einer Hydroxylgruppe durch eine Monooxygenase. Diese bauen nur ein Sauerstoffatom des O 2 in das Kohlenstoffsubstrat ein. Das andere wird mit Hilfe eines reduzierten Cosubstrates (hier Tetrahydrobiopterin) zu H 2 O umgesetzt. Phenylketonurie Phenylketonurie (PKU): Akkumulation von Phe in allen in allen Körperflüssigkeiten; führt unbehandelt zu schwerer geistiger Retardierung; verursacht durch Mangel oder Fehlen der Phenylalanin-Hydroxylase; Heterozygote sind symptomfrei; Neugeborenen-Screening nach Guthrie; häufigste genetische Störung des As-stoffwechsels; autosomal rezessiv; Frequenz 1:10.000; Pränataldiagnostik mittels RFLP-Analyse; Diät mit Phe-armer Kost und Substitution von Tyr.
Abbau zu Succinyl-CoA Verzweigtketten-Dehydrogenase katalysiert die oxidative Decarboxylierung von Leu, Ile und Val. Defekt des Enzyms verursacht Ahornsirup-Erkrankung. Es kommt zur Akkumulation der Vorstufen im Urin. Zur Therapie gehört eine Diät, die arm an den betroffenen As ist. Methylmalonyl-CoA-Mutase katalysiert eine intramolekulare Umlagerung über mehrere radikalische Intermediate. Methylmalonyl-CoA-Mutase und 5 -Desoxyadenosin-Cobalamin (B 12 ) Reaktionsmechanismus der Methylmalonyl-CoA-Mutase. Struktur von Coenzym B 12. Das Kobaltatom ist 6-fach koordiniert. Einzige bekannte metallorganische Verbindung der belebten Natur. Coenzym B12 ist auch an der Met-Synthese beteiligt. Vitamin B 12 Mangel ist die Ursache der perniziösen Anämie.
Biosynthese von Aminosäuren Übersicht über die Aminosäuresynthese. Pyruvat, 3-Phosphoglycerat und Phosphoenolpyruvat entstammen der Glykolyse, Erythrose-4-phosphat und Ribose-5-phosphat dem Pentosephosphatweg sowie Oxalacetat und - Ketoglutarat dem Citratzyklus (alle Vorstufen gelb unterlegt). Die essenziellen Aminosäuren der Säuger sind grün unterlegt. Aminosäuren, die als Durchgangsstationen dienen, sind gerahmt. Das Schema fasst pro- und eukaryotische Biosynthesewege zusammen. Biogene Amine Abbau: durch Mono- oder Diaminooxidasen analog zur oxidativen Decarboxylierung. Hemmstoffe von MAO blockieren den Abbau von Dopamin, Serotonin, Adrenalin und Noradrenalin, erhöhen deren Konzentration, wirken stark antriebssteigernd und werden zur Behandlung von Depressionen eingesetzt.
1 Das Enzym Tyrosinase katalysiert die Bildung von Dopachinon aus Tyrosin. Dopachinon ist Vorstufe der Melanine. Tyrosinase ist das Schlüsselenzym der Pigmentsynthese, ein Ausfall führt zu occularcutanem Albinismus (OCA-1). 2 Tryptophan >> Serotonin, Melatonin, Nicotinsäure (NAD + ), Tryptamin Donorfunktion von Aminosäuren Methionin liefert Methylgruppen: L-Methionin- Adenosyltransferase S-Adenosylmethionin ist der wichtigste Methylgruppendonor im Stoffwechsel. Homocystinurie: Mangel oder Defekt der Cystathioninsynthase, patholog. Akkumulation des Disulfids Homocystin im Blut; schwere Endothelschädigung, Gefäßverschluss, Muskelschwäche und geistige Retardierung. Cystathioninsynthase (PALP)
Aminosäuren als Stickstofflieferant Glutamin: N3 - Pyrimidine N3, N9 Purine Aminogruppe des Guanins -Aminogruppe des Asparagins Aminozucker Aspartat: N1 Purine, Pyrimidine Aminogruppe des Adenins Harnstoff Glutathion-Stoffwechsel Glutathion: Tripeptid, ensteht mit Hilfe der Glutathion-Synthetase, ist ein starkes Reduktionsittel, intrazelluläre Konz. ca 5 M; Verhältnis GSH : GSSG ~ 10 : 1; kann toxische Oxidantien reduzieren und so entgiften, z.b. 2 GSH + H 2 O 2 >GSSG+2H 2 O. Reduziertes Glutathion ( -Glutamyl-cysteinylglycin) Glutamat Glycin Cystein Im Ery werden Enzyme (i.b. die Sulfhydrylgruppen von G6P-DH, Hexokinase), Hb (Fe2 + ), und die Zellmembran (Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren in den Glyerophospholipiden) gegen oxidative Noxen geschützt. G6P-DH Mangel >> hämolytische Anämie