Zellulärer Abbau von Proteinen in Aminosäuren: !
Proteine werden in Zellen durch Proteasom-Komplexe in !
einzelne Aminosäuren abgebaut.!
Abbau von Aminosäuren
:!Uebersicht über den Aminosäureabbau !
Als erster Schritt im Abbau aller Aminosäuren wird die ! Aminogruppe abgespalten!
! (-> Deamination)!
! Der Abbau von Aminosäuren geschieht vorallem in der Leber!
Ausscheiden des überschüssigen Stickstoffs!
Fische: NH
3!Vögel, Reptilien: Harnsäure!
! Vertebraten: Harnstoff (Urea)!
! Harnstoff wird von der Leber ins Blut ausgeschieden, und ! dann von der Niere in den Urin ausgeschieden.!
! !
Deamination (Transamination)!
Transaminasen katalysieren den Transfer der ε -Aminogruppe !
von α -Aminosäuren zu einer α -Ketosäure. !
Glutamate transaminase:!
Glutamate transaminase ist die wichtigste Transaminasen in Säugerzellen, ! und katalisiert den Transfer von von Aminogruppen auf α-Ketoglutarat.!
Oxidative Deamination von Glutamat!
Diese Reaktion wird von der Glutamat-dehydrogenase in der Leber katalisiert, ! und setzt ein Ammonium-ion frei. !
Harnsäurezyklus: Uebersicht!
Die zwei Stickstoffatome im Harnstoff stammen von Aspartat ! und Ammonia. !
Umwandlung von Glutamate in Aspartate!
Glutamat kann durch diese Transaminationsreaktion in Aspartat umgewandelt werden, und somit die Aminogruppe von Aminosäuren übernehmen. !
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- Glutamatdehydogenase (Mitochondrien)!
- Transaminierung zu Aspartate (Cytosol) !
Harnsäure-!
zyklus:!
Harnsäurezyklus: Uebersicht!
Interaktion des Citronensäurezyklus ! mit dem Harnsäurezyklus:!
Der Harnsäurezyklus, der Citronensäurezyklus und die Transamination ! auf Oxaloacetat sind durch Fumarat und Aspartat gekoppelt. !
Hohe Ammoniumkonzentrationen sind toxisch:!
Die Harnstoffsynthese in der Leber ist die wichtigste ! Reaktion um Ammoniumionen auszuscheiden, und ein ! starker Defekt in diesen Enzymen ist tödlich (kurz nach ! Geburt). !
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Patienten die wegen genetische Defekten an einem !
reduziertem Fluss durch den Harnsäurezyklus leiden, ! haben höhere NH
4-Konzentrationen im Blut, was zu ! Lethargie, häufigem Erbrechen und Hirnschäden ! führen kann.!
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Warum?? !
Hohe Ammoniumkonzentrationen sind toxisch:!
Das Verschieben des Gleichgewichts durch hohe NH
4Konzentration führt vermutlich zu einer Depletion von α -
Ketoglutarat und daduch zu einem reduzierten Fluss durch
den Citronensäurezyklus. !
Wie können Ionen, polare oder grössere unpolare Moleküle!
Biologische Membranen durchqueren?!
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Transport durch Membranen
!Spezifische Membran-Transportsysteme
!1) Kanalbildner: Hiermit wird ein durchgängiger Kanal gebildet, !
!durch den die Moleküle ihrem Konzentrationsgradienten folgend !
!frei über die Membran diffundieren können.!
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2) Carrier: Selektive Bindung an den Carrier von einer Membranseite,!
!Diffusion zur anderen Membranseite, abdissozieren zu dieser Seite,!
!Rückdiffusion des leeren Carriers.!
Aus dem Sättigungsverhalten sieht man, dass es eine bestimmte Anzahl von Trägermolekülen gibt, die den Transport beschleunigen, wobei die
Maximalgeschwindigkeit erreicht ist, wenn alle Bindungstellen abgesättigt sind. !
Erleicherte Diffusion
:!Erleicherte Diffusion (passiver Transport)
:!Ein solcher Transport führt zum Konzentrationsausgleich zwischen beiden ! Membranseiten, jedoch nicht zur Akkumulation. !
Beispiel: Glucose Transporter!
Aufnahme von Glucose!
in Erythrocyten!
55 kDa Glycoprotein mit 12 ! transmembrane Helices!
Der Transporter ist asymmetrisch ! in die Membran eingebaut.!
Beispiel: Glucose Transporter
!1) Bindung des Substrates !
!(Glucose) auf der Aussenseite!
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2) Transport (Substrat erhält !
!Zugang zur Innenseite)!
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3) Abdissozieren des Substrates!
!zur Innenseite!
!
4) Rückorientierung des Carriers!
!zur Aussenseite!
Aktiver Transport:
!Aktiver Transport erfolgt gegen den Konzentrationsgradienten und verbraucht!
folglich Energie.!
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Man unterscheidet zwischen:!
!1) primären aktivem Transport!
! !- benutzt eine primäre Energiequelle z. B. ATP!
!2) sekundärem aktiven Transport!
! !- benutzt eine sekundäre Energiequelle z.B. elektro-!
! ! chemischen oder Na+-gradienten!
Beispiel für primären aktiven Transport: Na
+/K
+- ATPase
!Das Ausschleusen von Na+ erlaubt tierische Zellen ihren Wasserhaushalt ! osmotisch zu kontrollieren. Die Na+/K+-ATPase ist in Gehirnzellen für das!
erforderliche Membranpotential verantwortlich.!
Sekundäre-aktive Transportsysteme
:!Uniport: z.B. K+-Aufnahme in die Zelle. Triebkraft ist das Membranpotential.!
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Symport: z.B. Lactose-Aufnahme in E. coli. Triebkraft ist der elektrochemische !
! Gradient. Lactose wird im 1:1 Symport mit H+ transportiert.!
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Antiport: z.B. Na+/H+ Antiport. Triebkraft ist der elektrochemische H+-Gradient. !
!Indem Protonen ihrem Gradienten folgend in die Zelle zurückfliessen, !
!können Na+-Ionen gegen ihren Gradienten aus der Zelle herausbefördert !
!werden. !
