Stoffwechsel:
1. Grundprinzipien des Metabolismus
2. Enzyme & Cofaktoren
3. Glykolyse und Gärung
4. Citratzyklus – die zentrale Drehscheibe des Metabolismus
5. Atmungskette und ATP-Synthese
6. Pentosephosphatweg – der Adapter im Stoffwechsel
7. Gluconeogenese und Cori-Zyklus
8. Biosynthese und Abbau von Glycogen
9. Fettsäuresynthese und β-Oxidation
10.Stoffwechsel von Cholesterin, Steroiden und Membranlipiden
11.Aminosäurestoffwechsel und Harnstoffzyklus
12.Stoffwechsel der Nukleotide
Inhalt der Vorlesung
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Vorkommen von Nukleotiden:
• DNA/RNA-Bausteine
• Energieträger: ATP/GTP
• Kohlenhydrat/FS-Stoffwechsel: UTP/CTP
• Nukleotid-Coenzyme: NAD(P)+, CoA, Flavine, Vitamin B12, SAM
• kovalente Modifikation von Proteinen: Adenylierung, Uridylierung, ADP-Ribosylierung
• Regulation: cAMP, cGMP (second messenger)
12. Stoffwechsel der NukleotideBedeutung der Nukleotide im Stoffwechsel
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N
N
Purin
Pyrimidin
N
NN
NH
N
NN
NH
O
H2N
H
Adenin
Guanin
N
N
O
O
N
N
O
O
CH3
N
NN
NH
NH2
N
N
O
NH2
Cytosin
Uracil
Thymin
H
H
12. Stoffwechsel der NukleotidePurin- und Pyrimidinbasen
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12. Stoffwechsel der NukleotideÜbersicht
Nukleotide werden aus Aminosäuren
und Ribose-5-phosphat synthetisiert,
indem die Base auf dem Zuckergerüst
aufgebaut wird (Purinsynthese) oder der
Zucker der Base nachträglich angefügt
wird (Pyrimidinsynthese). Beim Abbau
der Nukleotide entsteht ein Derivat der
Base, der Zucker wird als Ribose-1-
phosphat freigesetzt.
12. Stoffwechsel der NukleotideBiosynthese der Pyrimidine
Woher stammen die Atome des Pyrimidinrings?
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12. Stoffwechsel der NukleotideBiosynthese der Purine
Woher stammen die Atome des Purinrings?
1. Adenylat-Kinasen: ATP + AMP 2 ADP
2. Nucleosidmonophosphat-Kinasen: ATP + NMP ADP + NDP
3. Nucleosiddiphosphat-Kinasen: NTPD + NDPA NDPD + NTPA
12. Stoffwechsel der NukleotideUmwandlung der Nukleotide ineinander
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12. Stoffwechsel der NukleotideSynthese der Desoxyribonukleotide (Ribonukleotid-Reduktase)
Regulation der Ribonukleotid Reduktase
12. Stoffwechsel der NukleotideRegulation der Ribonukleotid-Reduktase
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12. Stoffwechsel der NukleotideAbbau der Purine: Hauptwege des Purinkatabolimus in Tieren
1. Nucleotidase: Pi weg
2. Nucleosidase: Ribose weg
3. Desaminase: NH3 weg
4. Oxidation zur Harnsäure
Ausscheidungsprodukte von Purinen:
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12. Stoffwechsel der NukleotideAbbau der Purine: Abbau der Harnsäure zu Ammoniak
Abbau der Pyrimidine
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12. Stoffwechsel der NukleotideAbbau der Pyrimidine: Hauptwege des
Pyrimidinkatabolimus in Tieren
Die Aminosäureprodukte
dieser Reaktion werden
in andere Stoffwechsel-
prozesse eingeschleust.
UMP und dTMP werden
von denselben Enzymen
abgebaut. Der Abbau-
weg von dTMP ist in
Klammern angegeben.Einbau in
Coenzym A
Entsorgung über
Harnstoffzyklus
Entsorgung über
Harnstoffzyklus
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12. Stoffwechsel der NukleotideZusammenfassung
Bei der Synthese der Pyrimidinnukleotide stammt die Amidgruppe vom Glutamin, ein
Kohlenstoffatom von HCO3- und Rest des Rings vom Aspartat.
Pyrimidine können vollständig abgebaut werden. Dabei entsteht u.a. β-Alanin. Stickstoff wird
als Ammoniak freigesetzt und über den Harnstoffzyklus entsorgt.
Die Neusynthese von Purinnukleotiden erfolgt ausgehend von Ribose-5-phosphat. Dabei
wird der Purinring aus zwei Aminogruppen vom Glutamin, einem Molekül Glycin, zwei
Formylresten aus N10-Tetrahydrofolat, einem CO2 und einer Aminogruppe aus Aspartat
aufgebaut.
Purine werden oxidativ zu Harnsäure katabolisiert, die je nach Organismus bis hin zum
Ammoniak abgebaut werden kann. Das Endprodukt des Harnsäureabbaus ist auch das
jeweilige Ausscheidungsprodukt des Purinkatabolismus.
Ein Teil der Ribonukleotiddiphosphate wird von der Ribonukleotid-Reduktase zu
Desoxyribonukleotiddiphosphaten reduziert.
Bei der Ribonukletid-Reduktase wird zum einen die Gesamtaktivität reguliert, zum anderen
aber auch die Substratspezifität.