Biochemie (Subject) / LIPIDE (Lesson)

Vorlesung 11,12

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• Lipide allg.: i) als ____ im Blut transportiert ii) Stellen in Form von _____ wichtige Energiereserven dar. iii) Sind wirkstoffe ;..... iv) Namenklator der Fettsäuren? z.B Linolsäuren (18:3) i) als Lipoprotein im Blut transportiertii) Stellen in Form von Depotfetten wichtige Energiereserven dar.iii) Sind wirkstoffe : Hormone Vitamine (EDKA) Cholesterol Gallensäuren iv) Linolsäuren = 18 Cs, = bei 9,12 & 15C
• Essentielle Fettsäuren? Linoleat Fettsäuren (ω-6) (18:2) Linolenat Fettsäuren (ω-3) (18: 3)
• Speicherung der Triglyceride i) im ______ der _______ (Fettzellen) ii) Speichrung als ________. iii) _______ sind spezialiseriert auf _____,______&_____ von Triglyceriden. iv) Tranport von FS erfolgt im ____ zu anderen Geweben i) im Cytoplasma der Adipozyten (Fettzellen)ii) Speichrung als Fettröpchen.iii) Adipozyten sind spezialiseriert auf Synthese, Speicherung & Mobilisierung von Triglyceriden.iv) Tranport von FS erfolgt im Blut zu anderen Geweben
• Welche Rolle spielen Gallensäuren bei Verdauung von TG im Intestinaltrakt? fördern Micellenbildung Emulgierung der Fette,  Stimulieren Pankreaslipase fördern Resorption von Fetten & fettlösl. Vitaminen, Cholesterin
• Reaktion der Verdauung der Triglyceriden (Enzym)     Lipase TG —→ (β) 2-Monogliceride + freie Fettsäuren (FS) + Glycerin
• Wie wird die abgebaute TG im Darm resorbiert? Lipide wird zunächst zu Monogyceride + Fettsüauren + Glycerin abgebaut (im Magen) im Darm: 1. Monogyceride + Fettsüauren + Glycerin in Mucosazellen resorbiert und dann resynthetisiert zu TG. 2. TG binden sich an Lipoproteine → Chylomikronen (+Cholestering +Phosphlipide) 3. Chylomikronen gelangt in der Lymphe und dann in Blut. 4. Serum-Lipoproteinlipase (Im Blut) baut den Chylomikronen wieder zu FS und Glycerin ab 5. FS wird von Fettzellen aufgenommen und resynthetisert zu TG 6. Glycerin gelangt in Leberzellen und wird dort zu Glycerin-3-Phosphat umgebaut
• Welche Enzym ist verantwortlich für den Stoffwechsel des Glycerin? Wo wird es gefunden? Zeichnen Sie den Stoffwechsel Reaktion. i) Glycerinkinase ii) Kommt nur in Leber & Niere vor! NICHT im Fettgewebe           GlycerinkinaseGlycerin ————→ L-Glycerin-3-Phosphat                ATP→ADP
• Wann kann Glycerin in Adipozyten verstoffwechselt? Zeichen Sie den Stoffwechsel Reaktion. Adipozyten = TG-Synthese nur mit ausreichende Versorgung mit Glucose Fettgewebe;                Glycerin-Phosphat-Dehydrogenase Glycerin-3-Phosphat —→ Dihydroxyaceton-Phosphat ←→ Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP)                       NAD+→ NADH + H+
• Welche Substrate benötigt die Triglyceride-synthese? Wie kommt es zu der Substrate? Welche Enzym ist verantwortlich? Zeichen Sie die Rea i) Aktivierte Fettsäuren = Acyl-CoA ii) Acyl-CoA-Synthetase = Thiokinase iii) Fettsäure ←——→ Acyladenylat                     ATP → PPi Acyladenylat + HS-CoA ←——→ Acyl-CoA + AMP
• Zeichnen Sie die Strukture eines Coenzym-A (CoA) Geben Sie jede enthaltende Einheiten an. Cysteamin + β-Alanin + Pantoinsäure + Diphosphat + phosphorylierte Adenosin ⇒ Cysteamin + β-Alanin + Pantoinsäure = Pantethein ⇒ Diphosphat + phosphorylierte Adenosin = 3-Phospho-ADP
• Zeichnen Sie der Strukturformels eines Triacyglycerin Zeichnen Sie die Triglycerid-Synthese Reaktion Glycerin-3-Phosphat ——→ Phosphatidat ——→ Diacylglycerin (DAG) ——→ Triacylglycerin                         2 R1,2CO-CoA→ 2 CoA           H2O→Pi                               R3CO-CoA→ CoA
• Warum wird Lipide zu Triacyglyceride umgewandelt? als Energiespeicherform!
• Wie werden die in den Fettzellen gespeicherten TG für die Energiegewinnung verstoffwechselt? Zeichnen Sie die erste Stoffwechsel Reaktion im Fettgewebe. Wo geht den Endprodukt weiter? 1. Im Fettgewebe;                       LipaseTriacylglycerin ——→ Glycerin + 3 Fettsäuren                   3 H2O→ 3 H+ Fettsäuren gehen in der Blutbahn zur Leber
• Wodurch wird das Enzym Lipase aktiviert bzw. deaktiviert? Aktiviert durch die Hormonen: Glucagon Adrenalin ⇒ über cAMP → PKA-Aktivierung → Phospholierung Deaktiviert : Insulin ⇒ Dephosphorylierung
• i) Wie wird den Reaktionsmechanismus des Fettsäureabbaus bezeichnet? ii) In welche Organelle findet es statt? iii) Wie gelangen FS im Organelle? Beschreiben Sie die Mechanismus. i) β-Oxidation ii) Matrix der Mitochondrien iii) Durch der Carnitin-Shuttle 1. Im Cytosol;                   Carnitin-Acyl-Transferase I • Acyl-CoA + Carnitin ←—→ Acyl-Carnitin + CoA ⇒ in Mitochondiren transportiert 2. Im Mitochondiren;                 Carnitin-Acyl-Transferase II• Acyl-Carnitin + CoA ←—→ Acyl-CoA + Carnitin ⇒ FS relative reaktionsträge → müssen aktiviert werden ⇒ Acyl-CoA
• Was versteht man unter β-Oxidation & Carnitin-Shuttle? i) β-Oxidation = Abbau den Fettsäuren in der Matrix den Mitchondrien zur Energiegewinnung. ii) Carnitin-Shuttle = Transport von FS in From von Acyl-Carnitin in Mitochondrien
• Zeichnen & beschreiben Sie β-Oxidation Mechanismus. ⇒ Endeffekt, entstandene Produkte 1. Oxidation (unter beteiligung FAD);           Acyl-CoA-Dehydrogenase• Acyl-CoA —————→ Trans-Δ2-Enoyl-CoA                  FAD→FADH2 2. Hydratation = für Vorbereitung der zweiten Oxidation                  Trans-Δ2-Enoyl-CoA Hydratase• Trans 2-Enoyl-CoA —————→ L-3-Hydroxyacyl-CoA                                    H2O→ 3. Oxidation (unter beteiligung von NAD+)                L-3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase• L-3-Hydroxyacyl-CoA —————→ 3-Ketoacyl-CoA                                 NAD+→NADH + H+ 4. Thiolyse durch CoA                           β-Keto-Thiolase• 3-Ketoacyl-CoA —————→ Acyl-CoA + Acetyl-CoA                              HS-CoA→ ⇒ Acyl-CoA tritt eine zweite Runde β-Oxidation = kommt raus 2 Acetyl-CoA⇒ Fettsäurenkette = um 2 C-Atome verkürzt (Acetyl- entfernt)⇒ 2 (FADH2, NADH + H+) & 3 Acetyl-CoA entstanden
• Für Energiegewinnung aus Fettabbau : i) Essentiell dass _____ , ______ & ______ in Mitochondrien stattfinden ii) Acetyl-CoA wird im ______ vollständig zu ___ oxidiert. iii) Der Wasserstoff kann innerhalb der Mitochondrien in der _____ zu _____ umgewandelt werden. iv) → Dadurch werden ____ und ____ wieder oxidiert & können erneut eingreifen v) → D.h. die β-Oxidation muss mit dem Enddabau des Acetyl-CoA im ____ und mit der _____ gekoppelt werden, um abzulaufen und Fettabbau zur Energiegewinnung zu nutzen. i) β-Oxidation, Citratzyklus & Atmungskette finden in Mitochondrien statt ii) Acetyl-CoA wird im Citratzyklus vollständig zu CO2 oxidiert. iii) Der Wasserstoff kann innerhalb der Mitochondrien in der Atmungskette zu Wasser umgewandelt werden. iv) → Dadurch werden NADH und FADH2 wieder oxidiert & können erneut eingreifen v) → D.h. die β-Oxidation muss mit dem Enddabau des Acetyl-CoA im Citratzyklus und mit der Atmungskette gekoppelt werden, um abzulaufen und Fettabbau zur Energiegewinnung zu nutzen.
• Was passiert wenn Acetyl-CoA nicht schnell genug verbrauch wird? z. B Wegen Oxalacetatverbrauchs für die Gluconeogenese im Hungerzustand Zeichnen & beschreiben den ergebende Reaktion. KETOGENESE ⇒ Ketonkörper (Acetoacetat, Aceton, D-3-Hydroxybutyrat) im Leber gebildet! 1. Umkehrreaktion zur β-Oxidation; (2 Acetyl-CoA Kondensiert)                3-Keto-Thiolase• 2 Acetyl-CoA ←—→ Acetacetyl-CoA + CoA 2. Kondensation mit noch einer Acetyl-CoA und Wasser                                    3-Hydroxy-3-Methyl-Glutaryl-CoA Synthase• Acetacetyl-CoA + Acetyl-CoA + H2O ←————→ 3-Hdroxy-3-Methyl-Glutaryl-CoA + CoA 3. Ausschleusung von Acetyl-CoA                                                      HMG-CoA Lyase• 3-Hdroxy-3-Methyl-Glutaryl-CoA ←————→ Acetoacetat + Acetyl-CoA Acetoacetat ←—→ Aceton + CO2              D-3-Hydroxybutyrat Reduktase                                                                                         Acetoacetat ←—————→ D-3-Hydroxybutyrat                                                                                          NADH + H+→NAD+
• Was versteht man unter Acetoacetat Wo & wann wird Acetoacetat genutzt bzw nicht benutz? i) Acetoacetat = Ketonkörper (urspr. Fettsäuren) aus Ketogenese ii) Energiegewinnung aus Acetoacetat wie Glucose! ⇒ Wo? NUR im Muskel (Herz) & Gehirn, nicht im Leber, da es CoA-Transferase nicht in Leber gibt ⇒ Wann? Normalzustand = Herz, Nieren & Hungerzustand = Gehirn 75% aus Acetoacetat
• Biosynthese von Fettsäuren: i) Findet im ______ statt ii) ist _________ der β-Oxidation, Einzelnen Reaktion:.... iii) Ausgangsprodukt für FS-Synthese = _______ (Aus Pyruvat / durch β-Oxidation gebildet) i) Findet im Cytosol statt ii) ist Umkehr der β-Oxidation: Kondensierung Reduktion Dehydratisierung Reduktion iii) Ausgangsprodukt für FS-Synthese = Acetyl-CoA (Aus Pyruvat / durch β-Oxidation gebildet)
• Wie gelangt Acetyl-CoA aus Mitochondrien ins Cytosol für Fettsäure-Synthese? Beschreiben Sie den Mechanismus. durch Citrat-Shuttle; In Mitochondrien;                                Citrat-synthase                                                                                     Acetyl-CoA + Oxalacetat ——→ Citrat ⇒ durch Membran in Cytosol In Cytosol;                 Citrat-lyase           Citrat + ATP ——→ Oxalacetat + ADP + Pi + Acetyl-CoA ⇒ FS-Synthese Oxalacetat + NADH + H+ ←→ Malat + NAD+                        Malat-Enzym                                                                                                 Malat + NADP+ —→ CO2 + NADPH + H+ + Pyruvat ⇒ durch Membran in Mitochondrien In Mitochondrien;                                       Pyruvat-CarboxylasePyruvat + CO2(frei) + ATP + H2O ———→ Oxalacetat + ADP + Pi .......
• Zeichnen & Beschreiben Sie die erste Schritt der FS-Synthese und ihre Bedeutung 1. Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA carboxyliert:                                 (Biotinabhängig)                                  Acetyl-CoA-Carboxylase • Acetyl-CoA + ATP + HCO3- ———→ Malonyl-CoA + ADP + Pi + H+ ⇒ IRRVERSIBEL = Geschwindigkeitsbetstimmenden ⇒ Übertragung des HCO3- auf Biotin → Übertragung des COO- auf Acetyl-
• i) Was ist der Besonderheit der Zwichenprodukte bei der Fettsäurensynthese? ii) Was müssen daher passieren nach dem ersten Schritt der FS-Synthese? i) Zwischenprodukte an ein Acyl-Carrier-Protein (ACP) gebunden [statt CoA] ii) Acetyl- & Malonyl- gruppe werden auf ACP übertragen!                 Acetyl-trans-acylase (AT)• Acetyl-CoA + ACP ——→ Acetyl-ACP + CoA                  Malonyl-trans-acylase (MT)• Malonyl-CoA + ACP ——→ Malonyl-ACP + CoA
• Was entsteht bei einer β-Oxidation UNgeradzahliger Fettsäuren in der 2.(letzte) Oxidationsrunde? Propionyl-CoA (statt Acetyl-CoA)
• Wie werden UNgeradzahliger Fettsäuren synthetisiert? Statt Acetyl-ACP = Propionyl-ACP → nach Biotinabhängiger Carboxylierung in ⇒ Succinyl-CoA
• Zeichnen & beschreiben Sie alle 4 Kettenverlängerungsreaktionen eine gesättigte gerade FS. 1. Bildung von Malonyl-CoA (3C) aus Acetyl-CoA (Carboxylierung) =Geschwindigkeitbestimmend                             Acetyl-CoA-Carboxylase                                    (Biotinabhängig) Acetyl-CoA + ATP + HCO3- ——→ Malonyl-CoA + ADP + Pi + H+ 1. Kondensation von Acetyl-ACP & Malonyl-ACP                                Kondensierendes Enzym (KE)• Acetyl-ACP + Malonyl-ACP ——→ Aceta-cetyl-ACP + ACP + CO2(von Malonyl) 2. Reduktion von Acetacetyl-ACP mit NADPH                |= adding 2H to =O                                                                                                                                                                                                           3-Keto-acyl-Reduktase (KR)                                                                                         • Acetacetyl-ACP ——→ D-3-Hydroxy-butyryl-ACP                                                                                     NADPH→NADP+ 3. Dehydratisierung D-3-Hydroxy-butyryl-ACP           | Taking H2O out                          D-3-OH-Acyl-ACP Dehydratase(DH)                                                                    • D-3-Hydroxybutyryl-ACP ——→ Crotonyl-ACP + H2O 4. Reduktion von Crotonyl-ACP mit NADPH           | Hydrogenation              Trans-2-Enoyl-ACP Reduktase (ER)• Crotonyl-ACP —————→ Butyrl-ACP (gesättigt)                      NADPH→NADP+ .. Zweite Runde FS-Synthese ⇒ Butyryl-ACP + Malonyl-ACP ...... bis Palmitoyl-ACP .. Palmitoyl-ACP —Thioesterase–→ Palmitat + HS-ACP
• FS-Synthese; Im tierischen Organismus erfolgt dir FS-Synthese an einem _______. Voteile davon: i) Zwischenprodukte werden von einem ______ _____ zum nächten weitergereicht ii) Zwischenprodukte werden nicht im Cytosol _____. die Diffusion für das Aufeinandertreffen von Reaktionspartnern fällt weg iii) Energieaufwendigen Reaktionen für das Binden von Molekülen sind ___ nötig iv) Kovalent gebundene Zwischenprodukte sind vor _____-reaktionen geschützt Im tierischen Organismus erfolgt dir FS-Synthese an einem Multienzymkomplexen. Voteile davon: i) Zwischenprodukte werden von einem aktiven Zentrum zum nächten weitergereicht ii) Zwischenprodukte werden nicht im Cytosol verdünnt.die Diffusion für das Aufeinandertreffen von Reaktionspartnern fällt weg iii) Energieaufwendigen Reaktionen für das Binden von Molekülen sind nicht nötig iv) Kovalent gebundene Zwischenprodukte sind vor Konkurrenz-reaktionen geschützt
• Wie viele Kettenverlängerungssyteme gibt es für Fettsäuren? 2 i) Endoplasmatischen Reticulum Kettenverlängerungs Malonyl-CoA / NADPH ii) Mitochondriale Kettenverlängerung Acetyl-CoA / NADPH
• i) Wie wird eine Doppelbindung in Fettsäuren bei der Kettenverlängerung eingeführt? ii) Wo erfolgt die denn? i) durch den Enzym Desaturasen + 2 NADPH + 2 H+ + O2 → 2 NADP + 2 H2O Basically adding an -OH somewhere and dehydrating it into a double bond ii) am Endoplasmatischen Reticulum
• Welche FS sind essentiell? Warum wird die essentielle bezeichnet? Wo wird es synthetisiert? Warum ist es wichtig? i) Essentielle ω 6 - Serie = Linolsäure & Derivate 18 : 2 ω 6 (Wichtiges Derivat: Arachindonsäure ω 3 - Serie = Linolensäure & Derivate 18 : 3 ω 3 (Wichtiges Derivat: Eicosahexaensäure & Docosahexaensäure ii) Nur Pflanzen können FS mit = in ω-(CH3)-Positionen ≤ 9 synthetisieren , Säuger nur von Δ(COO-) 9-Position → zum COO--Ende , da... iii) Säuger fehlen ω 3- und ω 6-Desaturasen
• Essentielle Fettsäuren: i) Befinden sich in_______ der Zelle ii) sind eng mit der Erhaltung der _______ _______ der mitochondrialen Membran verbunden ii) Kommen in höchster Konzentration in den für die _________ benötigten Organen vor. iii) Finden sich in _______ (als effektive Signalmoleküle) iv) Haben einen günstigen Einfluss auf _____ _____-Krankungen & _______-reaktionen Essentielle Fettsäuren:i) Befinden sich in Strukturlipide der Zelle. ii) sind eng mit der Erhaltung der strukturellen Integrität der mitochondrialen Membran verbunden. ii) Kommen in höchster Konzentration in den für die Fortpflanzung benötigten Organen vor. iii) Finden sich in Phospholipiden (als effektive Signalmoleküle) iv) Haben einen günstigen Einfluss auf Koronare Herz-Krankungen & Entzündungs-reaktionen.
• i) Was versteht man unter Prostaglandine/ Eicosanoide? - sind Lokal-Wirksame, Kuzlebige ______. ii) Welche Rollen speilen sie: - ________ von Entzündungen, Schmerz und Fieber - Blut______ - Blut______ - Kontraktionen der ______ Muskulator - Kontrolle des ______-transport durch Membranen - Modulation der_____ Übertragung (Nerve) - ______ der Lipolyse im Fettgewebe (PGE1) i) Hormonen ii) - Auflösung von Entzündungen, Schmerz und Fieber - Blutdruckregulation. - Blutgerinnung. - Kontraktionen der glatten Muskulatur (Wehen) - Kontrolle des Ionentransport durch Membranen - Modulation der Synaptischen Übertragung (Nerve) - Hemmung der Lipolyse im Fettgewebe (PGE1)
• Was ist die Vorstufe des Prostaglandins H2 (PGH2) Arachidonat (Arachidonsäure = ω-6-Linolsäure Derivate)
• Bei Abbau eines UNgesättigten FS mit cis-Doppelbindung an UNgeradezähliger Position ist ein zusätzliches ____ erforderlich. z. B Palmitoteoyl-CoA ( 18 : 1 Δ-9 bzw. ω-9) ISOMERASE = Cis-Δ3-Enoyl-CoA-Isomerase ...Cis-Δ3-Enoyl-CoA —→ Trans-Δ2-Enoyl-CoA
• Was versteht man unter ACP? Beispiele? ACP = Acyl-Carrier-Proteine Alle Zwischenprodukt aus der FS-Synthese wird an ACP gebunden!                         Acetyl-trans-acylaseAcetyl-CoA + ACP ←————→ Acetyl-ACP + CoA                       Malonyl-trans-acylaseMalonyl-CoA + ACP ←————→ Malonyl-ACP + CoA

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