Proteinstoffwechsel
Werbung
Bildung der Aminosäuren Körperproteine 10000 g Proteinstoffwechsel Nahrungsproteine Proteolyse (300 - 400 g/d) Verdauung (50 - 100 g/d) Aminosäure-Pool 100 g Neusynthese aus z.B. Pyruvat 2-Oxosäuren Vortragender: Dr. W. Helliger Protein-Abbau der Nahrungsproteine Protein-Abbau der Körperproteine Protein-Aufnahme: 32 g (mind.) - 100 g (Durchschnitt)/d Sezerniertes Protein: 50 – 70 g/d Ein Erwachsener baut täglich 300–400 g Körperprotein zu Aminosäuren ab Endo- und Exopeptidasen des Verdauungstrakts (Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase, Aminopeptidasen und Carboxypeptidasen) zerlegen die Proteine in die einzelnen Aminosäuren Resorption der Aminosäuren im Dünndarm: 70 – 150 g/d Protein-Ausscheidung: 32 g/d (10 g/d über den Stuhl, 20 g/d über den Harn, der Rest über die Haut) Verwertung der Aminosäuren Körperproteine 10000 g Proteinsynthese (300 – 400 g/d) Aminosäure-Pool Transaminierung Der intrazelluläre Protein-Abbau kann erfolgen 1. In den Lysosomen 2. In den Proteasomen: die für den Abbau vorgesehenen Proteine werden zuvor durch Ubiquitinierung markiert Die für Transaminierungen wichtigsten Aminosäuren und ihre dazugehörigen 2-Oxosäuren Decarboxylierung Oxidative Desaminierung 2-Oxosäuren NH3 Biogene Amine Citratzyklus (je nach Stoffwechsellage Abbau zu CO2 und H2O oder Aufbau zu KH, Fetten…) Harnstoffzyklus Ketonkörper 1 Transaminierung Die beiden wichtigsten Aminotransferasen Prinzip der Reaktion: Aspartat-Aminotransferase (AST, ASAT; GOT = GlutamatOxalacetat-Transaminase) v. a. in Leber und Muskel Aminotransferasen katalysieren die Übertragung der Aminogruppe der α-Aminosäure auf die 2-Oxosäure Coenzym: PALP Alanin-Aminotransferase (ALT, ALAT; GPT = GlutamatPyruvat-Transaminase) ALT (PA LP) v. a. in der Leber Oxidative Desaminierung Das durch Transaminierungen gebildete Glutamat wird in 2-Oxoglutarat und Ammoniak zerlegt Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) hauptsächlich in der Leber Nicht oxidative (hydrolytische) Desaminierung Glutaminase in Leber und Niere Diese Reaktion ist reversibel: Ammoniak kann an 2-Oxoglutarat gebunden und damit entfernt werden Decarboxylierung von Aminosäuren zu biogenen Aminen Biogene Amine Aminosäure Die Decarboxylasen sind spezifisch für die jeweiligen Aminosäuren und benötigen PALP als Coenzym Den Abbau biogener Amine übernehmen Amin-Oxidasen. Der zunächst entstehende Aldehyd wird meist zur entsprechenden Säure oxidiert Biogenes Amin Biologische Bedeutung Histidin Histamin Mediator Lysin Cadaverin Bakterielles Abbauprodukt Glutaminsäure GABA Neurotransmitter Cystein Cysteamin CoA-Baustein Asparaginsäure ß-Alanin CoA-Baustein Serin Ethanolamin Phophatid-Baust. Tryptophan Tryptamin Hormon 5-HydroxyTryptophan Serotonin Neurotransmitter 2 Glutamin als Transportform des Ammoniaks Der in den Geweben anfallende Amino-Stickstoff wird vom Blut in Form von Glutamin zur Leber transportiert und dort durch die Glutaminase zu Glutamat und Ammoniak gespalten Entgiftung des NH3 im Harnstoffzyklus Eines der Stickstoffatome und der Kohlenstoff stammen vom NH4+ und CO2, das andere vom Aspartat Alanin als Transportform des Ammoniaks Das Glutamat kann in der Leber oxidativ desaminiert werden und liefert NH3 in den Harnstoffzyklus 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 und Abbau der verzweigtkettigen Aminosäuren ketogene Aminosäuren und ihre Abbauprodukte Aminosäure Glucogenes Abbauprodukt Ketogenes Abbauprodukt Arg, His, Pro, Glu, Gln 2-Oxoglutarat - Asn, Asp Oxalacetat - Phe, Tyr Fumarat Acetoacetat Val, Met Succinyl-CoA - Ile Succinyl-CoA Acetyl-CoA Ala, Cys, Gly, Ser, Thr Pyruvat - Trp Pyruvat Acetyl-CoA Lys, Leu - Acetyl-CoA 1 Enzymdefekt bei der Verzweigtkettenkrankheit 3 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: Glucose-Alanin-Zyklus Protein- und Aminosäurestoffwechsel im Muskel Das Alanin aus dem Muskel dient der Gluconeogenese in der Leber Aminosäurestoffwechsel bei Nahrungskarenz Glykogenspeicher sind nach 24 – 48 h aufgebraucht: Glucose fehlt: Insulin ↓ und Glucagon ↑ Muskelproteolyse ↑ Aminosäurefreisetzung ↑: Substrate für Gluconeogenese Alanin wichtigster N-Transporter vom Muskel zur Leber Plasmakonzentration von Alanin nimmt kontinuierlich ab Plasmakonzentration von Glycin nimmt verzögert zu Proteinstoffwechsel unter veränderten Bedingungen Proteinanabole Faktoren (positive Stickstoff-Bilanz): • Abnahme der Konzentration der Aminosäuren und des Harnstoffs im Blut • Steigerung der Proteinbiosynthese in der Muskulatur Hormone: Insulin, Testosteron (Doping!), Somatotropin Proteinkatabole Faktoren (negative Stickstoff-Bilanz): Steigerung des Protein-Abbaus und der Harnstoff-Biosynthese Nach längerem Fasten: z.B. bei Diabetes mellitus: Insulinmangel führt infolge gesteigerten Protein-Abbaus zu einer Konzentrationserhöhung der Aminosäuren, v.a. auch von Alanin. Folge: gesteigerte Gluconeogenese (Hyperglykämie) Muskelproteolyse ↓ : Hypoalaninämie Verringerte Gluconeogenese: das Gehirn hat sich an die Oxidation der Ketonkörper Acetoacetat und ß-Hydroxybutyrat adaptiert, die in erheblichem Umfang Glucose als Substrat ersetzen Psychischer Stress, akute Infektionen oder Verletzungen führen zu einer negativen Stickstoff-Bilanz mit Verlust an Körperprotein Hormone: Stresshormone (Glucagon, Cortisol) Glycin wird v.a. von der Niere aufgenommen → Gluconeogenese 4 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 5
