Vorlesung Biochemie der Ernährung Gegenstandskatalog
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Vorlesung Biochemie der Ernährung Gegenstandskatalog 6 SWS im 5. Semester (Stand Mai 2006) Die Reihenfolge der Themen entspicht nicht unbedingt der Reihenfolge ihrer Behandlung in der Vorlesung! 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Prinzipien des Intermediärstoffwechsels, Grundlagen der Stoffwechselregulation Energiehaushalt der Zelle Prinzipien der Regulation des zellulären Stoffwechsels Zusammenspiel der Organe bei der Organisation des Intermediärstoffwechsels Repetitorium Grundlagen der Enzymkinetik Repetitorium Grundlagen der RNA- und Proteinsynthese Mechanismen der Modulation des Substratflusses durch Enzym-katalysierte Reaktionen Störungen der Regulation des Intermediärstoffwechsels 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Stoffwechsel der Kohlenhydrate Verdauung und Resorption der Nahrungskohlenhydrate Kohlenhydratstoffwechselwege in der Leber und ihre Regulation Regulation der Glucoseaufnahme und -verwertung im Muskel Glucoseaufnahme und -verwertung in anderen Organen Zusammenspiel humoraler und nervaler Kontrolle der Glucosehomöostase Störungen der Glucosehomöostase 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Stoffwechsel der Lipide Verdauung der Nahrungslipide Resorption der Lipidbestandteile Transport von Lipiden im Blut Regulation der Lipidspeicherung und der Mobilisation gespeicherter Lipide Verwertung von Fettsäuren im Intermediärmetabolismus, Ketogenese Endogene Synthese von Fettsäuren, essentielle Fettsäuren Stoffwechsel des Cholesterols Lipide als Bausteine von Membranen Lipide als Ausgangssubstanzen für Signalmoleküle Störungen des Lipidstoffwechsels 4 4. 1 4.2 4.3 4.4 4.5 Citratcyclus und Atmungskette Zentrale Rolle des Citratcyclus im Intermediärstoffwechsel Regulation des Substratflusses durch den Citratcyclus Konservierung metabolischer Energie in der Atmungskette Regulation der Teilschritte der Atmungskette Bedeutung der Entkopplungsproteine 5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Stoffwechsel der Aminosäuren Verdauung von Nahrungsproteinen Resorption von Aminosäuren und Peptiden Endogene Synthese von Aminosäuren und essentielle Aminosäuren Energiestoffwechsel von Aminosäuren Zentrale Rolle der Leber im Aminosäurestoffwechsel Störungen des Aminosäure- und Ammoniakstoffwechsels 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Stoffwechsel der Purine und Pyrimidine Verdauung von Nucleinsäuren der Nahrung Resorption und Transport monomerer Nucleinsäurebausteine Synthese von Purin- und Pyrimidinnucleotiden Wiederverwertung von Purinen und Pyrimidinen im Stoffwechsel Abbau von Purin- und Pyrimidinnucleotiden Störungen des Purin- und Pyrimidinstoffwechsels 2 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 Ectorezeptoren Klassifikation membranständiger Rezeptoren Signaltransduktion durch ligandenmodulierte Ionenkanäle Signaltransduktion durch heptahelikale, G-Protein-gekoppelte Rezeptoren Signaltransduktion durch Rezeptortyrosinkinasen Signaltransduktion durch Tyrosinkinase assoziierte Rezeptoren Signaltransduktion durch Guanylatcyclasen Signaltransduktion durch Rezeptoren der TGFß-Familie Signaltransduktion durch Todesdomänen-Rezeptoren 8 Hormonelle Kontrolle des Stoffwechsels: Pancreatische Hormone und Hormone des Fettgewebes Glucagon und Insulin Leptin Adiponectin 8.1 8.2 8.3 9 9.1 9.2 9.5 Hypothalamisch-hypophysäres Kontrollsystem des Endokriniums Grundlagen des Hypothalamus-Hypophysen-Systems Regulation der Synthese und Freisetzung von Schilddrüsenhormonen sowie deren Bedeutung im Intermediärmetabolismus Regulation der Synthese und Freisetzung von Glucocorticoiden sowie deren Bedeutung im Intermediärmetabolismus Regulation der Synthese und Freisetzung von Wachstumshormon sowie dessen Bedeutung bei der Regulation des Wachstums Regulation der Synthese und Freisetzung von Geschlechtshormonen 10 10.1 10.2 10.3 Regulation des Mineral- und Wasserhaushalts Regulation des Natrium- und Wasserhaushalts Regulation des Calcium-, Magnesium-, und Phosphatstoffwechsels Regulation des Eisenstoffwechsels, Spurenelemente 9.3 9.4 11 Fluß der genetischen Information 11.1 Strukturelle Organisation des eukaryoten Genoms 11.2 Aufbau und Organisation eukaryoter Promotoren, Regulation der transkriptionellen Aktivität durch Transkriptionsfaktoren 11.3 Nucleäre Rezeptoren 11.4 Transkriptionskontrolle durch Nahrungsbestandteile 11.5 Aufbau und Regulation der eukaryoten Systeme zur Proteinsynthese -abbau 11.6 Aufbau und Regulation des eukaryoten Systems zur Replikation, Kontrolle des Zellcyclus, Apoptose 11.7 Mechanismen der DNA-Schädigung und Reparatur 11.8 Biochemische Grundlagen der Tumorentstehung 12 12.1 12.2 12.3 12.4 Biologische Abwehr Gerinnungssystem Complementsystem Zelluläre und humorale Immunität Regulation der Abwehrfunktionen durch Zytokine/Chemokine/Eikosanoide 13 13.1 13.2 13.3 13.4 Die Zelle im Gewebe Zytoskelett Aufbau extrazelluläre Matrix Zelladhäsionsmoleküle und Zell-Matrix-Wechselwirkung Zelladhäsionsmoleküle und Zell-Zell-Wechselwirkung 14 Grundlagen der Stoffwechselendprodukt- und Xenobiotikaausscheidung durch die Leber 14.1 Modifikation hydrophober Metabolite und Xenobiotika in der Phase I 14.2 Konjugation hydrophiler Metabolite 14.3 Ausscheidung durch aktive Transportprozesse 3 1 Prinzipien des Intermediärstoffwechsels, Stoffwechselregulation Grundlagen der 1.1 Energiehaushalt der Zelle "Energiereiche" Verbindungen, ATP-System, Kopplung endergoner und exergoner Reaktionen 1.2 Prinzipien der Regulation des zellulären Stoffwechsels Gliederung des Energie- und Leistungsstoffwechsels, Bedeutung der Enzymkatalysierten Reaktion für die Regulation des Substratflusses durch Stoffwechselwege, Bedeutung der Trennung von Hin- und Rückreaktion in Stoffwechselwegen als Grundlage der metabolischen Regulation. 1.3 Zusammenspiel der Organe bei der Organisation des Intermediärstoffwechsels Bedeutung der Energiespeicherung in der Resorptionsphase und der Speichermobilisation in der Postresorptionsphase und im Fasten. Substratfluß von Glucose, Aminosäuren und Fettsäuren zwischen den Organen in der Resorptionsphase, der Postresorptionsphase und im Fasten. Bedeutung der "Glucoseund Proteinsparmechanismen" bei der Umstellung des Stoffwechsels auf prolongiertes Fasten. 1.4 Repetitorium Grundlagen der Voraussetzung für die Vorlesung) Michaelis-Menten-Beziehung, Enzymkinetik Definition KM, Vmax, (Kenntnis Kcat, ist eigentlich Wechselzahl, Unit, spezifische Aktivität 1.5 Repetitorium Grundlagen der RNA- und Proteinsynthese (Kenntnis ist eigentlich Voraussetzung für die Vorlesung) Elementare Grundlagen der Regulation der Transkription in eukaryoten Zellen durch Transkriptionsfaktoren. Begriff der Induktion und Repression. Regulation des mRNASpiegels durch mRNA-Abbau. Grundlagen der Proteinsynthese. Regulation des Proteinabbaus. (siehe auch 11.2 bis 11.5) 1.6 Mechanismen der Modulation des Substratflusses durch Enzym-katalysierte Reaktionen Regulation des Substratflusses durch die Substratkonzentration. Regulation durch isosterische, kompetitive Inhibition der Enzymaktivität; Regulation durch allosterische Modulation der Enzymaktivität; Regulation der Enzymaktivität durch kovalente Modifikation; Regulation der Enzymaktivität durch Enzyminduktion oder -repression. 1.7 Störungen der Regulation des Intermediärstoffwechsels 2 Stoffwechsel der Kohlenhydrate 4 2.1 Verdauung und Resorption der Nahrungskohlenhydrate Abbau von Poly-, Oligo- und Disacchariden durch Amylasen, Disaccharidasen. Quelle der Enzyme und des NaHCO3. Aufnahme von Monosacchariden über spezifische Transporter (SGLT1, Glut5) in der apikalen Enterocytenmembran. Abgabe der Monosaccharide aus dem Enterocyten ins Blut durch spezifische Transporter (Glut2). Bedeutung nicht-abbaubarer bzw. nicht-resorbierbarer Kohlenhydrate als Ballaststoffe. Resorptionsstörungen durch Enzym- oder Transporterdefekte: Glucose-GalactoseMalabsorption, Lactoseintoleranz. 2.2 Kohlenhydratstoffwechselwege in der Leber und ihre Regulation Zentrale Bedeutung der Leber als Glucostat. Insulin-unabhängige Glucoseaufnahme in die Leber, Bedeutung des Glut2. Stoffwechselwege der Glucose in der Leber. Regulation des Substratflusses folgender Stoffwechselwege durch Hormone, hepatische Nerven und Metabolite: Glykolyse, PDH-Reaktion, Gluconeogenese; Glykogensynthese, Enzymverteilung Glykogenabbau; im Leberacinus. Pentosephosphatweg. Nahrungsabhängige Heterogene Modulation der Enzymexpression in der Leber. Glucoseabhängige subzelluläre Umverteilung von Enzymen im Hepatocyten. Bedeutung der Leber für die Verwertung von Fructose und Galactose. Fructoseintoleranz, Galactosämie, Glykogenosen. 2.3 Regulation der Glucoseaufnahme und -verwertung im Muskel Insulin- bzw. aktivitätsabhängige Glucoseaufnahme in Muskel, Bedeutung des Glut4. Funktioneller Unterschied der hepatischen und muskulären Glykogenspeicher. Bedeutung der muskulären Glucoseverwertung und partiellen Gluconeogenese für die Glucosehomöostase des Gesamtorganismus. Bedeutung der endokrinen Funktion des Fettgewebes für die muskuläre Verwertung der Glucose. Bedeutung des GH-Systems für muskuläre Glucoseverwertung. Zusammenhang zwischen Glucose- und Fettsäureverwertung im Muskel. Grundlagen der Insulinresistenz. 2.4 Glucoseaufnahme und -verwertung in anderen Organen Versorgung des Gehirns mit Glucose. Glut-1-Defekt. 2.5 Zusammenspiel humoraler und nervaler Kontrolle der Glucosehomöostase Grundlagen der neuralen Messung der Glucosekonzentration. Regulation der hepatischen Glucoseverwertung und -freisetzung durch das vegetative Nervensystem. Rolle vegetativer Nerven bei der Regulation der Insulinfreisetzung und -wirkung. 2.4 Störungen der Gucosehomostase Grundlagen des Typ1 und Typ2 Diabetes. 5 3. Stoffwechsel der Lipide 3.1 Verdauung der Nahrungslipide Bestandteile des Verdauungssekrets, die am Abbau der Nahrungslipide beteiligt sind: Gallensäuren, Lipasen, Colipase; Regulation der Freisetzung (Physiologie?!), Bedeutung beim Mechanismus des Lipidabbaus, gemischte Micellen. 3.2 Resorption der Lipidbestandteile Aufnahme der Abbauprodukte der Nahrungslipide in den Enterocyten. Resynthese von Triglyceriden im Enterocyten. Bedeutung der Glycerokinase im Vergleich zum Fettgewebe. Synthese und Sekretion der Chylomikronen. Unterschiedliche Wege langund kurzkettiger Fettsäuren. Weg des Nahrungscholesterols. 3.3 Transport von Lipiden im Blut Synthese, Abbau und Funktion der einzelnen Lipoproteinfraktionen: Chylomikronen, VLDL, LDL, IDL, prä-ß-HDL, HDL. Funktion des Proteinanteils der Lipoproteine. Zusammenspiel von peripheren Geweben und Leber im Lipoproteinstoffwechsel. Lipoproteinrezeptoren, Lipoprotein-abbauende Ezyme, Transferenzyme. 3.4 Regulation der Lipidspeicherung und der Mobilisation gespeicherter Lipide Aufnahme von Fettsäuren in den Adipocyten. Kopplung der Lipidspeicherung an die Glucoseaufnahme. Insulinabhängigkeit der Lipidspeicherung im Fettgewebe. Mobilisation von Speicherlipiden durch die hormonsensitive Lipase. Bedeutung des Fehlens der Glycerokinase für die Verhinderung von Leerlaufzyklen. Regulation der Speicherfettmobilisation durch ß-adrenerge und α2-adrenerge Rezeptoren. 3.5 Verwertung von Fettsäuren im Intermediärmetabolismus, Ketogenese Transport freier Fettsäuren im Blut. Aufnahme in die Zielzellen. ß-Oxidation: Funktion und Unterschiede Besonderheiten der beim mitochondrialen Abbau und ungesättigter und peroxisomalen ungeradzahliger ß-Oxidation, Fettsäuren. Verwertung von freien Fettsäuren als Energiesubstrat im Muskel. Ketogenese in der Leber: Regulation durch Hormone und Substratangebot. 3.6 Endogene Synthese von Fettsäuren, essentielle Fettsäuren Fettsäuresynthase-Komplex, Regulation der hepatischen Fettsäuresynthese durch Hormone und Substratangebot. Mechanismen zur Bereitstellung von NADPH. Trennung von Synthese und Abbau: Kompartimentalisierung, Regulation des Substrattransports über die Mitochondrienmembran, Regulation der Aktivität von Schlüsselenzymen. Desaturase, Elongase, essentielle Fettsäuren. 3.7 Stoffwechsel des Cholesterols Mechanismus und Regulation Transkriptionskontrolle durch der Cholesterolbiosynthese, das Mechanismus der Sterolresponsive-Element-Bindeprotein. Mechanismus und Regulation der zellulären Cholesterolaufnahme, Rezeptorvermittelte 6 Endocytose. Zentrale Rolle der Leber bei der Cholesterolhomöostase: Ausscheidung von Cholesterol in die Galle, Synthese von Gallensäuren. Enterohepatischer Kreislauf und die daran beteiligten Transportproteine in Darm und Hepatocyt. Hypercholesterinämie, Cholestyramin und pflanzliche Sterole zur Behandlung. Gallensteine, Cholestase. 3.8 Lipide als Bausteine von Membranen Molekularer Aufbau, Synthese und Syntheseort von Phosphoglyceriden, Sphingomyelin, Glycolipiden und Cholesterol. Struktur der Lipiddoppelschicht, Lateraldiffusion und Flip-Flop (Asymmetrie). Modulation der Fluidität der Membran durch Temperatur, Doppelbindungen in den Fettsäuren und Cholesterol. Integrale, periphere und lipidverankerte Membranproteine. 3.9 Lipide als Ausgangssubstanzen für Signalmoleküle Intrazelluläre Signalmoleküle: InsP3, DAG, Phosphatidsäure, Ceramid. Extrazelluläre Signalmoleküle: Eicosanoide, PAF. 3.10 Störungen des Lipidstoffwechsels Dyslipoproteinämien, (Lysosomale Speicherkrankheiten, X-Adreno-Leukodystrophie). 4 Citratcyclus und Atmungskette 4. 1 Zentrale Rolle des Citratcyclus im Intermediärstoffwechsel Ein- und Ausschleusung von Stoffwechselprodukten in den Citratcyclus, Verbindung zu Ketonkörpersynthese, Fettsäuresynthese, Cholesterolbiosynthese, Aminosäure- stoffwechsel, Hämsynthese. 4.2 Regulation des Substratflusses durch den Citratcyclus Zentrale Rolle der Pyruvat-Dehydrogenase Reaktion. Regulation von Teilschritten des Citratcyclus durch den NAD/NADH-Quotienten. 4.3 Konservierung metabolischer Energie in der Atmungskette Transport von Reduktionsäquivalenten durch die Mitochondrienmembran, Transportsysteme, Reoxidation von NADH und FADH2. Kopplung von Elektronen- und Protonenexport, Kopplung von Protoneneinstrom und ATP-Synthese, 4.4 Regulation der Teilschritte der Atmungskette ATP/ADP Antiport, Atmungskontrolle durch ADP. 4.5 Bedeutung der Entkopplungsproteine Wirkungsweise Expression. der Entkopplungsproteine, Thermogenese, Regulation ihrer 7 5. Stoffwechsel der Aminosäuren 5.1 Verdauung von Nahrungsproteinen Syntheseort, Regulation der Freisetzung, Aktivierung der Proteasen im Verdauungstrakt. Salzsäureproduktion im Magen, Bicarbonatproduktion im Pancreas. Pathologische Bedeutung einer vorzeitigen Proteaseaktivierung. 5.2 Resorption von Aminosäuren und Peptiden Aufnahme von Aminosäuren durch sekundär aktiven natriumabhängigen Transport, Aufnahme von Peptiden durch tertiär aktiven protonengetriebenen Transport, unstirred Layer; Bedeutung der beiden Transportsysteme; einheimische Sprue. 5.3 Endogene Synthese von Aminosäuren; essentielle Aminosäuren (Synthesewege), Familien von Aminosäuren, Ableitung der essentiellen Aminosäuren aus den Enzymdefekten. 5.4 Energiestoffwechsel von Aminosäuren Beschreibung der endogenen Aminosäure-Pools. Verteilung zwischen Proteinbaustoffwechsel und Energiestoffwechsel der Aminosäuren, Stickstoffbilanz als Maß des Proteinüberschusses in der Nahrung. Trennung von Kohlenstoffanteil vom Stickstoff; Transaminierung, Desaminierung. (Abbauwege der Kohlenstoffanteile). 5.5 Zentrale Rolle der Leber im Aminosäurestoffwechsel Quellen des Ammoniaks: Urease Darmbakterien, Import aus anderen Geweben über Ala und Gln. Harnstoffcyclus: Teilschritte, Bereitstellung von Ammoniak, Bedeutung der Glutamatdehydrogenase, Regulation durch pH, Zonierung. Glutaminsynthetase: Zonierung. Kooperation mit der Niere. Kopplung des Aminosäurestoffwechsels an Gluconeogenese und Ketogenese. 5.6 Störungen des Aminosäure- und Ammoniakstoffwechsels Phenylketonurie, Enzymdefekte des Harnstoffcyclus 6 Stoffwechsel der Purine und Pyrimidine 6.1 Verdauung von Nucleinsäuren der Nahrung Enzyme des enteralen Nucleinsäureverdaus, RNase, DNase, 5'-Nucleotidase. 6.2 Resorption und Transport monomerer Nucleinsäurebausteine Transportsysteme für Purinbasen, Purin- und Pyrimidinnucleoside. Abbau im Enterocyten, Abgabe ans Blut. 6.3 Synthese von Purin- und Pyrimidinnucleotiden Syntheseweg und Regulation. 6.4 Wiederverwertung von Purinen und Pyrimidinen im Stoffwechsel Scavenger (Salvage)-Pathway, Anteil am Gesamtturnover der Nucleotide. 8 6.5 Abbau von Purin- und Pyrimidinnucleotiden Wege und Endprodukte des Abbaus. Bedeutung des Urats als Sauerstoffradikalfänger. 6.6 Störungen des Purin- und Pyrimidinstoffwechsels Gicht. 7 Ectorezeptoren 7.1 Klassifikation membranständiger Rezeptoren 7.2 (Signaltransduktion durch ligandenmodulierte Ionenkanäle) 7.3 Signaltransduktion durch heptahelikale, G-Protein-gekoppelte Rezeptoren Struktur G-Protein-gekoppelter Rezeptoren, Funktion des ligandbesetzen Rezeptors als Nucleotid-Austauschfaktor, Aktivierung des G-Groteins, Bedeutung der einzelnen Untereinheiten des G-Proteins, Mechanismus der Signaltermination, homologe Desensitierung. Klassifikation der heterotrimeren G-Proteine, nachgeschaltete intrazelluläre Signalketten. 7.4 Signaltransduktion durch Rezeptortyrosinkinasen Aufbau und Klassifikation der Rezeptortyrosinkinasen. Mechanismus der Rezeptoraktivierung, Kopplung an die intrazellulären Signalketten am Beispiel des Insulinrezeptors. 7.5 Signaltransduktion durch Tyrosinkinase-assoziierte Rezeptoren Aufbau und Klassifikation der Tyrosinkinase-assoziierten Rezeptoren, Mechanismus der Rezeptoraktivierung, Kopplung an die intrazellulären Signalketten am Beispiel des IL-6-Rezeptors 7.6 Signaltransduktion durch Guanylatcyclasen Membranständige Guanylatcyclasen: ANP-Rezeptor. Lösliche Guanylatcyclase: Signaltransduktion durch NO. 7.7 Signaltransduktion durch Rezeptoren der TGFß-Familie TGFß-Rezeptor I und II, SMADS, Interaktion der SMADs mit anderen, transkriptsionskontrollierenden Faktoren 7.8 Signaltransduktion durch Todesdomänenrezeptoren Familie der Todesdomänenrezeptoren, genereller Aufbau, Grundprinzipien der Siganalweiterleitung in die Zelle. Siehe auch bei Apoptose. 9 8 Hormonelle Kontrolle des Stoffwechsels: Hormone und Hormone des Fettgewebes Pancreatische 8.1 Glucagon und Insulin Synthese und Regulation der Freisetzung pancreatischer Hormone, Rezeptoren, Bedeutung von Glut2 und Glucokinase bei der glucoseabhängigen Regulation der Insulinfreisetzung, Glucose-unabhängige Regulation der Insulinfreisetzung. Diabetes 8.2 Leptin Leptinsynthese und Regulation der Leptinfreisetzung, Leptintransport ins ZNS, LeptinRezeptor, Kontrolle der Nahrungsaufnahme durch Leptin, Wechselwirkung mit anderen Hormonsystemen. Fettsucht, vd. Ernährungsbedingte Amenorrhoe 8.2 Adiponectin Regulation der Adiponectinsynthese, Prozessierung des Adiponections, Wirkung des Adiponectins an Leber und Muskel Bedeutung des Adiponectins bei der Entstehung einer Insulinresistenz im Rahmen der Adipositas. 9 Hypothalamisch-Hypophysäres Endokriniums Kontrollsystem des 9.1 Grundlagen des Hypothalamus-Hypophysen-Systems Anatomische Voraussetzungen des Hypothalamus-Hypophysen-Systems, Hirarchie hypothalamisches Releasing Hormon - hypophysäres Hormon - peripheres Hormon, Prinzip der Regelkreise. Prinzip der Synthese der hypothalamischen und hypophysären Peptidhormone. 9.2 Regulation der Synthese und Freisetzung von Schilddrüsenhormonen sowie deren Bedeutung im Intermediärmetabolismus Regulation der Freisetzung von TRH, TSH, T3/T4. Aktive Anreicherung von Iodid in der Schilddrüse, Thyreoperoxidase-Reaktion und Mechanismus der Schilddrüsenhormonsynthese am Thyreoglobulin, Regulation der Schilddrüsenhormonfreisetzung, Regulation der Prozesse durch TSH. Proteinbindung und Transport von T3/T4, hepatische Deiodasereaktion. Wirkungsweise des Schilddrüsenhormonrezeptors und Wirkung von T3 auf die Zielorgane. Mechanismen, die zur Steigerung des Grundumsatzes führen. Endemische Struma, Kretinismus, Hyperthyreose. 10 9.3 Regulation der Synthese und Freisetzung von Glucocorticoiden sowie deren Bedeutung im Intermediärmetabolismus Regulation der Freisetzung von CRH-ACTH-Cortisol. Wecheslseitige Beeinflussung mit Cytokinfreisetzung aus "Entzündungszellen". Synthese von Glucocorticoiden in der NNR. Regulation der Teilschritte durch ACTH. Wirkungsweise des Glucocorticoidrezeptors und Wirkung von Cortisol auf die Zielorgane. Ernärhungsrelevante Aspekte des Morbus Cushing. 9.4 Regulation der Synthese und Freisetzung von Wachstumshormon sowie dessen Bedeutung bei der Regulation des Wachstums Synthesewege und Regulation der Freisetzung von GH-RH/Somatostatin - Wachstumshormon - IGF1, Regulation der GH-Freisetzung/Synthese durch T3, Cortisol, Geschlechtshormone, Insulin und Glucose. GH-Rezeptor. IGF/IGF-BPSystem, Bedeutung des IGF1- und IGF2/Mannose-6-Phosphat-Rezeptors. Einfluß Ernährung auf das Wachstum, Bedeutung GH bei Glucosehomöostase des Erwachsenen 9.5 Regulation der Synthese und Freisetzung von Geschlechtshormonen Regulation der GRH-LH/FSH-Androgen/Östrogen/Gestagen-Freisetzung, Zyklussteuerung bei der Frau. Synthesewege der Androgene/Östrogene/Gestagene, Besondere Bedeutung Testosteron-5α-Reduktase / Aromatase. Anabole Wirkung der Androgene. Phytoöstrogene. 10 Regulation des Mineral- und Wasserhaushalts 10.1 Regulation des Natrium- und Wasserhaushalts Renin-Angiotensin-Aldosteron-System: hepatische Synthese des Angiotensinogens, Kontrolle der Reninfreisetzung und Angiotensinbildung, ACE, Angiotensinrezeptoren Wirkung auf glatte Muskeln und NNR, Aldosteronsynthese, Aldosteronrezeptor und wirkung/Zielstrukturen, Bedeutung der 11-ß-hydorxysteroid-Dehydrogenase. ANP: Regulation der Freisetzung, Rezeptor und Zielstrukturen. Vasopressin: Regulation der Freisetzung, Verteilung und Signalweg des V1- und V2-Rezeptors, Regulation der Aquaporininsertion. Zusammenspiel der Systeme bei der Regulation des Natrium- und Wasserhaushalts. Salz-sensitive Hypertonie, Lakritzabusus, Diabetes insipidus. 10.2 Regulation des Calcium-, Magnesium-, und Phosphatstoffwechsels Regulation von Calcium und Phosphathomöostase durch Calcitonin, Parathormon und D-Hormon: Regulation der Hormonfreisetzung/-aktivierung, Ca-sensing-Receptor, beteiligte Hormon-Rezeptoren, Wirkungsmechanismus der Hormone, Mechanismus und Regulation der Ca-Resorption im Darm, Regulation der Ca- und 11 Phosphatausscheidung in der Niere, Regulation der Ca-Mobilisation/-Deposition im Knochen, Bedeutung des Osteoproteregins. Osteoporose, Rachitis 10.3 Regulation des Eisenstoffwechsels, Spurenelemente Wird durch die Humanernährung abgedeckt 11 Fluß der genetischen Information 11.1 Strukturelle Organisation des eukaryoten Genoms Aufbau des Kerns, Kernmembran, Chromatinstruktur. Dynamik des Chromatins 11.2 Aufbau und Organisation eukaryoter Promotoren, transkriptionellen Aktivität durch Transkriptionsfaktoren Regulation der Substrate und Enzyme der eukaryoten Transkription, Bedeutung von RNA-Pol I-III. Struktur und Funktion von Transkriptionsfaktoren und deren Zusammenwirken am Promotor. RNA Prozessierung, Cap, Poly-A, Spleißen, RNA-Editierung. Spezifische und unspezifische Regulation des mRNA-Abbaus und der mRNA-Stabilität 11.3 Nucleäre Rezeptoren Beispiele nucleärer Rezeptoren für Hormone (siehe dort), Fettsäuren (PPARα, PPARγ, HNF4α) und Xenobiotica (Arnd, CAR). Funktionsweise dieser Rezeptroren, Gemeinsamkeiten und Unterschiede. 11.4 Transkriptionskontrolle durch Nahrungsbestandteile Beispiele der Transkriptionskontrolle durch Glucose über das ChREBP, Fettsäuren und Cholesterol über SREBP1 und SREBP2, Fettsäuren über PPARs und HNF4α, Fettsäuren über AMP-Kinase-Abhängige Signalkaskaden. 11.5 Aufbau und Regulation der eukaryoten Systeme zur Proteinsynthese und dem regulierten Proteinabbau Proteinsynthese am Ribosom, Enzyme und Substrate der Translation, Unterschiede pro- und eukaryoter Translation, kotranslationale Translokation sekretorischer Proteine und Membranproteine ins ER. Ko- und posttranslationale Proteinmodifikation in ER und Golgi. Unspezifische Regluation der Translationsrate durch Insulin. Spezifische Regulation der Translatierbarkeit einzelner mRNAs Stabilisierung von Hairpinstrukturen. Regulation der Translation spezifischer Proteine über das Vorhandensein mehrerer offener Leserahmen in einer mRNA. Kontrollierter Proteinabbau am Proteasom. Lysosomaler Proteinabbau. Endophagosom. 11.6 Aufbau und Regulation des eukaryoten Systems zur Replikation, Kontrolle des Zellzyclus, Apoptose 12 Mechanismus, Substrate und Telomerase, Unterschiede Enzyme der zwischen DNA-Replikation, pro- und Bedeutung eukaryoter der Replikation. (Molekularbiologische Anwendung der Replikationsmaschinerie: PCR, Klenow -Trimm und Auffüllreaktion, DNA-Ligation). Zellzyklusphasen, Vorgänge während der Zellzyklusphasen, Cycline und Cyclinabhängige Proteinkinasen, Rb-Protein, Regulation des Zellzyklus von außen, Wachstumsfaktor-Signalketten, immediate early genes, delayed genes. Prinzip der Apoptose, Unterschied zur Nekrose. Grundzüge der: Apoptose-Induktion durch Death-Domain-Rezeptoren, Apoptose-Induktion über den mitochondrialen Weg, Caspasekaskade, antiapoptotischen Signalwege. 11.7 Mechanismen der DNA-Schädigung und Reparatur Base-Excision-Repair und Reparatur von AP-Sites, Nucleotide-Excision-Repair, Reparatur oxidativer DNA-Schäden, Reparatur von alkylierter DNA, SOS-Antwort. Xeroderma Pigmentosum, Familiäre Polyposis, Familiäre Häufung Colon Carcinom. 11.8 Biochemische Grundlagen der Tumorentstehung Begriffe der Initiation, Promotion, Progression, Metastasierung. Zusammenspiel verschiedener mutationsabhängiger Tumorsupressorgen und Funktionsstörungen. Onkogen. Beispiele für Definition Tumoren, in von denen Tumorsupressorgene ausgefallen oder Onkogene konstitutiv aktiv sind. 12 Biologische Abwehr 12.1 Gerinnungssystem Komponenten des intrinsischen und extrinsischen Gerinnungssystems, deren Bildungsort und Aktivierung, Komponenten der Fibrinolyse, Zusammenspiel des humoralen und zellulären Gerinnungssystems 12.2 Complementsystem Komponenten des Complementsystems, Bildungsort und Aktivierung durch klassischen und alternativen Weg 12.3 Zelluläre und humorale Immunität Elementare Grundlagen: Struktur und Funktion der Immunglobuline; Antigenpräsentation und antigenpräsentierende Zellen, T-Zell-Populationen und deren Funktion; Granulocyten und deren Funktion. 12.4 Regulation der Abwehrfunktionen durch Zytokine/Chemokine/Eikosanoide Elementare Grundlagen der Kommunikation zwischen Zellen des Immunsystems. 12.2 bis 12.4 werden durch die Vorlesung Physiologie und Pathophysiologie der Ernährung abgedeckt 13 13 Die Zelle im Gewebe 13.1 Zytoskelett Aufbau und Funktion von Mikrotubuli, Actin und Intermediärfilamenten, Regulation des Auf- und Abbaus. 13.2 Aufbau extrazelluläre Matrix Hyaluronat, Proteoglykane, Glykosaminoglykane, Fibronectin, Kollagene, Elastin. Aufbau der Basalmembran. Synthese und posttranslationale Modifikation, Wechselwirkung, Abbau. 13.3 Zelladhäsionsmoleküle und Zell-Matrix-Wechselwirkung Transmembranäre Proteoglycane, Integrine 13.4 Zelladhäsionsmoleküle und Zell-Zell-Wechselwirkung Generelle Zell-Zell-Wechselwirkung: Cadherine, Proteine der Ig-Superfamilie, Selectine. Spezialisierte Zellkontakte: Tight junctions, Desmosomen, Gap junctions. 14 Grundlagen der Stoffwechselendprodukt- und Xenobiotikaausscheidung durch die Leber* 14.1 Modifikation hydrophober Metabolite und Xenobiotika in der Phase I 14.2 Konjugation hydrophiler Metabolite 14.3 Ausscheidung durch aktive Transportprozesse *wird durch die Toxikologie vollständig abgedeckt.
