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.
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