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Pharmazeutische Biologie – Grundlagen der Biochemie – Prof. Dr. Theo Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Goethe-Universität Frankfurt [email protected] Montag, 5. Dezember 11 Aminosäure... … chirale Moleküle α-Aminogruppe α-C-Atom α-Carboxylgruppe Seitenkette COOH H2N CH CH3 L-Alanin Montag, 5. Dezember 11 COOH HC NH2 CH3 D-Alanin Aminosäure... … zwitterionisch COOH + H3N CH CH3 geringer pH Montag, 5. Dezember 11 COO– + H3N CH CH3 physiologischer pH COO– H2N CH CH3 hoher pH Aminosäure... … die Bausteine der Proteine • es gibt 20 proteinogene Aminosäuren • Proteine: polymerisierte Aminosäuren • Die Eigenschaften von Aminosäure-Seitenketten bestimmen die Eigenschaften der gebildeten Proteine • Besteht ein Protein 100 Aminosäuren, gibt es 20100 = 10130 Kombinationsmöglichkeiten COO– + H3N CH CH3 Seitenkette Montag, 5. Dezember 11 Proteinogene Aminosäuren Unpolare, aliphatische Seitenketten COOH H2N CH H COOH H2N CH COOH H2N CH CH3 COOH H2N CH CH H3C CH H3C Glycin Montag, 5. Dezember 11 Alanin Valin H2N CH CH2 CH3 COOH CH3 Leucin HC CH3 COOH HN CH CH2 CH3 Isoleucin Prolin Proteinogene Aminosäuren Polare, aliphatische Seitenketten COOH H2N CH CH2OH COOH H2N CH COOH H2N CH COOH H2N CH HC OH CH2 CH2 CH3 SH CH2 S COOH H2N CH H2 N Montag, 5. Dezember 11 Threonin Cystein Methionin H2N CH CH2 CH2 C CH2 O H2 N CH3 Serin COOH Asparagin C O Glutamin Proteinogene Aminosäuren Negativ geladene Seitenketten COOH H2N CH CH2OH COOH H2N CH COOH H2N CH COOH H2N CH HC OH CH2 CH2 CH3 SH CH2 S COOH H2N CH H2 N Montag, 5. Dezember 11 Threonin Cystein Methionin H2N CH CH2 CH2 C CH2 O H2 N CH3 Serin COOH Asparagin C O Glutamin Proteinogene Aminosäuren Polare, aliphatische Seitenketten COOH H2N CH CH2OH COOH H2N CH COOH H2N CH COOH H2N CH HC OH CH2 CH2 CH3 SH CH2 S COOH H2N CH H2 N Montag, 5. Dezember 11 Threonin Cystein Methionin H2N CH CH2 CH2 C CH2 O C H2 N CH3 Serin COOH Asparagin O Glutamin Proteinogene Aminosäuren Negativ geladene Seitenketten COOH H2N CH COOH H2N CH CH2 CH2 COOH CH2 COOH Asparaginsäure Montag, 5. Dezember 11 Glutaminsäure Proteinogene Aminosäuren Positiv geladene Seitenketten COOH H2N CH COOH H2N CH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 NH CH2 C NH NH2 COOH H2N CH CH2 NH N NH2 Arginin Montag, 5. Dezember 11 Lysin Histidin Proteinogene Aminosäuren Aromatische Seitenketten COOH H2N CH CH2 COOH H2N CH CH2 COOH H2N CH CH2 NH OH Phenylalanin Montag, 5. Dezember 11 Tyrosin Tryptophan Proteinogene Aminosäuren bei physiologischem pH-Wert (ca. pH 7,4) Fkt. Gruppe Aminosäure pKa Ladung 1,7-2,6 8,9-10,6 –COO– –NH3+ α-COOH α-NH2 β-COOH γ-COOH Asp Glu 3,9 4,3 –COO– –COO– ε-NH2 Guanidino- Lys Arg 10,5 12,5 –NH3+ –NH3+ –SH –OH Imidazol- Cys Tyr His 8,3 10,1 6,0 –SH –OH Montag, 5. Dezember 11 Proteinogene Aminosäure Metabolite bzw. Substrate im Stoffwechsel •Vorstufen für Neurotransmitter und Hormone •Vorstufen für Hormone •Vorstufen für Alkaloide (in Pflanzen) Montag, 5. Dezember 11 Proteinogene Aminosäure Beispiel: Neurotransmitter COOH H2N CH Decarboxylierung H2N CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH Glutaminsäure CO2 COOH γ-Aminobuttersäure GABA "biogene Amine" Montag, 5. Dezember 11 Proteinogene Aminosäure Beispiel: Neurotransmitter COOH Decarboxylierung H2N CH CH2 NH CH2 NH CO2 N N Histidin Histamin "biogene Amine" Montag, 5. Dezember 11 H2N CH2 Proteinogene Aminosäure Beispiel: Alkaloide COOH NH2 Decarboxylierung NH2 N H Tryptophan N H CO2 Tryptamin "Indolalkaloide" Montag, 5. Dezember 11 Nichtproteinogene Aminosäuren Es gibt Aminosäuren, die nie in Proteinen vorkommen ! Nichtproteinogene Aminosäuren sind •Metabolite bzw. Substrate im Stoffwechsel •Bestandteile bakterieller Zellwände (D-Aminosäuren) •Bestandteile von Antibiotika •Vorstufen für Neutrotransmitter •Vorstufen für Gewebshormone Montag, 5. Dezember 11 Nichtproteinogene Aminosäuren Beispiel: Neurotransmitter bzw. Hormone COOH CH3 COOH H2N CH H2N CH CH2 H2N CH2 CH2 Oxidation HN CH2 HO CH HO CH CH2 Decarboxylierung HO H2N CH2 Hydroxylierung HO Methylierung HO HO OH OH OH OH L-Tyrosin L-Dopa L-Dopamin Noradrenalin Montag, 5. Dezember 11 OH Adrenalin Nichtproteinogene Aminosäuren Beispiel: Neurotransmitter bzw. Hormone COOH H2N CH H2N CH2 Decarboxylierung CH2 HO NH 5-Hydroxytryptophan Montag, 5. Dezember 11 CH2 CO2 HO NH 5-Hydroxytryptamin (Serotonin) Nichtproteinogene Aminosäuren Beispiel: Metabolite im Primärstoffwechsel COOH H2N CH COOH H2N CH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 NH NH2 H2 N C NH2 O C NH NH2 L-Arginin Montag, 5. Dezember 11 Ornithin Harnstoff Manche Aminosäuren sind für Tiere essentiell nicht essentiell essentiell Glycin Alanin Serin Cystein Valin Leucin Isoleucin Threonin abh. von Methionin-Zufuhr Glutaminsäure, Glutamin Asparaginsäure, Asparagin Prolin Arginin für Säuglinge essentiell Histidin für Säuglinge essentiell Tyrosin abh. von Phenylalanin-Zufuhr Montag, 5. Dezember 11 Phenylalanin Tryptophan Methionin Lysin
