Stoffwechsel:

1. Grundprinzipien des Metabolismus

2. Enzyme & Cofaktoren

3. Glykolyse und Gärung

4. Citratzyklus – die zentrale Drehscheibe des Metabolismus

5. Atmungskette und ATP-Synthese

6. Pentosephosphatweg – der Adapter im Stoffwechsel

7. Gluconeogenese und Cori-Zyklus

8. Biosynthese und Abbau von Glycogen

9. Fettsäuresynthese und β-Oxidation

10.Stoffwechsel von Cholesterin, Steroiden und Membranlipiden

11.Aminosäurestoffwechsel und Harnstoffzyklus

12.Stoffwechsel der Nukleotide

Inhalt der Vorlesung

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Vorkommen von Nukleotiden:

• DNA/RNA-Bausteine

• Energieträger: ATP/GTP

• Kohlenhydrat/FS-Stoffwechsel: UTP/CTP

• Nukleotid-Coenzyme: NAD(P)+, CoA, Flavine, Vitamin B12, SAM

• kovalente Modifikation von Proteinen: Adenylierung, Uridylierung, ADP-Ribosylierung

• Regulation: cAMP, cGMP (second messenger)

12. Stoffwechsel der NukleotideBedeutung der Nukleotide im Stoffwechsel

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N

N

Purin

Pyrimidin

N

NN

NH

N

NN

NH

O

H2N

H

Adenin

Guanin

N

N

O

O

N

N

O

O

CH3

N

NN

NH

NH2

N

N

O

NH2

Cytosin

Uracil

Thymin

H

H

12. Stoffwechsel der NukleotidePurin- und Pyrimidinbasen

3

4

12. Stoffwechsel der NukleotideÜbersicht

Nukleotide werden aus Aminosäuren

und Ribose-5-phosphat synthetisiert,

indem die Base auf dem Zuckergerüst

aufgebaut wird (Purinsynthese) oder der

Zucker der Base nachträglich angefügt

wird (Pyrimidinsynthese). Beim Abbau

der Nukleotide entsteht ein Derivat der

Base, der Zucker wird als Ribose-1-

phosphat freigesetzt.

12. Stoffwechsel der NukleotideBiosynthese der Pyrimidine

Woher stammen die Atome des Pyrimidinrings?

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12. Stoffwechsel der NukleotideBiosynthese der Purine

Woher stammen die Atome des Purinrings?

1. Adenylat-Kinasen: ATP + AMP 2 ADP

2. Nucleosidmonophosphat-Kinasen: ATP + NMP ADP + NDP

3. Nucleosiddiphosphat-Kinasen: NTPD + NDPA NDPD + NTPA

12. Stoffwechsel der NukleotideUmwandlung der Nukleotide ineinander

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12. Stoffwechsel der NukleotideSynthese der Desoxyribonukleotide (Ribonukleotid-Reduktase)

Regulation der Ribonukleotid Reduktase

12. Stoffwechsel der NukleotideRegulation der Ribonukleotid-Reduktase

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12. Stoffwechsel der NukleotideAbbau der Purine: Hauptwege des Purinkatabolimus in Tieren

1. Nucleotidase: Pi weg

2. Nucleosidase: Ribose weg

3. Desaminase: NH3 weg

4. Oxidation zur Harnsäure

Ausscheidungsprodukte von Purinen:

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12. Stoffwechsel der NukleotideAbbau der Purine: Abbau der Harnsäure zu Ammoniak

Abbau der Pyrimidine

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12. Stoffwechsel der NukleotideAbbau der Pyrimidine: Hauptwege des

Pyrimidinkatabolimus in Tieren

Die Aminosäureprodukte

dieser Reaktion werden

in andere Stoffwechsel-

prozesse eingeschleust.

UMP und dTMP werden

von denselben Enzymen

abgebaut. Der Abbau-

weg von dTMP ist in

Klammern angegeben.Einbau in

Coenzym A

Entsorgung über

Harnstoffzyklus

Entsorgung über

Harnstoffzyklus

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12. Stoffwechsel der NukleotideZusammenfassung

Bei der Synthese der Pyrimidinnukleotide stammt die Amidgruppe vom Glutamin, ein

Kohlenstoffatom von HCO3- und Rest des Rings vom Aspartat.

Pyrimidine können vollständig abgebaut werden. Dabei entsteht u.a. β-Alanin. Stickstoff wird

als Ammoniak freigesetzt und über den Harnstoffzyklus entsorgt.

Die Neusynthese von Purinnukleotiden erfolgt ausgehend von Ribose-5-phosphat. Dabei

wird der Purinring aus zwei Aminogruppen vom Glutamin, einem Molekül Glycin, zwei

Formylresten aus N10-Tetrahydrofolat, einem CO2 und einer Aminogruppe aus Aspartat

aufgebaut.

Purine werden oxidativ zu Harnsäure katabolisiert, die je nach Organismus bis hin zum

Ammoniak abgebaut werden kann. Das Endprodukt des Harnsäureabbaus ist auch das

jeweilige Ausscheidungsprodukt des Purinkatabolismus.

Ein Teil der Ribonukleotiddiphosphate wird von der Ribonukleotid-Reduktase zu

Desoxyribonukleotiddiphosphaten reduziert.

Bei der Ribonukletid-Reduktase wird zum einen die Gesamtaktivität reguliert, zum anderen

aber auch die Substratspezifität.