Kartenstapel

Makromoleküle

(DNA, RNA, Proteine,Polysaccharide) mit Nucleinsäuren, Aminosäuren, Monosacchariden als monomeren Bestandteilen

charakteristische Ausstattung mit Nucleinsäuren und Proteinen

-> eine Bakterienzelle enthält ca. 3000 verschiedene Proteine und ebenso viele Nucleinsäuren

mit Hilfe Freier Enthalpie, die sie ihrer Umgebung entziehen (Nährstoffe, Sonnenlicht)

Exergonische chemische oder photochemische Reaktionen sind über gemeinsame chemische Zwischenprodukte an endergonische Reaktionen gekoppelt

Zellen können chemische, elektrochemische, mechanische und osmotische Energie höchst wirksam von einer Form in die andere überführen

auf den Fluss von Elektronen von einem Molekül zu einem anderen

(Oxidationvon Nährstoffen, Einfangen von Sonnenlicht bei der Photosynthese)

in chemischer Form

mit ATP als Zwischenprodukt

Kopplung exergonischer (katabolischer) und endergonischer (anabolischer) Reaktionen

enzymkatalysiert

Enzyme beschleunigen den Ablauf bestimmter chemischer Reaktionen, ohne dass sie selbst dabei verbraucht werden

Absenkung der Aktivierungsenergie durch Bindung der an derReaktion beteiligten Moleküle im Übergangszustand

!Enzyme sind komplementär zum Übergangszustand

hohe Spezifität für die jeweilige Reaktion

Ablauf der Reaktionen unter physiologischen Bedingungen

Genaue Steuerung der Reaktionen möglich durch Regulation der Enzymmenge und Enzymaktivität

Zusammenfassung vieler tausender enzymkatalysierter Reaktionen zu Reaktionswegen, in denen das Produkt einer Reaktion zum Ausgangsstoff der nächsten wird (Metabolismus):

• Katabolismus: Abbau von Nährstoffen zu einfachen Endprodukten

• Anabolismus: Synthese von Makromolekülen aus kleinen Vorläufermolekülenunter Energiezufuhr

in der linearen Abfolge von vier Untereinheiten (Nucleotide) enthalten, die zu einem DNA-Molekül verbunden sind

durch Struktur der DNA gewährleistet

• Matrize für ihre eigene Replikation

• Ermöglichung von Reparaturprozessen

für die Aminosäurezusammensetzung der Proteine und bestimmt damit den gesamten Stoffwechsel einer Zelle

Lineare Abfolge der Aminosäuren in einem Protein Voraussetzung für spezifische Raumstruktur

Stabilisierung dreidimensionaler Strukturen durch nicht-kovalente Wechselwirkungen

Zusammenlagerung einiger Makromolekülezu supramolekularen Komplexen

Phospholipide

Sphingolipide (Ceramid)

Steroide (Cholesterol)

Lipiddoppellayer

Assymmetrischer Aufbau:

• Außen: Glykolipide: Kommunikationseinheit der Zellen

• Innen: Periphere Proteine

• Vorraussetzung eines selektiven Stoffaustausch: selektive Permeabilität

Fluid-Mosaik:

• lateral Diffusion

• konstantes Maß an Fluidität

• Fähigkeit zu Verschmelzen

Proteinanteil

• besonders hoch bei stark stoffwechselreichen Membranen (Mitochondrien)

  
  

Transporter

Signalrezeptor

Ionenkanal

• müssen gezielt aufgenommen werden

• besonders wichtig für Reizweiterleitung in Nervenzellen

Hydrophiler Stoff kann schlecht durch hydrophobe Membran diffundieren

• Hydrathülle muss abbgebaut werden

• Abstoßunf der OH-Gruppen zu hydrophober Membran

• Aufbau Hydrathülle hinterher

  -> hoher Energiebedarf

Carriervermittelter Transport erleichtert

• Proteinkanal mit hydrophilen AS nach innen und hydrophoben AS nach außen

Hohe Substratspezifiät

Sättigungsfähigkeit

• vgl Michaelis-Menten

Transport entlang des Konzentrationsgradienten

Erythrozyten-Glucose-Permease:

• 12 Transmembranabschnitte formen hydrophilen Weg

• erleichterte Diffusion!

Kt(D-Glucose): 1,5 mmol/L

Kt(L-Glucose): >3000 mmol/L

-> D-Glucose kann gut aufgenommen werden

-> L-Glucose praktisch nicht

Na/ K-ATPase

SGLT1

Aufrechterhaltung der intrazellulären Na+- und K+-Konzentrationen

Erzeugung des Transmembranpotentials

Sehr hoher Energieaufwand zur Aufrechterhaltung des Gradienten (52% der Gesamtenergie des Gehirns; 17% beim ruhenden Muskel)

Aufbau eines Membranpotentials (-50 bis -70 mV); innen negativer, außen positiver Ladungsüberschuss (elektrogenes, primär aktives Transportsystem)

Kommt in der Plasmamembran und in der Kernmembran aller tierischer Zellen vor

Geschaffener Na + -Gradient wird insbesondere in den Epithelzellen von Darm und Nierentubulus zur sekundär aktiven Aufnahme von Substraten genutzt.

Steroidglycoside Digitoxin und Ouabain hemmen die ATP-hydrolisierende Aktivität des Enzyms; Na+-Konzentration im Zellinnern wird erhöht

Trennung zweier Plasmamembranen bei der Zellteilung

Verschmelzung von Vesikeln

Verschmelzung von Spermium und Eizelle

Virusinfektionen

Verschmelzung von Endosom und Lysosom

Endo-/ Exozytose

Abschnürung von Vesikeln am Golgi-Apparat

Proteine, die Signalsubstanzen spezifisch binden oder physikalische Reize aufnehmen und das Signal an die Zelle weitergeben

Auslösung einer koordinierten, mehr oder minder spezifischen zellulären Reaktion

Ja, ansonsten würde es zu einer Dauererregung kommen

häufig unter 10^-9 mol/L

-> hohe Affinität

Besitzen intrinsische Enzymaktivitäten, die durch die Bindung des Liganden angeregt werden

Typ-I-Rezeptor

zwei identische alpha-Untereinheiten an der Außenseite der Plasmamembran mit je einer Insulinbindungsstelle

zwei identische beta-Untereinheiten, die Phospholipidschicht durchdringen und am cytoplasmatischen Ende der Peptidkette eine Tyrosinkinase-Domäne besitzen

Typ-I-Rezeptoren

epidermal growth factor

platetd derived growth factor

-> Wachstumsfaktoren

Typ-II-Rezeptor

ligandengesteuerte Ionenkanäle

Bindung Acetylcholin an alpha-Untereinheit

-> Konformationsänderung des Rezeptors

-> Öffnung des Kanals für Na+ und K+ Ionen

! Startpunkt für Übertragung eines elektrischen Signals

Signal wird ber spannungsgesteuerte Ionenkanäle weitergegeben

ja

damit die lonenkanäle auch durch intrazelluläre Liganden reguliert werden können

Signaltransduktion auf indirektem Weg unter Zwischenschaltung von G-Proteinen (Guanosin-Nucleotid bindende Proteine)

-> Erzeugung von sog. second messengern, die ihrerseits die Aktivität weiterer Proteine modifizieren

-> Beispiel: Aktivierung des Enzyms Adenylatcyclase durch die Hormone Adrenalin und Glucagon in der Leber

cAMP

allosterischer Aktivator mehrerer Proteinkinasen, die in der Folge verschiedene Zellproteine phosphorylieren können

Threonyl- und Serylreste interkonvertierbarer Enzyme, deren Aktivität je nach dem, ob sie phosphoryliert oder dephosphoryliert sind, ab- beziehungsweise angeschaltet wird

1. Geruchsstoff bindet an der Schleimschicht direkt an den olfaktorischen Rezeptor oder an ein Bindungsprotein, das ihn zum Rezeptor bringt

2. Der aktivierte OR katalysiert einen GDP-GTP-Austausch an einem G-Protein und veranlasst so dessen Spaltung in also und beta Stellung

3. Galpha-GTP aktiviert die Adenylat-Cyclase, die die Bildung von cAMP katalysiert und so cAMP erhöht

4. cAMP gesteuerte Kationenkanäle öffnen sich. Ca strömt ein und erhöht die intrazelluläre Cakonzentration

5. Calcium gesteuerte Chloridkanäle öffnen sich. Einstrom von Chlorid depolarisiert die Membran und löst damit ein elektrisches Signal im Gehirn aus

6. Ca verringert die Affinität des Kationenkanals für cAMP und damit die Empfindlichkeit des Systems für einen Geruchsstoff

7. G-Protein hydrolysiert GTP zu GDP und schaltet sich damit selbst ab. PDE hydrolysiert cAMP. Die Rezeptorkinase phosphoryliert OR und inaktiviert ihn damit. Der Geruchsstoff wird über den Stoffwechsel entfernt

DNA mit genetischer Information

Ribosomen als Ort der Proteinsynthese

Plasmamembran zur Eingrenzung des Cytoplasmas

geringe Größe und Faltung ihrer Oberfläche

erleichtert Diffusion von Brenn-, Nähr- und Abfallstoffen zwischen der Zelle und ihrer Umgebung

Eukaryoten: Kernhülle zur Abgrenzung des genetischen Materials

widerstandsfähige, flexible Permeabilitätsschranke; trennt den Zellinhalt von der Umgebung

besteht aus Lipid- und Proteinmolekülen, die durch nicht-kovalente hydrophobe Wechselwirkungen zusammengehalten werden

enthält Transportproteine und Rezeptoren zur Weiterleitung von äußeren Signalen

Teilweise starke Oberflächenvergrößerung durch Faltung (z.B.Mucosamembran)

Cytosol (konzentrierte Lösung von Enzymen, Proteinen, RNA, Stoffwechselzwischenprodukten, Kofaktoren, anorganischen Ionen) sowie

Ribosomen

• Komplexe aus verschiedenen Proteinen und RNA-Molekülen

• Ort der Proteinsynthese

bei Eukaryonten darüber hinaus Mitochondrien und intrazelluläres Membransystem

besteht aus dem rauhen und glatten Endoplasmatischen Retikulum, dem Golgi-Apparat, Lysosomen, verschiedenen Transportvesikeln und Endosomen

Transport von Proteinen, die am rauhen endoplasmatischen Retikulum angehefteten Ribosomen synthetisiert werden

• gelangen in das Innere des Membransystems, wandern durch den Golgi-Apparat und von dort entweder zu anderen Organellen oder zur Zelloberfläche, wo sie durch Exozytose ausgeschieden werden

Endozytose von extrazellulärem Material und Verdau durchAbbauenzyme

verwinkeltes Geflecht membranumschlossener Hohlräume

eigenes, vom Cytoplasma abgetrenntes Kompartiment

Rauhes Endoplasmatischen Retikulum

• Ort der Proteinsynthese

Glattes Endoplasmatischen Retikulum

• Ort der Lipidsynthese und dem Ablauf einiger Stoffwechselprozesse; inmanchen Geweben auch Speicherung und schnelle Freisetzung von Ca2+-Ionen (z.B. im Skelettmuskel)

besteht aus gehäuft angeordneten Membranvesikeln

asymmetrische Struktur und Funktion, wobei die cis-Seite dem rauhen endoplasmatischen Retikulum zugewandt ist, während die trans-Seite zur Plasmamembran weist

Modifikation von Proteinen (Anheftung von Sulfat-, Kohlenhydrat-oder Lipidgruppen) und Verpackung in Transportvesikel oder insekretorische Vesikel

• Erkennungsmerkmale für intrazelluläre Lokalisation oder Freisetzungdurch Exozytose

Mitochondrien entstehen durch Zweiteilung bereits vorhandener Mitochondrien besitzen zwei Membranen

Außenmembran umgibt das Mitochondrium vollständig

Innenmembran besitzt Einstülpungen, die die Oberfläche beträchtlich vergrößern

Innenraum enthält zahlreiche Enzyme und chemische Zwischenprodukte, die am Energiestoffwechsel beteiligt sind (Ort der ATP-Synthese)

DNA, RNA und Ribosomen, wobei die Mitochondrien-DNA aber nur für einen Teil der mitochondrialen Proteine codiert

kugelförmige, von einschichtiger Membran umschlossene Organellen

enthalten Abbauenzyme für Proteine, Polysaccharide, Nucleinsäuren und Lipide (pH-Wert < 5)

"Recyclingzentrale" für komplexe Moleküle (durch Endozytose aufgenommene Moleküle und Bruchstücke fremder Zellen, verbrauchte Organellen aus dem Cytoplasma selbst):

Verschmelzung der Lysosomenmembran mit Endosomen, Phagosomen oder defekten Organellen

Abbau zu einfachen Bestandteilen (Aminosäuren, Monosacchariden, Fettsäuren usw.)

Abgabe der Einzelbausteine in das Cytosol

Kompartimentierung der Abbauenzyme besonders wichtig, da sonst zelleigene Bestandteile angegriffen werden würden!

kleine, membranumhüllte Vesikel

Oxidationsreaktionen zum Abbau von Aminosäuren und Fetten

Grund für Kompartimentierung: Schutz der Zelle vor "Freien Radikalen" und Wasserstoffperoxid (H 2 O2 );

Abbau von H2O2 durch Katalase

zellinneres Geflecht aus Actinfilamenten, Mikrotubuli und Intermediärfilamenten

Zusammenlagerung monomerer Proteinmoleküle zu langen, helixförmigen Polymeren, die der Zelle ihre Form verleihen und den Transport der Organellen an den Filamenten entlang ermöglichen

Transport wird angetrieben durch ATP-abhängige Proteine wie Dynein, Kinesin, Myosin, die an einer Seite an das Actinfilament und an der anderen Seite an das zu transportierende Organell binden

umgeben von Kernhülle (Doppelmembran), die mit endoplasmatischem Retikulum in Verbindung steht

enthält Kernporen, die mit Kernporenkomplexen assoziiert sind (Transportkomplexe für Makromoleküle)

genetisches Material ist in Chromosomen organisiert; dies sind hochgeordnete Komplexe aus DNA und Histonproteinen

Verdopplung der Chromosomen vor der Zellteilung und Trennung in der Mitose

Nucleolus enthält Gene, die die ribosomale RNA codieren; diesewerden ständig transkribiert

Überführung der Nahrung in resorbierbare Bestandteile (Verdauung) und deren Aufnahme in den Körperkreislauf (Resorption)

mechanische Vorgänge, durch Zerkleinerung, Transport und Durchmischung

in engem Zusammenhang damit erfolgt die Sekretion von Verdauungssäften durch Einwirkung der Enzyme, die in den Verdauungssäften enthalten bzw. auf der inneren Darmwand lokalisiert sind, hydrolytische Spaltung der Eiweiße, Kohlenhydrate und Fette

Mundhöhle, Pharynx, Ösophagus, Magen, Dünndarm, Kolon und Rektum sowie die beiden Drüsen Leber und Pankreas

Die bei der Verdauung notwendigen physikalischen, chemischen und enzymatischen Prozessen unterliegen nervalen und humoralen Regulationsmechanismen

Mechanische Zerkleinerung

Vermischung mit Speichel (ca. 1,5 l/Tag)

Nahrung wird schluckfähig (Bolus)

Erste Verdauungsprozesse

Ptyalin (a-Amylase)

Mucin (Glycoproteinhaltiger Schleim; erhöht Gleitfähigkeit des Bissens)

Blutgruppensubstanzen

Rhodanidionen (geringe antibakterielle Wirkung)

pH-Wert bei Ruhesekretion 5,5 – 6,0; nach Stimulation 7,6 – 7,8

Durchmischung der Bissen mit Magensaft

Homogenisierung à Chymus

Nach unterschiedlicher Verweildauer (besonders lange bei sehr fetter Nahrung)

Abgabe des Chymus an Dünndarm in kleinen Portionen Steuerung der Motilität und Entleerung des Magens durch Nervensystem und gastrointestinale Hormone

Entleerung des Magens auf reflektorischem Wege

Rückkopplung durch gastrointestinale Hormone (Sekretin, GIP, Cholecystokinin), die in der Dünndarmschleimhaut gebildet werden (starke Füllung, hohe Fettkonzentration und saure Reaktion im Duodenum hemmen den Entleerungsreflex)

Ausbreitung der peristaltischen Wellen durch spontane Depolarisationen in der glatten Wandmuskulatur (Entstehung von Ca2+ -getragenen Aktionspotentialen)

Verdauungsenzyme

Kationen (Na+, K+, Mg2+)

Anionen (HPO4 2- , SO4 2- )

Schleim

Salzsäure

Intrinsic-Faktor (Glycoprotein; notwendig für intestinale Resorption von Vitamin B12)

Nebenzellen: liefern Mucin (Schleim); Schleim überzieht die Magenwände und trägt zum Schutz gegen Selbstverdauung bei

Belegzellen: Produktion der Salzsäure; aktiver Transport von H+ und Cl- -Ionen durch die Membran

Hauptzellen: bilden die proteolytischen Enzyme des Magensaftes

Überführung von Pepsinogen in aktives Pepsin

Einstellung eines optimalen pH-Wertes für die Pepsinwirkung

Denaturierung von Eiweißkörpern (hierdurch u.a. auch Abtötung von Bakterien)

Pepsinbildung:

Bildung von Pepsinogen (Gemisch aus mindestens 7 inaktiven Vorstufen von Pepsin) in den Hauptzellen; wird in intrazellulären Bläschen gespeichert

Nach Freisetzung Aktivierung zu Pepsin (Abspaltung von Inhibitoren); Reaktion wird durch Salzsäure des Magensaftes eingeleitet und geht autokatalytisch weiter

Duodenum (Zwölffingerdarm), Länge 30 cm; Jejunum (Leerdarm), Länge 1,2 m, Ileum (Krummdarm), Länge 1,8 m

Speisebrei gelangt zunächst in Zwölffingerdarm; hier auch Einmündung des Ausführungsgangs der Bauchspeicheldrüse und der Gallengänge in gemeinsames Endstück

Resorption aller wichtigen Nahrungsbestandteile; der Speisebrei befindet sich ca. 6 – 10 h im Dünndarm

Regulation der Darm-, Gallen- und Pankreas-Sekretion erfolgt humoral durch Sekretin und Cholecystokinin

starke Oberflächenvergrößerung (Kerckring-Falten, Zotten, Mikrovilli)

Epithel besteht vorwiegend aus sog. Saumzellen (Enterozyten); vereinzelt sind schleimproduzierende Becherzellen eingestreut

dicht unter Epithel liegt engmaschiges Kapillarnetz, das der Versorgung der Zotten und vor allem der Aufnahme der resorbierten Stoffe dient

Bildung von Fäzes (Kot) durch Eindickung des Darminhaltes Schleimhaut zottenlos

Überwiegend schleimproduzierende Becherzellen

Teil der Oberflächenzellen ist mit Bürstensaum versehen; dient der Resorption

Täglich etwa 500 ml Chymus; Wasser und Elektrolyte werden entzogen

Nichtresorbierte Nahrungsbestandteile werden teilweise durch Dickdarmflora abgebaut

Dickdarmmotilität unterliegt nervaler Kontrolle: Parasympathicus fördert, Sympathicus hemmt

Exkretorisches Organ mit inselartig eingestreuten innersekretorischen Zellverbänden (Langerhanssche Inseln)

Langerhanssche Inseln produzieren Insulin und Glucagon

Exokrine Abschnitte sind für Sekretion von Verdauungsenzymen verantwortlich (Sezernierung als inaktive Vorstufen; Aktivierung erfolgt erst durch Schleimhautkontakt

Für Verdauung ist Gallenproduktion der Leber von Bedeutung (600 – 800 ml)

Wesentliche Bestandteile:

Gallensäuren

Gallenfarbstoffe (Abbauprodukte von Hämoglobin und anderen Hämproteinen)

Cholesterol

Phospholipide (vorwiegend Lecithin)

Zahlreiche Enzyme (u.a. alkalische Phosphatase)

Die außerhalb der Verdauungsphase gebildete Lebergalle fließt in Gallenblase; Eindickung des Sekrets; Grund: Resorption von Elektrolyten und Wasser

Alle Digestionsprozesse beginnen im Lumen des Duodenums, setzen sich aber bis ins Jejunum fort.

Im oberen Dünndarm unterscheidet man eine luminale und eine membrangebundene Phase.

luminale Prozesse der Digestion beginnen mit der Einstellung des pHWertes im Chymus (pH 6,0 – 7,0: Optimum der meisten pankreatischen Enzyme; Einstellung durch Pankreassekret, aber auch HCO3 - -Sekretion durch das Duodenalepithel)

Zerlegung hochmolekularer Speicherkohlenhydrate und Proteine in kürzerkettige Oligomere

Spaltung der Triglyceride (teilweise direkt am Darmepithel)

weitere Aufspaltung der Oligomere

wird durch Enzyme katalysiert, die in der Epithelzelle synthetisiert und mit der Bürstensaummembran der Zelle verankert werden

katalytisches Zentrum ist zum Darmlumen hin orientiert

Kohlenhydratpolymere durch Speichelamylase bereits teilweise hydrolysiert

quantitativ bedeutendste Aufspaltung findet aber erst im Duodenum und Jejunum statt; Endprodukte kleinere Oligomere

Verdauungsfähigkeit hängt von Natur der glykosidischen Bindungen ab:

gespalten werden Polysaccharide mit α-1,4- und α -1,6- glykosidischen Bindungen (Stärke, Glycogen)

nicht gespalten werden Oligo- und Polysaccharide vom Typ der Cellulose, der Hemicellulosen und der Pektin

α-Amylase des Pankreas spaltet nur α-1,4-glykosidische Bindungen (abhängig auch von Vorbehandlung; bei hitzebehandelten und löslichen Stärken erfolgt die Hydrolyse dagegen schnell)

Endoenzym: α-Amylase greift an vielen Stellen im Inneren der Stärkemoleküle gleichzeitig an aus Amylopektin und Glykogen werden Maltose und Maltotriose sowie α-Grenzdextrine (durchschnittlich etwa 6 Glucoseeinheiten) freigesetzt

Enzyme der membrangebundenen Oligosaccharidspaltung sind hochgradig glykosyliert und bilden die Hauptkomponente der Glykocalix.

zeigen eine schnelle Anpassung ihrer Aktivität an diätetische Maßnahmen

An den durch den SGLT1-Transporter vermittelten elektrogenen Na+-abhängigen Influx von Glucose und Galactose werden osmotisch gekoppelt große Mengen an Wasser resorbiert (pro Tag ca. 5 Liter).

Fructose wird über GLUT5-Transporter aufgenommen (erleichterte Diffusion)

Ein kleinerer Teil der Glucose wird in den Epithelzellen metabolisch verwertet; insgesamt gelangen die Monosaccharide überwiegend intakt in die Blutbahn.

Efflux über die basolaterale Membran erfolgt entlang des Konzentrationsgradienten durch den GLUT-Transporter, der keine Monosaccharidspezifität zeigt

In Phasen zwischen der Nahrungsaufnahme kann über das GLUT-2-Protein auch Glucose entlang des nun umgekehrten Konzentrationsgradienten (niedriger zellulärer Glucosespiegel) aus dem Blut in die Zelle aufgenommen werden, um dort als energielieferndes Substrat zu dienen.

Die Darmepithelzellen besitzen auch die Fähigkeit zur Bildung geringer Mengen an Glykogen. Monosaccharidtransporter in der Epithelzelle unterliegen einer diätetischen Adaptation und Regulation durch eine Reihe von gastrointestinalen Hormonen.

α-Amylase spaltet nur α-1,4 glykosidische Bindung

Katalytische Aktivität der α-Amylase â, je näher an Verzweigungsstelle mit α-1,6-glykosidischen Bindung

Im wässrigen Chymus liegen die Nahrungslipide meist noch in unterschiedlich großen Tröpfchen vor, häufig von einer Phospholipidschicht umgeben.

Hauptanteile der Lipide sind Triglyceride; darüber hinaus Phospholipide, Sterole, Sphingo- und Glykolipide sowie andere Oberflächenlipide, freie Fettsäuren, fettlösliche Vitamine

Lipase (etwa 3 % des Proteinanteils des Pankreassekretes) zeigt gegenüber Triglyceriden mit kurz- oder mittelkettigen Fettsäuren eine deutlich höhere Aktivität als gegenüber solchen mit langkettigen Fettsäureresten

benötigt zur Aktivierung einen Protein-Cofaktor mit 96 Aminosäuren, die Colipase

Für die Katalyse durch die Lipase müssen die Triglyceride als Öl-Wasser-Emulsion vorliegen.

Lipase wird durch hohe Konzentrationen an Gallensäuren verdrängt; erst Colipase ermöglicht Verdau Lipase, Colipase und Gallensäurenmizellen zeigen meist eine stöchiometrische Bindung von 1: 1: 1, erst dieser Komplex wird an der Öl-Wassergrenzfläche verankert

katalytisch aktive Lipase hat hohe Spezifität für Esterbindungen in 1- und 3-Position der Triglyceride à Bildung von 1,2-Diacylglyceriden und 2-(sn2)-Monoacylglyceriden

Spaltprodukte, freie Fettsäuren und sn2-Monoglyceride werden resorbiert; kinetischer Vorteil für Fettsäuren in sn-2 Position

Beim Gesunden werden Nahrungslipide zu 90-95 % im Dünndarm gespalten und resorbiert.

etwa 5- 10 % gelangen - offenbar weil für Lipasen nicht zugänglich - in den Dickdarm, wo ihre weitere Degradierung erfolgen kann

Auf das Volumen von circa 2 Liter Darminhalt bezogen, ergibt sich eine Kapazität von etwa 140 g Fett, das pro Minute hydrolysierbar ist (Überschuss vom 500- bis 1000-fachen der notwendigen Hydrolysekapazität).

gemischte Mizellen als Transportvehikel für Spaltprodukte zur Membran der Epithelzellen durch wässriges Medium

Dissoziation der Mizellen bei Kontakt mit der Membran der Epithelzelle; Resorption der Monoacylglyceride, Fettsäuren und anderen Komponenten

Gallensäuren verbleiben extrazellulär und werden erst im Ileum rückresorbiert.

Entsprechend der Lipaseaktivität werden die Triglyceridkomponenten zu etwa 70 % in Form der 2-Monoacylglyceride aufgenommen

für Lipide Diffusionsstrecke aus dem Darmlumen zur Zellmembran sehr viel größere Barriere als Membrandurchtritt selbst; dieser erfolgt nach experimentellen Befunden für die meisten Lipidkomponenten passiv

auch Hinweise auf Carrierproteine in der Membran für freie Fettsäuren entscheidender Schritt Austritt fettlöslicher Komponenten an der Membraninnenseite in das Cytosol; hier erfolgt die Bindung einzelner Lipidkomponenten an Bindeproteine (Fettsäuren, Vitamine etc.)

zelluläre Transportproteine dienen u. a. als Vehikel zur Anlieferung der Fettsäuren an die Enzyme, die deren Aktivierung und Reveresterung zu Triglyceriden ermöglichen

Aufnahme ins Epithel erfordert nicht die Anwesenheit des Pankreas- und Gallensekrets; höhere Resorptionsgeschwindigkeit als Triglyceride mit langkettigen Fettsäuren

MCT werden durch die verschiedenen Lipasen gespalten, wobei die freigesetzten mittelkettigen Fettsäuren sehr schnell resorbiert werden

intraepitheliale Lipase vermag auch einen Teil der intakt aufgenommenen MCT zu hydrolysieren

Ausschleusung durch MDR (multi drug resistance)-Proteins, eines ATP-abhängigen Transporters

Nahrungsproteine erreichen das Duodenum teilweise bereits in hydrolysierter Form.

Grad der Hydrolyse abhängig von Zusammensetzung der aufgenommenen Nahrung und Verweilzeit im Magen

Besonders in der Initialphase nach Nahrungsaufnahme ist der Mageninhalt wenig sauer und zeigt gleichzeitig die höchste fraktionelle Entleerungsrate:

Proteine können in erheblichem Umfang ohne Denaturierung durch Säureeinfluss oder Spaltung durch Pepsin in den Dünndarm gelangen

erklärt auch die Fähigkeit von Proteinen als Allergene zu wirken

Nahrungsproteine und die in erheblichen Mengen mit den Sekreten in den Magendarmtrakt gelangenden Proteine werden im Dünndarm zu 85-95 % hydrolysiert und resorbiert.

In den Dickdarm übertretende Aminosäuren und Peptide werden von den Mikroorganismen genutzt.

Hydrolyse der aus dem Magen in das Duodenum übergetretenen Proteine oder Hydrolyseprodukte erfolgt zunächst ebenfalls luminal durch Trypsin, Chymotrypsin, Elastase sowie Carboxypeptidasen

Endprodukte der luminalen Phase der Digestion der Proteine sind entsprechend der Spaltungsspezifitäten der Proteasen Polypeptide und Oligopeptide.

Exopeptidasen im Pankreassekret und am Bürstensaum der Enterozyten spalten dann Aminosäuren am C- oder N-terminalen Ende ab.

Die membrangebundene Phase der Digestion erfordert eine große Zahl von Membranenzymen (mehr als 20 verschiedene Peptidhydrolasen).

Die Expression der Bürstensaummembranenzyme unterliegt einer diätetischen Regulation, und sie dienen als Marker für die Differenzierung der Epithelzellen

Endopeptidasen greifen komplexe Oligopeptide im Inneren der Struktur an; liefern kleinere Oligopeptide

Eine große Zahl von Aminopeptidasen hydrolysiert die Peptidbindungen von Oligopeptiden vom aminoterminalen Ende her.

Membranständige Carboxypeptidasen entfernen Aminosäurereste spezifisch vom carboxyterminalen Ende.

Dipeptidasen verwenden als Substrate Di- und Tripeptide, um daraus Aminosäuren freizusetzen.

Proteasen gehören zu den C-N-Hydrolasen, da die von ihnen katalysierte Reaktion die Spaltung der Peptidbindung ist; systematische Bezeichnung Peptidasen

Resorption von Aminosäuren erfolgt über eine Vielzahl von Transportsystemen:

B, B0,+, b0,+: bipolare a-Aminosäuren, von denen zwei (B0,+, b0,+) auch zur Aufnahme von Cystin befähigt sind.

XAG: Aufnahme von Glutamat und Aspartat

Prolin und zum Teil auch Glycin werden über einen Iminosäuretransporter aufgenommen.

b0,+: Na+-unabhängiges Carriersystem; alle anderen Transporter nutzen den zelleinwärts gerichteten Na+-Gradienten für die Aufnahme der Aminosäuren (sekundär-aktiv)

rBAT-Protein (renal basic amino acid transporter) funktionelle Untereinheit eines Aminosäuretransporters für neutrale und basische Aminosäuren

vermittelt Aminosäureinflux in die Zelle im Austausch gegen zelluläre Aminosäuren

Protein für die Mehrzahl der Cystinurie-Fälle verantwortlich (verminderte oder ausbleibende Resorption von basischen Aminosäuren und Cystin sowohl im Dünndarm als auch im Nierentubulus)

In reifen Enterocyten vorkommendes PepTl-Protein vermittelt die Aufnahme aller möglichen Di- und Tripeptide aus dem Abbau der größeren Oligopeptide.

Kurzkettige Peptide werden in den Enterozyten sehr schnell durch die cytosolischen Peptidhydrolasen gespalten.

Freigesetzte Aminosäuren verlassen die Zelle über eine ganze Reihe von spezifischen Transportern in der baso-lateralen Membran.

vermitteln den Aminosäure-Efflux meist entlang eines Konzentrationsgradienten (erleichterte Diffusion)