inspired by Altklausur

• ELISA

• Immunaffinitätschromatographie

-> beides Protein-Protein-WW

• Aminosäuren sind im menschlichen Körper L konfiguriert, dass heißt, die Aminogruppe steht links vom ersten C Atom.

• Kohlenhydrate sind D konfiguriert, dass heißt die Hydroxy-Gruppe ist auf der rechsten Seite (Fischer-Projektion)

Phospholipase C und Phospholipase D sind PLC und PLD. Schneidet an unterschieldichen Stellen:

b)

• Molybdatatophosphorsäure reagiert nur mit Reagenzien, die randständige- der Reaktions zugängliche Phosphatgruppen enthalten.

  -> Phosphatidylcholin besitzt kein zugängliches Phosphat (oxidierbare funktionelle Gruppe, da die quarternäre Ammoniumgruppe sehr stabil sind).

  -> Durch die Hydroxygruppe des Phosphocholins kann es in einer Redoxreaktion mit dem Reagenz und kann so detektiert werden.

-> was lässt sich nicht detektieren: Phosphatidylcholin, lässt sich nicht detektieren, weil es keine frei stehenden Phosphatgruppen besitzt.

-> Was lässt sich detektieren: Phosphocholin und Phosphatidsäure

Was mit dem Molybdat‑Reagenz geht

Die klassische Molybdat‑Reaktion (Molybdänblau‑Reaktion) erfasst nur freie Phosphat‑Ionen oder leicht spaltbare organische Phosphate, die in saurer, oxidativer Umsetzung vorab zu PO₄³⁻ hydrolisiert werden. Dabei bilden sich in saurer Lösung Phosphormolybdänsäuren (gelb), die mit Reduktionsmitteln wie Ascorbinsäure zum intensiv blauen Molybdänblau reduziert werden; die Farbintensität ist maßgeblich für die kolorimetrische Bestimmung von Phosphat

• Helikase: öffnet den DNA-Doppelstrang

• Topoisomerase: Reduktion der Superspiralen

• SSB Proteine (single stranded binding protein): DNA wird gestreckt und bildet dadurch eine Führungsschiene für die DNA-Polymerase

• Primase: DNA-abhängige RNA-Polymerase! RNA-Primer wird hergestellt an die DNA-Polymerase

• Ein Schlüsselenzym katalysiert die geschwindigkeitsbestimmende Reaktion eines Stoffwechselweges.

• Diese Reaktion ist thermodynamisch stark begünstigt (ΔG stark negativ) und daher praktisch irreversibel.

• Das Enzym beschleunigt die Reaktion durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie, ohne die freie Reaktionsenergie zu verändern.

• Aufgrund der Irreversibilität stellen Schlüsselenzyme zentrale Regulationspunkte dar.

Hämoglobin:

• sigmoidaler Verlauf

• kooperativer Effekt

• T-Zustand (Tense) wird in einen R-Zustand (Relax) überführt, wodirch eine Sauerstoffaufnahme für das Hämoglobinmolekül erleichtert wird.

Myoglobin:

• Hyperbolisch

• hat eine höhere Affinität

• liegt als Monomer vor

• bindet Sauerstoff unabhängig von der Sauerstoffkonzentration der Umgebung. => positiv kooperativ!

Symmetriemodell:

• T- und R-Zustand stehen im Gleichgewicht. Durch die Bindung eines Liganden macht die Transition des gesamten Tetramers in den R-Zustand wahrscheinlicher.

Sequenzmodell:

• Die Bindung von Liganden führt zu zunehmenden lokalen konformationsänderungen, die noch unbesetzte benachbarte UE in ihrer Ligandenaffinität verändern.

• L-Thyrosin

  -> Dopamin -> Noradrenalin -> Adrenalin

• L-Histidin

  -> Histamin

• L-Tryptophan -> Serotonin -> Melatonin

• Affinität: stärke der einzelnen AK-AG-Interaktion

• Avidität: Summe der Stärke aller AK-AG-Interaktionen eines polyvalenten AK

• Epitop: Molekülabshcnitte eines AG, die eine spezifische Immunantwort auslösen kann

  • AG-Determinante = Struktur die von dem Paratop eines AK gebunden werden kann.

• Paratop: die spezifische Bindungsstelle eines AK für das Epitop des komplementären AG.

  • durch die hypervariable Region der leichten und schweren Ketten eines AK charakterisiert.

unter elektrochemischen Gradienten versteht man die Aufrechterhaltung des Membranpotenzials durch den aktiven Transport von Ionen d.h. durch einen betsimmten Konzentrationsgradienten.

• Bei der Atmungskette wird ein elektrochemischer Gradient durch die protonenmotorische Kraft aufgebaut.

• dabei werden Protonen in den Intermembranraum durch Komplexe I,III und IV befördert.

• dadurch ist der Intermembranraum positiv geladen. Bei Komplex V (ATP-Snythase) fließen die Protonen aus dem Intermembranraum in die Matrix und treiben so den Motor zur ATP-Synthese an.

• b) die DNA-Stränge haben noch keine definierte Länge. Da die Polymerase so lange DNA synthetisiert bis sie abfällt oder vom Beginn einer neuen AMplifizierungsrunde unterbrochen wird.

• die Gegenstränge sind noch zu lang.

-> nach dem ersten Zyklus hat die amplifizierte DNA unterschiedliche Längen. Erst beim vierten Zyklus hat die DNA die richtige Länge.

Zyklus der Muskelkontraktion:

• Freisetzung Ca2+ aus sarkoplasmatischen Retikulum

• Ca2+ bindet an Troponin, dadurch Verschiedbung von Tropomyosin

• durch Verschiebung Freilegung der Myosinbindestellen

• Myosinköpfe binden an Aktin

• Freisetzung von Phosphat initiiert Kraftschlag

• Myosin verändert Form durch Kraftschlag -> Filamente gleiten aneinander vorbei

• Freisetzung von ADP, ATP bindet an Myosin, sodass Bindung zu Aktin

• Hydrolyse von ATP -> Myosin geht wieder in Ausgangsposition gelöst wird

• wenn genug Ca2+ ins sarkoplasmatischn Retikulum zurückfließt, entspannt der Muskel.

Km: = Michaelis-Konstante

• Maß für die Affinität eines Enzyms zu seinem Substrat

• [Substrat] bei halbmaximaler-v

Kcat: = Wechselzahl eines Enzyms

• Maß für die Effizienz eines Katalysators. Beschreibt die Anzahl an Umsetzen, die ein Enzym in einer festgelegten Zeitspanne pro katalytisch aktiven Zentrum durchführen kann.

• hohe Wechselzahl = große Effizienz des Katalysators

• kleine Km = hohe Affinität des Enzyms an Substrat

• Transaminierung = Übertragung der Aminogruppe einer Aminosäure auf eine alpha-Ketosäure.

-> Ping-Pong-Mechanismus

Antigen-Antikörper:

• Die Bindung zwischen Antigen und Antikörper ist hoch spezifisch und beruht auf komplementären strukturellen Eigenschaften zwischen der Bindungsstelle des Antikörpers (Paratop) und der Bindungsstelle des Antigens (Epitop).

• Diese Bindung ist oft nicht-kovalent und umfasst verschiedene Arten von Wechselwirkungen wie elektrostatische Anziehung, Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung und hydrophobe Effekte.

• Funktion im Immunsystem

Enzym-Substrat:

• Die Bindung zwischen Enzym und Substrat ist ebenfalls hoch spezifisch, wobei das aktive Zentrum des Enzyms und das Substrat komplementäre strukturelle Eigenschaften aufweisen.

• Im Gegensatz zur Antigen-Antikörper-Bindung ist die Bindung zwischen Enzym und Substrat oft eine vorübergehende kovalente oder nicht-kovalente Wechselwirkung, die während der Reaktion gebildet wird und sich anschließend wieder löst.

• Die Bindung zwischen Enzym und Substrat ermöglicht es dem Enzym, das Substrat zu binden und eine chemische Reaktion zu katalysieren, indem es den Übergangszustand stabilisiert und die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht.

• Funktion im Stoffwechsel

Die Interaktion zwischen Antigen und Antikörper dient der spezifischen Erkennung und beruht auf reversiblen, nicht-kovalenten Bindungen, ohne dass Antigen oder Antikörper chemisch verändert werden. Die Bindung zwischen Enzym und Substrat führt hingegen zur Katalyse einer chemischen Reaktion, bei der das Substrat in ein Produkt umgewandelt wird.

-> Mit LineweaverBurk besser abzulesen!

-> G-Protein gekoppelte Enzyme

• Durch die Bindung eines Liganden an das G-Protein gekoppelten Rezeptor stimmuliert die alpha-Untereinheit an die Adenylatzyklase, dabei wird GDP mit GTP getauscht.

• Diese katalysiert die Reaktion von ATP zu cAMP. Zunächst wird Pyrophosphat abgespalten und eine Veresterung zwischen der verbliebenden Phosphatgruppe und der 3’-OH-Gruppe der Ribose ausgeführt.

• cAMP kann als allosterischer Aktivator an die Proteinkinase binden wodurch die katalytische Untereinheit freigesetzt wird. Diese kann in den Zellkern gelangen und dort CREB phosphorylieren wodurch die cAMP-sensitive Gene aktiviert werden.

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• Bei der cAMP-Signaltransduktion bindet ein extrazellulärer Ligand (z. B. ein Hormon) an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor (GPCR).

• Dadurch wird das stimulierende G-Protein (Gs) aktiviert, welches die Adenylatcyclase aktiviert.

• Diese wandelt ATP in cAMP um. cAMP wirkt als second messenger.

• cAMP bindet an die regulatorischen Untereinheiten der Proteinkinase A, wodurch die katalytischen Untereinheiten freigesetzt werden.

• Die aktivierte PKA phosphoryliert Zielproteine und verändert dadurch Enzymaktivitäten, Ionenkanäle oder die Genexpression.

Thyrosinkinase-Rezeptor:

• phosphorylierung von Tyrosinresten des dimerisierten Rezeptors

• aktivierung der Rezeptoren -> Rekrutieren Adapter (Proteine)

Kinase Domäne:

• intrazelluläre Kinase-Domäne -> die Domäne des Rezeptors die selbst Tyrosinreste phosphoryliert. sowohl am eigenen Rezeptor als auch an anderen Proteinen

Adapter-Proteine:

• SH2-Domäne: Phospholipide C-y -> phosphorylierter Rezeptor erkennt die Domäne (phosphoryliertes Tyrosin)

  -> bzw. SH2‑Domänen erkennen spezifisch phosphorylierte Tyrosine in einem bestimmten Sequenzkontext. Effektorproteine mit SH2-Domäne binden an die Phosphotyrosine des Rezeptors.

• SH3-Domäne: Grb2 -> an die kann das nächste Protein in der Kaskade binden (prolinreiche Sequenz)

  -> SH3‑Domänen binden ein prolinreiches Motiv

-> bei Kinase Domäne: z.B. EGF Rezeptor

• Das Schlüsselenzym der Glykogensynthese ist die Glykogen-Synthase, die die Glykogenkette am nicht-reduzierenden C4-Ende jeweils um einen Rest verlängert.

• Insulin aktiviert die Phosphatase, die die Gylkogensynthase dephosphoryliert und somit aktiviert.

  -> Insulin aktiviert die Proteinphosphatase-1

• Glucagon (und Adrenalin) aktiviert die Proteinkinase A, die die Glykogen-Synthese phosphoryliert und somit inaktiviert.

• Zudem gibt es die allosterische Regulierung. GGP und ATP stimulieren die inaktivierte Form des Enzyms während AMP sie weiter hemmt.

bei der negativen Rückkopplung (=Feedback-Hemmung, Endprodukt-Hemmung) wird z.B. ein Enzym am Anfang eines Stoffwechselwegs durch hohe Konzentrationen des Endproduktes gehemmt.

1. Glucagon bindet an einen G-Protein gekoppelte Rezeptor

2. Durch die Aktivität des Rezeptors wirkt dieser nun als Guaninnucleotid-Austauschfaktor (GEF)

-> Affinität der alpha-UE zu GDP wird geringer, Austausch von GDP zu GTP wird leichter

1. Durch Austausch mit GTP kann sich die alpha-UE abspalten und die Adenylatcyclase aktiviert.

2. Diese sorgt für eine ATP-Umwandlung in cAMP

3. Durch die erhöhte cAMP-Konzentration wird die Proteinkinase A aktiviert.

• Chaperone sind Proteine, die für die korrekte Faltung anderer komplexer Proteine sorgen. Dabei binden sie sich an die hydrophoben Segmente und verhindern eine unspezifische Faltung.

• Bsp. Hsp60-Chaperone

• Chaperone vom Typ Hsp60 schützen durch ihren tonnenförmigen Komplex das sich faltende Protein vor unerwünschten Kontakten mit anderen Protienen (Hitzeschok-Proteine) und erleichtern dabei den Übergang in die richtige Konformation.

-> 14 identische Hsp60-Einheiten in 2 Ringe mit jeweils 7 Einheiten angeordnet. Innere Seite abwechselnd hydrophile und lipophile Oberflächen.

Die alpha-UE befindet sich an der Innenseite der Membran. Die Lokalisation durch den (Glyko-) Lipidanker.

b-Ionen) Minus 17

y-Ionen) Minus 1

-> gilt für den ersten b1 oder y1 Bruch

-> beim zweiten Minus 18 (wegen Wasser)

!Achtung: bei b1 und y1 könne +1 oder +2 dazukommen, da H+ sich gerne dazuanlagert.

• Pepsin: fröhliche Luftblasen wie York

  -> F, L, Y, W (nach diesen)

• Trypsin: kritisch

  -> K, R (nach diesen)

• Chymotrypsin: Pepsin-HNM

  -> F, L, Y, W, H, M, N

• Elastase: sind die kurzen (+OH)

  -> G, A, S, V

=> spaltung nach K: Trypsin

1. Kopplungsreaktionen

2. Spaltungsreaktion -> (hydrophobe ATZ- Vebrindung kann mit organischen Lösungsmittel extrahiert werden.)

3. Konvertierungsreaktion -> die PTH-AS kann chromatographisch durch Vergleich mit einem Satz bekannter PTH-Aminosäuren analysiert werden.

-> essenzielle FS, kann der menschliche Körper nicht selbst synthetisieren. Müssen durch die Nahrung aufgenommen werden.

• Linolensäure

• Linolsäure

• Eicosapenthaensäure

a)

• Operon ist eine Gensequenz auf der DNA, wo die RNA-Polymerase bindet, um eine mRNA zu synthetisieren. Der Repressor kann die Genregulation beeinflussen, indem es am Operon bindet und damit die Bindung der RNA-Polymerase an den Operon verhindert.

b)

• In Anwesenheit von Lactose wird Lactose durch das Enzym beta-Galactosidase zu Allolactose isomerisiert, wodurch es am Repressor bindet. Die Bindung vom Repressor am Operator wird gelöst, wodurch die Transkription startet.

• beim künstlichen Inhibitor IPTG passiert genau das gleiche.

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a)

• ist eine Funktionseinheit der prokaryotischen DNA und besteht aus Promotor, Operator und Strukturgenen.

• Regulatorische Proteine als Repressoren oder als Aktgivatoren mit den Operatoren in Wechselzahl treten und dadurch die Transkription der Gene im Operon an- oder abschalten.

b)

-> vorhandensein von Lactase:

• beta-Galactosidase zu Alldolactose umgewandelt welches als Induktor an den Repressor bindet. -> Konformationsänderung -> Repressor löst sich -> Transkription der Strukturgene => Lactoseabbau.

-> Mangel-Glucose:

• cAMP steigt, bindet an CAP => CAP-cAMP-Komplex

• RNA-Polymerase bindet an Promotor

• Transkriptionsaktivität steigt; Abbau der Lactose steigt!

• IPTG-Aktivator bindet an dem aktiven Zentrum des Repressorproteins -> Konformationsänderung -> Transkriptions der Strukturgene, IPTG wird nicht metabolisiert. IPTG strukturelle Ähnlichkeit mit Lactose.

• werden gegen den Fc-Teil eines speziellen Antikörpers generiert. Können für mehrere Assays verwendet werden.

  -> Kostengünstiger

• mehrere sekundäre AK können an einem primären AK binden. Signalverstärkung

• die Lactoseintoleranz kommt durch die fehlende Lactase-produktion zu stande.

• Dadurch kann die Laktose nicht gespalten werden. Die nicht gespaltene Laktose gelangt dann im Darm wo sie von den Bakterien zersetzt und umgewandelt wird.

• diese sogenannte “Vergärung” erzeugt zusätzliche GAse, außerdem strömt mehr Flüssigkeit un den Dickdarm => Blähungen und Durchfall

Lösung:

• Enzymersatztherapie mit einem laktasehaltigen Präparat, erhöht Milchsäurespaltung

• Verfügbarkeit von Riboflavon (Vit. B2) als Vorläufer

• Regulation des Citratzyklus wo FADH2 gebildet wird

  -> Hemmend: NADH, ATP, Acetyl-CoA, Citrat

  -> Stimmulierend: AMP, CoA-SH, NAD+, ADP, Ca2+

• reziproken Rückkopplung dient der Regulation von Stoffwechselwegen, die gegenläufig verlaufen

• z.b. kann das Vorhandensein eines Stoffes eine Reaktion fördern während die gegenläufiger Reaktion gehemmt wird.

  -> mit SToffen sind keine Produkte/ Edukte gemeint.

  -> Bsp. ATP, Citrat, Acetyl-CoA

• das biologische Sytsem kann somit auf Veränderungen in seiner Umgebung oder in seinen eigenen Bedürfnissen angemessen reagieren.

=> gegenseitige Hemmung um Energie zu sparen.

• autonomie der Zellteilungssignale

• unempfindlichkeit gegen wachstumshemmenden Signale

• Deaktivierung von programmierten Zelltod

• unbegrenzte Teilungsfähigkeit

• Neubildung von Blutgefäßen

• Invasivität und Beweglichkeit

• Bei der proteolytischen Prozessierung werden einzelne endständige Aminosäuren oder auch längere Peptide aus dem Protein entfernt (aus inaktiven Enzym-Vorstufen werden aktive Enzyme).

• Darüber hinaus kann die proteolytische Prozessierung die Diversifizierung der Funktionen eines einzigen Vorläuferenzyms ermöglichen. Durch die Spaltung können verschiedene Fragmente mit unterschiedlichen enzymatischen oder regulatorischen Eigenschaften entstehen, die verschiedene zelluläre Funktionen erfüllen können.

1. Hydrolyse der GTP-alpha-UE

2. Phosphodiesterase sorgt für Umwandlung von cAMP zu AMP => keine Wirkung

3. Desensitivierung und Internalisierung des Rezeptors

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Drei Möglichkeiten zur Inaktivieren:

• durch die Absplatung einer Phosphatgruppe von GTP -> GDP wird das G-Protein inaktiviert

  • Wichtig: Es ist kein „Abspalten einer Phosphatgruppe von GTP → GDP“ durch den Rezeptor, sondern eine Eigenaktivität der α‑UE, oft durch GAPs beschleunigt.

  • Merksatz: Aktiv = Gα‑GTP, inaktiv = Gα‑GDP.

    
    

• die beta-gamma-UE bildet eine Plattform für das Andocken von G-Protein-Rezeptor- spezifischen (GRK). Dies phosphoyliert die intrazelluläre Domäne.

• beta-Arrestin bindet an das phosphorylierte Segment und blockiert den Rezeptor für weitere G-Protein-Aktivierung

  => Homologe Desensitivierung

  • Deine drei Punkte zu GRK/Arrestin passen inhaltlich, nur „Plattform durch βγ‑UE“ ist eher vereinfacht; entscheidend ist: aktivierter Rezeptor → GRK → Phosphorylierung → Arrestinbindung → GPCR für G‑Proteine „blind“.

  
  

• Antagonisten die sich an den Rezeptor binden und diesen vorübergehend blockieren -> cAMP sinkt

• Gi-gekoppelte Rezeptoren die eine hemmende WIrkung haben.

  
  

• Herunterregulation: Auf der cytosolischen Seite ist die Membran von einem Mantel aus polymerisierten Clatrinmolekülen überzogen. Die Vesikel streifen ihrem Clatrinmantel ab und fusionieren zu Endosomen, den Vorläufern der Lysosome. Im sauren Millieu dissoziiert der Ligand vom Rezeptor und die internalisierten Rezeptoren durch Phosphatasen dephosphoryliert und damit resensitiviert. Die Rezeptoren können nun mit den Liganden in lysosomale Kompartimente verfrachtet und von der Protease abgebaut.

  • recycelt werden (zurück an die Plasmamembran → Resensitivierung), oder

  • in späte Endosomen/Lysosomen geschickt und proteolytisch abgebaut → Downregulation der Rezeptorzahl an der Oberfläche.

  • Damit hast du sowohl die kurzfristige Regulation (GTPase, Desensitivierung) als auch langfristige (Downregulation) abgedeckt.

-> GRK = G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinasen

Serin- und Cystein-Proteasen haben beide Histidin und dazu entweder Serin oder Cystein im aktiven Zentrum.

• Das His entzieht dem Ser/ Cys ein H+, wodurch die Hydroxygruppe der Serins (oder die Thiolgruppe des Cysteins) einen nucleophilen Angriff auf die Peptidbindung durchführen kann. Es entsteht ein Acyl-Zwischenprodukt, welches im zweiten Schritt von Wasser angegriffen wird.

Aspartat-Protease besitzt im aktiven Zentrum 2 Aspartate

• das eine Aspartat protoniert den Carboxylsauerstoff der Peptidbindung, während das zweite Aspartat das Wasser deprotoniert. Dieses macht einen nucleophilen Angriff auf die Peptidbindung. Hier greift H2O dirket an.

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Serinproteasen:

• kat. Triade aus Histidin, Asparaginsäure und Serin

• Säure-Base-Katalyse: Histidin = basischer Katalysator

  • Histidin wirkt als Base, deprotoniert zuerst Ser‑OH (Bildung des Ser‑O⁻) und im Deacylierungsschritt das Wasser, das dann das Acyl-Enzym angreift.

• kovalente Katalyse: durch die OH-Gruppe des Serins erfolgt der nucleophile Angriff

Cysteinproteasen:

• kat. Dyade Cystein und Histidin

• basenkat. Stimulation des Cystein durch Histidin -> positiv geladenes Histidin durch negativ geladene Aspartat-Seitenkette stabilisiert

• Thiolat greift das C1-Atom nucleophil an

• Proton vom Histidin lagert sich an das N-Atom C1-Peptidbindung an

• Acylenzym wird an teilweise positiv geladene C1-Atom Phyrolysiert -> Proton lagert sich am Cysetin

• Auch hier wird für die Deacylierung ein Wassermolekül aktiviert, typischerweise ebenfalls durch Histidin (allgemeine Base), analog zur Serinprotease, was du implizit meintest.

• Ergänzen: Nach Bildung des Thioester‑Acyl‑Enzyms wird Wasser durch Histidin als Base aktiviert und greift den Thioester an, wodurch das Enzym regeneriert wird.

Aspartat-Proteasen:

• im kat. Zentrum 2 Aspartat-Reste

• gehen H-H- Brücken mit dem Substrat ein

• H2O bindet an das aktive Zentrum -> neg. O wird durch das positiv geladenes H vom Aspartatrest stabilisert

  Besser: Wasser ist über H‑Brücken an beide Asp‑Carboxylate gebunden; eines der Asp nimmt ein Proton auf (Base), das andere stabilisiert das entstehende Hydroxid/Intermediat. Wichtig: Es gibt kein kovalentes Acyl-Enzym; der nukleophile Angriff des aktivierten Wassers erfolgt direkt auf die Peptidbindung

• -> Polarisation H2O -> nucleophiler Angriff der Peptidladung

-> Alles Endopeptidasen (Spaltung in Polypeptidkette) -> Wassermoleküle muss bei allen aktiviert sein.

• Die AK werden von B-Zellen produziert

• man unterscheidet zwischen polyklonalen (Gemisch aus verschiedenen AK, die das selbe Epitop als auch verschiedene Epitope erkennen können) und monoklonale AK (spezifisch geg ein Epitop).

-> Succinat-Dehydrogenase (Komplex II)

• Aufnahme von e- aus FADH2 und weitergabe an Ubichinon

• kein Protonenfluss

• bei Citratzyklus: Succinat -> Fumarat

b)

• Komplex I (NADH-Ubichinon-Oxidoreduktase)

  -> e- werden an Ubichinon übertragen

  -> NADH + H+ zu NAD+

• Komplex III (Cytochrom-C Reduktase)

  -> Oxidation von Ubichinon und Reduktion von Cytochrom C

• Komplex IV (Cytochrom-C Oxidoreduktase)

  -> Cytochrom C sitzt an der Außenseite der Membran und transportiert Elektronen von Komplex III zu IV

  -> Oxidation Cytochrom C; Reduktion O2 -> H2O

=> Pumpen Protonen in den Intermembranraum wodurch ein elektrochemischer Gradient aufgebaut wird.

=> treiben die ATP-Synthase an, weil die Protonen vom Intermembranraum in die Matrix zurück fließen (Komplex V)

• Komplex V (ATP-Synthase)

eukaryotische Topoisomerase:

• sie reduzieren die Superspiralen. Man unterscheidet zwischen Topoisomerasen der Klasse I (kein ATP-Verbrauch, erzeugen Einzelstrangbrüche)

• und Topoisomerasen der Klasse II (ATP-Verbrauch, erzeugen Doppelstrangbrüche).

-> dabei greift die OH-Gruppe des Tyrosins nukleophil an Phosphatrest des DNA-Rückgrades an. Dadurch kommt es zum Bruch des Stranges.

I/L

• Leucin und Isoleucin sind polar: Proben dieselbe Masse

• Unterscheidung nur durch Peptidabbau oder Derivatisierung möglich (AS-Analyse, Edman-Abbau)

K/Q

• Lysin und Glutamin sind nicht polar haben aber sehr ähnliche Massen -> Unterscheidung durch HR-MS

• s.o.

Denaturieren:

• Temperaturerhöhung (Physikalisch) Ultraschall, hoher Druck.

• Chemisch: Säuren/Laugen (z. B. HCl), Urea (6–8 M), Guanidiniumchlorid (chaotrop), SDS (Tensid), organische Lösemittel (z. B. Ethanol, Aceton)

Reduktion:

• DTT (Dithiothreitol), beta-Mercaptoethanol

• unpolare Moleküle lagern sich in einer hydrophilen Umgebung (mit hydrophen Ketten zusammen), da dadurch die Entropie in der Umgebung zunimmt.

• sind immer nur die Kehrwerte. Spalte 1 und Spalte 3 und Spalte 2 zu Spalte 4

• ESI-MS für das 1.

  • enthält keine polaren AS, oder welche die ähnliche Molmassen haben.

• Edmann für das 2.

  • das Leucin und Isoleucin isobar sind und der N-Terminus frei. Damit Phenylisocyanat sich anlagern kann.

• besteht aus 2 Domänen zu je 6 Transmembransegmenten

• Funktion:

  -> ATP -> cAMP (second Messenger)

  -> Aktivierung Proteinkinase

  -> kat. UE -> Zellkern -> Transkription durch CREB gestartet

• gehört zur Gruppe der Lyasen

• Signalamplifikation (Verstärkung) = durch 1 Rezeptor wird das Signal verstärkt da viel Adenylatzyklase und cAMP gebildet werden => schnell

• Phosphatidylcholin hat Glycerin als Grundgerüst und 2 Fettsäuren, die am Glycerin gebunden sind.

• Sphingomyelin hat Sphingosin als Grundgerüst (Rückgrad) und nur 1 FS, die daran gebunden ist. Ebenso kommt nur Cholin und Ethynolamin als Alkohol vor.

• BSA-Protein (Bovines Serum Albumin)

• Blockierpuffer um spezifische Flächen abzusättigen und somit die Absorption von anderen Proteinen an die Oberfläche zu verhindern.

• Als Standard für die Proteinbestimmung nach Bradford

Induktion der Apoptose durch Tumorsuppressor p53:

• p53 kann der Zelle bei irreperablen DNA-Schäden z.B. durch ionisierender Bestrahlung in die Apoptose schiecken

• dazu Expression des BAX-Gens

• BAX-Protein reguliert an der äußeren Mitochondrienmembran. BAX gehört zur Bcl-2-Familie und bildet Poren in der Mitochondrienmembran, was die Cytochrom-c-Freisetzung (aus der Intermembranraum ins Cytosol) und die Aktivierung der Caspasen auslöst.

  • Cytochrom C macht Komplex mit Apaf-1 und 2-Procaspase-9 -> Caspase

  • Caspase spaltet Substrate an Aspartylreste

  => aktiviert Effektorcaspase -> Zelltod

Unkompetetiv:

-> beides Kleiner, vmax und Km

Kompetetiv:

-> Km steigt und vmax bleibt gleich

Nicht-kompetetiv

-> vmax kleiner und Km bleibt

+I bzw. rot eingezeichnet ist mit-Inhibitor.

-> Tumorsupressorgen = codieren für Proteine, die den Zyklus kontrollieren oder Apoptose (Zelltod) auslösen und damit verhindern, dass aus einer Zelle eine Tumorzelle entwickelt.

• Bsp. p53, BAX, Rb-Protein

• Onkogene ist die mutierte Form eines Proto-onkogens

-> Protoonkogen = kodieren für Proteine der intrazellulären Signalkaskade, die die Zellproliferation stimulieren.

• Signalprotein- Gen: RAS

• Wachstumsfaktorrezeptor-Gen: EGFR

• Photometrische Methode bei 260-280 nm

• man benötigt die Kenntnis des Extinktionskoeffizienten

• 280 nm

• anaplerotische Reaktionen sind dem Citratzyklus zuliefernde Stoffwechselwege.

• z.B. Pyruvat Carboxylase statt Oxalacetat aus Pyruvat & CO2

• Isopropyl-β-thiogalactosid s, Abk. IPTG

• synthetische Verbindung, die Anstelle von Lactose (aufgrund der sterischen Ähnlichkeit mit dieser; vgl. Abb. ) an den Lactose-Repressor binden kann und dadurch zur Derepression der Gene des Lactose-Operons führt.  

Transaminierung:

• für die Transaminierung werden Transaminasen (Enzym) benötigt, die die Aminofunktion der Aminosäure auf das alpha-Ketoglutarat überträgt.

• als Coenzym katalyiert Pyridoxalphosphat (aktive Form von Pyridoxin = Vit. B6) die Reaktion, indem es die Amino-Gruppe von der einen Aminosäure zur anderen Ketosäure überträgt.

• Im ersten Schritt landet das Pyridoxalphosphat mit der Aminosäure, wodurch eine Ketiminform entsteht, die durch der Zugabe von Wasser die Ketosäure freigibt. Dabei bleibt die Aminogruppe an dem Pyridoxalphosphat (Pyridoxaminphosphat).

• die alpha-Ketosäure bindet unter Abspaltung von H2O an das Pyridoxaminphosphat, wodurch die Aldimin-Form (Schiffsche-Base) entsteht. Nach Abspaltung der Aminosäure ist die Transaminierung vervollständigt.

-> Unter dem Ping-Pong-Mechanismus versteht man die Umsetzung von 2 Substanzen zu zwei Produkten, die in separaten Rekationsschritten ablaufen.

-> Transaminase = Transferase

• Protein-DNA-WW

  -> Helicase, Replikation

• Protein-RNA-WW

  -> Initiationsfaktoren bei der Translation, IF-1; Ribosomen (30%Protein) und mRNA (Translation)

• Protein-Protein-WW

  -> AK-AG; Anti-Hühnerlysozym-IgG - Hühnerlysozym

• RNA-DNA-WW

  -> Primer an der DNA

• Protein-Ligand-WW

  -> Neurotransmitter-Rezeptor (GABA - GABA-Rezeptor; Insulin - Insulin-gekoppelte Rezeptoren)

zelluläre Anteile des Blutes:

• Erythrozyten (rote Blutkörperchen) -> Sauerstofftransport

• Leukozyten (weiße Blutkörperchen) -> Immunabwehr

• Thrombozyten (Bluttplätchen) -> Gerinnung und Wundheilung

-> im Knochenmark gebildet

• Die Bradfordmethode ist eine kolorimetrische Methode bei der das Protein mit dem farbgebenden Reagenz inkubiert wird.

• Zur Konzentrationsbestimmung wird ein Standard benötigt mit der eine Eichkurve erstellt werden kann.

-> Durch die Anlagerung der basischen Seitenketten mit dem Farbstoff Coomassie-Brilliant-Blue verschiebt sich das Absorptionsmaximum auf 595 nm.

• das Präprokollagen wird aus dem Cytopasma ins ER geschleußt und das Signalpeptid (was zum Andocken an das ER nötog war) wird abgespallten. => Prokollagen entsteht.

• Hydroxyliert und Glykosyliert (im ER)

• Prokollagentripelhelices werden in Extrazellulärraum abgegeben und dort wird das Propeptid (zur Stabilisierung) abgespalten -> das Tropokollagen (rechtsgängig, funktionstüchtig) entsteht

• Polymerisation und Quervernetzung des Tropokollagens zur reifen Kollagenfibrille

-> Vitamin C wird für die Prolyl-Hydroxylase benötigt, die Polypeptidkette zur Stabilisieurng synthetisiert

• können nicht zu einer stabilen Trippelhelix assoziieren

-> werden im ER zurückgehalten

Enzym C hat die höchste kat. Effizienz.

-> es sind 7 Zyklen + 1 Abschlusszyklus (wegen C18)

• Stearinsäure) 8 FADH2 und 8 NADH+H+ und 9 AcetylCoA

• Ölsäure) 7 NADH+H+ und 8 FADH2 und 9 Acetyl-CoA

-> erst ab 2 DB bräuchte man NADP+

GLUT4- Transporter ist Insulinabhängig!

• Nur durch einen Insulinreiz kann Glucose über den GLUT4-Transporter in den Muskel aufgenommen werden, DIes geschieht passiv und ohne Energieverbrauch (ATP).

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• GLUT4 ist ein Glucosetransporter, der die insulinabhängige Glucoseaufnahme in Skelettmuskulatur, Herzmuskelzellen und Fettzellen reguliert. Das Insulin regt die Translokation von GLUT 4 aus intrazellulären Vesikeln zur Plasmamembran der Zelle an (geschwindigkeitsbestimmender Schritt).

• Auch bei körperlicher Aktivität, erhöhte Calcium-Konzentration und Aktivierung der AMP-abhängigen Kinasen. Es befindet sich nur in den Muskel- und Fettgewebszellen. Ebenso ist die Affinität zu Glucose größer. Seine Aktivität kann schnell durch die Translokation von Vesikeln zur Zelloberfläche gesteigert werden.

• GLUT1 und GLUT2 haben im geg dazu eine geringere Affinität und halten die Glucosekonzentration aufrecht.

• GLUT1/GLUT2-Rolle : GLUT1 (ubiquitär, hohe Affinität) und GLUT2 (Leber/Darm, niedrige Affinität, Km ≈ 17 mg/dl) halten keine Glucosekonzentration aufrecht – sie ermöglichen passiven Transport basierend auf Gradienten; GLUT2 dient der Glucose-Sensorik in β-Zellen und basolaterer Abgabe im Darm.

• GLUT4 und Darmtransporter unterscheiden sich grundlegend in Mechanismus und Lokalisierung. GLUT4 ermöglicht die insulinabhängige Glukoseaufnahme in Muskel- und Fettzellen, während im Darmepithel SGLT1 und GLUT2 für die Aufnahme aus dem Lumen sorgen

• die räumliche Struktur wird zerstört aber nicht die Anordnung der Aminosäuren, da die kovalenten Bindungen (Primärstruktur) nicht zerstört werden. -> Denaturieren

• Die WW die die räumliche Struktur ausblenden sind nicht-kovalente wie z.B. H-H, van-der-Waals, ionische-, hydrophobe und kovalente Bindungen (S-S- Brücken). = Sekundär-Tertiär-Quartär-Struktur

• Chymotrypsin, da nach L gespalten wird

• Trypsin, da nach K gesaplten wird

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• Trypsin: hinter K, R (wenn danach kein Prolin)

• Chymotrypsin: hinter F, Y, W, N, H, M, L (wenn danach kein Prolin)

• Elastase: hinter G, A, L, V, Elastin (wenn danach kein Prolin)

• Pepsin: hinter L, F, Y, W (wenn danach kein Prolin)

• H- wird übertragen

-> zu Punkt 2: schon aktiv aber nur ein bischen

• oberer Fall: nur Glucose da

  -> Regulatorgen wird abgelesen, es werden Repressormonomere gebildet

  -> letztere lagern sich zu Tetrameren zusammen und binden an den Operator.

  -> dadurch blockieren des ablesens des lac-Operons (da Prokaryont hier die ganzen Enzyme (lacZ,…) enthalten => Polycistronische-RNA, daher mehrere Gene durch einen Operator kontrolliert).

• untere Fall: Glucose und Lactose vorhandne

  -> Repressor wird wieder abgelesen

  -> Repressortetramere werden gebildet

  -> Induktor Allolactose bindet an Tetramer wodurch es zu einer Konformationsänderung kommt.

  -> Tetramer kann dadurch nicht mehr an den Operator binden

  -> daher kann die Polymerase normal ablaufen.

  => Problem: die Affinität der Polymerase zum Promotor ist relativ klein und die RNA-Polymerase transkribiert die DNA nur im geringen Umfang. Daher nur wenig der Lactose-abbauenden Enzyme vorhanden.

  
  

• Fall 3:

  -> wenn wenig Glucose da ist, wird das Hungersignal cAMP gebildet

  -> cAMP bindet an CAP (Katabolyt-aktivator-Protein)

  -> Bildung eines Dimers, da sich jeweils 2 aneinander lagern.

  -> die cAMP/CAP-Dime rlagert sich an DNA an und aktiviert die RNA-Polymerase wodurch das Lac-Operon vermehrt transkribiert wird. Mehr RNA wird produziert => Mehr Protein.

Als Isoenzyme bezeichnet man verschiedene Formen eines Enzyms, die sich strukturell geringfügig unterscheiden, aber die gleiche biochemische Reaktion katalysieren.

Isoenzyme sind für den Organismus unersetzlich, da in verschiedenen Geweben die Enzymreaktionenoft an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden müssen. So existieren beispielsweise fünf verschiedene Lactat-Dehydrogenasen, die an die Verhältnisse der Herz- beziehungsweise Skelettmuskulatur adaptiert sind.

Erhöhte Werte können je nach Isoenzym für verschiedene Krankheitsbilder sprechen:

• LDH 1+2:

  • Myokardinfarkt

  • Myokarditis, Perikarditis, Endokarditis

  • hämolytische oder megaloblastäre Anämie

  • Niereninfarkt

• LDH 3:

  • Lungenembolien

  • maligne Tumoren

  • lymhoretikuläre Erkrankungen

  • Milzinfarkt

  • Thrombozytenzerfall

• LDH 4+5:

  • Hepatopathien

  • Skelettmuskelerkrankungen

  • maligne Tumoren

• Oxidative Phoshorylierung:

  • Euk: (inneren) Mitochondrienmembran

  • Pro: Plasmamembran

• Citratzyklus:

  • Euk: Matrix der Mitochondrien

  • Pro: Zytoplasma

Citratzyklus:

• Succinat -> Fumarat + FADH2

Atmungskette:

• Elektronen von FADH2 gehen über Komplex II

• Pumpt keine Protonen in den Intermembranraum Zu wenig Energie aus der Succinat → Fumarat-Reaktion (niedriger Redoxpotentialunterschied)

• Q → Komplex III pumpt Protonen (4 H⁺), Komplex IV (2 H⁺) → insgesamt 6 H⁺ pro FADH₂

• bei der Oxidation von Succinat zu Fumarat entstehen e-, die über einen Elektronenfluss an das Ubichinon abgegeben werden, welches beim Komplex III oxidiert wird.

• Merksatz : FADH₂ → Komplex II → Q → III (Protonenpumpen), aber II selbst pumpt nicht!

a)

= Alkalische Lyse ist Methode zur Plasmid- DNA-Isolierung

alkalische Lyse:

• 1. Resuspension

• 2. Lyse

  -> NaOH -> Denaturierung der Plasma-DNA und der chromosomalen DNA

  • wasserstoffbindungen zwischen der komplementären Strängen werden gelöst)

  -> SDS -> Zelllyse

• 3. Neutralisation

  • KAc -> schnelle Neutralisierung

  • Kaliumacetat/Eisessig

• 4. Reinigung der Lysats

b)

• Euchromatin = transkriptionsaktiv, Gen-reich; entspiralisierte, gelockerte Form

• Heterochromatin = transkriptionsinaktiv, Gen-arm, hochspiralisiert, dichr gepackte Form

• Biuret-Methode

• Lowrey-Methode

• BCA-Analyse

• ELISA

• Aminosäureanalyse

• Nano-Drop-Verfahren

• Das universelle Start-Codon ist AUG (Methionin)

• die Stopp-Codons UAA, UAG und UGA (Nonsense-Codons) den Abbruch signalisieren.

kompetetive Inhibition:

• Substrat und Inhibitor konkurrieren um die gleiche Bindungsstelle im aktiven Zentrum, kann durch Erhöhung der Substratkonzentration aufgehoben werden.

• Km wird erhöht -> scheinbare Minderung d. Affinität da der Inhibitor mit dem Substrat konkurriert. Eine größere Substratkonzentration muss aufgewendet werden, um die halbmaximale Geschwindigkeit vmax/L zu erzeugen.

• Vmax unverändert

nichtkompetetive Hemmung:

• der Inhibitor nimmt keinen oder nur geringfügigen Einfluss auf die Bindung von Substrat A, blockiert oder Folgereaktionen

• Spezialfall: allosterische Hemmung

• Km bleibt gleich da die Affinität bestehen bleibt, ggf. leicht erhhöht.

• vmax reduziert da ein 2. Substrats B keinen Zugang mehr zum aktiven Zentrum hat.

c)

• kompetetiver Inhibitor der Penicillinacylase

Die Zelle kommuniziert mit dem Extrazellulärraum durch die endokine (Hormone), parakrine, synaptische und kontaktabhängige Signalübertragung. Die Weiterleitung des Signals erfolgt dabei elektrisch oder durch verschiedene Signalmoleküle.

In der eukaryotischen Zelle unterscheidet man drei Klassen von Zytoskelettfilamenten, die jeweils von unterschiedlichen Proteinen bzw. Proteinklassen gebildet werden, spezifische Begleitproteine besitzen und sich auf jeweils verschiedene Weise an den Aufgaben des Zytoskeletts beteiligen:

• Aktinfilamente,

• Intermediärfilamente,

• Mikrotubuli

• Rezeptor-Ligand-Bindung: Zellen können Signalmoleküle oder Liganden aus dem Extrazellulärraum binden, die dann an spezifische Rezeptoren auf der Zelloberfläche binden, um eine zelluläre Antwort auszulösen.

• Gap Junctions: Diese sind spezielle Kanäle zwischen benachbarten Zellen, die einen direkten Austausch von Ionen und kleinen Molekülen ermöglichen, was eine schnelle interzelluläre Kommunikation ermöglicht.

• Exozytose und Endozytose: Zellen können Moleküle durch Exozytose freisetzen, wobei Vesikel aus der Zelle in den Extrazellulärraum verschmelzen. Durch Endozytose können Zellen auch extrazelluläre Moleküle aufnehmen.

• Zell-Zell-Kontakte: Zellen können über verschiedene Arten von Zell-Zell-Kontakten kommunizieren, einschließlich Adhäsionsmolekülen wie Cadherinen und Integrinen, die Zellen mechanisch miteinander verbinden können.

• Chemische Signale: Zellen können chemische Signale in Form von Hormonen, Neurotransmittern oder Zytokinen freisetzen, die dann durch den Extrazellulärraum diffundieren und entfernte Zellen beeinflussen können.

-> reziproke Regulation

• Adrenalin und Glucagon steuern die Übergänge zwischen aktiven und inaktiven Konformation

• Glykolyse und Gluconeogenese werden getrennt und reziprok reguliert. Dadurch wird verschieden, dass unter normalen Umständen ein Leerlaufzyklus abläuft, in dem die Energie der ATP-Hydrolyse in Wärme überführt wird.

• Okazaki-Fragmente

• Ligase

• spezifische Enzymaktivität = gibt die Aktivität pro Masse des Enzyms an.

• totale Aktivität ist die “normale” ohne sich auf eine andere Größe zu beziehen.

• qualitativ: Nachweis bestimmter Moleküle (enzymatische Farbreaktion, Fluoreszenz, Radiologie)

• quantitativ: wie im Praktikum, Absorption messen, Konzentration durch eine Eichgerade bestimmen

-> Glykolyse, oxidative Decarboxylieurng von Pyruvat und Citratzyklus

• Histidin, Tyrosin, Tryptophan

Substratkettenphosphorylierung = Form einer ATP-Bildung

• Phosphatgruppe wird von einen phosphorylierten Zwischenprodukt auf ADP übertragen.

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• Bei der Substratkettenphosphorylierung, auch Substratstufenphosphorylierung oder Substratphosphorylierunggenannt, wird das bei allen Organismen als unentbehrlicher Energieüberträger des Zellstoffwechsels fungierende Adenosintriphosphat (ATP) oder Guanosintriphosphat (GTP) gewonnen, und zwar außerhalb der Elektronentransportphosphorylierung.

• Dies geschieht beim oxidativen Abbau von organischen Verbindungen lebender Zellen, in dessen Folge der Phosphatrest phosphorylierter Zwischenprodukte auf Adenosindiphosphat (ADP) oder Guanosindiphosphat (GDP) übertragen wird.

• Die Übertragung wird enzymatisch katalysiert. Bei diesem Vorgang muss das phosphorylierte Zwischenprodukt ein höheres Gruppenübertragungspotential besitzen als ATP.

-> ist ein metabolischer Prozess um ATP bzw. GTP zu generieren

-> im Laufe eines Stoffwechselweges wird eine organisch gebundene Phosphatgruppe von einem Substrat auf ADP übertragen, die in der Substratkette freigesetzte Energie in Form einer energiereichen Bindung gespeichert wird.

Far-Western

Komplex I = NADH-Dehydrogenase

• Cofaktoren: FMN (Flavinmononukleotid)

• Eisen-Schwefel Zentrum über Cysetin gebunden

• Übertragung von 2 Eelektronen werden FMNH2 entsteht

-> von hier Übertragung über ein Semichinon-Intermediat auf Eisen-Schwefel-Zentrum

-> von hier Übertragung auf das lipophile Ubichinon

=> 4 H+ von der Matrixseite für einmal Elektronentransport auf Ubichinon

Komplex II = Succinat-Dehydrogenase

• 2 Elektronen werden von FADH2 kaskadenartig über mehrere Eisen-Schwefel-Zentren auf Ubichinon übertragen

• kein Beitrag zum Aufbau des Protonengradienten

Komplex III = Cytochrom-C-Reduktase

• Ubichinon überträgt Elektronen auf Komplex III

• transferiert Elektronen auf das lösliche Cytochrom C

• transportiert 2 Protonen über innere Mitochondrienmembran

Komplex IV Cytochrom-C-Oxidase

• Übertragung von ELektronen von Cytochrom C auf Sauerstoff -> Bildung von Wasser

• 4 Elektronen von der Matrix in die Mitochondrienmemrban

Komplex V = ATP-Synthase

• nutzt protonenmotorische Kraft zur ATP-Synthese

• ADP-P -> ATP + H2O

• ATP-Transport, nutzt Protonengradient. Mit ATP/ADP Translokase

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Bei der oxidativen Phosphorylierung wird ATP durch die Kopplung von Elektronentransport und Protonengradient-Synthese gewonnen.

1. NADH und FADH₂ geben ihre Elektronen an die Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran ab (NADH an Komplex I, FADH₂ an Komplex II). Die Elektronen werden über Ubichinon (Q) und Komplex III auf Cytochrom c und schließlich über Komplex IV auf O₂ übertragen, dabei entsteht Wasser.

2. Komplex I, III und IV pumpen dabei Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum und erzeugen so einen elektrochemischen Protonengradienten (protonenmotorische Kraft).

3. Die ATP-Synthase (Komplex V) lässt Protonen entlang dieses Gradienten zurück in die Matrix strömen; Die freiwerdende Energie treibt die Phosphorylierung von ADP zu ATP (chemiosmotische Kopplung).

• S-Hydroxylysin

• Acetyl- und Methylierung von Arginin und Lysin

• Aminoacetyllysin

• Guanidinomethylarginin

• Aminomethyllysin

3 weitere Methylierungen:

• Aspartat, Glutamat, Histidin

1 Protein in dem sie auftreten:

• Kreatin, Kollagen

• Cytoskelett = Netzwerk aus verschiedenen Proteinen im Cytoplasma

• Aufgabe: mechanische Stabilität, Stofftransport und aktive Mobilität der Zelle

  -> Transportiert Stoffe mit Vesikeln durch die Zelle

• 3 Hauptbestandteile:

  -> Mikrotubuli

  -> Mikrofilamente (Aktinfilamente)

  -> Intermediärfilamente

Bildung der Aktinfasern:

• jedes Aktinfilament besitzt ein + und ein - Ende

• das ATP-Aktin bindet bevorzugt an dem + Ende wodurch das Filament wächst.

• 1. Aktinmolekül = G-Aktin = Monomer, bildet sponat Dimere/Trimere; + ATP, lagern sich zusammen und es entsteht F-Aktin

• 2. F-Aktin = Mikrofilament, die in einer doppelhelikalen Struktur vorliegt.

• in der Embryonalentwicklung: Entfernt überflüssige Häute (zwischen Fingern und Zehen)

• im Blut: Entfernt unnötigte Zellen

• bei der Gehirnentwicklung: Eliminierung von Neuronen, Selektion, synaptische Vershcaltungen

• im Immunsystem: Entfernung autoreaktiver T-Zellen und Virus-infizierter Zellen

• Selektion von Keimzellen, und synaptischer Verschaltungen

• Elimination von sich unkontrolliert teilenden Zellen

  
  

Glykogen, Fette, Proteine

Glykogen

• Glykogen, gespeichert in Leber und Muskeln, wird durch Glykogenolyse zu Glukose abgebaut, die dann glykolytisch ATP liefert – zunächst anaerob, später aerob in den Mitochondrien.​

Triacylglycerin

• Fettreserven im Fettgewebe werden durch Lipolyse zu freien Fettsäuren und Glycerin hydrolysiert; Fettsäuren ergeben durch β-Oxidation und Citratzyklus viel ATP (ca. 106–129 ATP pro 18-C-Fettsäure).​

Protein

• Muskelproteine ​​werden bei längerem Hunger zu Aminosäuren abgebaut, die glucogenetisch (z. B. Alanin) Glukose oder ketogene (z. B. Leucin) Ketonkörper bilden, um ATP über Glukoneogenese oder Ketolyse zu gewinnen

• Insulin aktiviert die Phosphatase, die die Glykogen-Synthase b dephosphoryliert (=Glykogensynthase a) und somit die Glykogensynthese fördert.

1. Die Aktivierung der Blutgerinnungskaskade: Hier ist die proteolytische Aktivierung von Enzymen wie Thrombin und Faktor X von entscheidender Bedeutung für die Umwandlung von inaktiven Vorläuferproteinen in aktive Formen, die an der Blutgerinnung beteiligt sind. Diese Kaskade ist entscheidend für die Blutgerinnung und die Wundheilung.

2. Die Notch-Signalwegkaskade: Notch ist ein Transmembranrezeptor, der an zelluläre Kommunikation und Entwicklung beteiligt ist. Die Aktivierung von Notch erfordert proteolytische Spaltungen durch Enzyme wie die γ-Sekretase. Die Freisetzung des intrazellulären Domänenfragments von Notch durch diese Spaltung ist entscheidend für die Weiterleitung des Signals und reguliert die Genexpression, die Zelldifferenzierung und andere zelluläre Prozesse

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Zwei klassische Enzymkaskaden, in denen proteolytische Prozessierung (Spaltung inaktiver Zymogene zu aktiven Enzymen) für das Signal-Fortschreiten entscheidend ist, sind die Blutgerinnungskaskade und die Apoptose-Kaskade.

Blutgerinnungskaskade

• Bei der intrinsischen und extrinsischen Gerinnungskaskade werden inaktive Proenzyme (z. B. Faktoren VII, IX, X) durch spezifische Proteasen sequentiell gespalten und aktiviert; dies kulminiert in der Thrombinbildung, die Fibrinogen zu Fibrin verarbeitet und so den Blutpfropf bildet.

Apoptose-Kaskade

• In der intrinsischen Apoptose werden Initiator-Caspasen (z. B. Caspase-9) durch proteolytische Aktivierung freigesetzt, die dann Effektor-Caspasen (z. B. Caspase-3, -7) spalten; diese zerlegen zelluläre Proteine und führen zum programmierten Zelltod.

• ein AK besteht aus 2 schweren und 2 leichten Ketten. Sind mit Disulfidbrücken verbunden.

Prä-mRNA (heterogene nukleäre RNA, hnRNA)

Bei Eukaryoten wird zunächst eine unreife Prä-mRNA transkribiert, die Introns enthält und durch Spleißen, Capping und Polyadenylierung zu reifer mRNA verarbeitet wird.

Reife mRNA (monocistronische mRNA)

Die verarbeitete, exportierte mRNA kodierte für ein einzelnes Protein (typisch eukaryotisch), mit 5'-Cap, Poly-A-Schwanz und untranslatierten Regionen (UTRs) zur Stabilisierung und Translationsteuerung.

Polycistronische mRNA

In Prokaryoten enthält eine mRNA mehrere cistronische Abschnitte für verschiedene Proteine eines Operons, die simultan übersetzt werden können.

mRNA -> Informationsübertragung und enthält Bauplan für die Proteine

tRNA -> transportiert AS zu den Ribosomen

rRNA -> macht den Großteil der Ribosomen aus.

• zunächst wird Glucose mithilfe eines aktiven Transportsystems aus dem Darmlumen in die Darmepithelzelle aufgenommen. Dazu wird Glucose zusammen mit Na+ durch den Na+-Glucose-Symporters aufgenommen und nach Konformationänderung ins Zytosol abgegeben (2Moleküle werden in die gleiche Richtung transportiert)

• Anschließend wird Glucose über einen Uniporter (GLUT2-Transporter) aus der Zelle in die Blutbahn über die basallaterale Membran geschleust.

• Um die Aufnahme von Glucose mithilfe des Na+-Glucose-Symporters weiter gewährleisten zu können, müssen die Na+-Ionen aus der Zelle geschleust werden. Dazu pumpt die Na+/K+ -ATPase unter Aufwendung von ATP 3 Na+Ionen hinaus und 2K+-Ionen hinein

  -> Antiport + gegenseitiger Austausch)

  -> GLUT1: Glucose in Erythrozyten

Pyruvat-Kinase

• stimulierend

  -> Fructose-1,6-bisphosphat als direckter allosterischer Aktivator

• hemmend

  -> ATP als allosterischer Inhibitor

  -> Acetyl-CoA (Metabolit von Pyruvat)

  -> Alanin (Metabolit von Pyruvat)

• Isoenzyme sind homologe Enzyme, die dieselbe biochemische Reaktion katalysiert.

• Sie werden jedoch von verschiedenen Genen codiert, weshalb sie sich in ihrer Primärstruktur und Regulierbarkeit unterscheiden.

• sie können bei der Diagnostik verwendet werden, da durch den Zellabbau oder Zellmembranschädigung die LDH-Konzentration in Blut ansteigt. Durch die Identifizierung der Isoenzyme lassen sich Aussagen über den Ort und den Ausmaß des des Gewebeschadens machen, da sich die LDH-Isoenzyme in bestimmten Geweben (je nach Typ) anreichern.

ist eine Bezeichnung für die Kopplung von energiebereitstellenden (exergonen) Reaktionen mit energieverbrauchenden (endergonen) Reaktionen.

Endozytose:

• ist eine zellulärer Vorgang, bei dem durch Einstülpung von Bereichen der Zellmembran aus der Umgebung (extrazellulärer Raum) der Zelle Flüssigkeit und Partikel aufgenommen werden.

  -> Vesikelbildung an der Zellmembran

• Phagozytose (bei z.B. Makrophagen)

• Pinozytose (durch Endothelzellen (Aufnahme Flüssigkeiten aus Blut)

• rezeptorvermittelte Endozytose

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Tumorsupressor Rb (Retinoblastumorprotein)

• überwacht Restriktionspunkt beim Übergang der späten G1-Phase in der S-Phase

• mit überschreiten des R-Punkts geht die Zelle in die Teilungsphase über

  -> ohne Kontrolle des R-Punktes: unkontrollierte Proliferation

  -> zelluläre Differenzierung ist auf Stopp des Zellzyklus am R-Punkt angewiesen

• Phosphorylierungsgrad

  -> von Rb entscheidet, ob die Zelle den R-Punkt überschreitet

  -> in der G1-Phase: hypophosphorylierte aktive Form -> bindet und inaktiviert Transkriptionsfaktor E2F

• bei Stimulation der Zelle mit Wachstumsfaktoren wird Rb von Cyclin-D-CDK 4/6-Komplex phosphoryliert -> entlässt E2F aus der Bindung

  -> Expression von Cyclin E & CDK2

  • -> Komplex Cyclin E / CDK2; Hyperphosphoryliert und inaktiviert Rb

  • -> weiter zu noch mehr E2F wird freigesetzt

    • Expression von Cyclin A, CDK1; Dihydrofalat-Reduktase LDHFR, DNA-Polymerase a

  • hyperphosphorylierter Zustand bis zum Ende der M-Phase

  -> bei EIntritt in die nächste G1-Phase, durch Protein-Phosphatase PP-1 dephosphoryliert

• Tumorzellen können Rb inaktivieren und so die Proliferation antreiben z.B. über das myc Onkogen

Induktion der Apoptose durch Tumorsuppressor p53

• p53 kann der Zelle bei irreparablen DNA-Schäden z.b. durch ionisierende Bestrahlung in die Apoptose schicken

• dazu Expression des bax-Gens

• bax-Proteins reguliert an der äußeren Mitochondrienmembran mit anderen der Bcl-2-Familie die Freisetzung von Cytochrom c aus dem Intermembranraum in das Cytosol

• Cytochrom C bindet Apaf-1 & Procaspase-9 => Caspase gehemmt

• Caspase spaltet Substrate an Aspartylresten

• aktiviert Effektorcaspase => Zelltod

TATA-Box

• ist eine DNA-Sequenz in der Promotorregion eines Gens zur Genregulation der Transkription bei Eukaryoten

• ist eine Konsensussequenz

• wichtig für die Initiation der Transkription da sie mit den Trnaskriptionsfaktoren die Interaktion zwischen der RNA-Polymerase II und der DNA ermöglicht

• das TBP (TATA box-binding Protein) des TFIID bindet an der TATA-Box wodurch die Struktur der DNA geöffent wird, so dass weitere Transkriptionsfaktoren binden können

• Ein Initiationskomplex entsteht, an den die RNA-Polymeras II binden kann.

Nanobodies = Einzeldomänenantikörper = Variable Region d. schwere-Ketten-AK

• können aufgrund ihrer kleinen Größe eine Bindung an schwer zugängliche Epitope ausbilden

• sind sehr stabile und können leicht mit einem fluoreszierenden Label versehen werden

• höhere Auflösung durch die Größe

• hitzebeständig

• haben aufgrund der Größe eine geringe Halbwertszeit und Wirkdauer da sie rasch über die Niere ausgeschieden werden -> Modifizieren um die enzymatische Stabilität zu erhöhen

• Humanisierung

• Spektrophotometrie: Änderung der Absorbanz bei 340 nm (NADH hat Maximum bei 340 nm, NAD⁺ nicht); Standard in enzymatischen Assays.

• durch die UV-Messung kann quantitative Aussagen über die Menge an umgesetzten Substrates und Produktes getroffen werden.

• Enzyme setzen die Aktivitätsenergie herab, indem sie bevorzugt den Übergangszustand wechselwirken und so das Gleichgewicht auf die rechte Seite verschoben wird.

• da die Doppelstränge komplett getrennt werden und 2 verschiedene Primer verwendet werden.

• dabei werden die neuen Stränge kontinuierlich synthetisiert werden (bei beiden von 5’ in 3’-Richtung)

Okazaki-Fragmente entstehen nicht bei der PCR, weil dieser Prozess keine bidirektionale Replikationsgabel mit kontinuierlich fortschreitender DNA-Entwicklung wie in der natürlichen Replikation verwendet.

Sammelgel:

• c(Polyacrylamid) = 5-6%

• grobporig

• geringe Leitfähigkeit

• niedriger pH-Wert

  -> Glycin ungeladen (Folgion)

• Aufkonzentration d. SDS-Proteinkomplexe (Sammeleffekt)

  -> in einer Ebene konzentriert

• Chlorid-Ion (Leitionen) wandern schnell

• Proteine befinden sich zwischen den Leit- und Folgeionen

Trenngel:

• c(Polyacrylamid) = 7-20%

• hohe c

  -> kleine Poren

  -> Proteine laufen langsam

• pH-Wert höher -> Glycin in der ionischen Form -> Mobilität steigt

• Trennung nach Größe

Regulation von Phosphofructokinase

• Hemmt: ATP ist ein reversibler allosterischer Hemmer

• Aktiviert: AMP und ADP nicht-kovalent allosterische Aktivator => wenn wenid Energie, da tot = Glykolyse

• Hemmt: hohe Citratkonzentration -> Nachschub von Citrat wird durch gehemmte Glykolyse gehemmt

• Aktiviert: Fructose-2-6-bisphosphorat als allosterischer AKtivator

Regulation von Hexokinase

• Hemmt: allosterische Hemmung durch Glucose-6-phosphat => Produkthemmung

  -> Abhängig davon wie schnell Phosphofructokinase arbeitet

Pyruvat-Kinase

• Aktiviert: Fructose-1,6-bisphosphorat als direkter allosterischer Aktivator

• Hemmt: ATP als allosterischer Inhibitor

• Hemmt: Acetyl-CoA -> Metabolit wie Pyruvat

• Hemmt: Alanin -> Metabolit wie Pyruvat

Chymotrypsin spaltet hinter aromatischen oder großen unpolaren AS-Estern

• Phe, Tyr, Tryptophan, Leucin

• H- NQPFGYDA -OH

a)

• IgE-AK

b)

• der erhöhte Wert weist auf eine Allergie hin

• wenn keine Allergie vorliegt kann es ein Hinweis auf eine parasitärer Infektion, Autoimmunerkrankungen oder Immundefekt hindeuten

• erhöhter Alkoholkonsum

• Krebserkrankungen

c)

• kompetetive ELISA

d)

• unmarkierte AK werden an einem Untergrund gebunden

• Inkubation mit der Probe (Antigen binden an die AK)

• konjugiertes AG oder ein Enzym gebundener AK wird hinzugefügt -> bindet an den Stellen an den das AG noch nicht gebunden hat.

• Substratzugabe

G-Protein gekoppelte Rezeptoren

• Phosphatase => Umkehr zur Kinase; durch Wassereinlagerungen aus Phosphosäureestern/ Phosphatasen, Phosphorsäure abspalten

• Phospholipase => spalten Phospholipide in Fettsäuren und weitere lipophile Substanzen

• Protease => spaltet Eiweiße (Peptidbindungen)

Schlüsselenzyme regulieren die Schlüsselreaktionen (Regulationsstellen innerhalb des Stoffwechselweges) und bestimmen die Geschwindigkeit mit der ein Stoffwechselweg abläuft.

Apoptose:

• keine Entzündung aufgrund der schnellen Phagozytierung

• Organellen und Membran bleiben intakt

• Chromatin Kondensation und Abbindung der Zelle

• “cell shrinkage” (Ausstülpung)

  • Zellschrumpfung (Shrinkage); Ausstülpung als Bildung von Körperchen

• aktive Selbstzerstörung

  • programmierter, energieabhängiger Prozess via Caspasen.

• betrifft isolierte Einzelle

• hoher Energiebedarf -> DNA-Fragemntierung

  • Ja, ATP-abhängig; führt zu DNA-Laddering.

Nekrose:

• Entzündung (aktive Enzyme wie z.B. Protease und Lysozym) werden ins umliegende Gewebe abgegeben

• Organellen platzen, Zellen reißen auf, Freisetzung zellulär Komponenten

• Zellkern schwellt an

• Zelle schwillt an

• passiver Zelltod

• betrifft Zellgruppe

second-messender

• die Konzentration wird durch den Primärsignal als Antwort verändert

• ist für die Signalweiterleitung in der Zelle zuständig

Bsp.

• cAMP

• cGMP -> speilt eine wichtigte Rolle bei der visuellen Signaltransduktion

• IP3 -> über ein G-Protein wird die Proteinkinase C aktiviert, die PIP2 in Inositoltriphosphat IP3 und Diacylglycerol (DAG) abspaltet. IP3 bindet an Rezeptoren wodurch Ca2+ Ionen freigesetzt werden.

• NADH + H+

• FMN

• FAD

• Ubichinon

• Cytochrom C

-> nicht kovalente Bindung:

• H-Brückenbindungen

• van-der-Waals-WW

• elektrostatische WW

• hydrophobe WW

• Bei dieser Dehydrogenase wird NADP+ -> NADPH + H+

• und NICHT NAD+ -> NADH + H+ (Citratzyklus)

• Glycerin: erhöht Dichte, Sub. geht besser in die Taschen; nach Färbung sind die Basen schärfer und schmaler

• SDS: bindet an die hydrophoben Bereiche und bedeckt die Eigenladung der Proteine durch negativ geladene Sulfatgruppen -> wandern zur positiv geladenen Anode + Denaturierung von Protonen

• Bromphenolblau: Farbstoff; um den Fortschritt der Elektrophorese zu verfolgen; Laufmittelfront

• im aktiven Zentrum ein Lysin

• die epsilon- Aminogruppe geht mit der Carbonylgruppe der Donorketose eine Schiff-Base ein

• reaktives Carbanionintermediat (resonanzstabilisiert) entsteht

• Carbony-C-Atom vom Akzeptoraldolase wird angegriffen

• Bei der nicht-kompetitiven Hemmung kann der Inhibitor, anders als bei der unkompetitiven Hemmung, unabhängig vom Substrat an einer eigenen Bindungsstelle, dem allosterischen Zentrum, binden.

• Die nichtkompetitive Hemmung wird auch als allosterische Hemmung bezeichnet.  

-> Chymotrypsin oder Pepsin

• Trypsin: hinter K, R (wenn danach kein Prolin)

• Chymotrypsin: hinter F, Y, W, N, H, M, L (wenn danach kein Prolin)

• Elastase: hinter G, A, L, V, Elastin (wenn danach kein Prolin)

• Pepsin: hinter L, F, Y, W (wenn danach kein Prolin)

um die Disulfidbrücke zu öffnen, die zwischen den Cystein-Resten entstehen

• werden in die lineare Form gebracht

Konstitutiven Exocytose:

• bei der konstitutiven Sekretion werden Sekretproteine ohne ein spezifisches Signal ausgeshcleußt

• diese werden ständig nachgebildet

• ist ein unreguleirter Vorgang

regulierten (stimulierten) Exozytose:

• Bei der regulierten (stimulierten) Sekretion erfordert die Aktivierung einen spezifischen Reiz (z.B. Hormon).

• Das Signal landet an dem Rezeptor wodurch ein SIgnalweg ausgelöst wird und der Vesikel rausgelassen wird

• Spielt eine Rolle bei Abgabe von Hormonen ins Blut, Verdauungswerte im Verdauungssystem und Ausschüttungt von Neurotransmitter im synaptischen Spalt.

Top-Down

• man hat ein intaktes Protein dessen Fragment-Ionen (durch MS) analysiert werden

Bottom Up

• das intakte Protein wird zunächst proteolytisch verdaut wodurch Peptid-Fragment enstehen.

• diese werden durch MS analysiert (Fragment-Ionen der Peptide).

post source Decay

• Zerfall metastabiler Analyten in feldfreier Driftstrecke durch Beschleunigung (Stoßaktivierung)

• vorzugsweise werden a,b und y Ionen erzeugt

• vorselektion des gewünschten Multiions und anchließende Fragmentierung (Maldi-TOF)

Post-source-Decay (PSD, MALDI-TOF)

• Zerfall metastabiler Analyten in feldfreier Driftstrecke durch Beschleunigung (Stoßaktivierung)

• vorzugsweise werden a, b und y-Ionen erzeugt

• vorselektion des gewünschten Mutterions und anschließende Fragmentierung (Maldi-TOF)

• bei Verwendung von Kollisionsgas: Spektren ähneln high energy CID Spektren, alle Ionenserien möglich (auch Verlust von Wasser und Ammoniak).

• sind am Aufbau von Zellmembranen beteiligt.

  -> bilden Lipiddoppelmembran

PCR:

• DNA-Doppelstrang wird durch Denaturierung (hohe Temp. ca. 95°C) in 2 EInzelstränge aufgetrennt

• künstliche DNA-Primer (längere Primer)

• verläuft an beiden EInzelsträngen kontinuierlich

• Verwendung von Taq-Polymerase, da diese hitzebeständiger ist

• in vitro

• mehrere Kopien von einer bestimmten DNA-Sequenz

Replikation:

• DNA wird durch Helicase aufgetrennt

• RNA-Primer durch Primase gesetzt (kürzere Primer)

• verläuft am Leitstrang kontinuierlich und am Folgestrang diskontinuierlich

• Verwendung von DNA-Polymerase

• findet innerhalb von lebenden Zellen statt

• das gesamte Genom wird verdoppelt.

• Blutplasma = flüssiger und zellfreier Anteil des Blutes, die man nach Zentrifugation einer Blutprobe erhält

• Blutserum = Blutplasma ohne Gerinnungsfaktoren (frei von Fibrinogen)

• NADH-Dehydrogenase (I), Succinat-Dehydrogenase (II), Cytochrom-C-Reduktase (III)

Essentielle AS:

-> Phänomenale Isolde trübt mitunter Leutnant Valentins liebliche Träume

• Phenylalanin

• Isoleucin

• Threonin

• Methionin

• Leucin

• Valin

• Lysin

• Trypthophan

• Histidin

• Ketonkörper entstehen bei Kohlenhydratmangel als Nebenprodukt der Fettverbrennung in den Mitochondrien der Leberzelle aus Acetyl-CoA.

• Dialacetat (ionische Form von Oxalacetat) in einer sehr geringen Menge vorhanden ist (benötigt zum Glucoseaufbau) kann Acetyl-CoA nicht in Citrat, welches in Citratzyklus eingeschleust wird, umgewandelt werden.

• Durch den Überschuss an Acetyl-CoA werden diese über die Ketogenese in der Leber und Ketonkörper umgewandelt.

Glykogen-Phosphorylase

• Glutamat

• Glycin

• Aspartat

• Gamma-Amino-Buttersäure = GABA

• Proteingehalt: Bradford-Methode

• Sequenz:

  • Edman-Abbau

  • MALDI-MS in Kombin mit proteolytischen Verdau

• Reinheit: HPLC, AS-Analyse, SDS-Page

-> Primase (auch DnaG genannt) ist die DNA-abhängige RNA-Polymerase, die in der in vitro Replikation (und in vivo) für die Synthese kurzer RNA-Primer verwendet wird

-> DNA-abhängige DNA-Polymerase = Taq-Polymerase

• U = Mol Substrat / min

• besteht aus 5 UE

  • 2* alpha, beta gamma und delta

• innotroper Rezeptor

• im Extrazellularraum sind Zuckerreste am Rezeptor gebunden

• Acetylcholin bindet an dem Rezeptor -> Konformationsänderung -> Na+ und Ca2+ strömen in die Zelle ein und K+ raus = Depolarisation

• kann von Nikotin aktiviert werden

• Insulin hemmt die Lipolyse

• Insulin aktiviert die Phosphodiesterase in den Fettzellen, welche den Abbau von cAMP katalysiert.

  -> cAMP sinkt = HSL gehemmt = Hemmung der Lipolyse

• Aufbau an Triglyceriden im Fettgewebe (Fettsäurebiosynthese)

• Glucagon und Adrenalin:

  -> erhöht Blutzucker, hemmt Glykogensynthese + aktiviert Glykogenolyse

  -> Steigung der Lipolyse, Hemmung der Fettsäurebiosynthese

Glu-Phe-Arg