Energiestoffwechsel --- Aminosäuren · 2016. 5. 17. · Abbauprodukte glucogener Aminosäuren...
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Energiestoffwechsel ---
Aminosäuren
Prof. Dr. Martin van der Laan
Abbauprodukte glucogener
Aminosäuren
Decarboxylierung Aminosäure NH3+
R Cα COO-
H
Monoamin-oxidasen
CO2
NH3+
R C H
H (Biogenes) Amin
Inaktivierung
Transaminierung
Harnstoff
R Cα COO-
O α-Ketosäure
Desaminierung
α-Ketosäure (2-Oxosäure)
Aminosäure
Succinyl-CoA
Pyruvat Oxalacetat
Fumarat
α-Ketoglutarat
Propionyl-CoA Acetacetyl-CoA
Acetyl-CoA
NH4+
Stoffwechsel von Aminosäuren (Überblick)
NH4+
Abbauprodukte ketogener
Aminosäuren
Acetacetyl-CoA
Acetyl-CoA
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Aminosäuren als Nahrungsquelle
Biologische Wertigkeit von Proteinquellen entspricht ihrem Gehalt an essentiellen Aminosäuren
Warum müssen wir Proteine mit der Nahrung aufnehmen?
- Essentielle Aminosäuren:
Valin, Isoleucin, Leucin, Threonin (verzweigtkettig)
Phenylalanin, Tryptophan (aromatisch)
Methionin, Lysin
Histidin?
- Ständiger N2-Verlust über Harnstoff (Protein-Turnover) und Zellproteine (Sekrete, Zellabschilferung)
Empfohlene tägliche Aufnahme für Erwachsene: 0.5 – 1 g Protein / kg Körpergewicht
sog. Eiweißminimum: 20 – 30 g Protein / Tag
Stickstoffbilanz ist ausgeglichen, wenn N2-Aufnahme = N2-Ausscheidung
positive Stickstoffbilanz z. B. durch anabole Hormone
negative Stickstoffbilanz bei Hunger, Kachexie
Aminosäure-Derivate am Beispiel von Arginin und Glycin
Arginin
Glycin
Creatin
Purine
Glykocholsäure Glutathion
(à Leukotriene)
Oxalat COO-
COO-
Häm
Harnstoff
Citrullin + NO
NO-Synthase (NOS)
cGMP ↑ (à Vasodilatation)
Lösliche Guanylat- cyklase
Ornithin
α-Keto- glutarat
(über Glutamat)
Putrescin CO2
Spermidin
Decarboxyl. SAM
Serin
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (mit Vit. B2, Niacin, Coenz. A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Biotin = „Vitamin H“, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - THF = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
Chem. Struktur Aktiv. Form Wirkung Mangel
A β-Carotin,Retinoide Retinal Retinsäure +
Photorezeption Wachstum, Differenzier.
Nachtblindh. Xerophthalm
B1 Thiamin Thiamin-PP + Decarboxyl. α-Ketosäuren Transketolase
Beriberi, Wern.Korsak
B2 Riboflavin FAD, FMN + H-, e--Transfer Fissuren
(B3) Niacin (Nicotins.) Niacinamid
NAD+, NADP+
(auch aus Trp) + H-, e--Transfer ADP-Ribosylierung Pellagra
Folsäure THF + Methyl-, Formyl-Übertrag. Anämie
(B5) Pantothensäure Coenzym A Fetts.Synthas. +
Bildung energiereicher Thioester Burning feet
B6 Pyridoxin PALP +
Transamin., Decarboxyl, elimin. Desamin. Aminos. Glykogenphosphorylase Hämbiosynthese
Anämie, Zentralnerv. Störungen
B12 Cobalamin Methyl-, Des-oxyadenos-C. +
Methioninsynthase Methylmalonyl-CoA-Mut.
Perniciosa Neurol.Stör.
C Ascorbinsäure + Antioxid., Cofactor Oxyg. Scorbut
D Cholecalciferol (D3) Ergocalciferol (D2)
Calcitriol Ergocalcitriol +
Regulation der extra-zellulären Ca2+-Konz.
Rachitis Osteomalaz.
E Tocopherole + Antioxidans Anämie (H) Biotin enzymgebund. + Carboxylierungen uncharakt. K Phyllochinone + γ-Carboxylierungen Blutungen
Vitamin Hydro Lipo
Aminosäuren können der Energiegewinnung dienen (z.B. Isoleucin, Leucin, Valin)
Aminosäuren werden bei Nahrungskarenz zur Gluconeogenese (bzw. Ketogenese) verwendet
Aminosäuren sind Vorstufen vieler Metabolite
Essentielle Aminosäuren (8 + Histidin)
Eiweißminimum
Biologische Wertigkeit von Eiweißquellen
Ab-/Umbau von Aminosäuren benötigt viele Vitamine
Zusammenfassung
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
H3+N
COO- Cα
H
CH H3C
H3C
H3+N
COO- Cα
H
CH CH2
H3+N
COO- Cα
H CH2 H3C
H3C H3C
H3C CH
Valin
Leucin Isoleucin
Die verzeigtkettigen Aminosäuren
COO-
O
Cα CH2
CH H3C
H3C
COO- CH2
CH H3C
H3C Cα
H3N+
H
O
C SCoA CH2
CH H3C
H3C
H3C CH
H3C CH C
O
SCoA
OH
H3C C
H3C CH C
O
SCoA
O
Abbau von Isoleucin
H3C C SCoA
O
Acetyl-CoA
H3C CH2 C
O
SCoA
Propionyl-CoA
β-Oxidation
Transaminierung 1
2
3
4
H3N+
Oxidative Decarboxylierung
CO2
H3C CH
H3C Cα C
O
SCoA
α β
COO-
NADH + H+
FAD
FADH2
NAD+
NADH/H+
HS-CoA
Propionyl-CoA Carboxylase
Methylmalonyl-CoA Mutase
Beim Abbau ungeradzahliger Fettsäuren (und einiger Aminosäuren) entsteht Propionyl-CoA
CH3 CH2 C S CoA
O
Propionyl-CoA
Succinyl-CoA
Biotin (Vitamin H)
Cobalamin (Vitamin B12)
CH2 CH2 C S CoA
O
COO-
CH C S CoA
O CH3
COO-
CO2
Methylmalonyl-CoA
D-
CH C S CoA
O
CH3
COO- L-
Umbau von Propionyl-CoA zu Succinyl-CoA
Epimerase (Racemase)
CH2
H3+N
COO- Cα
H
H3C
H3C CH
Allgemeines Prinzip beim Abbau verzweigtkettiger Aminosäuren: Isoleucin, Valin, Leucin
Leucin
Acetacetyl-CoA
(HMG-CoA)
Valin
Acetyl-CoA
Isoleucin
Propionyl-CoA
Succinyl-CoA
H3+N
COO- Cα
H
CH CH2 H3C
H3C
H3+N
COO- Cα
H
CH H3C
H3C
1. Transaminierung 2. Oxidative Decarboxylierung 3. Beta-Oxidation
Leucin Valin
Isoleucin
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
Gen-Defekte im Aminosäurestoffwechsel
Ahornsirupkrankheit (Verzweigtketten-Krankheit)
Defekt der oxidativen Decarboxylierung von Valin, Leucin, Isoleucin
à Ausscheidung von Valin, Leucin, Isoleucin und deren α-Ketosäuren im Urin
Symtome: schwerste ZNS-Schäden à früher Tod
Therapie: Valin-, Leucin-, Isoleucin-arme Diät; Vitamin B1
Patho -biochemie
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
NAD(P)+ NAD(P)H + H+
O2
Phenylalanin-Hydroxylase
Phenylalanin- Hydroxylase
GTP
Phenylalanin-Hydroxylase = Fe-haltige Monooxygenase
Monooxygenasen: AH + BH2 + O2 AOH + B + H2O
Dioxygenasen: AH2 + O2 A (OH)2
(zur Ringspaltung beim Abbau aromatischer Aminosäuren)
Tyrosin
OH
COO-
C H3+N H
CH2 Phenylalanin
COO-
C H3+N H
CH2
H2O
Tetrahydro-Biopterin
Dihydro-Biopterin
Tetrahydrobiopterin
Redox-Cofaktor von Monooxygenasen, die aromatische Ringe hydroxylieren
Abbau von Tyrosin
Tyrosin als Vorstufe für wichtige Signalmoleküle
Tyrosin
Phenylalanin
Dopamin Noradrenalin
Trijodthyronin Thyroxin
Melanine
Dopa Dopamin-
Hydroxylase* (Cu)
Tyrosin-Hydroxylase* Phenyalanin- Hydroxylase*
Dopa „Tyrosinase*“ (Cu)
UV
+
Fumarat + Acetacetat
(Ringspaltung mit Dioxygenasen)
* Monooxygenasen
Vitamin C
Adrenalin SAM Phenylalanin
Phenyalanin- Hydroxylase*
* Monooxygenasen
Fumarat + Acetacetat
(Ringspaltung mit Dioxygenasen)
Trijodthyronin Thyroxin
Dopamin Noradrenalin
Dopa Adrenalin
Melanine
Dopa
Dopamin- Hydroxylase* (Cu)
Tyrosin-Hydroxylase*
Tyrosinase* (Cu)
Vitamin C
SAM
UV
+
§ Bedingt essentielle Aminosäure!
Tyrosin§
Gen-Defekte im Aminosäurestoffwechsel
Phenylketonurie (PKU)
Defekt der Phenylalanin-Hydroxylase Häufigkeit unter Neugeborenen 1:10 000 (Homozygotie); 1:50 (Heterozygotie)
Phenylalanin Tyrosin Phenylpyruvat u. a. Derivate
Symptome: Neurologische Ausfälle (geistige Retardierung, wenn nicht therapiert) Charakteristika: Blaue Augen, blonde Haare Therapie: Phenylalaninarme Kost
(Süßstoffmittel Aspartam enthält Phenylalanin!)
//
Patho -biochemie
Gen-Defekte im Aminosäurestoffwechsel
Albinismus
Defekt der Tyrosinase
à keine Pigmentbildung (Blaue Augen, Lichtempfindlichkeit, Weißblondes Haar)
Beachte: Dopaminsynthese ist nicht betroffen!
Patho -biochemie
Oxidative (dehydrierende) Decarboxylierung von α-Ketosäuren mit Thiaminpyrophosphat (B1)
β-Oxidation: FADH2 (Vitamin B2) + NADH + H+ (Niacin) + Coenzym A (Pantothensäure)
Biotin-abhängige Carboxylierungen (ATP-abhängig)
Ahornsirupkrankheit
Phenlyalanin-Hydroxylase, Tyrosinase = Monooxygenasen
Phenylketonurie
Propionyl-CoA à Methylmalonyl-CoA à Succinyl-CoA
Zusammenfassung
Biotin B12
Albinismus
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
H3C
H
H3+N
COO- CH2 C S CH2
Methionin
Methionin – Abbau (1)
S-Adenosylhomocystein
H
H3+N
COO- CH2 C HS CH2
Homocystein
Adenosin H2O
H H3+N
COO-
CH2
C
CH2
S+
CH3
CH2 Adenin
OH OH
O
Akzeptor
CH3-Akzeptor CH3
Tetrahydrofolsäure
CH3-Tetrahydrofolsäure CH3
PP + Pi
2 Pi
ATP
Methionin-Synthase (Vitamin B12!!)
S-Adenosylmethionin („aktives Methionin“)
Methionin – Stoffwechsel / Methioninzyklus
Methyltransferasen
Phosphatidyl-Ethanolamin Phosphatidyl-Cholin
Guanidinoacetat Creatin
N-Acetylserotonin Melatonin
Biosynthese von Phospholipiden:
Genregulation: Methylierung von Nucleotiden (z.B. mRNA-Kappe), Histone
Biosynthese von Adrenalin:
Abbau von Dopamin, (Nor)Adrenalin:
Biosynthese von Melatonin:
Biosynthese von Creatin:
Methylierungen mit SAM
Noradrenalin Adrenalin
Catechol – O – Methyltransferase (COMT)
Tryptophan
Indolring + Alanin
H3+N
COO- CH2 Cα
H N H
5-Hydroxy-Tryptophan H3
+N
COO- CH2 Cα
H
OH
N H
H3+N
CH2 CH
H
OH
N H
CH
HN
CH2
H
O
N H
CH3 C
O
CH3
Melatonin
5-Hydroxy-Tryptamin = Serotonin
CH
HN
CH2
H
OH
N H
CH3 C
O N-Acetyl-Serotonin
Tryptophan
Indolring + Alanin
H3+N
COO- CH2 Cα
H N H
5-Hydroxy-Tryptophan H3
+N
COO- CH2 Cα
H
OH
N H
H3+N
CH2 CH
H
OH
N H
CH
HN
CH2
H
O
N H
CH3 C
O
CH3
Melatonin
5-Hydroxy-Tryptamin = Serotonin
CH
HN
CH2
H N H
CH3 C
O
H3C
H
H3+N
COO- CH2 C S CH2
Methionin
Methionin – Stoffwechsel / Methionin – Abbau (1)
S-Adenosylhomocystein
H
H3+N
COO- CH2 C HS CH2
Homocystein
Adenosin H2O
H H3+N
COO-
CH2
C
CH2
S+
CH3
CH2 Adenin
OH OH
O
Akzeptor
CH3-Akzeptor CH3
PP + Pi
2 Pi
ATP S-Adenosylmethionin („aktives Methionin“)
Methyltransferasen
Methionin – Abbau (2): Synthese von Cystein aus Serin
Homocystein
HS
H
H3+N
COO- CH2 C CH2
H
H3+N
COO- CH2 C
S
H
H3+N
COO- CH2 C CH2
HO
H
H3+N
COO- CH2 C
Cystathionin
H2O Cystathionin-Synthase (PALP)
O
COO- CH2 C H3C
α-Ketobutyrat
S CH2 C H3C
O
CoA
Propionyl- CoA
Cystein
+NH4
(PALP)
CoA-SH
CO2
NAD+
NADH + H+
Oxidative Decarboxylierung
Serin
Glycin Serin
NADPH
NADPH
Purine
Histidin
Formimino- glutamat
OH
H2N H N
N 1 2 4
3
N H C
N N H2 7 8
H 5 6
10 H
H
CH2
HN N
CH
CH2
COO-
COO-
CH2
O
Folsäure mit Bezug zum Aminosäurestoffwechsel
Folsäure
Dihydro-Folsäure Tetrahydro-Folsäure (THF)
NH
H 5 CH2
HC N
HN
N5 – Formimino – THF
NADPH H3C
H 5 CH2 N HN
N5 - Methyl – THF
H2C
H 5 10 CH2 N
N
N5, N10 - Methylen – THF
dTMP
Thymidylat-Synthase
Dihydrofolat- Reduktase
Glutamat
Pteridin
p-Aminobenzoat
Homocystein
Methionin Vitamin B12
CH
H 5 CH2
H
O
N N
N10 - Formyl – THF
10 HC
H CH2 N +
N
N5, N10 - Methenyl – THF
10
5
dUMP
NADP+
NADPH
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
Vitamin B12
Homocyst(e)inämie/Homocyst(e)inurie
Homocystin
Methyl-THF
Methionin
+
Homocystein Serin
Propionyl-CoA
Cystein
Patho -biochemie
COO
H3N+
H
C CH2 HS CH2
Homocystein
COO
H3N+
H
C CH2 S CH2
COO
H3N+
H
C CH2 S CH2
Homocystin
Vitamin B12 (Homocystin)
Cystein
Methyl-THF
Methionin
+
Homocystein Serin
Propionyl-CoA
Homocystein-Thiolacton
Homocyst(e)inämie/Homocyst(e)inurie
Vitamin B12 (Homocystin)
Cystathioninsynthase (PALP) Cystein
Methyl-THF
Methionin
+
Homocystein Serin
Propionyl-CoA
Ursachen: 1. Defekte Cystathioninsynthase
Therapie: Vitamin B6
N5, N10 – Methylen- THF- Reduktase
Methylen-THF
homozygote Form Infarkte, Apoplexe in jungen Jahren
heterozygote Form Erhöhtes Arterioskleroserisiko
Homocystein-Thiolacton
Endothelschäden
Thrombosen, Arteriosklerose
Homocyst(e)inämie/Homocyst(e)inurie
Glycin Serin
NADPH
NADPH
OH
H2N H N
N 1 2 4
3
N H C
N N H2 7 8
H 5 6
10 H
H
CH2
HN N
CH
CH2
COO-
COO-
CH2
O
Folsäure mit Bezug zum Aminosäurestoffwechsel
Folsäure
Dihydro-Folsäure Tetrahydro-Folsäure (THF)
NADPH H3C
H 5 CH2 N HN
N5 - Methyl – THF
H2C
H 5 10 CH2 N
N
N5, N10 - Methylen – THF
dTMP
Thymidylat-Synthase
Dihydrofolat- Reduktase
Glutamat
Pteridin
p-Aminobenzoat
Homocystein
Methionin Vitamin B12
dUMP
N5, N10 – Methylen- THF- Reduktase
Vitamin B12 (Homocystin)
Cystathioninsynthase (PALP) Cystein Endothelschäden
Thrombosen, Arteriosklerose
Methyl-THF
Methionin
+
Homocystein Serin
Propionyl-CoA
Ursachen: 1. Defekte Cystathioninsynthase
Therapie: Vitamin B6
N5, N10 – Methylen- THF- Reduktase
Methylen-THF
homozygote Form Infarkte, Apoplexe in jungen Jahren
heterozygote Form Erhöhtes Arterioskleroserisiko
Homocystein-Thiolacton
Folsäure (Nahrung)
2. Mutationen der N5, N10-Methylen-Tetrahydrofalat-Reduktase (bei 10% aller Menschen !)
meist nur geringgradige Homocyst(e)inämie
Erhöhtes Arterioskleroserisiko und Gefahr von Neuralrohr-defekten bei Nachkommen
Therapie: Folsäure
3. Folsäure - Mangel
Homocyst(e)inämie/Homocyst(e)inurie
Gen-Defekte im Aminosäurestoffwechsel
Cystinurie Defekt der Aufnahme von dibasischen Aminosäuren und Cystin in Enterocyten und
proximalen Tubuluszellen
à cystinhaltige Harnsteine
Patho -biochemie
COO
H3N+
H
C HS CH2
Cystein
COO
H3N+
H
C S CH2
COO
H3N+
H
C S CH2
Cystin
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
Biogene Amine
Synthese durch PALP-abhängige Decarboxylierung von Aminosäuren
Glutamat γ-Aminobutyrat (Neurotransmitter)
Phosphatidyl-Serin Phosphatidyl-Ethanolamin (Phospholipide)
Histidin Histamin (Entzündungsmediator)
5-Hydroxy-Tryptophan Serotonin (Neurotransmitter)
3,4-Dihydroxy- Phenylalanin
Dopamin (Neurotransmitter und Zwischenprodukt der Katecholamin-Biosynthese)
Cystein Cysteamin (Bestandteil von Coenzym A)
Tyrosin Tyramin (Produkt von Darmbakterien mit hypertoner Wirkung)
Ornithin Putrescin (Polyamin)
S-Adenosyl-Methionin (SAM)
Decarboxyliertes SAM (Synthese der Polyamine Spermin und Spermidin)
COO-
Glutamat
H3+N
CH2
Cα
COO-
H
CH2
γ-Amino-Buttersäure =GABA
COO-
H3+N
CβH2
Cγ H2
CαH2
Serin
H
H3+N
COO- CH2 Cα HO
Ethanolamin
H2
H3+N
CH2 C HO
COO-
Cα H3+N H
CH2
CH
CH CH
N
N H
Histidin
C H3+N H2
CH2
CH
CH CH
N
N H
Histamin
Alanin + Imidazolring
Tryptophan
Indolring + Alanin
H3+N
COO- CH2 Cα
H N H
5-Hydroxy-Tryptophan H3
+N
COO- CH2 Cα
H
OH
N H
H3+N
CH2 CH
H
OH
N H
CH
HN
CH2
H
O
N H
CH3 C
O
CH3
Melatonin
5-Hydroxy-Tryptamin = Serotonin
Biosynthese von Coenzym A aus Pantothensäure
Cysteamin
Decarboxyliertes S-Adenosyl-
Methionin CO2
COO-‐
Ornithin
Stoffwechsel von Polyaminen COO-‐
S-Adenosyl- Methionin
(SAM)
Aminopropionylrest
Spermidin
Spermin
Methylthio- Adenosin
Putrescin
CO2
Ausscheidung
+ Acetyl-CoA
N-Acetyl- transferase
Abbau durch Mono-aminoxidasen (MAO)
Biogene Amine (2)
+ H2O RH = O + +NH4
Aldehyd
RH2 – NH3+ + FAD FADH2 + RH = +NH2
Amin O2 H2O2
Imin
OH
CH2
H3+N
HC OH
OH
Noradrenalin
(SAM)
COMT
OH
CH2
H3+N
HC OH
O CH3
Catechol-O- Methyltransferase
Normetanephrin Vanillinmandelsäure (Urin)
MAO Oxidation
CH3
OH
HC OH
O
COOH
Abbau von Katecholaminen
O
CH3
OH
HC OH
O
CH
5-Hxdroxy-Tryptamin = Serotonin
N H
H3+N
CH2 CH
H
OH
5-Hydroxy-Indolessig- Säure (Urin)
N H
O
CH2 CH OH
N H
O
CH2 COH O-
MAO
Oxidation
Abbau von Serotonin
Zusammenfassung
S-Adenosylmethionin („aktiviertes Methionin“) ist ein wichtiger Methylgruppendonor für verschiedene Biosynthesen
Homocyst(e)inämie: Störungen im Abbau des aus Methionin gebildeten Homocystein (à Cystathionin-Synthase, PALP)
Biogene Amine und Polyamine entstehen durch PALP-abhängige Decarboxylierung aus Aminosäuren
Biogene Amine werden durch Monoaminoxidasen abgebaut (Vanillinmandelsäure, 5-Hydroxy-Indolessigsäure)
Folsäure ist ein wichtiger Methylgruppenüberträger und wird u.a. für die Methionin-Synthese aus Homocystein benötigt (gemeinsam mit Vitamin B12!)
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
= Transaminase Aminotransferase Aminosäure 1 + α-Ketosäure 2 α-Ketosäure 1 + Aminosäure 2
= Glutamat-Pyruvat-Transaminase (GPT) Alanin-Aminotransferase (ALT) Glutamat + Pyruvat α-Ketoglutarat + Alanin
Transaminierung
= Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT) Aspartat-Aminotransferase (AST) Glutamat + Oxalacetat α-Ketoglutarat + Aspartat
CH3
OH
C H O
-O-P-O-H2C
O
O- N H +
Pyridoxalphosphat (PALP)*
= C
B6
H O
Transaminierung
Schiff-Base zwischen PALP und Aminosäure 1
(Aldimin-Form) (Ketimin-Form)
Aminosäure 1 H
R1- Cα- COO-
N+H3
H2O
Pyridoxamin-phosphat (PAMP)
N+H3
C
B6
H
H
α-Ketosäure 1
R1- Cα- COO-
O
N+H
C
B6
H
H
R2- Cα- COO-
α-Ketosäure 2 H2O
Aminosäure 2
R1- Cα- COO-
O
C
B6
H
H
R1- Cα- COO-
N+H
C
B6
H
H
R2- Cα- COO-
N+H
N+H
C
B6
H
H
R1- Cα- COO-
Enzym*- N+H3
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (Vit. B2, Niacin, Coenzym A)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
THF = Tetrahydrofolsäure
Eliminierende Desaminierung
Serin/Threonin-Dehydratase (PALP)
H3C – Cα– COO-
O
H3C – CH2 – Cα– COO-
O
CoA-SH NAD+
NADH+H+ CO2
Oxidative Decarboxylierung
(Vitamin B1)
OH 1.
H2C – Cα– COO-
2. +NH3
H
H3C – CH – Cα– COO-
OH 1. H
2. +NH3
H2O
+NH4
1.
2. H2O
+NH4
1.
2.
Propionyl-CoA
Threonin Serin
α-Ketobutyrat Pyruvat
Prinzipien des Aminosäure-Stoffwechsels
Biochemische Mechanismen beim Umbau des Kohlenstoffgerüstes
Biochemische Mechanismen bei der Entfernung des Stickstoffes
Oxidative (= dehydrierende) Decarb-oxylierung (mit Vitamin B1)
β-Oxidation (mit Vitamin B2, Niacin)
Propionyl-CoA Succinyl-CoA (mit Vitamin H, Vitamin B12)
Mono- und Di-Oxygenasen
C1-Transfer mit - SAM = S-Adenosyl-Methionin - FH4 = Tetrahydrofolsäure
Decarboxylierung zu Aminen (mit Vitamin B6)
Transaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. GOT, GPT)
Eliminierende Desaminierung (mit Vitamin B6) (z.B. Serin-/Threonin-Dehydratase)
Oxidative Desaminierung (z.B. Glutamat-Dehydrogenase)
Hydrolytische Desaminierung (z.B. Glutaminase)
FH4 = Tetrahydrofolsäure
Oxidative und hydrolytische Desaminierung (Produktion und Fixierung von NH3 im Stoffwechsel)
Oxidative Desaminierung Hydrolytische Desaminierung
NH4+-Produktion
NH4+-Fixierung
+NH4 NADH + H+
NAD+
+NH4 ATP ADP+Pi
Glutaminase (mitochondrial)
+NH4
H2O
COO-
Cα
CH2
CH2
COO-
O
α-Keto-glutarat
H
NH2
C O
H3+N
COO-
Cα
CH2
CH2
Glutamin
H3+N H
COO-
Cα
CH2
CH2
COO-
H
Glutamat
Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) (mitochondrial) Glutamin-Synthetase
(cytosolisch)
COO-
CαH2+N
+NH4
NADPH + H+
NADP+
Gen-Defekte im Aminosäurestoffwechsel
Hyperinsulinämische Hypoglycämie im Kindesalter
Ursachen: Defekt der Glutamat-Dehydrogenase (fehlende Hemmbarkeit durch ATP) u.a. Symptome: Hypoglycämie, Hyperammoniämie
Glutamat + α-Ketoglutarat Glutamat-
Dehydrogenase
+NH4
NAD+ NADH + H+ ATP
– X
ATP
Insulinsekretion β-Zellen des Pankreas
+NH4
Patho -biochemie
NH4-Produktion
NH4+-Fixierung
+NH4 NADH + H+
NAD+
+NH4
NADPH + H+
NADP+ +NH4
ATP ADP+Pi
Glutaminase
+NH4
H2O
COO-
Cα
CH2
CH2
COO-
O
α-Keto-glutarat
H
NH2
C O
H3+N
COO-
Cα
CH2
CH2
H3+N H
COO-
Cα
CH2
CH2
COO-
H
Glutamat
Glutamat-Dehydrogenase Glutamin-Synthetase
COO-
CαHN+
Niere Glucose
Produktion und Fixierung von NH3 im Stoffwechsel
α-Keto- Glutarat
NH3 + H+ NH3 + H+ NH4+
Glutamin
Glutamin
Urin
Gluco-neogenese
Decarboxylierung Aminosäure NH3+
R Cα COO-
H
Monoamin-oxidasen
CO2
NH3+
R C H
H (Biogenes) Amin
Inaktivierung
Transaminierung
NH4+ Harnstoff
R Cα COO-
O α-Ketosäure
Desaminierung
α-Ketosäure (2-Oxosäure)
Aminosäure
- oxidativ - eliminierend
Ketogen Glucogen Succinyl-CoA
Pyruvat Oxalacetat
Fumarat
α-Ketoglutarat
Propionyl-CoA Acetacetyl-CoA
Acetyl-CoA
NH4+
Stoffwechsel von Aminosäuren (Überblick)
- hydrolytisch
O C NH2
NH2
COO-
H3N+-C-H CH2
COO-
Arginin
Aspartat
5
4
3
2
Mitochondrium
Fumarat COO-
CH
CH
COO-
+NH4+ + HCO3
-
2 ATP
2 ADP + Pi
N-Acetylglutamat
1
+
COO-
H3+N-C-H
CH2 CH2-NH
C - NH2
N+H2
CH2
H3N+-C-H
CH2
CH2
CH2-N+H3
COO-
Ornithin
6
6
ATP
AMP + PPi 2Pi
Harnstoffzyklus
P
C O
NH2
Carbamyl-phosphat
C=O
COO-
CH2
CH2
NH2
H3N+-C-H
CH2-NH Citrullin
COO-
C -NH-C-H
H3N+-C-H
CH2
CH2
CH2-NH
N+H2
COO-
CH2 COO-
Arginino-succinat
Harnstoff nur in Leber !
1. Carbam(o)ylphosphat- Synthetase I* 2. Ornithin-Transcarbamy- lase 3. Argininosuccinat- Synthetase 4. Argininosuccinat-Lyase 5. Arginase 6. Ornithin-Citrullin-Anti- porter
Mitochondrium COO-
H3N+-C-H CH2
COO- Aspartat
Fumarat COO-
CH
CH
COO-
N-Acetylglutamat
+
2 ATP
2 ADP + Pi
Arginin
COO-
H3+N-C-H
CH2 CH2-NH
C - NH2
N+H2
CH2
ATP
AMP + PPi 2Pi
Harnstoffzyklus
C=O
COO-
CH2
CH2
NH2
H3N+-C-H
CH2-NH Citrullin
COO-
C -NH-C-H
H3N+-C-H
CH2
CH2
CH2-NH
N+H2
COO-
CH2 COO-
Arginino-succinat
O C NH2
NH2
Harnstoff nur in Leber !
H3N+-C-H
CH2
CH2
CH2-N+H3
COO-
Ornithin
NH4+ + HCO3
-
P
C O
NH2
Carbamyl-phosphat
NO
COO-
H3N+-C-H CH2
COO-
Arginin
Aspartat
5
4
3
2
Mitochondrium
Fumarat COO-
CH
CH
COO-
+NH4+ + HCO3
-
2 ATP
2 ADP + Pi
N-Acetylglutamat
1
+
COO-
H3+N-C-H
CH2 CH2-NH
C - NH2
N+H2
CH2
H3N+-C-H
CH2
CH2
CH2-N+H3
COO-
Ornithin
6
6
ATP
AMP + PPi 2Pi
Harnstoffzyklus
P
C O
NH2
Carbamyl-phosphat
C=O
COO-
CH2
CH2
NH2
H3N+-C-H
CH2-NH Citrullin
COO-
C -NH-C-H
H3N+-C-H
CH2
CH2
CH2-NH
N+H2
COO-
CH2 COO-
Arginino-succinat
O C NH2
NH2
Harnstoff nur in Leber !
+NH4
Niere Glutamin
Molekulare Pathogenese (?): Glutamin à Glutamat + α-Ketoglutarat Energiemangel ? Neurotransmitterstörung ?
Hyperammoniämie
Auftreten bei Defekten der Enzyme des Harnstoffzyklus, einschließlich der N-Acetylglutamat-Synthetase und des Glutamat/Aspartat-Antiporters; auch bei Leberinsuffizienz à Sprach-, Seh-, und kognitive Störungen bis hin zu Koma und Tod (aufgrund der Neurotoxizität von NH3).
Gen-Defekte im Aminosäurestoffwechsel
Patho -biochemie
Zusammenfassung
Pyridoxalphosphat (PALP, aktives Vitamin B6) bildet Schiff-Base mit Aminosäuren à Labilisierung von Bindungen an Cα
à Decarboxylierung (Entstehung von Biogenen Aminen) à Transaminierung à Eliminierende Desaminierung (mit Dehydratisierung)
Desaminierung - eliminierend (Serin/Threonin-Dehydratase) - oxidativ (Glutamat-Dehydrogenase) - hydrolytisch (Glutaminase)
Harnstoffzyklus - NH4
+ + HCO3- + Aspartat à à à Harnstoff + Fumarat
- Spaltung von 4 energiereichen Phosphatbindungen - nur in Leber - bei Ausfall: neurotoxische Wirkungen von NH3
NH3-Fixierung (im Gewebe) durch Glutaminsynthetase (z. B. in perivenösen Hepatocyten)
Synthese von Dopamin/Katecholaminen
C H3+N H
CH2
OH
H
OH
Chromaffine Granula
Dopa- min
OH
COO-
Cα H3+N H
CH2
OH
COO-
Cα H3+N H
CH2
OH
OH
CH2
H2+N
HC OH
OH
CH3
Tyrosin Dihydroxy-Phenylalanin = Dopa Dopamin
Noradrenalin
Adrenalin
Tyrosinhydroxylase (Fe)
Decarboxylase (PALP)
CO2
Dopamin-Hydroxylase (Cu)
Synthese von Dopamin/Katecholaminen
Dihydro- biopterin + H2O
Tetrahydro- biopterin + O2
Dehydro- ascorbat + H2O
Ascorbat + O2
COO-
SAM
OH OH
CH2
H3+N
HC OH (Phenylethanolamin- N-Methyltransferase)
Aminosäure-Derivate am Beispiel von Arginin und Glycin
Arginin
Glycin
Creatin
Purine
Glykocholsäure Glutathion
(à Leukotriene)
Oxalat COO-
COO-
Häm
Harnstoff
Citrullin + NO
NO-Synthase (NOS)
cGMP ↑ (à Vasodilatation)
Lösliche Guanylat- cyklase
Ornithin
α-Keto- glutarat
(über Glutamat)
Putrescin CO2
Spermidin
Decarboxyl. SAM
Serin
Leber u.a. Muskel
Guanidino-acetat
H2C COO-
H3+N
Glycin
H2C COO-
N
H3C C
NH2
N+H2
SAM
SAH*
Creatin
ATP ADP
Creatin - Stoffwechsel
Creatinkinase (mitochondrialer
Intermembranraum)
ATP ADP
Creatinkinase (cytosolisch)
Creatinin
H2C C
O
NH N
C
N+H2
H3C
Harn
PO43-
(spontan)
Ornithin Arginin Creatin H2C COO-
N
H3C C
NH2
N+H2
Creatin-P
P
H2C COO-
N
H3C C
NH
N+H2
H2C COO -
HN NH2
N+H2
C
Aus Löffler/Petrides/Heinrich: Biochemie und Pathobiochemie, Springer 2007
A
B C Häm
-
Hämsynthese
Bilirubin
+ UDP-Glucuronsäure
Aus Löffler/Petrides/Heinrich: Biochemie und Pathobiochemie, Springer 2007
Zusammenfassung
Noradrenalin und Adrenalin werden aus der Aminosäure Tyrosin synthetisiert; wichtige Intermediate sind Dihydroxy-Phenylalanin (DOPA) sowie der Neurotransmitter Dopamin
Creatin wird aus den Aminosäuren Arginin und Glycin synthetisiert; aus Creatin-Phosphat entsteht im Muskel das Abbauprodukt Creatinin
Der Hämabbau wird durch die Hämoxygenase eingeleitet und führt zum Endprodukt Bilirubin-Diglucuronid
Die Hämsynthese beginnt mit der Bildung von δ-Aminolävulinat aus Glycin und Succinyl-CoA; die Ferrochelatase baut Fe2+ in den Tetrapyrrolring des Häms ein
Gesamtübersicht Aminosäure-Abbau
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
PALP CH2-THF
THF
Stoffwechsel von Arginin, Cystein, Glycin, Methionin, Serin
Arginin
Glycin
Creatin
Harnstoff
Citrullin + NO
NO-Synthase (NOS)
cGMP ↑ (à Vasodilatation)
Lösliche Guanylat-
zyklase
Purine
Glykocholsäure Glutathion
(à Leukotriene)
Oxalat COO-
COO-
Häm Serin
Ornithin Ornithin
Putrescin CO2
Spermidin Spermin
Decarboxyl. SAM
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan, Threonin
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Stoffwechsel von Arginin, Cystein, Glycin, Methionin, Serin
Glycin
Pyruvat
Cystein§
Propionyl-CoA
Serin Ser/Thr-
Dehydratase
SAM CH3-THF
Homocystein
Methionin
Phosphatidyl-Serin (àPhosphatidyl-
Ethanolamin)
Sphingosin
Coenzym-A 4 ATP
Pantothen- säure 3 ADP+3 Pi
CO2
H
H3+N
COO- CH2 Ca HSe
Selenocystein
H
H3+N
COO- CH2 Ca HS
Taurin H
H3+N
H CH2 C SO3-
Taurocholsäure
§ Bedingt essentielle Aminosäure!
SO42-
CH2-THF
THF
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan, Threonin
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Stoffwechsel von Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin
Leucin
Acetacetyl-CoA
(HMG-CoA)
Valin
Acetyl-CoA
Isoleucin
Propionyl-CoA
ADP + Pi Vitamin B12 Succinyl-CoA
Ungeradzahlige Fettsäuren ATP CO2
Methylmalonyl-CoA
Biotin Methionin
Threonin
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin,
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin Isoleucin, Methionin,
Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Stoffwechsel von Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin
Leucin
Acetacetyl-CoA
(HMG-CoA)
Valin
Acetyl-CoA
Isoleucin
Propionyl-CoA
ADP + Pi Vitamin B12 Succinyl-CoA
Ungeradzahlige Fettsäuren ATP CO2
Methylmalonyl-CoA
Biotin Methionin
Threonin
Tryptophan Pyruvat
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan, Threonin
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
PALP
Stoffwechsel von Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin
Leucin
Acetacetyl-CoA
(HMG-CoA)
Valin
Acetyl-CoA
Isoleucin
Propionyl-CoA
ADP + Pi Vitamin B12 Succinyl-CoA
Ungeradzahlige Fettsäuren ATP CO2
Methylmalonyl-CoA
Biotin Methionin
Threonin
Tryptophan Pyruvat
Lysin
Hydroxy-Lysin (Kollagen)
Serotonin
Melatonin
(5-HO-Tryptophan)
Lysin
β
γ
δ
ε
Hydroxylierung
Stoffwechsel von Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin
Leucin
Acetacetyl-CoA
(HMG-CoA)
Valin
Acetyl-CoA
Isoleucin
Propionyl-CoA
ADP + Pi Vitamin B12 Succinyl-CoA
Ungeradzahlige Fettsäuren ATP CO2
Methylmalonyl-CoA
Biotin Methionin
Threonin
Tryptophan Pyruvat
NAD+ (Tryptophan = Provitamin!)
Lysin
Hydroxy-Lysin (Kollagen)
N-Acetyl-Lysin (Histone)
Vitamin C
Carnitin
Kynurensäure*
Serotonin
Melatonin
(5-HO-Tryptophan)
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan, Threonin
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
a-Ketoglutarat (2-Oxoglutarat)
N-Acetyl-Glutamat (für Harnstoffzyklus)
Purine Pyrimidine (über Carbamoyl-P) GMP CTP Asparagin Aminozucker
Aspartat
Asparagin
Glutamin Glutamin- Synthetase
Glutaminase
Stoffwechsel von Aspartat, Asparagin, Glutamat, Glutamin
Oxalacetat
Glutamat-Dehydrogenase
GOT
Glutamat GPT
Purine
Pyrimidine (Carbamoyl-Aspartat)
Fumarat
Citrullin
Arginin (à Harnstoff)
(Arginino- Succinat)
AMP
IMP (Adenylo- Succinat) Malat
Aspartatzyklus
GABA
PALP-abhängige Decarboxylierung
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan, Threonin
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Stoffwechsel von Alanin, Histidin, Prolin und Tyrosin
Histidin
Histamin
Methyl-Histidin (Muskel-Actin, -Myosin)
Prolin
Hydroxy-Prolin (Kollagen)
Vitamin C
Formimino- Glutamat
α-Ketoglutarat
(über Glutamat)
FH4-Derivate
Tyrosin
Phenylalanin
Dopamin Noradrenalin
Trijodthyronin Thyroxin
Melanine
Dopa Dopamin-
Hydroxylase* (Cu)
Tyrosin-Hydroxylase* Phenyalanin- Hydroxylase*
Dopa Tyrosinase* (Cu)
UV
+
Fumarat + Acetacetat
(Ringspaltung mit Dioxygenasen)
* Monooxygenasen
Alanin
Pyruvat
α-Ketoglutarat
Glutamat
Vitamin C
Adrenalin SAM
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan, Threonin
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Stoffwechsel von Alanin, Histidin, Prolin und Tyrosin
Histidin
Methyl-Histidin (Muskel-Actin, -Myosin)
Prolin
Hydroxy-Prolin (Kollagen; HIFa)
Vitamin C
Formimino- Glutamat
(über Glutamat)
FH4-Derivate
α-Ketoglutarat
Tyrosin
Phenylalanin
Dopamin Noradrenalin
Trijodthyronin Thyroxin
Melanine
Dopa Dopamin-
Hydroxylase* (Cu)
Tyrosin-Hydroxylase* Phenyalanin- Hydroxylase*
Dopa Tyrosinase* (Cu)
UV
+
Fumarat + Acetacetat
(Ringspaltung mit Dioxygenasen)
* Monooxygenasen
Alanin
Pyruvat
α-Ketoglutarat
Glutamat
Vitamin C
Adrenalin SAM
GPT
Histamin
PALP
Glucogene und ketogene Aminosäure-Gruppen
Oxalacetat
Fumarat
Succinyl-CoA α-Keto-glutarat
Citrat
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan, Threonin
Pyruvat Phosphoenolpyruvat
Glucose
Aspartat
Asparagin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
CO2
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Ketonkörper
CO2
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Leucin, Leucin, Isoleucin,
Isoleucin, Valin,
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin
Isoleucin, Methionin, Valin, Threonin
Phenylalanin, Tyrosin, Aspartat
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Acetacetyl-CoA Acetyl-CoA
Aspartat
Asparagin
Leucin, Phenylalanin,
Tyrosin
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Isoleucin, Leucin, Lysin,
Tryptophan
Alanin, Cystein, Glycin à Serin,
Tryptophan
Glutamat ß Glutamin, Histidin, Prolin,
Arginin