Übungsaufgaben 08 bearbeitet-Lipidsynthese Wi Se 21 22 PDF

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10. Übungsaufgaben BCII: Lipidsynthese 1) Stellen Sie die Unterschiede zwischen Fettsäuresynthese und Oxidation tabellarisch dar. Gehen Sie auch auf die Lokalisation und die Strukturen der beteiligten Enzyme ein. Unterschiede FS-Synthese -Oxidation Lokalisation der Im Cytosyol Im Mitochondrium Enzyme Reaktionsprodukt/-edukt Edukt: Malonyl-CoA Produkt: Acetyl-CoA (= carboxyliertes AcetylCoA) Strukturen der Enzyme Fettsäuresynthase Vier einzelne Enzyme, = Multienzym mit 2 2 davon mit Thiolgruppen, allosterischen Zentren Acetyl-CoA() Carboxylase 2) a) Nennen Sie das Schlüsselenzym der Fettsäuresynthese. Welche Faktoren könnten zur Regulation dieser Enzyme beitragen? - Schlüsselenzym = Acetyl-CoA-Carboxylase mit Cofaktor Biotin - Regulation durch Insulin = hoher BZS (Aktivierung), niedriger Energiestatus = AMP (Inaktivierung), indirekt durch Glucagon/Adrenalin (Inaktivierung) b) Wie wird die Fettsäuresynthese mit Acetyl-CoA, Malonyl-CoA und NADPH versorgt? - Acetyl-CoA → Citratzyklus, -Oxidation - Malonyl-CoA → Acetyl-CoA wird über Acetyl-CoA-Carboxylase zu MalonylCoA - NADPH → Pentosephosphatweg, Acetyl-CoA-Transportzyklus 3) Wie erfolgt die Synthese ungesättigter Fettsäuren und wie können Fettsäuren verlängert werden? Synthese ungesättigter FS -

Desaturasen können DB in FS einbauen FS wird oxidiert (DB entsteht) (O2 wird reduziert zu H2O) (Desaturase stellt zusätzl. 2 e- für Reduktion von O2 bereit) In Formel: 𝐷𝑒𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑒

O2 + 2H+ + aktiv. mehrfach gesättigte FS + NADPH+H+ →

2 H2O + aktiv. einfach ungesättigte FS + NADP+

FS-Elongation -

Elongasen verlängern aktivierte FS

-

CX-FS

𝐸𝑙𝑜𝑛𝑔𝑎𝑠𝑒

+ Malonyl-CoA + 2NADPH + 2H+ →

CX+2-FS

+ CoA + CO2 + 2NADP+

4) Beschreiben Sie die Reaktionsfolge der Synthese von Triacylglyceriden. Welche Gemeinsamkeiten gibt es mit der Synthese von Phospholipiden? Wie erfolgt die Anheftung von Kopfgruppen an Phospholipide? Triacylglyceridsynthese -

-

Bildung von Glycerin-3-phosphat (durch Glycerinkinase/Glycerinphosphatdehydrogenase = Glycerin-3-phosphatShuttle) Bildung von Phosphatidat (durch 2 Acyl-CoA) Hydrolytische Spaltung der Phosphatgruppe vom Phosphatidat + Acyl-CoA

Gemeinsamkeiten mit Phospholipidsynthese -

Gleiche Synthese bis auf letzten Schritt 2. Schritt der Triacylglyceridsynthese ergibt Phospholipid Phosphatidatbildung im ER aller Zellen

Anheftung von Kopfgruppen an Phospholipiden -

Aktivierung von Phosphatidatsäure durch Nukleotid (CTP) Anheftung der Kopfgruppe: Alkohol reagiert mit Säureanhydrid zu Ester

5) a) Was versteht man unter Prostaglandinen und Leukotrienen? Wie wirken sie im Körper und welche wichtigen Prozesse werden durch sie beeinflusst? - Prostaglandine und Leukotriene sind Eikosanoide = Signalmoleküle, die sich von FS ableiten (C20) Wirkung im Körper -

-

Prostaglandine: Regelung der Lungenfunktion, Blutgefäß-, Blutdruckfunktion, Entzündungsreaktion, Magensäuresekretion, Blutgerinnung Leukotriene: Mediatoren von Entzündungsreaktionen

b) Beschreiben Sie die Grundprinzipien der extrazellulären bzw. intrazellulären Wirkung von Prostaglandinen. Welche Mechanismen können auch durch freie Fettsäuren angeregt werden? Grundprinzip der extrazellulären Wirkung -

Parakrine Signalübertragung in unmittelbarer Nähe durch Andocken an GProtein gekoppelte Rezeptoren → z. B.: Beeinflussung d. cAMP- und IP3Spiegels

Grundprinzip der intrazellulären Wirkung -

Autokrine Signalübertragung durch Andocken an G-Protein gekoppelte Rezeptoren der sekretierenden Zelle → z. B.: Beeinflussung d. cAMP- und IP3-Spiegels in sekretierender Zelle

-

intrazelluläre Prostaglandine binden an PPARs (Peroxisom-Proliferatoraktivierte Rezeptoren) am Zellkern 9-cis-Retinsäure bindet und aktiviert Retinsäurerezeptor (RXR) PPAR wird durch RXR coaktiviert → Regulation der Transkription (Transkription ausgewählter Zielgene)

Mechanismus freier FS -

Freie FS binden an PPARs (Peroxisom-Proliferator-aktivierte Rezeptoren) am Zellkern 9-cis-Retinsäure bindet und aktiviert Retinsäurerezeptor (RXR) PPAR wird durch RXR coaktiviert → Regulation der Transkription (Transkription ausgewählter Zielgene)

Altfragen 6) Die -Oxidation und die Fettsäuresynthese haben Gemeinsamkeiten, aber auch Unterschiede. Ordnen Sie die nachfolgenden Aussagen den Stoffwechselwegen zu. Die Zuordnung zu beiden Stoffwechselwegen ist dabei nicht ausgeschlossen. -Oxidation FS-Synthese Der Stoffwechselweg ist im Ja Nein Mitochondrium lokalisiert. (Cytosol) Die Reaktionen des Stoffwechselweges Nein (vier Ja werden von einem Enzym mit mehreren einzelne aktiven Zentren katalysiert. Enzyme) Malonyl-CoA ist eines der Substrate bzw. Nein Ja Intermediate des Stoffwechselweges. 7) Nennen Sie die beiden Komponenten, welche für die Fettsäuresynthese benötigt werden und geben Sie die Stoffwechselwege an, in denen sie gebildet werden. Stellen Sie anschließend die Reaktionsgleichung des Schlüsselenzyms der Fettsäuresynthese dar. FS-Synthese - Acyl-CoA → Acyl-CoA-Synthetase (FS-Aktivierung); -Oxidation - Malonyl-CoA → (indirekt aus Citratzyklus → Acetyl-CoA); Acetyl-CoACarboxylase; -Oxidation - Schlüsselenzym: Acetyl-CoA-Carboxylase 𝐴𝑐𝑒𝑡𝑦𝑙−𝐶𝑜𝐴− 𝐶𝑎𝑟𝑏𝑜𝑥𝑦𝑙𝑎𝑠𝑒

→

8) Fettsäuren werden im Cytosol durch die Fettsäuresynthase hergestellt. Welche beiden Komponenten benötigt das Enzym als Ausgansgssubstrate für die Synthese. Erklären Sie weiterhin, wie es nach der Reaktion der Fettsäuresynthase zur Synthese ungesättigter Fettsäuren kommen kann. - Ausgangssubstrate = Acetyl-CoA + Malonyl-CoA Synthese ungesättigter FS -

Desaturasen können DB in FS einbauen FS wird oxidiert (DB entsteht) (O2 wird reduziert zu H2O) (Desaturase stellt zusätzl. 2 e- für Reduktion von O2 bereit) In Formel: 𝐷𝑒𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑒

O2 + 2H+ + aktiv. mehrfach gesättigte FS + NADPH+H+ →

2 H2O + aktiv. einfach ungesättigte FS + NADP+

9) Stellen Sie die Reaktionsfolge der Synthese von Phospholipiden dar. Wie kann dabei die Anheftung der Kopfgruppe erfolgen? Synthese von Phospholipiden -

Aktivierung von Phosphatidatsäure durch Nukleotid (CTP)

-

Anheftung der Kopfgruppe: Alkohol reagiert mit Säureanhydrid zu Ester

10) a) Die de novo-Synthese von Fettsäuren durch die Fettsäuresynthase führt zur Bildung von Palmitinsäure. Erklären Sie, wie es zur Synthese verlängerter und ungesättigter Fettsäuren kommen kann. Synthese verlängerter FS -

Elongasen verlängern aktivierte FS

-

CX-FS

𝐸𝑙𝑜𝑛𝑔𝑎𝑠𝑒

+ Malonyl-CoA + 2NADPH + 2H+ →

CX+2-FS

+ CoA + CO2 + 2NADP+

Synthese ungesättigter FS -

Desaturasen können DB in FS einbauen FS wird oxidiert (DB entsteht) (O2 wird reduziert zu H2O) (Desaturase stellt zusätzl. 2 e- für Reduktion von O2 bereit) In Formel: 𝐷𝑒𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑒

O2 + 2H+ + aktiv. mehrfach gesättigte FS + NADPH+H+ →

2 H2O + aktiv. einfach ungesättigte FS + NADP+

b) Als ein Produkt der in a) zu beschreibenden Reaktionen kann die Arachidonsäure entstehen. Sie wird zur Synthese von Prostaglandinen verwendet. Nennen Sie das Enzym, welches die erste Reaktion dieses Stoffwechselweges katalysiert, sowie einen pharmakologischen Inhibitor. Nennen Sie weiterhin einen pathologischen Zustand, der sich durch die Inhibition des Enzyms behandelt werden könnte. - Enzym: Cyclooxygenase - Pharmakologischen Inhibitor: Aspirin (Acetylsalicylsäure), Ibuprofen - Pathologischer Zustand, der durch Inhibition d. Enzyms behandelt werden könnte: Fieber, Kopfschmerzen 11) Freie Fettsäuren können, analog zu Eikosanoiden, über PeroxisomProliferator-aktivierte Rezeptoren (PPARs) zelluläre Vorgänge regulieren. Erklären Sie den Signaltransduktionsmechanismus von PPARs. - Freie FS/intrazelluläre Prostaglandine binden an PPARs (PeroxisomProliferator-aktivierte Rezeptoren) im Cytosol/Zellkern - 9-cis-Retinsäure bindet und aktiviert Retinsäurerezeptor (RXR) - PPAR wird durch RXR coaktiviert → Regulation der Transkription (Transkription ausgewählter Zielgene) 12) Welche der folgenden Aussagen zu Eikosanoiden sind richtig? I. Eikosanoide sind Derivate der Arachidonsäure und wirken überwiegend autokrin bzw. parakrin. ➔ Richtig II. Die pharmakologische Hemmung der Eikosanoidsynthese ist besonders effektiv auf der Ebene der Phospholipase A2. ➔ Falsch (Cyclooxygenase)...