Phase 1:

Umwandlungsreaktionen ...

„In diesem Reaktionsschritt werden funktionelle Gruppen in Substanzen eingefügt bzw. bestehende funktionelle Gruppen verändert. Die Reaktionen werden dabei durch Enzyme katalysiert, ...“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Biotransformation]

„... eine funktionelle Gruppe [beeinflusst] die chemischen und physikalischen Eigenschaften der sie enthaltenden Ausgangsverbindung oft erheblich.“

[Bitte weiterlesen bei Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Funktionelle_Gruppe]

Reaktionsarten in Phase 1:

Oxidation, Reduktion, Hydrolyse

Oxidation

‚Elektronenentzug’ ...

Von z. B.:

Alkohol

Barbituraten (Schlafmittel, Antiepileptika, Narkotika)

Anilinderivaten (Schmerzmittel)

[Anilin = Grundsubstanz zur Synthese von Arzneimitteln und Farbstoffen]

V. a. durch:

Zytochrom-P-450-Isoenzyme

Alkoholdehydrogenase

Aldehydoxidase

Monoaminoxidase

Reduktion

‚Elektronenzufuhr’ ...

Von z. B.:

Aldehyden

Azo- und Nitroverbindungen

Durch:

Zytochrom-P-450-Isoenzyme

Hydrolyse

‚Spaltung ... unter Wasseraufnahme’ ...

Von z. B.:

Estern

Amiden

Epoxiden

Glykosiden

Durch:

Hydrolasen

Zur Erinnerung ...

Hydrolyse= Spaltung chemischer Verbindungen unter Wasseraufnahme; Katalysatoren: Hydrolasen (dritte Hauptklasse der Enzyme).

Zu den Hydrolasen gehören z. B.:

• Glutaminase, Asparaginase -> spalten aus Säureamiden Ammoniak (NH3) ab
• Glykosidasen  -> spalten Glykoside und Glykolipide
• Esterasen (z. B. Cholinesterasen, Phosphatasen, Lipasen) -> spalten Esterbindungen

... und zur Erinnerung ...

Zu den Hydrolasen gehören auch Proteasen (syn. Peptidasen; veraltete Bezeichnung: Proteinasen). Eingeteilt werden Proteasen nach ihrem ‚Angriffsort’ in Endo- und Exopeptidasen.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Ergänzungen (Endopeptidasen); Glossar – ATP (Serotonin und Leukozytenenzyme, Insulinase), Makrophagen (... und Proteasen, Endo- und Exopeptidasen) etc.

Phase 2:

Konjugatsreaktionen ...

„In der zweiten Phase werden die Fremdstoffe oder Metabolite (Zwischenprodukte) der ersten Phase mit endogenen (d. h. organismuseigenen), meist stark wasserlöslichen Stoffen verbunden. ...

Beim Menschen und anderen Wirbeltieren erfolgt die Ausscheidung dann z. B. über die Nieren, den Schweiß oder die Atmung. ...

Konjugate müssen nicht direkt ausgeschieden werden, sondern können zuvor noch weiter verstoffwechselt werden. Wenn bereits geeignete Bindungsstellen bestehen, können Phase-II-Reaktionen auch direkt und ohne vorgelagerte Phase-I-Reaktionen ablaufen. Teilweise können auch Phase-II-Reaktionen entfallen.“

[Quelle: Wikipedia – Biotransformation]

Zu Phase 2 der Biotransformation ...

Konjugation durch Koppelung mit:

Aktivierter Glukuronsäure

-> Konjugation von Steroiden, Bilirubin und Phenolringen

Glukuronsäure bzw. Glukuronat:

Beim Aufbau von Glykogen (= Kurzzeitspeicherform der Glukose; v. a. in der Leber und im Muskel; s. u.) entsteht UDP-Glukose (sog. aktive Glukose. Diese wird durch die UDP-Glukose-6-Dehydrogenase zu UDP-Glukuronsäure (sog. aktive Glukuronsäure).

• „Außerdem ist die Glucuronsäure Bestandteil von Glykosaminoglykanen (Knorpel).“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Glukuronsäure]

-> Siehe dazu auch: Glossar – Pentosephosphatweg etc.

UDP:

Uridindiphosphat; Uridin ist ein Nukleosid aus Uracil und D-Ribose.

Uracil:

• “In RNA, uracil binds with a ribose sugar to form the ribonucleoside uridine. When a phosphate attaches to uridine, uridine 5'-monophosphate is produced.
• Uracil becomes uridine, uridine monophosphate (UMP), uridine diphosphate (UDP), uridine triphosphate (UTP), and uridine diphosphate glucose (UDP-glucose). Each one of these molecules is synthesized in the body and has specific functions. ...”

Zum Nachdenken, ‘Querdenken’ ...

“Uracil's use in the body is to help carry out the synthesis of many enzymes necessary for cell function through bonding with riboses and phosphates. ...

It can also increase the risk for cancer in cases in which the body is extremely deficient in folate [Folsäure]. ...”

[Quelle - und bitte weiterlesen: http://en.wikipedia.org/wiki/Uracil]

Ribose:

Ist ein Monosaccharid und Bestandteil von RNA, Cobalamin (Vitamin B12), einigen Coenzymen und von vielen Glykosiden.

-> Siehe dazu: Essen & Co. – Kohlenhydrate; Glossar – ATP, cAMP, Glykogenolyse, Glykolyse (und Glykogenese), Coenzyme (... bei Glossar A-Z) etc.;

http://de.wikipedia.org/wiki/Uracil (... und Zusammenhänge)

[Zu ‚Knorpel’ siehe auch bei: Mineralstoffe – Phosphor; Gedankensplitter – Bulbus olfactorius (... und Paukensaite, Zunge: ANHANG: Knorpel)]

... DURCH KOPPELUNG MIT ‚AKTIVIERTER GLUKURONSÄURE’ WERDEN KONJUGIERT:

-> Steroide, Bilirubin und Phenolringe ...

Steroide:

Natürliche Steroide werden aus Isopren biosynthetisiert; sog. ‚aktives Isopren’ (Isopenyldiphosphat) entsteht über Mevalonsäure aus 3 Molekülen Acetyl-CoA:

Es ist Zwischenprodukt in der pflanzlichen und tierischen Biosynthese mono-, oligo- und polymerer Isoprenoide (z. B. Cholesterol, Gallensäuren, Steroide, Kautschuk, Carotinoide, Mono- und Diterpene, Dolichol). [Pschyrembel 2007]

-> Siehe dazu auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Mevalonatweg etc.

[Isoprenoide = Terpene (Pschyrembel 2007) ... sind eine stark heterogene und sehr große Gruppe von chemischen Verbindungen, welche als sekundäre Inhaltsstoffe in Organismen natürlich vorkommen. Sie leiten sich formal vom Isopren ab und zeichnen sich dabei durch eine große Vielfalt an Kohlenstoffgerüsten und geringere Anzahl an funktionellen Gruppen aus.

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Terpen]

• „Der gemeinsame Baustein aller Terpene ist das Isopren. Die Terpene zählen zu den sekundären Pflanzenstoffen.“ (S. o.)

[Quelle:Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Sesquiterpen#Sesquiterpene]

- Bitte auch weiterlesen bei: http://en.wikipedia.org/wiki/Isoprene etc. -

Zusammenhänge ...

“Dolichols are the major lipid component (14% by mass) of human substantia nigra (SN) neuromelanin. ...

The increase in the sugar carrier dolichyl phosphate may reflect an increased rate of glycosylation in the diseased brain, and the increase in the endogenous anti-oxidant ubiquinone [Coenzyme Q10; übertragen als Coenzyme der Atmungskette Protonen und Elekktronen] an attempt to protect the brain from oxidative stress, for instance, induced by lipid peroxidation. ...

Dolichol is a product of the HMG-CoA reductase pathway (also known as the mevalonate pathway), ...”

[Quelle und zum Weiterlesen: http://en.wikipedia.org/wiki/Dolichol etc.]

• Dolicholphosphate sind Coenzyme (... mit 13 – 20 Isopreneinheiten ...), „die Monosaccharide bei der Glykosylierung (s. u.) von Proteinen und Lipiden übertragen.“ [Pschyrembel]

Natürliche Steroide sind z. B.:

• Gallensäuren
• Steroidhormone (Sexualhormone, Gluko- und Mineralokortikoide; sie werden in der Nebennierenrinde biosynthetisiert)
• Calciferole (Vitamin D)
• Pheromone (Moleküle der chemischen Biokommunikation zwischen Individuen einer Species)
• Herzglykoside (z. B. Digitalis- und Strophantusglykoside; sie bestehen aus einem Steroidgerüst und einem Zuckeranteil)

Zur Erinnerung ...

‚Präkursor’ von Steroidhormonen, Gallensäuren und Calciferolen ist Cholesterin (syn. Cholesterol). Cholesterin ist Bestandteil der Zellmembranen, der Myelinscheide und der Lipoproteine (z. B. LDL, HDL, Chylomikronen).

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Fette, ‚Fett-Vitamine’; Spurenelemente – Kupfer (Cholesterinsynthese, HMG-CoA, Mevalonsäure etc.); Hormone & Co.; Hypothalamus, Hypophyse, Nebenniere; Wunderwerk Gehirn – Substantia nigra; Glossar – Hautschichten, Nervenzellen (Myelinscheide) etc.

Bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Cholesterinbiosynthese etc.]

Bilirubin:

Abbauprodukt des Häms (Häm ist Bestandteil von Hämoglobin [roter Blutfarbstoff: Enthält Eisen, transportiert Sauerstoff und Kohlendioxid und ist wichtig für die ‚Pufferung’ des Blutes]; Vorkommen von Hämoglobin: V. a. in Erythrozyten [rote Blutkörperchen]).

-> Siehe dazu auch: Spurenelemente – Eisen; Glossar – Bilirubin und enterohepatischer Kreislauf, Puffersysteme etc.

Phenolringe:

„... Die negative Ladung kann in den Ring delokalisiert werden. ...

Phenol verursacht Verätzungen und ist ein Nerven-/Zellgift.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Phenol]

• Phenoloxidasen enthalten als Cofaktoren Eisen-, Kupfer- oder Manganionen. „Physiologisch relevant ist die Tyrosinase* bei der Synthese der Melanine.“ [Pschyrembel 2007]

* Die Tyrosinase oxidiert Tyrosin zu DOPA.

-> Siehe dazu auch: Spurenelemente (Eisen, Kupfer, Mangan); Gedankensplitter – Bulbus olfactorius (Tyrosinase), Nervus-terminalis-Komplex (DOPA, Melanine, Albinismus) etc.

Und zur Erinnerung:

Glykogen, Glykogenolyse, Glykolyse, Glykosylierung, Glukoneogenese etc. –

Zusammenhänge ...

GLYKOGENESE:

Biosynthese von Glykogen (Kurzzeitsspeicherform der Glukose); s. u.

GLYKOGENOLYSE:

Abbau von Glykogen innerhalb der Zelle; s. u.

GLYKOLYSE:

Abbau von Glukose zu Laktat zur Energiegewinnung in Form von ATP. Endprodukt der Glykolyse ist Pyruvat bzw. Laktat): Unter anaeroben Bedingungen findet Milchsäuregärung (Laktatbildung) statt (s. a. u.: Decarboxylierung, Ketolyse).

Pyruvate sind Salze der Brenztraubensäure und Verbindungsglied zwischen Aminosäuren- und Glukosestoffwechsel.

• „Pyruvatdehydrogenase katalysiert die Umwandlung von Brenztraubensäure in Acetyl-Coenzym A [Acetyl-CoA], das in den Citratzyklus eingeht.“ [Pschyrembel]

GLYKOSYLIERUNG:

Als Glykosylierung werden eine Gruppe von enzymatischen oder chemischen Reaktionen bezeichnet, bei denen Saccharide (Kohlenhydrate) an Proteine (Eiweiße), Lipide (‚Fette’) oder andere Aglykone (‚Nicht-Zucker’) gebunden werden.  Reaktionsprodukte sind: 

Glykoside -> ... Verbindungen durch Acetalbindung (= glykosidisch)

Glykoproteine -> Proteine mit kovalent gebundenem Kohlenhydratanteil

Peptidoglycane (syn. Murein) -> aus Zuckern und Aminosäuren zusammengesetzte Makromoleküle in der Zellwand von Bakterien

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Glykosylierung]

Zum Nachdenken ...

Mannose und Tryptophan: C-mannosylation

• “A mannose sugar is added to the first tryptophan residue in the sequence W-X-X-W (W indicates tryptophan; X is any amino acid).”

http://en.wikipedia.org/wiki/Thrombospondins[Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Glycosylation]

Mannose ist ein Monosaccharid; Vorkommen: In Mannanen (= Homoglykane in der Wand von Pflanzen- und Hefezellen).

Tryptophan ist eine essentielle Aminosäure und Ausgangssubstanz für die Synthese von Serotonin, Melatonin und Nicotinsäure.

Zur Erinnerung ...

Serotonin (wirkt u. a. auf Herz, Gefäße und ‚glatte Muskulatur’, Stimmung, Nahrungsaufnahme, Schmerzwahrnehmung, Schlaf-Wach-Rhythmus und Körpertemperatur), Melatonin (sog. ‚Schlafhormon’) und Nicotinsäure (‚Vitamin B3’ mit ‚Anti-Pellagrawirkung’; Pellagra-Symptome sind u. a. Hautentzündung, Durchfall und Demenz).

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Aminosäuren, Kohlenhydrate, ‚Wasser-Vitamine’; Gedankensplitter – ‚Layer to layer’ (Schmerzleitung)  etc.]

Und zum Nachdenken ...

• Glykosylphosphatidylinositol – „verankert z. B. Acetylcholinesterase an der Erzythrozytenmembran.“ [Pschyrembel 2007]

Acetylcholinesterase hydrolysiert Acetylcholin zu Cholin und Acetat.

Cholin ist Emulgatur und Methylgruppendonator. Aus Cholin können Glycin (= inhibitorischer Neurotransmitter in Rückenmark und Hirnstamm) und Sarkosin gebildet werden, und aus Sarkosin Serin (... und wieder Glycin ...). Decarboxylierung von Serin ergibt Colamin (= Baustein der Colaminkephaline; Vorkommen der Kephaline v. a. im Myelin [= isolierende Schicht der markhaltigen Nervenfasern]).

Acetat ist das Salz der Essigsäure; Acetyl-CoA ist sog. ‚aktivierte Essigsäure’ und verbindet Citratzyklus, Glykolyse und Fettstoffwechsel.

Coenzym A ist Wirkungsform der Pantothensäure (Vitamin B5) und wichtig für die Übertragung von Acylgruppen und die Synthese und Oxidation von Fettsäuren.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co.; Wunderwerk Gehirn – Substantia alba; Glossar – Nervenzellen (Myelin), Zellorganellen; Zum Nachdenken – Cholin-Methionin-Glycin-Threonin; http://en.wikipedia.org/wiki/GPI_anchor etc.]

GLUKONEOGENESE:

Neusynthese von Glukose aus Nicht-Kohlenhydratvorstufen, z. B. aus:

- Glukoplastischen Aminosäuren*

- Laktat

- Glycerol

Die Bildung erfolgt v. a. in der Leber (zu 90%) und in der Niere.

• „Angekurbelt wird die Gluconeogenese besonders unter Belastung bzw. Stress durch sympathische Katecholaminfreisetzung (cAMP-Anstieg im Hepatozyt [Leberzelle]) und Glucokortikoide sowie Glucagon.“

[Quelle und zum Weiterlesen:

http://de.wikibooks.org/wiki/Biochemie_und_Pathobiochemie:_Gluconeogenese]

Katecholamine sind z. B. Dopamin, Adrenalin und Noradrenalin.

Glukokortikoide sind sog. ‚Stresshormone’, z. B. Cortisol.

Glucagon wird in den A-Zellen der Langerhans—Inseln der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) gebildet; es fördert die Glykogenolyse und die Glukoneogenese in der Leber, vermindert die Glukoseoxidation und führt damit zu:

- Erhöhung des Blutzuckers

- Erhöhter Lipolyse (-> durch Aktivierung der Fettgewebelipase)

- Gesteigertem Proteinabbau

- Erhöhter Herzfrequenz (-> wirkt ‚positiv chronotrop’)]

* Glukoplastische essentielle Aminosäuren sind: Methionin und Threonin.

Ketoplastische essentielle Aminosäuren sind: Leucin und Lysin.

Gluko- und ketoplastische essentielle Aminosäuren sind: Phenylalanin/Tyrosin und Tryptophan.

Zur Erinnerung ...

• Glukoplastische Aminosäuren sind v. a. wichtig zur Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels; aus diesen entsteht bei länger dauernder unzureichender Kohlenhydratzufuhr durch die Glukoneogenese Glukose.
• Ketoplastische Aminosäuren bilden nach ihrem Abbau zu Acetoacetyl- und Acetyl-CoA Ketonkörper.

Ketonkörper entstehen auch bei Lipolyse (= Spaltung der Triglyzeride aus dem Fettgewebe):

• „Die Steuerung der Lipolyse hängt eng mit der Regulation des Blutzuckerspiegels zusammen, da durch Glucagon einerseits der Fettabbau gesteigert, durch Insulin aber gehemmt wird. Die Ausschüttung von Adrenalin, Noradrenalin und anderen Phenylalkylaminen sowie Cortisol aktiviert die Lipolyse. Auch viele Arzneistoffe ... wirken auf den Fettabbau, ....
• Prostaglandine, Nicotinsäure und Betablocker hemmen die Lipolyse.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Lipolyse]

• „Die Lipasen [-> spalten emulgierte Triglyzeride hydrolytisch in Fettsäuren und Glycerol oder Monoacylglycerol; z. B. Magenlipase, Pankreaslipase] ... gehören zur Familie der Serin-Hydrolasen (Saulich, 2008) und haben für ihre spezifischen Reaktionen, ein Reaktionsgleichgewicht, das vom Wassergehalt des Gesamtsystems abhängig ist (Han et al., 1987).“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Lipasen]

[Emulgierung der Fette -> erfolgt im Dünndarm v. a. durch Gallensäuren. Gallensäuren sind Bestandteile der Galle und werden von den Leberzellen aus Cholesterol (syn. Cholesterin) synthetisiert.

Glycerol = syn. Glyzerin: 3-wertiger Alkohol; bildet mit Fettsäuren Acylglycerole; Nebenprodukt der alkoholischen Gärung.

Serin = glukogene [glukoplastische] Aminosäure; wird u. a. benötigt zur Biosynthese von Sphingosin, Colamin, Cholin und der Kephaline (= Membranlipide; Vorkommen v. a. im Myelin = isolierende Schicht der markhaltigen Nervenfasern [Substantia alba; ‚weiße Substanz’ des Gehirn und Rückenmarks]).

Hydrolasen -> gehören zur dritten Hauptklasse der Enzyme; sie spalten chemische Verbindungen unter Wasseraufnahme. Dazu gehören z. B. die Lipasen; s. o.: Phase 1 der Biotransformation]

-> Siehe dazu auch: Dopamin & Co.; Essen & Co. – Aminosäuren, Fette, Fettstoffwechsel, Ketonkörper, Biosynthese von Sphingosin, Acetylcholin; Wunderwerk Gehirn – Substantia alba; Glossar – Gärung, Leukozyten (Hydrolasen etc.), Nervenzellen (Myelin) etc.

Zum Weiterlesen, Nachdenken, ‚Querdenken’ ...

• D-3-Phosphoglycerat ist eine wichtige Vorstufe zur Biosynthese der Aminosäuren L-Serin, L-Cystein und Glycin.

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/3-Phosphoglycerinsäure]

Zur Erinnerung ...

Vorkommen von Glycin (syn. Aminoessigsäure, Aminoethansäure) v. a. in:

Hippursäure, Glutathion und Glykocholsäuren

Hippursäure ist ein Konjugat mit Glycin, das i. R. der Biotransformation v. a. in der Leber zu Ausscheidung von Benzoesäure gebildet wird. Stoffe, die im Organismus Benzoesäure bilden, sind z. B. Pflaumen, Birnen und Preiselbeeren. Auch bei Eiweißfäulnis wird Benzoesäure gebildet. Viele Lebensmittel – z. B. Milch und Honig - enthalten Benzoesäure.

Eingesetzt wird Benzoesäure als Lebensmittel-Konservierungsstoff (-> es wirkt fungizid und bakterizid) und als Antiseptikum (-> auf Haut und Schleimhäuten); sie ist auch Ausgangsstoff für Lokalanästhetika.

Glutathion wirkt als Coenzym, Cofaktor, Substrat und Antioxidans; biosynthetisiert wird es aus Glutaminsäure und Cystein zu Gamma-Glutamylcystein, und dieses wird mit Glycin zu Glutathionsulfhydryl (GSH) verknüpft (jeweils ATP-abhängig).

• „GSH spielt eine wichtige Rolle in Phase II der Biotransformation schädlicher Stoffe. Mit GSH konjugierte Stoffe sind gewöhnlich besser wasserlöslich und können über die Niere ausgeschieden werden.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Glutathion]

Glykocholsäuren sind sog. – mit Glycin oder Taurin - konjugierte Gallensäuren; Gallensäuren werden aus Cholesterin (syn. Cholesterol) gebildet. Aus den ‚primären Gallensäuren’ (Cholsäure, Chenodesoxycholsäure) entstehen durch ‚Dehydroxylierung an C-7 durch bakterielle Enzyme im Darm’ [Pschyrembel 2007] die ‚sekundären Gallensäuren’.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Glutathion; Fragen, Fragen, Fragen – Galaktose/Fruktose/Glutathion/GABA; Glossar – Bilirubin (und enterohepatischer Kreislauf), GABA etc.

Bei Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/ -  Gallensäuren, Hippursäure, Benzoesäure etc.

• „Im Körper wird das meiste Glycin mit der Nahrung aufgenommen, es kann aber auch aus Serin hergestellt werden.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Glycin]

... und wieder zurück zu Phosphoglycerat ...

• „Der Rapoport-Luebering-Zyklus, auch als Rapoport-Luebering-Shunt, Rapoport-Luebering-Shuttle, Phosphoglyceratzyklus oder 2,3-BPG-Zyklus bezeichnet, ist in der Biochemie ein vor allem in roten Blutkörperchen (Erythrozyten) von Säugetieren ablaufender Stoffwechselweg, also eine Abfolge von enzymatisch gesteuerten chemischen Reaktionen. Es handelt sich um einen aus drei Teilreaktionen bestehenden Nebenweg der Glykolyse, die für die Energiegewinnung und den Kohlenhydratstoffwechsel fast aller Lebewesen von zentraler Bedeutung ist. ...
• Die Hormone Thyroxin [Schilddrüsenhormon ‚T4’], Somatotropin [STH; sog. Wachstumshormon; wird im Hypophysenvorderlappen gebildet], Testosteron [männliches Sexualhormon] und Erythropoietin [beschleunigt u. a. die Erythrozytenbildung; wird zu 90% in der Niere gebildet] stimulieren die Bildung des 2,3-BPG.“

[Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Rapoport-Luebering-Zyklus:

Stichworte: Längerfristige Anpassung an Sauerstoffmangelzustände (Freisetzung des Sauerstoffs aus den Erythrozyten ins Gewebe), enzymatische Steuerung der Glykolyse, Energie- und Phosphatspeicher in den Erythrozyten, Chlorid, Phosphat, physiologischer Phosphataseaktivator 2-Phosphoglycolat]

-> Siehe dazu auch: Hormone & Co.; Mineralstoffe – Chlor/Chlorid, Phosphor; Spurenelemente – Kupfer (... und Erythropoese/Erythrozytenbildung); Hypothalamus und Hypophyse; Glossar – Hormone des HVL etc.

• „Da die roten Blutkörperchen [Erythrozyten] der Säugetiere im Gegensatz zu den meisten anderen Körperzellen nicht über einen Zellkern oder über Mitochondrien verfügen, besitzen sie einen spezialisierten Kohlenhydrat- und Energiestoffwechsel ohne Citratzyklus und Atmungskette. Die Glykolyse ist in den Erythrozyten neben dem Pentosephosphatweg die einzige Möglichkeit zur Energiegewinnung.“ (Ebd.)

[Pentosephosphatweg = oxidativer Abbauweg im Kohlenhydratstoffwechsel zur Bereitstellung von NADPH (= Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat), das nicht zur ATP-Synthese genutzt wird, und von Ribose zum Aufbau der Nukleinsäuren.]

-> Siehe dazu: Glossar – ATP ... und Glykogenolyse, Glykolyse, Pentosephosphatweg, Zellorganellen]

Und zur Erinnerung ...

• „Bei der Glukoneogenese wird Brenztraubensäure Biotin-abhängig zu Oxalacetat carboxyliert.“ [Psychyrembel]

[Biotin gehört zu den wasserlöslichen Vitaminen; es wird durch die Darmflora biosynthetisiert.]

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Citratzyklus, Aminosäuren, ‚Wasser-Vitamine’; Glossar – ATP etc.

Zu Biotin bitte auch weiterlesen bei Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Biotin]

Zu Phase 2 der Biotransformation ...

Konjugation durch Koppelung mit:

Schwefelsäure

-> Entsteht beim Abbau von Cystein

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Schwefel (Cystein)

Zu Phase 2 der Biotransformation:

Konjugation durch Koppelung mit:

Essigsäure

-> Sog. ‚aktivierte Essigsäure’ ist Acetyl-CoA

CoA = Coenzym A:

Ist Wirkungsform des Vitamins Pantothensäure (‚Vitamin B5’) - oder anders ausgedrückt: Pantothensäure ist Bestandteil von CoA und wichtig für die Fettsäurebiosynthese. Sie ist über eine Amidbindung mit β-Alanin verknüpft.

• β-Alanin ist das biogene Amin der proteinogenen Aminosäure Asparaginsäure.
• Asparaginsäure ist wichtig im Harnstoffzyklus (-> Entgiftung von Ammoniak, das beim Abbau v. a. von Aminosäuren entsteht) und zur Biosynthese der Purinbasen (z. B. Adenin, Guanin) und Pyrimidinbasen (z. B. Uracil, Thymin, Cytosin, 5-Hydroxymethylcytosin).
• β-Alanin und Pantoinsäure reagieren zur Pantothensäure, welche wiederum im Coenzym A enthalten ist.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Citratzyklus; Zum Nachdenken - Hyperammonämie

Bei Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki:

Beta-Alanin, Coenzym A, Biogenes_Amin, Asparaginsäure, Glucuronsäure, Glykogenese, Glykogenolyse, UDP-Glucose  etc.

Zu Phase 2 der Biotransformation ...

Konjugation durch Koppelung mit:

N-Adenosylmethionin

-> N = Symbol für Stickstoff (chemisch); Abk. für Asparagin (biochemisch)

-> Adenosylmethionin = Methylgruppendonor, z. B. bei der Biosynthese von Adrenalin, Kreatin, Cholin und Nukleotiden

Methionin = essentielle schwefelhaltige Aminosäure:

Durch Reaktion mit ATP (Adenosintriphosphat) entsteht der Methylgruppendonor Adenosylmethionin.

S-Adenosylmethionin (SAM) ist sog. ‚aktiviertes Methionin’:

Entsteht aus Methionin und ATP unter Abspaltung von Phosphat und Pyrophosphat.

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Phosphor, Schwefel; Glossar – ATP; Zum Nachdenken – Cholin/Methionin/Glycin/Threonin, Puffersysteme (Phosphat)]

Zur Erinnerung - Adrenalin und Noradrenalin ...

Schritte der Biosynthese:

Tyrosin -> DOPA -> Dopamin -> Noradrenalin (unmethyliert) -> Adrenalin (methyliert)

• Oxidation von Tyrosin zu DOPA -> durch Tyrosinase (Cofaktor: Kupfer)
• Hydroxylierung von Tyrosin zu DOPA -> durch Tyrosinhydroxylase (Cofaktoren: Eisen, Tetrahydrobiopterin, Sauerstoff)
• Decarboxylierung von DOPA zu Dopamin -> durch Decarboxylase (Coenzym: Pyridoxalphosphat [PALP]; Pyridoxin = Vitamin B6)

... und zur Erinnerung ...

Tyrosin ist auch Vorstufe der Biosynthese von Thyroxin und der Melanine:

• Thyroxin (Schilddrüsenhormon ‚T4’).
• Melanine werden in den Melanozyten in der äußersten Hautschicht aus DOPA biosynthetisiert, hormonal gesteuert durch MSH*. Melanozyten kommen auch vor in Teilen des Auges und in den Leptomeningen (= weiche Hirn- und Rückenmarkhaut).

* MSH = Melanozyten-stimulierendes Hormon aus dem Hypophysenzwischenlappen; „... die Sequenz von Alpha-MSH [-> besteht aus 13 Aminosäureresten] ist identisch mit einer Teilsequenz von ACTH.“ ACTH und MSH (und andere Peptidhormone) entstehen aus Proopiomelanocortin [-> enthält auch die Sequenz für Betalipotropin]. [Pschyrembel]

ACTH (= adrenocorticotropes Hormon):

• Wird im Hypophysenvorderlappen (HVL) synthetisiert (besteht aus 39 Aminosäuren) und wirkt auf die Nebennierenrinde (NNR).
• ACTH fördert v. a. die Synthese der Glukokortikoide (= sog.’Stresshormone’) in der NNR, steigert die Lipolyse (= Fettspaltung, Fettverdauung) und führt indirekt zu einer erhöhten Insulinausschüttung.
• CRH steuert die Ausschüttung von ACTH: Die Werte morgens sind am höchsten (sog. ‚zirkadianer Rhythmus’).

* Insulin senkt den Blutzuckerspiegel; es wird in den B-Zellen der Langerhans-Inseln des Pankreas gebildet.

* CRH = Corticotropin-releasing-Hormon: Wird im Nucleus paraventricularis des Hypothalamus gebildet (41 Aminosäuren); es stimuliert auch die Synthese und Freisetzung von Beta-Endorphin.

Betalipotropine:

Zählen zu den ‚low density lipoproteins’ (LDL); sie transportieren Cholesterol (v. a. in veresterter Form) in periphere Zellen. LDL entstehen aus ‚very low density lipoproteins’ (VLDL).

• „Betalipotropin stellt die Vorstufe für Beta-MSH und Beta-Endorphin dar, die an die gleichen Membranrezeptoren wie Morphin binden.“ [Pschyrembel: ‚Proopiomelanocortin’]

-> Siehe dazu auch: Dopamin & Co. – Ein Anfang, Die Stress-Reaktion, Insulin; Essen & Co. – Fettstoffwechsel, Albumin, Ergänzungen (Hypothalamus, Fettstoffwechsel, Limbisches System ...); Zum Nachdenken – Hypogonadismus (NNR-Insuffizienz); Glossar – GABA und Pankreas; Gedankensplitter – Bulbus olfactorius – Nervus-terminalis-Komplex (DOPA, Melanine, Albinismus) etc.; http://de.wikipedia.org/wiki/Lipotropin etc.

Und siehe auch:

Essen & Co. – Phenylalanin/Tyrosin, ‚Wasser-Vitamine’

Spurenelemente – Eisen, Jod (... und Schilddrüsenhormone), Kupfer

Hypothalamus, Hypophyse

Wunderwerk Gehirn -  Substantia nigra

Glossar- Hautschichten

Gedankensplitter – ‚Layer to layer’ etc.

Zum Nachdenken ...

• „L-Asparaginsäure wurde erstmals durch Hydrolyse von Asparagin gewonnen, das in den Keimlingen von Leguminosen [= Hülsenfrüchte]vorkommt. ...http://de.wikipedia.org/wiki/Gem%C3%BCsespargel
• Erhebliche Mengen L-Asparaginsäure werden für die Herstellung des Süßstoffs Aspartam eingesetzt.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Asparaginsäure]

NOCH EINMAL ...

Asparaginsäure ist wichtig im Harnstoffzyklus (für die Entgiftung von Ammoniak, das beim Abbau v. a. von Aminosäuren entsteht) und zur Biosynthese der Purinbasen (z. B. Adenin, Guanin) und Pyrimidinbasen (z. B. Uracil, Thymin, Cytosin, 5-Hydroxymethylcytosin).

-> Siehe dazu auch: Zum Nachdenken – Süßstoff Aspartam; Gedankensplitter - Bodenstandsanzeiger

Zu Phase 2 der Biotransformation ...

Konjugation durch Koppelung mit:

Glutathion und Glycin

-> S. o.

Zu Phase 2 der Biotransformation ...

Konjugation durch Koppelung mit:

Glutamin

-> Ist Amid der Glutaminsäure und wichtiger Metabolit im Stickstoffmetabolismus

-> Ist Aminogruppendonor – z. B. bei der Purin- , Tryptophan- und Glukosaminsynthese

-> Ist v. a. wichtig für die Ammoniakentgiftung in der Muskulatur

• Glutamin wird gebildet – unter ATP-Verbrauch - aus Glutaminsäure und Ammonium (NH₄⁺).

Stickstoff (N):

Aufgenommen wird Stickstoff über Proteine (Eiweiße), ausgeschieden wird er als Harnstoff über den Harnstoffzyklus (syn. Ornithinzyklus, Arginin-Harnstoff-Zyklus). Im Harnstoffzyklus wird Ammoniak, das beim Abbau v. a. von Aminosäuren entsteht, entgiftet.

Störungen im Harnstoffzyklus: Citrullinämie, Argininbernsteinsäure-Krankheit, Argininämie.

Purin:

Eine Verbindung aus einem Pyrimidin- (2 Stickstoff-Atome) und Imidazolring* (Fünfring mit 2 Stickstoff-Atomen; Grundstruktur für Chemotherapeutika) und Grundgerüst von Harnsäure und Xanthin, Purinbasen und Purinalkaloiden.

* „Vom Imidazol leiten sich das Histidin [= essentielle Aminosäure; Vorkommen v. a. im Hämoglobin und als 3-Methylhistidin in Aktin und Myosin] und Histamin [= Gewebehormon, Neurotransmitter; Vorkommen v. a. in Granula der Mastzellen und basophilen Leukozyten, in Thrombo- und Keratinozyten, in Neuronen des hinteren Hypothalamus] ab.“ [Pschyrembel]

• Decarboxylierung (... Kohlendioxidabspaltung ...) von Histidin ergibt Histamin.
• Coenzyme bei Decarboxylierung sind v. a.: Thiamindiphosphat (Thiamin = Vitamin B1; Decarboxylierung von Alphaketosäuren = Zwischenprodukte des Aminosäurestoffwechsels) und Pyridoxalphosphat (PALP; Pyridoxin = Vitamin B6; Decarboxylierung von Aminosäuren)

Tryptophan:

Essentielle Aminosäure und Ausgangssubstanz für die Biosynthese von Serotonin, Melatonin (sog. ‚Schlafhormon’) und Nicotinsäure (‚Vitamin B3’).

Vorkommen von Serotonin in:

Enterochromaffinen Zellen der Darmschleimhaut

Thrombozyten (‚Blutplättchen’)

Granula der basophilen Leukozyten

Raphe-Kernen (Nuclei raphes an der Naht der beiden Hirnstammhälften)

[Zum Hirnstamm gehören: Medulla oblongata (verlängertes Mark), Pons (Brücke) und Mesencephalon (Mittelhirn).]

Glukosamin:

C2-Amin der D-Glukose; Bestandteil des Bindegewebes, des Knorpels und der Gelenkflüssigkeit (= Synovia; wird von der Membrana synovialis [Innenschicht] der Gelenkkapsel gebildet. Sie enthält Fetttröpfchen, Eiweiß, Hyaluronsäure und Zelltrümmer).

Hyaluronsäure wird in den Fibroblasten (= aktive Form des Fibrozyten; Zelle des Bindegewebes) aus Glukose synthetisiert.

• „Biologisch entsteht Glucosamin aus Fructose-6-phosphat und Glutamin.“

Fructose-6-phosphat:

• „Am wichtigsten ist sein Vorkommen in Glycolyse und Gluconeogenese und damit auch in der alkoholischen Gärung.“

[Quellen und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Glukosamin;

http://de.wikipedia.org/wiki/Fructose-6-phosphat]

Ammoniak (NH3):

Ammoniak entsteht beim Abbau v. a. von Aminosäuren und wird im Harnstoffzyklus (syn. Ornithinzyklus, Arginin-Harnstoff-Zyklus)entgiftet (s. o.: Stickstoff).

Glutamin, Glutaminsäure, Glutamat und GABA:

Glutaminsäure wird – im Citratzyklus - aus Alphaketoglutarsäure biosynthetisiert (v. a. in Leber, Niere, Gehirn und Lunge).

Zur Erinnerung - Zusammenhänge ...

• „L-Glutaminsäure bindet das beim Protein- und Aminosäureabbau freiwerdende Zellgift Ammoniak unter Bildung von Glutamin durch folgende Reaktion: α-Ketoglutarat→ Glutaminsäure → Glutamin ...
• L-Glutamat ist der wichtigste erregende Neurotransmitter im zentralen Nervensystem der Wirbeltiere. Es wird synaptisch freigesetzt und bindet an spezifische Glutamat-Rezeptoren.
• Im Zentralnervensystem wird L-Glutaminsäure durch das Enzym L-Glutaminsäuredecarboxylase zu γ-Aminobuttersäure (GABA), einem weiteren Neurotransmitter, decarboxyliert. L-Glutaminsäure ist die einzige Aminosäure, die im Gehirn oxidiert, transaminiert, aminiert und decarboxyliert wird.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Glutaminsäure]

EXKURS ...

Zum Thema Decarboxylierung und Ketogenese (= Ketonkörperbildung) etc.

Decarboxylasen (= Lyasen) spalten Kohlendioxid (CO2) aus Carbonsäuren ab; Coenzyme bei Decarboxylierung sind v. a. Thiamindiphosphat (bei Alphaketosäuren) und Pyridoxalphosphat (bei Aminosäuren).

Es gibt zwei Formen:

• Enzymkatalysierte Decarboxylierung durch Decarboxylasen: Decarboxylierung von Aminosäuren -> ergibt biogene Amine (z. B. Cystein -> Cysteamin + CO2).
• Spontane Decarboxylierng (z. B. von Acetessigsäure zu Aceton).

[Die ‚spontane Decarboxylierung’ kann ...

• „... i. R. der Ketogenese auch enzymkatalysiert mit höherer Umsatzgeschwindigkeit ablaufen.“ (Pschyrembel)]

Zum Nachdenken, ‚Querdenken’ ...

Ketonkörper sind: Acetessigsäure, Betahydroxybuttersäure und Aceton.

Acetessigsäure (syn. Betaketobuttersäure):

Entsteht durch Ketogenese in der Leber als Produkt des Lipidstoffwechsels (durch Spaltung von Betahydroxymethylglutaryl-CoA [HMG-CoA] und beim Abbau von ketoplastischen Aminosäuren.

[Zur Erinnerung - Einteilung der Aminosäuren:

Ketoplastische essentielle Aminosäuren sind: Leucin und Lysin.

Ihre Abbauprodukte Acetessigsäure bzw. ‚aktivierte Essigsäure’ (Acetyl-CoA) tragen zur Bildung von Ketonen bei.

Glukoplastische Aminosäuren können im Stoffwechsel zu Mono- und Dicarbonsäuren abgebaut werden, aus denen dann wieder Glukose aufgebaut werden kann. Glukoplastische Aminosäuren sind wichtig zur Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels bei längerem Hunger; die Regulation erfolgt durch Cortisol (Cortisol gehört zu den sog. ‚Stresshormonen’).

Glukoplastische essentielle Aminsosäuren sind: Methionin und Threonin.

-> Siehe dazu auch: Dopamin & Co. – Ein Anfang, Die Stress-Reaktion

• Glukoplastische Aminosäuren sind v. a. wichtig zur Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels; aus diesen entsteht bei länger dauernder unzureichender Kohlenhydratzufuhr durch die Glukoneogenese Glukose.
• Ketoplastische Aminosäuren bilden nach ihrem Abbau zu Acetoacetyl- und Acetyl-CoA Ketonkörper.

Gluko- und ketoplastische essentielle Aminosäuren sind: Phenylalanin/Tyrosin und Tryptophan.]

Zurück zur Acetessigsäure:

Acetessigsäure wird ...

• ... reduziert zu Betahydroxybuttersäure (-> durch β-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase oder
• ... decarboxyliert zu Aceton (-> durch Acetoacetat-Decarboxylase).

Zum Nachdenken ...

Aus dem Körper ausgeschieden wird:

• Betahydroxybuttersäure mit dem  Urin,,
• Aceton im Urin und mit der Atemluft.

„Aceton ist ein Ketonkörper, der nicht in nennenswertem Umfang verstoffwechselt werden kann. Er wird deshalb über die Lunge oder im Ausnahmefall über den Harn abgegeben (Acetonurie, ein Symptom des Diabetes mellitus).“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Aceton]

Und zum Nachdenken ...

• ... Acetessigsäure wird ... reduziert zu Betahydroxybuttersäure (-> durch β-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase)

Dehydrogenasen (Oxidoreduktasen) übertragen Wasserstoff; Coenzyme sind dabei häufig die nicotinamidhaltigen (-> Niacin, Vitamin ‚B3’) Pyridinnukleotid-Coenzyme NAD+, NADP+  und das Flavinnukleotid FAD (-> Vitamin B2).

• ... Acetessigsäure wird ... decarboxyliert zu Aceton (-> durch Acetoacetat-Decarboxylase)

Decarboxylasen (= Lyasen) spalten Kohlendioxid (CO2) aus Carbonsäuren ab; Coenzyme sind v. a. Thiamindiphosphat (bei Alphaketosäuren) und Pyridoxalphosphat (bei Aminosäuren); s. o.]

Acetoacetyl-CoA ...

• „Acetoacetyl-CoA ist Zwischenprodukt  der Cholesterolbiosynthese
• und der Ketogenese u. a. beim Abbau von gluko- und ketoplastischen Aminosäuren (z. B. Lysin und Tryptophan);
• Bildung durch Ketolyse (s. u.) aus Acetoacetat und mitochondrialem Succinyl-CoA.“

[Quelle: Pschyrembel 2007]

[Begriffserklärung:

Acetoacetat ist das Anion (negativ geladenes Ion) der Acetessigsäure:

• „Das Anion der [Acetessig-]Säure wird Acetoacetat oder auch Acetacetat genannt.“]

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Acetessigsäure]

Zur Erinnerung - Zusammenhänge ...

Cholesterol/Cholesterin ist Bestandteil der Zellmembran, Myelinscheide und der Lipoproteine. Es wird (v. a. in der Leber und in der Darmschleimhaut) aus Acetyl-CoA biosynthetisiert, beginnend mit Mevalonat, und unterliegt der Kontrolle (bzw. Rückkopplung) durch die HMG-CoA-Reduktase, die HMG-CoA zu Mevalonsäure reduziert.

• „HMG-CoA entsteht bei der Biosynthese von Cholesterol durch Kondensation von Acetyl- und Acetoacetyl-CoA.“ [Pschyrembel]
• HMG-CoA ist außerdem ein Endprodukt beim Abbau der Aminosäure Leucin, Acetoacetat entsteht beim Abbau der Aminosäuren Phenylalanin und Tyrosin.

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Ketokörper]

Bitte auch weiterlesen bei Wikipedia:

• “Besides its role in the synthesis of ketone bodies, HMG-CoA is also an intermediate in the synthesis of cholesterol.”

[Quelle und zum Weiterlesen: http://en.wikipedia.org/wiki/Ketogenesis]

• “Two of the three [ketone bodies] are used as a source of energy in the heart and brain while the third (acetone) is a waste product excreted from the body.”

[Quelle und zum Weiterlesen: http://en.wikipedia.org/wiki/Ketone_bodies]

Und zum Nachdenken, ‚Querdenken’ ...

• “In alcoholic ketoacidosis, alcohol causes dehydration and blocks the first step of gluconeogenesis. The body is unable to synthesize enough glucose to meet its needs, thus creating an energy crisis resulting in fatty acid metabolism, and ketone body formation.”

[Quelle und zum Weiterlesen: http://en.wikipedia.org/wiki/Alcoholic_ketoacidosis]

• „Der 1. Schritt der Gluconeogenese im Mitochondrium liefert anders als die Glycolyse zusätzlich noch Oxalacetat (Umgehung der Pyruvatkinase-Reaktion), womit der Citratzyklus (Mitochondrium) aufgefüllt werden kann bzw. umgekehrt kann das Oxalacetat aus dem Citratzyklus hier zur Gluconeogenese eingeschleust werden.“

[Quelle und zum Weiterlesen:

http://de.wikibooks.org/wiki/Biochemie_und_Pathobiochemie:_Gluconeogenese]

[Zur Erinnerung: Die Pyruvtkinase katalysiert die letzte (praktisch irreversible) energieliefernde Reaktion der Glykolyse. Cofaktoren: Mangan- oder Magnesiumionen.]

- GLUKONEOGENESE und GLYKOLYSE: S. o. –

[Aus Pyruvat und über Oxalacetat wird Phosphoenolpyruvat (PEP), ein spezifisches Enzym der Glukoneogenese, gebildet:

• Pyruvat -> wird von der Laktatdehydrogenase gebildet -> unter ATP-Spaltung in die Mitochondrien eingeschleust -> von der Pyruvatcarboxylase [im endoplasmatischen Retikulum = ER] zu Oxalacetat carboxyliert -> in das Zytoplasma ausgeschleust und GTP-abhängig decarboxyliert und phosphoryliert durch die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase zu PEP.

Phosphoenolpyruvat:

Ist „energiereiches Phosphat in Glykolyse und Glukoneogenese.“ [Pschyrembel]

Pyruvatcarboxylase:

Carboxyliert unter ATP-Verbrauch im ‚glatten endoplasmatischen Retikulum’ Pyruvat zu Oxalacetat Coenzym: Biotin; Cofaktoren: Mangan- oder Zinkionen.

Positiver allosterischer Effektor: Acetyl-CoA.

• Das ‚glatte, agranuläre endoplasmatische Retikulum’ [ER] besitzt – im Ggs. zum sog. ‚rauen, granulären ER - keine Ribosomen*.
• Vorkommen des ‚glatten ER’: In quer gestreiften Muskelfasern (Skelett- und Herzmuskeln), im Pigmentepithel der Netzhaut, in Zellen, die Steroidhormone produzieren, und in Leberzellen (in bestimmten Funktionsstadien).

* An den Ribosomen findet die Proteinbiosynthese statt; sie liegen frei im Zytoplasma oder sind an die Membranen des ‚granulierten ER’ gebunden.

Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase:

Ist ein spezifisches Enzym der Glukoneogenese.

GTP = Guanosintriphosphat; „ist als energiereiche Verbindung u. a. an der Proteinbiosynthese und Glukoneogenese beteiligt.“ [Pschyrembel]

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Phosphor; Glossar – ATP (... und GTP), Zellorganellen]

Ketolyse

Definition Ketolyse lt. Pschyrembel 2007...

Reaktion zur Einschleusung von Ketonkörpern in den Stoffwechsel:

1. Bildung von Acetoacetyl-Coenzym A

2. Umsetzung von Aceton zu Laktat

[PLEASE NOTE ...

„Acetone ... can not be used by the brain for energy.”

[Quelle: en.wikipedia.org/wiki/Ketogenesis]

Laktat ist das Salz der Milchsäure und entsteht bei Milchsäuregärung (z. B. bei Muskelarbeit und Sauerstoffmangel). Pyruvat (bzw. das Redoxpaar Laktat/Pyruvat) ist Endprodukt der Glykolyse.

Zur Erinnerung ...

• Bei der Milchsäuregärung/Laktatgärung entsteht in der Glykolyse aus Glukose Pyruvat, das – unter anaeroben Verhältnissen – durch die Laktatdehydrogenase zu Milchsäure reduziert wird.
• Laktat kann die Zelle verlassen und wird – über die Blutbahn – zur Leber transportiert; dort entweder abgebaut zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) oder – bei einem Energieüberschuss – wiederaufgebaut zu Glukose und Glykogen.
• Eine Vermehrung von Laktat im Blut (sog. Laktatazidose) kann u. a. auftreten bei: Lebensbedrohlichen Zuständen (z. B. Lungenembolie, Herzinsuffizienz, Schock), Operationen, Diabetes mellitus, schwerem Thiaminmangel (Vitamin-B1-Mangel) und bei neurologischen Erkrankungen (z. B. Muskelerkrankungen).

Und zur Erinnerung - Vorkommen der Glykolyse ...

In allen Zellen, v. a. in Zellen und Geweben,

• die zeitweise unter anaeroben Bedingungen viel Energie benötigen (Skelettmuskulatur), oder
• die schlecht mit Sauerstoff versorgt sind (Retina (Netzhaut des Auges, Knorpel, Dünndarmschleimhautzellen).

Und:

• Die Glykolyse ist einziger Energielieferant für reife Erythrozyten, da diese keine Mitochondrien besitzen und somit ihre Energie nicht aus der Atmungskette gewinnen können.

„Erythrozyten beziehen ihre gesamte Energie ausschließlich aus der Glykolyse. Dabei finden auch alle übrigen zellulären Reaktionen im Cytoplasma* statt, da sie weder über Mitochondrien, einen Zellkern noch ein endoplasmatisches Retikulum [ER] verfügen.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Glykolyse]

* Cytoplasma/Zytoplasma = Zellplasma: Plasma der Zelle mit in Wasser (Hauptanteil) gelösten Proteinen, Lipiden, Kohlenhydraten, Mineralsalzen, Spurenelementen, Granula, Vesikel und Zellorganellen.

-> Siehe dazu auch: Glossar - Pentosephosphatweg

Die Lebensdauer der Erythrozyten beträgt ca. 120 Tage. Sie entwickeln sich aus kernhaltigen Vorstufen, den Erythroblasten. Reife Erythrozyten haben keinen Kern: Dieser wird während der Reifungs- und Teilungsphase verdichtet und verdickt und aus der Zelle ausgestoßen. Während dieser Phase findet im Zytoplasma die Hämoglobinbildung statt.

• Anzahl der Erythrozyten beim gesunden Erwachsenen: Ca. 25 000 Mrd.
• Hämoglobin: Ca. 650 g.

Zum Weiterlesen, Nachdenken, ‚Querdenken’ ...

• „Der tägliche Glucosebedarf eines erwachsenen Menschen beträgt im Ruhezustand ungefähr 200 g, wobei davon allein 75 % vom Gehirn, ein Großteil des Restes von Erythrozyten genutzt werden. ...

Vorkommen von Glukose (syn. Traubenzucker):

• In freier Form (-> Glukose wird nur in freier Form in die Zelle aufgenommen) in süßen Früchten, im Pflanzensaft, im Honig, in tierischem Gewebe und Blut (Blutzucker).
• Als Bestandteil von z. B. Stärke, Glykogen (s. o.), Zellulose, Saccharose, Maltose.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Kohlenhydrate etc.

Die Ausgangsstoffe der Gluconeogenese (= Neubildung von Glukose aus Nicht-Kohlenhydratvortufen; s. o.) werden entweder ...

• in Form von Pyruvat oder Oxalacetat,
• als Produkte des Aminosäureabbaus
• und der Milchsäuregärung (aus Lactat),
• oder in Form von Dihydroxyacetonphosphat, als Derivat des Glycerins [syn. Glycerol] aus dem Fettabbau,

in den Stoffwechselweg eingeschleust. ...“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Gluconeogenese etc.]

Zellatmung (sog. ‚innere Atmung’) und Glykolyse ...

[http://de.wikipedia.org/wiki/Aerobe_Atmung]

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Phenylalanin/Tyrosin, Fette etc.; Mineralstoffe – Phosphor; Spurenelemente – Kupfer (HMG-CoA, Ketonkörper, Succinyl-CoA); Glossar – ATP, Bilirubin, Gärung, Glykolyse, Leukozyten (... und Erythrozyten), ROS (Reduktions-Oxidations-System), Thiaminmangel, Zellorganellen (Mitochondrien, Zellkern etc.); Zum Nachdenken – Myasthenie, Schockformen; Was ich noch ... (April 2013: Bücherecke - Mary Newport) etc.

Und zum Weiterlesen bei Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki:

Erythrozyten, Erythropoese, Laktat, Laktatdehydrogenase etc.

... Ende EXKURS ...

... und wieder zurück zum Thema:

Glutamin, Glutaminsäure, Glutamat und GABA ...

GABA ist biogenes Amin der Glutaminsäure und wird durch Transaminierung und Oxidation zu Bernsteinsäure abgebaut.

Zur Erinnerung ...

Biogene Amine entstehen durch Decarboxylierung (s. o.) von Aminosäuren; Coenzyme sind v. a. Thiamindiphosphat (Vitamin B1 ...) und Pyridoxalphosphat (PALP; Vitamin B6 ...).

Transaminierung (= Übertragung der Aminogruppe einer Aminosäure auf eine Alphaketosäure) erfolgt durch Transaminasen (= Enzyme mit der prosthetischen Gruppe Pyridoxalphosphat [PALP; Pyridoxin = Vitamin B6]).

Oxidation = Entzug von Elektronen, meist mit Sauerstoffbeteiligung (Redoxvorgang).

Bernsteinsäure = Metabolit im Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel in Pflanzen, tierischen und menschlichen Zellen; sie wird durch die Succinatdehydrogenase zu Fumarsäure oxidiert. Salze der Bernsteinsäure: Succinate.

Succinatdehydrogenase = FAD-haltige Oxidoreduktase an der mitochondrialen Membran mit Eisen/Schwefel-Zentren; sie oxidiert Bernsteinsäure zu Fumarsäure und überträgt Reduktionsäquivalente von FAD (Flavinadenindinukleotid; Coenzym in Flavinenzymen [Vitamin B2 ...] und Elektronencarrier bei Redoxreaktionen) auf Ubichinon oder Zytochrom b.

• „Bei Mangel an Bicarbonat ... erfolgt eine Umstellung vom Harnstoffzyklus [s. o.] auf den Glutamatzyklus zur Ammoniakentgiftung.“ [Pschyrembel 2007]

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Atmungskette, Citratzyklus, ‚Wasser-Vitamine’; Mineralstoffe – Phosphor, Schwefel; Spurenelemente - Eisen; Glossar – ATP, GABA, Erklärungs-ABC, Puffersysteme, ROS (Reduktions-Oxidations-System), Zellorganellen; Zum Nachdenken – Hyperammonämie etc.

[Weitere biogene Amine: S. bei Glossar – GABA]

Salz der Glutaminsäure ist Glutamat.

Glutamat ist exzitatorischer (erregender) Neurotransmitter an mind. 5 Rezeptortypen:

• NMDA-, AMPA- und Kainat-Rezeptor (-> sind Ionenkanäle)
• m-Glu1- und m-Glu2-Rezeptor (-> aktivieren G-Proteine*)

NMDA = N-Methyl-D-Aspartat (Aspartat = Salz der Asparaginsäure).

AMPA = α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isooxalopropionat.

Kainat = Strukturanalogon der Glutaminsäure; wird als sogenanntes ‚chemisches Läsionswerkzeug’ experimentell genutzt, um Nervenzellen auszuschalten.

m-Glu1 = aktiviert die Phospholipase C (-> setzt aus Lecithin die phosphorylisierte Base und aus Phosphatidylinositoldiphosphat Inositoltrisphosphat frei. Inositoltrisphosphat ist ‚second messenger’ vieler hydrophiler Hormone und erhöht die intrazelluläre Calcium-Konzentration, was zur Anreicherung von IP₃ (Inositoltrisphosphat) und Diacylglycerol führt.

• Diacylglycerol aktiviert die Proteinkinase C: Diese reguliert u. a. die enzymatische Aktivität im Glykogenstoffwechsel im Zellinneren.

m-Glu2 = reguliert die Adenylatcyclase (-> überführt ATP in cAMP) negativ.

[Quellen und zum Weiterlesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Kainat; http://de.wikipedia.org/wiki/Glutamat-Rezeptor]

-> Siehe dazu auch: Dopamin & Co. – Dopaminsysteme (Adenylatcyclase); Mineralstoffe – Calcium; Glossar – ATP, cAMP/cGMP, Second messenger

* G-Proteine = Guaninnukleotid bindende Proteine (syn. GTPasen, GTP-Hydrolasen):

Sie werden durch GTP (= Guanosintriphosphat) ‚aktiviert’, durch GDP (= Guanosindiphosphat) ‚inaktiviert’.

Zur Erinnerung:

• cGMP (= cyclisches Derivat von GMP = Guanosinmonophosphat) wirkt als ‚second messenger’ (= zweiter Botenstoff; vermittelt die Hormonwirkungen z. B. von Acetylcholin, Histamin und Prostaglandinen), ist beteiligt an durch Stickstoffmonoxid (NO) vermittelten Wirkungen und bei biochemischen Sehprozessen.
• GTP ist u. a. an der Proteinbiosynthese und an der Glukoneogenese beteiligt.

Stickstoffmonoxid (NO) wird aus Arginin durch Stickstoffmonoxid-Synthasen biosynthetisiert:

Sie reduzieren in zwei Schritten L-Asparagin zu Stickstoffmonoxid und Citrullin.

Cofaktoren: Calcium (Ca2+), Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat (NADPH; dieses wird normalerweise für die Biosynthese von Fettsäuren und Steroiden verwendet).

Stickstoffmonoxid-Synthasen können aktiviert werden:

• Physiologisch z. B. durch Bradykinin (syn. Kallidin I, Kinin 9)
• Pathologisch durch bakterielle Endotoxine

[Endotoxine -> stammen aus der äußeren Zellmembran gramnegativer Bakterien:

Sie bestehen aus Lipopolysacchariden; Lipid A wirkt toxisch.

-> Siehe dazu auch: Glossar – Schockformen (Septischer Schock)]

Zum Nachdenken, ‚Querdenken’ ...

• „Die Kinine haben große Bedeutung bei der Entstehung von Schockzuständen und Entzündungsvorgängen (z. B. Pankreatitis = Entzündung der Bauchspeicheldrüse).“ [Pschyrembel 1994]

[Kinine sind Gewebehormone: Sie wirken u. a. blutdrucksenkend, auf die ‚glatte Muskulatur’, auf die Erregung sensibler Strukturen (Schmerzen) und auf die Durchlässigkeit der Gefäße (Gefäßpermeabilität).]

• „Bradykinin erhöht die intrazellulären Kalziumspiegel in neokortikalen Astrozyten* und führt dazu, dass diese Glutamat freisetzen.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Bradykinin]

* Neocortex:

• „Beim Menschen bildet der Neocortex den Großteil der Oberfläche des Großhirns (rund 90 %), darunter die Repräsentationen der Sinneseindrücke (sensorische Areale), den für Bewegungen zuständigen Motorcortex und die weiträumigen Assoziationszentren. ... Der Begriff wird weitgehend synonym mit Isocortex ... verwendet.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Neokortex]

-> Siehe dazu auch: Gedankensplitter – ‚Layer to layer’ – Großhirnrinde (Isocortex etc.)

* Astrozyten sind zur Phagozytose befähigte Zellen; sie bilden die sog. Gliagrenzmembran. Man unterscheidet ‚protoplasmatische Kurzstrahler’ und ‚fortsatzreiche Langstrahler’. Ihre zahlreichen Fortsätze haben Verbindung zu Nervenzellen und Blutgefäßen (Stoffaustausch).

• Phagozytose ist eine Form der Endozytose: Die Aufnahme fester Partikel (z. B. Fremdkörper, Mikroorganismen) in das Zellinnere von Phagozyten (sog. ‚Fresszellen’) und der Abbau innerhalb der Zelle (enzymatisch, oxidativ).

-> Siehe dazu auch: Glossar – Nervenzellen bzw. Gliazellen]

Und siehe auch: Dopamin & Co. – Stickstoffmonoxid; Essen & Co. – Acetylcholin, Citratzyklus (Citrullin); Mineralstoffe – Phosphor; Glossar – ATP (... und GTP), cAMP/cGMP, Drüsen (Pankreas/Bauchspeicheldrüse), GABA ... und Pankreas, Second Messenger; Diplomarbeiten etc. – Muskelgewebe

Zusammenhänge:

Ammonium (NH4+), Glutaminsäure und Kalium –

• „Es spielt eine wichtige Rolle im Citratzyklus, bei dem es mit α-Ketoglutarat zur Glutaminsäure reagiert. ... (S. o.)
• Das Ammoniumion ähnelt dem Kalium-Ion (K⁺) ... und kann daher im Organismus dessen Stelle einnehmen. Da es aber anders reagiert, z. B. von Synapsen, die kaliumgesteuert sind, nicht wieder abgespalten werden kann, blockiert es diese dauerhaft. Es wirkt deshalb in allen Organismen mit kaliumgesteuerten Synapsen als Nervengift.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Ammonium]

-> Siehe dazu auch: Mineralstoffe – Kalium; Zum Nachdenken - Hyperammonämie