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Pharmazeutische Biologie - user.uni- dingerma/Podcast/05-Biochemie-WS2011.pdf · PDF filePharmazeutische Biologie – Grundlagen der Biochemie – Prof. Dr. Theo Dingermann Institut

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  • Pharmazeutische Biologie – Grundlagen der Biochemie –

    Prof. Dr. Theo Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie

    Goethe-Universität Frankfurt [email protected]

    Montag, 5. Dezember 11

  • … chirale Moleküle

    α-Aminogruppe

    α-C-Atom α-Carboxylgruppe

    Seitenkette

    Aminosäure...

    L-Alanin D-Alanin

    COOH CHH2N CH3

    COOH HC NH2 CH3

    Montag, 5. Dezember 11

  • … zwitterionisch

    Aminosäure...

    geringer pH hoher pHphysiologischer pH

    COOH CHH3N CH3

    COO CHH3N CH3

    COO CHH2N CH3

    – + +

    Montag, 5. Dezember 11

  • … die Bausteine der Proteine

    Aminosäure...

    • es gibt 20 proteinogene Aminosäuren • Proteine: polymerisierte Aminosäuren

    Seitenkette

    • Die Eigenschaften von Aminosäure-Seitenketten bestimmen die Eigenschaften der gebildeten Proteine

    • Besteht ein Protein 100 Aminosäuren, gibt es 20100 = 10130 Kombinationsmöglichkeiten

    COO CHH3N CH3

    – +

    Montag, 5. Dezember 11

  • Unpolare, aliphatische Seitenketten

    Proteinogene Aminosäuren

    COOHCOOH CHH2N CH3

    COOH CHH2N H

    COOH CHH2N CH CH3H3C

    COOH CHH2N CH2 CH CH3H3C

    Glycin ValinAlanin ProlinIsoleucinLeucin

    COOH CHH2N

    HC CH2

    CH3

    CH3

    HN CH

    Montag, 5. Dezember 11

  • Polare, aliphatische Seitenketten

    Proteinogene Aminosäuren

    ThreoninSerin

    COOH CHH2N

    HC CH3

    OH

    COOH CHH2N CH2OH

    COOH CHH2N CH2 SH

    Cystein

    COOH CHH2N CH2

    S CH2

    CH3 Methionin

    COOH CHH2N CH2 C OH2N

    COOH CHH2N CH2 CH2 C OH2N

    GlutaminAsparagin

    Montag, 5. Dezember 11

  • Negativ geladene Seitenketten

    Proteinogene Aminosäuren

    ThreoninSerin

    COOH CHH2N

    HC CH3

    OH

    COOH CHH2N CH2OH

    COOH CHH2N CH2 SH

    Cystein

    COOH CHH2N CH2

    S CH2

    CH3 Methionin

    COOH CHH2N CH2 C OH2N

    COOH CHH2N CH2 CH2 C OH2N

    GlutaminAsparagin

    Montag, 5. Dezember 11

  • Polare, aliphatische Seitenketten

    Proteinogene Aminosäuren

    ThreoninSerin

    COOH CHH2N

    HC CH3

    OH

    COOH CHH2N CH2OH

    COOH CHH2N CH2 SH

    Cystein

    COOH CHH2N CH2

    S CH2

    CH3 Methionin

    COOH CHH2N CH2 C OH2N

    COOH CHH2N CH2 CH2 C OH2N

    GlutaminAsparagin

    Montag, 5. Dezember 11

  • Negativ geladene Seitenketten

    Proteinogene Aminosäuren

    COOH CHH2N CH2 COOH

    COOH CHH2N CH2 CH2 COOH

    Asparaginsäure Glutaminsäure

    Montag, 5. Dezember 11

  • Proteinogene Aminosäuren Positiv geladene Seitenketten

    COOH CH CH2 CH2

    CH2 NH2

    H2N

    CH2

    COOH CH CH2 CH2 CH2 NH

    H2N

    C NH NH2

    Arginin Lysin Histidin

    COOH CH CH2

    H2N

    N

    NH

    Montag, 5. Dezember 11

  • Proteinogene Aminosäuren Aromatische Seitenketten

    COOH CHH2N CH2

    COOH CHH2N CH2

    OH

    COOH CHH2N CH2

    Phenylalanin Tyrosin Tryptophan

    NH

    Montag, 5. Dezember 11

  • bei physiologischem pH-Wert (ca. pH 7,4)

    Proteinogene Aminosäuren

    α-COOH 1,7-2,6 –COO– α-NH2 8,9-10,6 –NH3+

    β-COOH Asp 3,9 –COO– γ-COOH Glu 4,3 –COO–

    ε-NH2 Lys 10,5 –NH3+ Guanidino- Arg 12,5 –NH3+

    –SH Cys 8,3 –SH –OH Tyr 10,1 –OH Imidazol- His 6,0

    Fkt. Gruppe Aminosäure pKa Ladung

    Montag, 5. Dezember 11

  • Proteinogene Aminosäure

    Metabolite bzw. Substrate im Stoffwechsel •Vorstufen für Neurotransmitter und Hormone •Vorstufen für Hormone •Vorstufen für Alkaloide (in Pflanzen)

    Montag, 5. Dezember 11

  • Beispiel: Neurotransmitter

    Proteinogene Aminosäure

    "biogene Amine"

    Glutaminsäure

    COOH CHH2N CH2 CH2 COOH CO2

    γ-Aminobuttersäure GABA

    CH2H2N CH2 CH2 COOH

    Decarboxylierung

    Montag, 5. Dezember 11

  • Proteinogene Aminosäure Beispiel: Neurotransmitter

    "biogene Amine"

    CH2 CH2

    H2N

    N

    NH

    COOH CH CH2

    H2N

    N

    NH CO2

    Histidin Histamin

    Decarboxylierung

    Montag, 5. Dezember 11

  • Beispiel: Alkaloide

    Proteinogene Aminosäure

    "Indolalkaloide"

    COOH

    NH2 N H

    Tryptophan CO2

    Decarboxylierung

    Tryptamin

    NH2 N H

    Montag, 5. Dezember 11

  • Es gibt Aminosäuren, die nie in Proteinen vorkommen !

    Nichtproteinogene Aminosäuren

    Nichtproteinogene Aminosäuren sind •Metabolite bzw. Substrate im Stoffwechsel •Bestandteile bakterieller Zellwände (D-Aminosäuren) •Bestandteile von Antibiotika •Vorstufen für Neutrotransmitter •Vorstufen für Gewebshormone

    Montag, 5. Dezember 11

  • Nichtproteinogene Aminosäuren Beispiel: Neurotransmitter bzw. Hormone

    COOH CHH2N CH2

    OH

    COOH CHH2N CH2

    OH HO

    CH2H2N CH

    OH HO

    HO CH2H2N CH2

    OH HO

    CH2HN CH

    OH HO

    HO

    CH3

    Oxidation MethylierungHydroxylierungDecarboxylierung

    L-Tyrosin L-Dopa L-Dopamin Noradrenalin Adrenalin

    Montag, 5. Dezember 11

  • Nichtproteinogene Aminosäuren Beispiel: Neurotransmitter bzw. Hormone

    HO

    COOH CHH2N CH2

    5-Hydroxytryptophan

    NH CO2

    H2N CH2

    5-Hydroxytryptamin (Serotonin)

    NHHO

    CH2Decarboxylierung

    Montag, 5. Dezember 11

  • Nichtproteinogene Aminosäuren Beispiel: Metabolite im Primärstoffwechsel

    COOH CH CH2 CH2 CH2 NH2

    H2N COOH CH CH2 CH2 CH2 NH

    H2N

    C NH NH2

    H2N C NH2

    O

    HarnstoffOrnithinL-Arginin

    Montag, 5. Dezember 11

  • Manche Aminosäuren sind für Tiere essentiell

    Glycin

    Valin Alanin

    Leucin Serin

    Isoleucin Cystein

    Threonin abh. von Methionin-Zufuhr Glutaminsäure, Glutamin

    Phenylalanin Asparaginsäure, Asparagin

    Tryptophan Prolin

    Methionin Arginin

    Lysin für Säuglinge essentiell Histidin für Säuglinge essentiell Tyrosin abh. von Phenylalanin-Zufuhr

    nicht essentiell

    essentiell

    Montag, 5. Dezember 11

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