Adenosinmonophosphat

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 16. November 2016
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Adenosinmonophosphat ist ein Nukleotid, das einen Teil des Energieträgers Adenosintriphosphat (ATP) darstellen kann. Als zyklisches Adenosinmonophosphat nimmt es außerdem die Funktion eines Second Messengers wahr. Es entsteht unter anderem bei der Spaltung von ATP, die Energie freisetzt.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Adenosinmonophosphat?

Adenosinmonophosphat (C10H14N5O7P) ist ein Nukleotid und gehört zu den Purinribotiden. Purin ist ein Baustoff im menschlichen Körper, der auch in allen anderen Lebewesen vorkommt. Das Molekül bildet einen Doppelring und kommt nie allein vor: Purin ist immer mit anderen Molekülen zu größeren Einheiten verbunden.

Purin bildet einen Baustein des Adenins. Diese Base kommt auch in der Desoxyribonukleinsäure (DNA) vor und kodiert genetisch gespeicherte Informationen. Neben Adenin gehört auch Guanin zu den Purinbasen. Das Adenin im Adenosinmonophosphat ist mit zwei weiteren Bausteinen verbunden: Ribose und Phosphorsäure. Bei Ribose handelt es sich um einen Zucker mit der Summenformel C5H10O5. Die Biologie bezeichnet das Molekül auch als Pentose, da es aus einem fünfgliedrigen Ring besteht. Phosphorsäure bindet sich beim Adenosinmonophosphat an das fünfte Kohlenstoffatom der Ribose. Andere Namen für Adenosinmonophosphat sind Adenylat und Adenylsäure.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) unterstützt die Weiterleitung hormoneller Signale. Ein Steroidhormon zum Beispiel dockt an einen Rezeptor an, der sich Außen an der Membran der Zelle befindet. Der Rezeptor ist gewissermaßen der erste Empfänger der Zelle. Das Hormon und der Rezeptor passen zueinander wie Schlüssel und Schloss und lösen dadurch eine biochemische Reaktion in der Zelle aus.

In diesem Fall ist das Hormon deshalb der First Messenger, der das Enzym Adenylatcyclase aktiviert. Dieser Biokatalysator spaltet nun in der Zelle ATP, wodurch cAMP entsteht. Daraufhin aktiviert cAMP seinerseits ein weiteres Enzym, das je nach Zelltyp die Zellantwort auslöst – beispielsweise die Produktion eines neuen Hormons. Adenosinmonophosphat hat hier also die Funktion deines zweiten Signalstoffs bzw. eines Second Messengers.

Die Anzahl der Moleküle bleibt von Schritt zu Schritt jedoch nicht gleich: Pro Reaktionsschritt verzehnfachen sich die Moleküle ungefähr, wodurch die Antwort der Zelle verstärkt wird. Das ist auch der Grund, warum Hormone bereits in sehr geringen Konzentrationen ausreichen, um eine starke Reaktion auszulösen. Am Ende der Reaktion bleibt vom cAMP nur noch Adenosinmonophosphat übrig, das andere Enzyme wieder in den Kreislauf zurückführen können.

Wenn ein Enzym AMP von Adenosintriphosphat (ATP) abspaltet, entsteht dabei Energie. Diese Energie macht sich der menschliche Körper vielfältig zunutze. ATP ist der wichtigste Energieträger innerhalb von Lebewesen und stellt sicher, dass biochemische Vorgänge auf Mikroebene ebenso stattfinden können wie Muskelbewegungen.

Adenosinmonophosphat gehört darüber hinaus zu den Bausteinen der Ribonukleinsäure (RNA). Im Zellkern menschlicher Zellen ist die Erbinformation in Form von DNA gespeichert. Damit die Zelle mit ihr arbeiten kann, kopiert sie die DNA und erstellt eine RNA. DNA und RNA enthalten auf gleichen Abschnitten dieselben Informationen, unterscheiden sich jedoch in der Struktur ihrer Moleküle.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Adenosinmonophosphat kann aus Adenosintriphosphat (ATP) entstehen. Das Enzym Adenylatcyclase spaltet das ATP und setzt dabei Energie frei. Eine besonders große Rolle spielt dabei die Phosphorsäure der Stoffe. Phosphoanhydritbindungen koppeln die einzelnen Moleküle aneinander. Die Spaltung kann verschiedene mögliche Ergebnisse haben: Entweder spalten Enzyme das ATP in Adenosindiphosphat (ADP) und Orthophosphat oder in AMP und Pyrophosphat. Da der Energiestoffwechsel im Wesentlichen einem Kreislauf gleicht, können Enzyme die einzelnen Bausteine auch wieder zu ATP zusammenfassen.

Für die Synthese von ATP sind die Mitochondrien zuständig. Bei Mitochondrien handelt es sich um Zellorganellen, die die Funktion von Kraftwerken der Zellen haben. Sie sind durch eine eigene Membran vom Rest der Zelle abgetrennt. Die Vererbung von Mitochondrien erfolgt über die Mutter (maternal). Adenosinmonophosphat kommt in allen Zellen vor und ist somit überall im menschlichen Körper zu finden.

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Krankheiten & Störungen

Im Zusammenhang mit Adenosinmonophosphat können verschiedene Probleme auftreten. Zum Beispiel kann die Synthese von ATP in den Mitochondrien gestört sein. Die Medizin bezeichnet eine solche Funktionsstörung auch als Mitochondriopathie. Sie kann unterschiedliche Ursachen haben, darunter Stress, mangelhafte Ernährung, Vergiftungen, Schädigung durch freie Radikale, chronische Entzündungen, Infektionen und Darmkrankheiten.

Häufig sind auch genetische Defekte für die Entstehung des Syndroms verantwortlich. Mutationen verändern den genetischen Code und führen zu verschiedenen Störungen im Energiestoffwechsel oder in der Bauweise von Molekülen. Diese Mutationen befinden sich nicht zwingend in der DNA des Zellkerns; Mitochondrien verfügen über ihr eigenes Erbgut, dass unabhängig von der Zellkern-DNA existiert.

Bei der Mitochondriopathie bilden die Mitochondrien nur noch verlangsamt ATP; die Zellen verfügen deshalb über weniger Energie. Statt vollständiges ATP aufzubauen, synthetisieren die Mitochondrien mehr ADP als normal. Die Zellen können ADP zwar ebenfalls zur Energiegewinnung nutzen, aber ADP gibt weniger Energie ab als ATP. Bei der Mitochondriopathie kann der Körper Glukose als Energielieferanten benutzen; bei ihrem Abbau entsteht Milchsäure. Mitochondriopathie stellt keine eigenständige Krankheit dar, sondern ist ein Syndrom, das Teil einer Erkrankung sein kann.

Die Medizin fasst unter der Bezeichnung verschiedene Manifestationen von mitochondrialen Störungen zusammen. Sie kann zum Beispiel im Rahmen des MELAS-Syndroms auftreten. Dabei handelt es sich um ein neurologisches Krankheitsbild, dass durch Krampfanfälle, Hirnschäden und eine vermehrte Bildung von Milchsäure gekennzeichnet ist. Darüber hinaus steht Mitochondriopathie auch mit verschiedenen Formen von Demenz im Zusammenhang.

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