Was sind Proteine woraus bestehen Sie ? Wieviel Aminosäuren gibt es?
Proteine bestehen aus Aminosäuren (Abk. AS), die über eine Peptidbindung verbunden sind
Die 20 verschiedenen AS grundsätzlich gleich aufgebaut
1 COOH-Gruppe (Carboxylgruppe)
1 NH2-Gruppe (Aminogruppe)
1 H-Atom
1 variabler Rest → Aminosäuren unterscheiden sich hier
Wie sind die Aminosäuren unterteilt?
4 Gruppen:
Unpolar / hydrophob
Polar / neutral
Basisch
Sauer
Was ist Denaturierung?
ist die Spaltung von Peptidverbindungen!
räumliche Struktur eines Proteins kann verloren gehen (Zerstörung der Sekundär-, Tertiär oder Quartärstruktur)
Spaltung nicht kovalenter Bindungen:
- Wasserstoffbrücken
- Hydrophobe oder elektrostatische Wechselwirkungen
ursächlich durch:
- Temperaturänderung
- pH-Änderung
- organische Lösungsmittel
- Salze
- Detergenzien
- UV- oder Röntgenstrahlung
Allgemeine Informationen über Proteine? Funktion, Aufnahme, aus wieviel AS bestehen Sie und aus wieviel AS bestehen Polypeptide
- neben Kohlehydraten und Fetten die dritte Gruppe von Nahrungs- und Reservestoffen
- Bestimmen Struktur, Funktion und Stoffwechsel aller lebenden Zellen
- Funktion von Proteinen:
o Enzyme
o Transport- und Speichermoleküle
o Hormone
o Gerüstsubstanzen
o Reservestoffe
- Protein: > 100 AS
- Polypeptid: < 100 AS
Wie sind Proteine Strukturiert?
1. Primärstruktur
- Beschreibt die Abfolge der AS in einem Protein
- Bestimmt alle weiteren Strukturen
- Ist in den genetischen Informationen der Zelle festgelegt
- Quasi unendliche Kombinationen möglich
2. Sekundärstruktur
- Räumliche Anordnung benachbarter Aminosäuren
- Bei Proteinen treten im Wesentlichen zwei Sekundärstrukturen auf, die durch Wasserstoffbrücken stabilisiert werden (Alpha Helix (Spiralförmig) und Beta Faltblatt)
3. Tertiärstruktur
- dreidimensionale Struktur, die durch Falten bzw. Knäuel der spiral- oder faltblattartigen AS-Kette entsteht
4. Quartärstruktur
- Räumliche Anordnung mehrerer Proteinmoleküle
Wie können Proteine unterteilt werden (Tabelle)?
Einteilung
Kategorien
Information
Herkunft
Pflanzlich, tierisch, bakteriell
Strukturmerkmal
Globuläre Proteine, Faserproteine
Vorkommen in
Organen/Organellen
Plasma, Muskel, Milch, Zellkern
Funktion
Struktur-/Stützprotein
Immunoglobuline
Antikörper
Gerinnungsproteine
Transportproteine
Enzyme
Biokatalysatoren
Verknüpfung/
Assoziation
Glykoproteine
Kohlenhydratmoleküle kovalent angebunden
Lipoproteine
Mit Triglyceriden, Phospholipiden und Cholersterin assoziert
Metalloproteine
Enthalten Metallionen
Nucleoproteine
Mit Nucleinsäuren assoziiert
Was sind Enzyme?
- Katalysieren fast alle biochemischen Reaktionen in lebenden Zellen
- Beschleunigen Reaktion um den Faktor 106 bis 109
- Jedes Enzym setzt spezifisch ein bestimmtes Substrat um
Welche Klassen von Enzymen gibt es (Tabelle)?
Hauptgruppe
Katalysierter Reaktortyp
Oxidoreduktasen
Elektronenübertragungsreaktionen (Oxidation und Reduktionen)
Transferasen
Übertragung funktioneller Gruppen
Hydrolasen
Hydrolysereaktionen (Spaltung durch Reaktion mit Wasser)
Lyasen
Additionsreaktionen an Doppelbindungen
Isomerasen
Isomierungsreaktionen
Ligasen
Substratverknüpfung unter Abspaltung energiereicher Cofaktoren (z.B. ATP)
Translokasen
Transport von Stoffen an oder durch Zellmembranen
Was ist DNA?
- Enthält Informationen für die Herstellung von Proteinen
- Transport der Informationen über mRNA zu den Ribosomen in denen die Proteine hergestellt werden
- RNA enthält Uracil statt Thymin
Was ist ein Gen, Was ist ein Genom?
- Gen: ein Abschnitt auf der DNA, der ein Protein codiert
- Genom: Gesamtheit aller Gene in einem Organismus
- Bakterium: ca. 1mm lang, ca. 4000 Gene
- Mensch: ca. 1m lang, ca. 100000 Gene
- Enthält die genetischen Informationen über Bau und Funktion der Zelle
- Bei Prokaryoten ringförmig geschlossen und ohne Kernhülle
- Viele Zellen enthalten zusätzlich Plasmide (kleinere, ringförmige DNA-Moleküle)
- Plasmide sind für die Vermehrung der Zellen nicht essenziell
Was ist Transkription ?
Umschreibung des Gens von der DNA auf die mRNA
- Beteiligtes Enzym: RNA-Polymerase
- Ort der Transkription:
- Eukaryoten: Zellkern
- Prokaryonten: Cytoplasma
Was ist Translation?
- (findet im Ribosom statt):
- Übersetzung der Nucletiodsequenz in eine ASsequenz durch tRNA, die das sogenannte Anticodon trägt
- Aktivierung der AS: Bindung der AS an die jeweilige tRNA
- Initiation: Bindung mRNA an Ribosom, es entsteht der Initiationskomplex
- Elongation: Synthese des Proteins durch kovalente Bindung der AS
- Termination: Terminationscodon auf mRNA beendet Synthese und setzt Proteinkette frei
- Faltung und Molekularreifung: endgültige Form und Aktivität wird durch weitere Modifikation erreicht
- Der zelluläre Stoffwechsel wird auch als Metabolismus bezeichnet
- Gliederung in zwei Teilbereiche:
- Katabolismus (Abbau von Nährstoffen)
- Anabolismus (Synthesestoffwechsel)
Was ist Katabolismus? Was ist Anabolismus?
- Abbau von Lipiden, Proteinen, Polysacchariden etc.
- Nährstoffe werden in kleine Bruchstücke zerlegt
- Läuft in drei Stufen ab:
1. Zerlegung in einzelne Bausteine (AS, Fettsäuren, Glycerin, Monosaccharide)
2. Umwandlung in einfache Metabolite (z.B. Acetyl-CoA)
3. Oxidativer Abbau (Produkte: H2O, CO2, Energie)
- Anabolismus läuft analog umgekehrt
- Jeder Stoffwechselweg wird durch eigene Enzyme reguliert
- z.B. erfolgt die Zerlegung der Proteine in AS durch Hydrolasen
- Acetyl-CoA hat zentrale Rolle im Stoffwechsel
- Acetyl-CoA wird entweder zur Energiegewinnung oder zur Biosynthese (Anabolismus) genutzt
- Zentrale Rolle im Atmungsprozess (Katabolismus)
- Stoffabgabe der Zelle an die Umgebung
- Zwischenprodukte sind Vorstufen für zahlreiche Biosynthesen
- Läuft in Prokaryoten und Eukaryoten ab
- Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid
- NAD+ wird bei der Wasserstoffaufnahme zu NADH reduziert
- Umwandlung des Wasserstoffs in den Mitochondrien zu Wasser unter Energieabgabe (Atmung)
- Die eigentliche Atmung, also die Umwandlung von Sauerstoff in Energie findet in der inneren Zellmembran der Mitochondrien bzw. der Bakterien statt
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