Beschreiben Sie den Weg vom Gen zum Protein.
Gen -> (Transskription/Nucleotide) -> mRNA -> (Translation/Aminosäuren) -> Enzym -> (Stoffwechsel/Substrate) -> Produkt
Wie können Proteine eingeteilt werden?
Nach Funktion: - Strukturprotein, Transportprotein, Biokatalysatoren (=Enzyme)
Äußere Form/Molekülform: Globuläre und Fibrilläre Proteine
Nach Zusammensetzung(Enthalten im Nicht-Protein-Anteil):
Glykoproteine, Nucloproteine, Chromoproteine, Phosphorproteine, Lipoproteine
Welche Sekundärstrukturen gibt es?
Alpha-Helix
Beta-Faltblatt
Nennen Sie die Bindungskräfte, welche Proteine stabilisieren.
Kovalente Bindungen (Atombindung oder Elektronenpaarbindung)
Van der Waals Kräfte (schwache zwischenmolekulare Anziehungskräfte, die zwischen allen Arten von Molekülen wirken)
Dipol-Dipol-Wechselwirkung (Anziehung zwischen den entgegengesetzt geladenen Enden (Dipolen) verschiedener Moleküle)
Wasserstoffbrückenbindungen
Ionische Bindungen/Anziehung
Hydrophobe Wechselwirkung
Metall-Ionen Koordination
Wieso und wodurch können Proteine denaturieren?
Aufgrund des Aufbaus der Proteine
Temperatur: schmelzen der Struktur
pH-Änderung: Ionisierung der Seitenketten
Detergentien: brechen hydrophobe Interaktion der AS
Chaotrope Agentien: kleine organische Verbindungen, welche Löslichkeit in Wasser erhöhen und hydrophobe Interaktionen brechen
Was sind Inclusion Bodies?
Ansammlung von fehlerhaften oder unvollständig gefalteten Proteinen. Meist nur eine Sorte an Protein (hohe Reinheit) lassen sich korrigieren.
Von nativem Zustand in entfalteten Zustand, katalytisch inaktiv. Disulfidbrücken zu Cys-Resten reduziert. Neuer nativer Zustand: katalytisch aktiv, Disulfidbrücken korrekt erneut gebildet.
Wozu ist eine 3D-Darstellung von Proteinen notwendig?
Um Aufbau und Funktion der Proteine zu verstehen.
Was gibt es zur Konformation von Proteinen zu sagen?
Proteine sind nicht starr sondern flexibel.
Struktur verändert sich z.B. bei Bindung eines Antigens.
Nennen Sie Funktion und Wirkung von Proteinen mit Beispiel.
Schutz -> Toxine -> Lähmung von Beutetieren
Körperstruktur -> Kollagene -> Strukturproteine
Stoffumsatz -> Enzyme -> Biokatalysatorfunktion
Reservestoff -> Energielieferant -> Abbau Proteine in Leber
Was sind Mutationen und wie wirken sich diese aus?
Mutationen in bestimmtem Gen können zu Veränderungen im Aufbau des betroffenen Proteins führen.
Auswirkungen:
Verlust der Proteinfunktion -> erbliche Krankheiten
Erhöhung Enzymaktivität -> Vorteile oder Krankheit
Funktion erhalten (Stille Mutation) -> keine Folgen
Funktionelle Veränderung -> Kann Vorteil sein
Wie kommt man von der Zelle zum Protein?
Abhängigkeit von Reinheitsgrad und Ausbeute?
Hoher Reinheitsgrad mit geringer Ausbeute liefert wenig Protein.
Hohe Ausbeute und niedriger Reinheitsgrad -> viele Verunreinigungen
Welche Analytik zur Quantifizierung von Proteinen gibt es?
Keine Absolutmessung, Methoden besitzen spezifische Limitationen:
Biuretreaktion
Bradford-Test
Prtóteinbestimmung nach Lowry
Nennen Sie die zwei dreidimensionalen Darstellungsmöglichkeiten von Sekundär und Terciärstrukturen.
Sekundärstruktur: Kugel-Stab-Modell, Kollagen-Modell
Terciärstruktur: Bänderdarstellung, Kalottenmodell
Durch welche Technologie ist es möglich geworden, große Mengen Protein herzustellen?
Methoden der Rekombinationstechnik.
Nennen Sie beispiele der Methoden der Rekombinationstechnik.
Produktion großer Mengen durch Wirtsorganismus (GMO), welche so modifiziert ist, dass das gewünschte Protein in hoher Konzentration produziert wird -> herstellung Homogenisats -> Proteinaufreinigung
Proteine mit Affinitätsankern -> druch Affinitätschromatographie hochselektive Proteinaufreinigung
Proteine mit veränderter Primärstruktur
Wie wird ein Homogenisat hergestellt?
Mechanische Verfahren (Temperaturanstieg - aktives Kühlen)
Mörsern mit Sand
Glasperlenmühle
Ultraschall
Nicht mechanische Verfahren (schonender)
Extraktion
Enzymatische Lyse mittels Lysozym
EDTA, Verseifung
Wie lässt sich eine Probe nach Massen auftrennen und welches Prinzip wird dabei ausgenutzt?
Zentrifugation: Ausnutzung Massenträgheit -> Zentrifugalkraft
Im Vakuum , aktive Kühlung.
Mehrere Durchgänge unter verschiedener Drehzahl notwendig.
Was sagt der Sedimentationskoeffizient S aus? Formel? (Ultrazentrigutation)
S = v / (ω^2 * r)
Der Sedimentationskoeffizient S ist definiert aus der Sedimentationsgeschwindigkeit dividiert durch die Zentrifugalbeschleunigung. Damit es S nur von der Beschaffenheit des Teilchens und seinem Reibungskoeffizienten in dem Medium abhängig.
Der Sedimentationskoeffizient S ist ein Maß dafür, wie schnell ein Teilchen (z. B. ein Protein, eine Ribosom-Einheit oder ein anderes Biomolekül) bei der Zentrifugation sedimentiert (sich absetzt).
Druchführung und Zweck der Dichtegradientenzentrifugation?
Auftrennen von Proteinen mit unterschiedlichen Sedimentationskoeffizienten.
Dichtegradient im Zentrifugationsröhrchen.
Darauf wird die Probe aufgetragen.
Zentrifugationen
Sammeln der Fraktionen durch ein Loch im Röhrchen.
Welchen Effekt hat Salz auf Proteine?
Löslichkeit der meistens Proteine wird durch hohe Salzkonzentration herabgesetzt: Effekt des Aussalzens. (Aufkonzentrieren)
Genutzt zum Konzentrieren von verdünnten Proteinlösungen.
Salzentfernung mit Dialyse. (Entsalzen)
Mithilfe Semipermeablen Membran: Trennung von Salzlösung und Proteinen möglich.
Warum funktioniert die Trennung nach Ladung bei Proteinen?
Was ist dabei hilfreich?
Wie wird das wieder aufgelöst?
Elektrophoretische Trennung von Proteinen aufgrund von sauren und basischen Resten.
Isoelektrischer Punkt (pI): Nettogleich = null
Jedes Protein wandert im Gel bis das gilt.
pH-Gradient durch Elektrophorese von Polyampholyten hergestellt.
Methode trennt Proteine mit der Differenz einer einzigen Ladung. (Unterschied von 0,01 pI)
Erklären Sie den Begriff “Seitenkette“ im Zusammenhang mit einer Aminosäure oder Proteinstruktur.
Die Seitenkette ist die funktionelle Gruppe, die am alpha Kohlenstoffatom der Aminosäure befestigt ist.
Was ist mit dem Begriff “Rückgrat eines Proteins” gemeint?
Die sich wiederholende Einheit Stickstoff/alpha - Kohlenstoff/Carbonylkohlenstoff
Was versteht man unter der Primärstruktur eines Proteins?
Reihenfolge der druch Peptidbindungen verknüpften Aminosäuren.
Was trifft auf die Methode der Ultrazentrifugation NICHT zu?
Bestimmung der Molekülmasse.
Wozu dient die Ultrazentrifugation?
Trennung von Biomolekülen nach Dichte oder Sedimentationsverhalten
Bestimmung des Sedimentationskoeffizienten S
Unterscheidung nach Masse, Form und Dichte
Trennung von Proteinen mit unterschiedlichen S-Werten
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