Proteine

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

4 Gruppen:

Unpolar / hydrophob 

Polar / neutral

Basisch

Sauer

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

-        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

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

- Katalysieren fast alle biochemischen Reaktionen in lebenden Zellen

- Beschleunigen Reaktion um den Faktor 106 bis 109

- Jedes Enzym setzt spezifisch ein bestimmtes Substrat um

- 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

- 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

Umschreibung des Gens von der DNA auf die mRNA

- Beteiligtes Enzym: RNA-Polymerase

- Ort der Transkription:

- Eukaryoten: Zellkern

- Prokaryonten: Cytoplasma

- (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)

-        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