1

• Grundelemente (96% H, C, N, O)

• Mengenelemente (3% Na, Mg, K, Ca, P, S, Cl)

• Spurenelemente (0,01% B, F, Fe, Br, I, Zn, Cu…)

• abiotische Synthese einfacher org. Moleküle aus anorganischen (bspw. Wasser, Stcikstoff, Kohlenstoffdioxid, Methan)

• Hämoglobin ist Sauerstofftransportprotein im Körper

• beeinhaltet 4 Eisenkationen (Fe 2+)

• etwa 200 Milliarden rote Blutkörperchen mit Hämoglobin gefüllt

• Eisen wird aus gealterten Zellen wiederverwendet

• Eisen essentiell, sonst Blutarmut/Anämie

• häufig N oder O

• führt zu reaktiveren Molekülen

• Elektronegativität bestimmt Polarität (oben rechts am stärksten)

• Konnektivität unterschiedlich

• gleiche Summenformel

• gleiche Konnektivität

• unterschiedliche räumliche Ausrichtung

• Bsp.: cis-trans-Isomerie (Ausrichtung der Alkylgruppen um eine Doppel- oder Dreifachbindung -> beide nach oben/ unten oder eins hoch eins runter)

• C als chirales Zentrum (vier unterschiedliche Liganden)

• Bild und Spiegelbild

• C als chirales Zentrum (vier unterschiedliche Liganden)

• durch Drehung nicht ineinander überführbar

• Nukleinsäuren

• Kohlenhydrate

• Lipide

• Proteine

• besitzen Carboxyl-, Aminogruppe und H

• unterscheiden sich in Seitenkette (sind chiral bis auf Glycin)

• durch Kondensation entstehen Peptide (verbunden mit Peptidbindungen)

• ab ca. 100 Aminosäuren spricht man von Proteinen

• Biosynthese vom N- zu C-Terminus und Schreibrichtung

• sehr viele Klassen

• meist amphiphil

• gesättigte und ungesättigte fettsäuren sind Bestandteile von Membranen

• hydrophober Effekt im Wasser: lagern sich zusammen, hydrophober Kern und außen hydrophil -> semipermeabele Membran

• ab C=3 Namen: Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen -> Polysaccharide

• Hexosen und Pentosen dominieren

• Gleichgewicht zwischen linearer und ringförmiger Anordnung

• ringförmig stabiler

  
  

• Purinbasen (Adenin, Guanin)

• Pyrimidinbasen (Cytosin, Thymin, Uracil)

• Nukleosid: Nukleinbase + Zucker

• Nukleotid: Nukleinbasen + Zucker + Phosphat

• Nukleinsäuren: Polymere der Nukleotide -> Ribonukleinsäure (RNA) und Desoxyribunukleinsäure (DNA)

• immer 5’ -> 3’ -Ende

• Grundlage für Proteinstrukturen, Zusammenlagerung von Lipiden, DNA-Doppelhelix

• elektrostatisch (Anziehung unterschiedlicher Ladungen)

• anziehene WW -> neg. Vorzeichen

• Anziehungskraft wird durch das Coulomb‘sche Gesetzt definiert

• Kraft ist proportional zum Produkt der beiden Ladungen (d.h. sie ist größer bei größerer Ladung) und antiproportional zum Radius (d.h. sie ist größer bei kleinerem Radius)

• Mischung kovalenter und nicht kovalenter Bindung

• Wasserstoffdonor: elektronegatives Element und Wasserstoff mit positiver Partialladung

• Wasserstoffakzeptor: Atom mit freien Elektronenpaaren

• linear stärker als gewinkelt

  
  

• London-Kräfte: induzierte Dipole (Kontaktfläche)

• -> große Summe der schwachen Kräfte

• Dipol-Dipol-Kräfte: permanent

• Kontaktdistanz

• pi-Elektronensysteme über- und unterhalb von Ring stoßen sich ab

  • Anziehung nur wenn Ringe versetzt

• Anziehung mit Kationen

• Zentralatom oder -ion

• Liganden drumherum

• koordinative Bindungen, Lücken in Elektronenkonfiguration

• -> Hämoglobin & Chlorophyll

• Basen in DNA

  • 3 oder 2 H-Brücken-Bildung

  • spezifisch

• Dipole, die H-Brücken bilden

• flüssig: 1/4 der Brücken gelöst

• Eis: 100%gebildet

• um unpolare Moleküle sortieren sich Wassermoleküle -> Entrophie sinkt

• 2. HS TD: unpolare Moleküle lagern sich zusammen ´, Oberfläche kleiner -> Entrophie steigt

• schwache Säure/Base mit konjugiertem

• allmähliche Änderung des pH-Werts

• Blut: 7,4 +- 0,03

  • minimale Schwankungen: Azidose (<7,37), Alkalose (>7,43)

• 
  

• Einzeller ohne Zellkern

• ganz unterschiedlich

• Eukaryoten durch Aufnahme eines Prokaryoten entstanden

• Hohe Salzkonzentrationen

• Niedriger Sauerstoffanteil

• Hohe Temperaturen

• Hohe Drücke

• ringförmige DNA

• ADP durch Phosphorylierung “aufladen” -> ATP (Energie steckt in Phosphordiesterverbindung)

• Energie durch Hydrolyse freigeben (stark exergon)

ATP -> ADP + P

• Aminogruppe, Carboxylgruppe, Wasserstoff gleich

• Unterschied immer nur in Seitenkette

• fast nur L-Proteine (L fast immer in S-Konfiguration)

• 20 proteinogene Aminosäuren

• sind Zwitterionen und Ampholyte

• aliphatische Rest: Glycin, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Mathionin, Prolin

• aromatische Reste: Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan

• Alkohole: Serin, Threonin

• Thiole: Cystein

• Carboxyamide: Asparagin, Glutamin

• saure Reste: Asparaginsäure, Glutaminsäure

• basische Reste: Lysin, Arginin, Histidin

• Serin & Threonin: Phosphorylierung, Glykosylierung

• Tyrosin: Phosphorylierung

• Lysin: Methylierung, Acetylierung, Ubiquitinierung

• Cystein: Disulfid, Lipidierung

• Aspargin: Gykolisierung

• Arginin: Methylierung

• essentielle müssen mit Nahrung aufgenommen werden

  • Körper produzeirt sie nicht eigenständig, weil zu viele Sytheseschritte, zu energieaufwendig

  • Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan, Valin

• nicht essentielle werden selbst prudziert: 1-3 Sytheseschritte (außer Arginin 10)

  • Alanin, Arginin, Asparagin, Aspartat, Cystein, Glutamat, Glutamin, Glycin, Prolin, Serin, Tyrosin

• beta-Alanin: Coenzym A

• D-Alanin: bakt. Zellwand

• gamma-Aminobuttersäure (GABA): Neurotransmitter

• L-Homoserin: Argininsythese

• Citrullin: Harnstoffzyklus

• Nachweis von Ammoniak und primären Aminen → Aminosäuren

• Reaktion mit Aminogruppe der Aminosäure, es bildet sich eine Schiff‘sche Base, durch Abspaltung von CO2 und dem Aminosäurerest bildet sich Amino-Ninhydrin, welches mit einem zweiten Molekül zu Ruhemans-Violet dimerisiert

• -> Kriminalistik: Fingerabdrücke

• Kondensation von Aminosäuren

• 2 Aminosäuren -> Dipeptid, Tripeptid, …, Oligopeptid

• ab ca. 100 Aminosäuren spricht man von Protein

• Proteinmasse in Dalten (1 Da = 1 g/mol)

• Sich wiederholende Einheiten bilden das Rückgrat, variable Seitenketten (R)

• Rückgrat bildet H-Brücken (NH-Gruppe → Donor, CO-Gruppe → Akzeptor)

• Drehung um C-alpha ist möglich: trans-Konfiguration bevorzugt, weil bei cis größere Abstoßung/sterische Hinderung

  • außer bei Prolin, da ist es egal

-> N-Terminus (aminoterminaler Rest) -> C-Terminus (carboxylterminaler Rest)

• Peptidhormone: chemische Signalstoffe, die von Hormondrüsen ausgeschüttet werden und über das Blut transportiert werden

• Neuropeptide: Botenstoffe im Nervensystem (Neurotransmitter, Neurohormone)

• Antimikrobielle Peptide: antimikrobielle Wirkung, d.h. Abwehr gegen Mikroorganismen

• Peptid-Antibiotika: ähnlich antimikrobielle Peptide

• Peptid-Arzneistoffe: ringförmige Peptide (Antibiotika)

• Toxine: z.B. von Schlangen, Kegelschnecken oder Amphibien

• Aminosäuresequenz 1953 ermittelt

• genau Abfolge von Aminosäuren (Primärstruktur; keine Raumstruktur, nur Reihenfolge)

• Nur L-Aminosäuren, die über alpha-Aminogruppen und alpha-Carboxygruppen verknüpft sind

• Verknüpfung der zwei Ketten und Stabilisierung durch Disulfidbrücke

• Präprohormon (besitzt ER-Signalpeptid)

• -> Spaltung der Signalpeptides (ER)

• Prohormon (inaktiv)

• -> Freisetzung des Hormons meist durch protolytische Spaltung

• Hormon

• viele Spezies & Strukturen

• amphiphil -> Interaktionen mit Membranen

• zB.: lagern sich in Membran ein, lagern sich zusammen und bilden so Kanal durch Membran

  • macht Mikroorganismus mit dieser Membran angreifbar

• Antibiotikum: von Pilzen oder Bakterien gebildetes niedermolekulares Stoffwechselprodukt, was Wachstum anderer Organismen hemmt/abtötet

• schwer Abbaubar durch: Häufig zyklisch, ungewöhnliche Bindungen, D-Aminosäuren oder nichtproteinogene Aminosäuren (also generell keine körpereigenen), häufig amphiphil (bilden Poren in Membranen -> Zelltod)

  
  

• Natürlich vorkommende Substanzen (z.B. Hormone, Neurotransmitter, Rezeptorliganden)

• Synthetische Peptide (oder modifizierte Peptide)

• können linear oder zyklisch sei

  • zyklisch: stabiler -> schwerer und langsamer abbaubar -> längere Wirkung

• Häufig Cys-reich

• Häufig modifizierte Aminosäuren (schwer abbaubar)

• Inhibieren z.B. Rezeptoren (Neurotoxine)

• Häufig „starre“ Moleküle

• Biosynthese •

  • durch Ribosomen (ribosomale Peptidsynthese), analog Proteinbiosynthese

  • oder durch Enzyme (nicht-ribosomal), in Bakterien und Pilzen (selten)

• chemische Peptidsynthese

  • durch Verknüpfen einzelner Aminosäuren

• Forschungszwecke (Struktur, Bindungsmotive usw.)

• Herstellung von Antikörpern (für die Forschung oder auch als Impfstoffe)

• Herstellung von Medikamente

• richtige Reihefolge wichtig und ohne Nebenreaktion der Seitenketten

• Aufbau synthetischer Peptide vom C- zum N-Terminus (Natur: andersrum) unter Verwendung spaltbarer Schutzgruppen

• Synthese erfolgt an einem polymeren Träger → Entfernen von Nebenprodukten

• auch Seitenketten müssen geschützt sein, reagieren sonst auch bei Lys, Arg, His, Glu, Asp, Ser, Thr, Tyr, Cys

  • N-terminale Schutzgruppe und Seitenkettenschutzgruppen müssen orthogonal „entschützbar“ sein (wenn Synthese abgeschlossen, dann erst entschützen)

• Vorteile:

  • Schneller und weniger Nebenprodukte als in flüssiger Phase

  • Hohe Reinheit und Ausbeute

  • Leichte Abtrennung der Reagenzien

  • Automatisierbar

  • Produktmenge (Milligramm- bis Gramm maßstab)

• Nachteile:

  • •Kupplung und „Entschützungen“ nicht immer vollständig

  • Nebenprodukte möglich (müssen abgetrennt werden)

  • Teilweise harsche Bedingungen (Abtrennen vom Harz durch Flusssäure)

• Probenmoleküle in der mobilen Phase wechselwirken mit der stationären Phase

• Trennung aufgrund der Stärke der Wechselwirkung

• Normalphasenchromatographie

  • staionäre Phase häufig Silica

  • unpolares Lösungsmittel entsprechend der Hydrophilie

• Umkehrphasenchromatographie

  • bevorzugt bei Trennung Peptiden

  • Unpolare stationäre Phase → häufig C18 Materialien

  • polares Lösungsmittel

-> Abfolge von Proteinen bestimmen

• Zyklischer Prozess in 3 Schritten:

  • 1. Kupplung

  • 2. Spaltung

  • 3. Konvertierung

• Identifizierung einer Aminosäuren (pro Zyklus) mittels UV-Absorption und Chromatographie

• Vorteile: •

  • Erste zuverlässige Sequenzierungsmethode

  • Sequenz von 30-60 Aminosäuren

  • Kaum Nebenprodukte

  • Automatisierung (Sequenator)

• Nachteile:

  • Relativ zeitaufwendig, mehrere Reaktionsschritte

  • Nur 30-60 Aminosäure

  • Nicht alle Aminosäuren gut nachweisbar/ quantifizierbar

  • Nebenprodukte schlecht abtrennbar

  • Kontaminationen (Detergenzien, Salze, Aminosäuren)

  • Repetitive Ausbeute (pro Schritt summieren sich Nebenprudukte)

• Fragmentierung an Peptidbindungen (hier: von links nach rechts)

• jeweils genau einmal fragmentiert per Zufall

• Ionenmischung entsteht mit Ladung auf C-Terminaler Stelle

• Massenunterschiede der Fragmente können im Massenspektrum abgelesen werden

• Peptidbindung (C-N) oszilliert zwischen Einfach- und Doppelbindung

• Doppelbindungscharakter → Rotation um die Peptidbindung wird verhindert

• Peptidbindung ist planar

• H-Brücken zwischen Peptid-NH und -C=O-Gruppe

• Möglichkeiten eingeschränkt durch Starrheit der Peptidbindung und möglichen Winkel von Phi und Psi

• Stabförmig (fast alle rechtsgängig)

• Rückgrat innen

• Aminosäureketten außen (können zu Polarität über Loch in der Mitte führen)

• Wasserstoffbrückenbindung zwischen C=O der Aminosäure i und NH der Aminosäure i+4 desselben Stranges

  
  

tabelle

• Aminosäuren abwechselnd oberhalb/unterhalb des Rückgrats

• Wasserstoffbrückenbindung zwischen Peptid-NH und -C=O benachbarter Stränge

• „flächige“ Strukturen (durch Interaktionen mehrerer Stränge)

• 2 - 22 Stränge in Proteinen; pro Strang bis zu 15 Aminosäuren

• Beta-Stränge häufig als Pfeil dargestellt

• Parallel:

  • C über C Terminus

  • Wasserstoffbrückenbindung zwischen NH- und C=O Gruppen von Aminosäuren, die nicht übereinander liegen

• Anitaparallel

  • C über N Terminus

  • Wasserstoffbrückenbindung NH- und C=O-Gruppen von Aminosäuren, die übereinander liegen

  -> Mischen sich und verdrehen sich

• Wasserstoffbrückenbindung zwischen C=O und NH-Gruppen der ersten und vierten Aminosäure

• Häufig Richtungswechsel in antiparallelen -Faltblatt-Strukturen

• Typ II erfordert Gly in Position 3 (Drehung der Peptidbindung um 180°)

• Weniger definierte Struktur, dennoch starr

• Häufig an Oberflächen von Proteinen

• Häufig in parallelen Beta-Faltblatt-Strukturen

• Wechselwirkungen mit anderen Proteinen / Moleküle

• Alpha:

  • Val, Thr, Ile: sterisch hinderlich

  • Ser, Asn: Können H-Brücken bilden, sollen aber nicht

• Prolin in Alpa und Beta: Bruch/Knick (N im Ring -> kann keine H-Brücke bilden)

• Alpha-Helices und Beta-Faltblatt-Strukturen sind chiral und optisch aktiv

• Unterschiedliche Absorption der chiralen Zentren von links- und rechts-zirkular polarisiertem Licht → elliptisch polarisiertes Licht (Eliptizität wird gemessen)

• unspezifisch: kann Anteil bestimmter Sekundärsturturen bestimmen

• schnell/leicht (viel Protein benötigt)

• nur bei L-Aminosäuren

• Zusammenlagerung von paar Sek.Strukturen, aber noch keinevollständige Tertiärsturktur

• bild

• Vorkommen:

  • a: DNA-bindenden Proteinen (Calmodulin bindet Ca2+ über 4 EF-Hände)

  • c: 2 rechtsgängige Alpha-Helices -> Linksgängige Superhelix (Intermediärfilamente, Muskelproteine) häufig Gly, Pro, Hyp

• Große Proteine falten sich häufig in mehrere kompakten Bereiche (= Domänen)

• ~ 30-400 Aminosäuren

• strukturell unabhängig, können aber in engem Kontakt stehen (Verbindung über Polypeptidsegmente)

• oft spez. Funktionen

• wenn O gebunden: Oxymyoglobin; ohne: Desoymyoglobin

• Häm-Gruppe gebunden

• Alpha Helices, globuläre Struktur

• Komplexe aus mehreren Proteinen

• 4 Pyrrolringe über Methinbrücken verbunden → Tetrapyrrolring

• Eisen im Zentrum mit zwei Koordinationsstellen über- und unterhalb

• ergibt Farbe Blut

• an Fe 2+ ( e- Übertrag auf O2, welches als Superanoxid gebunden ist)

  • Gefahr von reaktivem Sauerstoff

  • Distales His bildet Wasserstoffbrücke → Freisetzung des Superoxids oder CO wird verhindert

• Fe 3+ mit e- mehr und dafür O nd gebunden ist zu groß -> liegt außerhalb der Porphyrin-Ebene

• nahezu gleiche Struktur

• Hämoglobin → rote Blutkörperchen → Transport von Sauerstoff → 90 % Effizienz

  • O-Bindung schwächer

  • 4 Bindungsstellen

  • Bind. von O an einer Stelle, macht Bind. an deren 3 Stellen wahrscheinlicher -> kooperativ (begünstigt vollst. Abgabe von O)

  • hoher O-Partialdruck: gesättigt

  • Druck im Gewebe: gibt 21% bei Ruhe (Anstrengung: 45%)

• Myoglobin → Muskelzellen → Speicherung von Sauerstoff → 7 % Effizienz

  • hohe Affinität für O (nd kooperativ)

  • eine Bindungsstelle

  • hoher O-Partialdruck: gesättigt

  • Druck im Gewebe: gibt nur 7% O ab

Änderung der Quartärstruktur:

• Relaxed-Form → Sauerstoffbindestellen sind frei von Spannung → höhere Affinität zu O2

• Tense-Form (ohne O) -> Bindung von O2 → Übergang in die R-Form → Erhöhung der Affinität anderer Bindestelle

• Hervorgerufen durch KOnformationsänderung durch

• ändert die Sauerstoffaffinität von Hämoglobin

• allosterischer Effektor

• 2,3-BPG bindet im Zentrum des Tetramers (ist stark anionisch) -> stabilisiert T-Form (mehr O nötig, um O zu binden)

• bessere O Abgabe

• gleiche Konzentration wie Hämoglobin in Erythrocyten

• Wasserstoffionen und CO2 (allosterische Effektoren) fördern die Freisetzung von O2

• Durch niedrigeren pH in z.B. kontrahierenden Muskeln → erhöhte Abgabe von O2 77%

• His146-C-Terminus bildet Ionenbrücke zu Lys40, durch Protonierung weitere Salzbrücke zu Asp94

  • Stabilisierung der T-Form

• CO2 <-> CO2 + H2O <-> H2CO3 - +H+

• Hydrophobe Seitenketten im Lösung innen -> hydrophober Effekt

• Viele Alpha-Helices und Beta-Faltblattstrukturen sind amphiphil

• NH- und C=O-Gruppen bilden im Innern Wasserstoffbrücke

• Harnstoff entfaltet/denaturiert

• Beta-Mercaptoethanol löst Disulfidbrücken

• Faltung nicht zufällig, sondern thermodynamisch günstiger

  • globales Minimum = richtige Struktur (native Struktur)

  • lokales Minimum = falsch, aber faltet sich erstmal nicht richtig (Faltungshelfer nötig)

• Verlauf über Zwischenzustände:

  • prim., sek., (Molten Globule; viele Sek, aber noch keine Tert) tert.

  • Tert. stabilisert sek.

• ordnen Disulfidbrücken neu oder katalysieren Bildung davon

• PDI

• stellen das Gleichgewicht zwischen cis/trans-Konfiguration von Peptidbindungen, an denen Prolin beteiligt ist, ein

• binden ungefaltete oder teilweise gefaltete Proteine, um ihre falsche Faltung zu verhindern

• holen sie aus lokalem Minima

• Durch Binden werden inter- oder intramolekulare Aggregate aufgebrochen, durch Freisetzen kann die Neufaltung stattfinden. Energie wird durch ATP-Hydrolyse gewonnen.

• Bei Prokaryoten: Triggerfaktor schützen neues Protein

• Hsp70: machen Denaturierung / Aggregation rückgängig

• Chaperonine: schließen Proteine ein zum Neufalten (ATP nötig)

• Hsp90: letzter Schritt, für Signalweiterleitung

• Alzheimer-, Parkinson-, Huntington-, Prion-Krankheit (Bildung von Fibrillen aus Kernen -> zerstören Gehirn)

  • lösliche Form (Kerne) ungefährlich, gefährlich die unlösliche (Fibrillen)

• Infektiöse Krankheiten: BSE, Creutzfeld-Jakob-Krankheit, Scrapi

• Größe

• Ladung

• Hydrophobizität

• Interaktionen

• Affinität

• Gelkügelchen mit Matrix

• kleine Moleküle passen in Kügelchen und brauchen länger in Matrix

• große Moleküle eluieren zuerst (wandern nur um Kügelchen drum herum)

• Sequenz

• Struktur

• Affinität

• geladenes Säulenmaterial

• Protein mit geringster Affinität zum Säulenmaterial eluiert zuerst (neg. Säule -> neg. zuerst)

• Salzkonzentration wird erhöht, um stärker bindende Proteine zu eluieren

• Protein wird mit SDS (Natriumdodecylsulfat) denaturiert

• also bindet daran und erzeugt Ladung

• Ladung proportional zur Masse des Proteins

• elektrische Spannung anlegen und Proteine mit weniger SDS wandern langsamer zu Anode

• Proteine angefärbt und in Kammer mit gel gefullt

• Spannung anlegen

• Kleine Moleküle haben eine höhere Mobilität (Mobilität ist proportional zu 1/r)

• Auftrennung nach kDA (Gewicht)

• Trennung nah pI

• Isoelektrischer Punkt (pI): pH-Wert, bei dem die Nettoladung eines Proteins Null ist. Die elektrophoretische Mobilität ist auch Null

• pH-Gradient im Gel

• Proteine wandern im elekt. Feld bis sie ihren pI erreichen

• Antigenbindestelle (Paratop) ist spezifisch für jeden Antikörper

• Monoklonale Antikörper erkennen nur ein bestimmtes Antigen

• Proteine vorher mittels Gelelektrophorese getrennt

• dann vom Gel auf Nitrocellulosemembran übertragen

• Proteine durch enzymatische Hydrolyse in Peptide zerlegen

• Peptide werden analysiert (fragmentiert und dann berechnet)

  • Identifizierung der Proteine durch Abgleich der intakten Peptidmassen und Fragmentmassen mit Datenbanken

• Bakterielle Proteine

• Virale Proteine

• Pflanzliche Proteine

• Tierische Proteine

• Globuläre Proteine (lösliche Proteine)

• Fibrilläre Proteine

• Integrale Membranproteine (nicht lösliche Proteine

• Strukturproteine

• Motorproteine

• Transport- und Speicherproteine

• Signal- und Regulationsproteine

• Verteidigungsproteine

• Enzyme

• biologische Katalysatoren von Stoffwechselprozessen

• reduzieren Aktivierungsenergie und stabilisieren die Übergangszustände

• bleiben selbst unverändert

• Enzyme binden Cofaktoren und Substrate

• Enzyme sind Proteine

• erhöhen Umsatz einer Reaktion: (kat): Enzymmenge, die den Umsatz um 1 mol ∙ s-1 erhöht

• binden substratspezifisch durch strukturelle Komplementarität -> stereospezifisch

• chiral im aktiven Zentrum

• Wenn das Endprodukt energetisch tiefer liegt als das Ausgangsprodukt

• Wenn die Entropie zunimmt

• Wenn die Aktivierungsenergie überwunden wird

• Delta G neg.

• Das aktive Zentrum wird von mehreren Aminosäureresten gebildet (Diese liegen in der Sequenz nicht unbedingt nebeneinander!)

• für Wasser unzugänglich

• Enzyme sind flexibel. Das aktive Zentrum verändert sich durch Substratbindung (induced fit)

• können versch. Reaktionen katalysieren, aber nd gut Redox

• dafür Cofaktoren benötigt (müssen regeneriert werden)

  • bspw.: NAD+/NADH+H+

  • NAD+ ist Oxidationsmittel

  • NADH wird gebildet und dissoziiert vom Enzym

  • in einer unabh. Reaktion oxidiert (regeneriert)

• Apoenzym + Cofaktor → Holoenzym

• Oxidoreduktasen

• Transferasen

• Hyrolasen

• Isomerasen

• Lyasen

• Ligasen

• Translokasen (+1 relativ neu)

1. Säure-Base-Katalyse

2. Kovalente Katalyse

3. Metallionenkatalyse

4. Nachbargruppen- und Orientierungseffekte

5. Stabilisierung des Übergangszustandskomplexes

• Katalytische Aktivität der Enzyme ist abhängig vom pH-Wert

• Asp, Glu, His, Cys, Tyr, Lys haben pK-Werte im physiologischen Bereich → sie sind gute Säure- und Basekatalysatoren

• 1. Nucleophile Reaktion zwischen Katalysator und Substrat

  2. Entfernung der Elektronen durch den nun elektrophilen Katalysator. 3. Eliminierung des Katalysators

• hohe Nucleophilie und gute Abgangsgruppe (d.h. negativ geladen oder freie Elektronenpaare)

• Nucleophile: Hydroxygruppe, Thiolgruppe, Aminogruppe, Imidazolgruppe

• Elektrophile: Protonen, Metallionen, Carbonyl-C-Atom, Kationisches Imin (Schiff’sche Base)

• Metallionen neutralisiere neg. Lad.

• 3 mögliche katalytische Prozesse:

  • 1. Bindung an Substrate (Konformation)

  • 2. Reduktions-Oxidations-Reaktionen

  • 3. Stabilisierung oder Abschirmen von negativen Ladunge

  • 
    

• Reaktanden in richtige räumliche Anordnung gebracht

• 1. Enzyme bringen Substrat und katalytische Gruppen in Kontakt

• 2. Bindung der Substrate in der richtigen Ausrichtung

• 3. Geladene Gruppen stabilisieren den Übergangszustand (elektrostatische Katalyse)

• 4. Translation und Rotation der Substrate/katalytischen Gruppen ist eingeschränkt

• Enzym bindet den Übergangszustand der katalytischen Reaktion mit höherer Affinität als die Substrate oder Produkte

• aktive Zentrum bindet bevorzugt den Übergangszustand, Substrate werden „hineingezwängt“

• Gute „Passung“ sorgt für hohe Reaktionsgeschwindigkeiten → Reaktionsgeschwindigkeit und Affinität des Substrats im Grundzustand korrelieren nicht notwendigerweise