Proteine – Einführung

Proteine – Einführung Übung

• Gib an, was Proteine sind.

  Tipps

  Zwei Antworten sind richtig.

  Lösung

  Proteine werden ebenfalls Eiweiße genannt.
  Sie gehören wie die Kohlenhydrate und Nukleinsäuren zu den biologischen Makromolekülen und werden oft auch als Bausteine des Lebens bezeichnet, da sie im menschlichen Körper für sehr viele und sehr wichtige Funktionen benötigt werden.

• Nenne Beispiele für Proteine oder Strukturen, die aus Proteinen bestehen.

  Tipps

  Strukturproteine dienen als Gerüststoffe in Haut, Knochen, Knorpel oder Haaren.

  Hämoglobin ist ein eisenhaltiger Proteinkomplex unserer roten Blutkörperchen.

  Motorproteine kommen in Muskeln vor.

  Enzyme funktionieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip.

  Eine Antwortmöglichkeit ist falsch und bleibt somit übrig.

  Lösung

  Proteine werden für sehr viele wichtige Funktionen in unserem Körper benötigt. Man trifft sie also in zahlreichen unterschiedlichen Geweben und Zellen an.
  Proteine sind essenziell für unsere Muskeln, die uns zur Fortbewegung befähigen.
  Als Strukturproteine sind sie die Gerüststoffe unserer Haut, Knochen, Knorpel und Haare.
  Außerdem sind Proteine die Bestandteile von Antikörpern, den meisten Enzymen und vielen Hormonen.
  Hämoglobin ist ein eisenhaltiger Proteinkomplex, der für die rote Farbe der roten Blutkörperchen verantwortlich ist und Sauerstoff bindet.
  Kurz gesagt: Proteine sind bedeutsam für die Prozesse und Strukturen in unserem Körper.

• Stelle den Aufbau einer Aminosäure dar.

  Tipps

  Das Grundgerüst der verschiedenen Aminosäuren ist gleich.

  Alle Aminosäuren enthalten zwei funktionelle Gruppen: eine Aminogruppe und eine Carboxygruppe.

  Zwei falsche Antwortmöglichkeiten bleiben übrig.

  Lösung

  Proteine sind Makromoleküle, also sehr große Moleküle, die aus vielen kleineren Bestandteilen, den Aminosäuren, aufgebaut sind. Wir Menschen besitzen 21 Aminosäuren.
  Das Grundgerüst dieser Aminosäuren ist gleich: An einem zentralen Kohlenstoffatom befinden sich zwei funktionelle Gruppen: die Aminogruppe und die Carboxygruppe.
  Der Unterschied liegt in der Seitenkette, die in Länge und auch in zusätzlichen funktionellen Gruppen variieren kann.
  Reagieren Aminosäuren miteinander, entsteht ein Peptid. Dabei verbindet sich die Carboxygruppe einer Aminosäure mit der Aminogruppe einer anderen Aminosäure. Da bei dieser Reaktion Wasser frei wird, spricht man von einer Kondensation.

• Beschreibe die vier Proteinstrukturen.

  Tipps

  Jedem Bild wird eine Strukturebene der Proteine zugeordnet. Darunter versteht man die Primärstruktur, die Sekundärstruktur, die Tertiärstruktur und die Quartärstruktur.

  Die Primärstruktur ist eine lineare, festgelegte Aneinanderreihung verschiedener Aminosäuren.

  Ein Proteinkomplex ist die räumliche Anordnung aus mehreren Untereinheiten.

  Lösung

  Proteine tauchen in der Realität nicht als geradlinige Kette auf: Ihre Struktur ist viel komplexer. Du kannst sie dir ähnlich wie ein Wollknäuel vorstellen.
  Aufgrund ihrer Komplexität werden die Strukturen der Proteine noch einmal unterteilt in: Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur und Quartärstruktur.

  Die Primärstruktur beschreibt die Reihenfolge der Aminosäuren, also die Aminosäuresequenz. Die Aminosäuren sind über eine kovalente Bindung, die Peptidbindung, miteinander verknüpft.

  Bei der Sekundärstruktur geht es nicht um kovalente Verbindungen wie bei der Primärstruktur, sondern um zwischenmolekulare Kräfte. So können sich zwischen funktionellen Gruppen zusätzliche Bindungen ausbilden, beispielsweise Wasserstoffbrückenbindungen, wodurch eine gefaltete Struktur entsteht. Diese Struktur wird bei einer spiralförmigen Anordnung α-Helix und bei einer regelmäßigen Faltung β-Faltblatt genannt.

  Die Tertiärstruktur besteht aus mehreren miteinander verbundenen Sekundärstrukturen, wodurch eine erneute Faltung und dadurch eine vollständig raumfüllende Struktur der Aminosäurenkette entsteht. Das ist ebenso auf Wechselwirkungen der funktionellen Gruppen zurückzuführen, wie den eben genannten Wasserstoffbrückenbindungen, aber auch beispielsweise auf zusätzliche Disulfidbrückenbindungen, die zwischen einigen Aminosäuren gebildet werden können.

  Die Quartärstruktur besteht aus mehreren, untereinander verbundenen Tertiärstrukturen, die eine funktionelle Einheit bilden. Sie ist ein Proteinkomplex aus verschiedenen Untereinheiten. Die Wechselwirkungen ähneln den Wechselwirkungen der Tertiärstruktur.

• Definiere die verschiedenen Bezeichnungen für Peptide.

  Tipps

  Eine Verbindung von 20 Aminosäuren ist ein Polypeptid.

  Eine Verbindung aus sieben Aminosäuren ist ein Oligopetid.

  Lösung

  Proteine sind Makromoleküle, also sehr große Moleküle, die aus vielen kleineren Bestandteilen, den Aminosäuren, aufgebaut sind.
  Wir Menschen besitzen 21 Aminosäuren. Verbinden sich Aminosäuren, bildet sich ein Peptid. Die entstehende kovalente Bindung zweier Aminosäuren wird entsprechend Peptidbindung genannt.
  Bei Peptiden heißen Verbindungen aus zwei Aminosäuren Dipeptide, Verbindungen mit bis zu neun miteinander verknüpften Aminosäuren werden als Oligopeptide und mit mehr als neun Aminosäuren als Polypeptide bezeichnet.
  Bei mehr als 100 aneinanderhängenden Aminosäuren spricht man letztlich von einem Protein.

• Zeige die Funktion verschiedener Proteine auf.

  Tipps

  Pepsin kommt im Magen vor.

  An der Regulation des Blutzuckerspiegels ist beispielsweise auch das Hormon Glucagon beteiligt.

  Actin und Myosin sind in den Muskelzellen vorhanden.

  Lösung

  Proteine übernehmen vielfältige Aufgaben und Funktionen in unserem Körper:

  • Strukturproteine, beispielsweise Kollagen, dienen als Gerüststoff. Kollagen ist das häufigste Protein im Körper und in verschiedenen Geweben wie Haut, Knochen, Sehnen und Knorpel zu finden.
  • Im Muskel vorkommende Proteine wie Actin und Myosin dienen der Muskelkontraktion und damit auch der Fortbewegung.
  • Viele Proteine agieren als Enzyme und katalysieren Stoffwechselprozesse in unserem Körper. Ein Beispiel ist das Verdauungsenzym Pepsin, das dabei hilft, Proteine in kleinere Peptide abzubauen.
  • Ein Beispiel für ein wichtiges Transportprotein in unserem Körper ist das Hämoglobin. Es ist für den Sauerstofftransport in unserem Blut verantwortlich.
  • Einige Proteine gehören auch zur Gruppe der Hormone. Ein Beispiel ist das Insulin, das der Regulation des Blutzuckers dient.
  • Antikörper bestehen aus Proteinen und sind sehr wichtig für die Immunabwehr.