3. Proteine Flashcards
1
Q
- Wie beeinflusst die Proteinaminosäuresequenz die Tertiärstruktur?
A
- AS-sequenz bestimmt wie sich Protein in 3D Struktur faltet.
2
Q
- Was ist der Vorteil 20 verschiedene Aminosäuren zur Bildung von Proteinen zu haben?
A
AS haben sehr verschiedene funktionelle Gruppen, die zu Proteinstruktur und Funktion beitragen.
Darüber hinaus können zahlreiche AS modifiziert werden –> erhoeht Verschiedenheit der funktionellen Gruppen weiter
3
Q
- Welche sind die drei aromatischen Aminosäuren?
A
- Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan
4
Q
- Welche Aminosäureseitenketten sind fähig zur Ionisierung?
A
- Asp, Glu, His, Cys, Tyr, Lys, und Arg.
5
Q
- Wie trägt das Proteinrückgrat zur strukturellen Stabilität bei?
A
- Proteinrückgrat enthält Peptidbindung mit ihren NH und C=O (Keton) Gruppen.
Die Bildung von WBBs zwischen H-Atom am N und O-Atom stabilisiert Konformation des Proteins.
6
Q
- Warum sind nicht alle theoretischen Kombinationen von phi und psi möglich?
A
- Sterische Behinderungen der Seitenketten machen manche Kombinationen und Winkel unmöglich.
7
Q
- Beschreiben Sie bitte einige Merkmale einer α-Helix.
A
Windungen der α-Helix sind durch WBB zw. Carbonyl-O-atom eines Restes und Amid-H-atom einer 4 Reste entfernten AS stabilisiert.
3,6 Aminosäure pro Drehung
WBB werden zw. AS ausgebildet, bei denen 2 AS-reste dazwischen liegen.
Dementsprechend liegen beide AS auf der gleichen Seite der Windung.
Helices sind praktisch immer rechtsgängig, aber auch linksgängige Helices sind, zumindest theoretisch,
möglich.
8
Q
- Was ist der “hydrophobe Effekt” und was bedeutet er für die Proteinstruktur?
A
3D Struktur eines wasserlöslichen Proteins wird durch Tendenz der hydrophoben Gruppen sich im Inneren zusammen zu lagern stabilisiert
9
Q
- Was ist eine Proteindomäne?
A
Eine Domäne ist ein definierter Bereich eines Proteins.
Häufig sind einzelne Domänen durch definierte Funktionenbestimmt.
10
Q
- Wieso hat Anfinsen in dem Ribonuclease-Experiment das Reduktionsmittel β-Mercaptoethanol dazugegeben?
A
Das Reduktionsmittel hat falsch gepaarte Disulfid-Brücken wieder reduziert und erlaubte so die Ausbildung der korrekten Paare, so dass sich die stabilste Konformation des Proteins ausbilden konnte.
11
Q
- Wieso ist es günstig wenn während der Proteinfaltung definierte Regionen bereits partiell richtig gefaltet sind?
A
- Wenn einzelne Regionen präferentiell interagieren, erhöhen sie die Stabilität bestimmter Konformationen während
der Proteinfaltung, und wirken sich so auf die Gesamtstruktur des Proteins aus.
12
Q
- Warum ist ein Assay während der Proteinreinigung nötig?
A
- Ein Assay erlaubt uns die Enzymaktivität des gewünschten Proteins mit Genauigkeit zu bestimmen. Dies ist wichtig um
zu bestimmen, ob bestimmte Reinigungsschritte in der Trennung des Proteins von anderen zellulären Stoffen effizient
sind.
13
Q
- Wie wird die Lactat-Dehydrogenase Aktivität getestet?
A
- Der Assay für die Enzymaktivität besteht in der Verfolgung des Anstiegs der Absorption bei 340 nm pro Minute. NADH
(reduziert Form) absorbiert Licht mit 340 nm, was bei der oxidierten Form (NAD+) nicht der Fall ist.
14
Q
- Wie unterscheiden sich Molekülausschuss- und Ionenaustausch-Chromatographie?
A
- Beide Methoden werden häufig in der Proteinreinigung genutzt. Die Molekülausschusschromatographie nutz poröse
Kügelchen und die Moleküle werden abhängig von ihrer Größe aufgetrennt. In der Ionenaustauschchromatographie
werden Proteine aufgrund ihrer Nettoladung und Affinität zum Säulematerial getrennt. Das Säulenmaterial enthält
positive oder negative geladene Moleküle.
15
Q
- Wie unterscheiden sich Röntgenstrukturanalyse und NMR-Spektroskopie?
A
- Röntgenstrukturanalyse (oder Röntgenkristallographie) benötigt einen Proteinkristall und nutzt die Eigenschaft, das
Elektronen Röntgenstrahlen beugen. NMR-Spektroskopie braucht keinen Proteinkristall, benötigt aber sehr stabile
Proteinlösungen und kann nur kleine bis mittelgroße Proteine (Molekulargewicht) untersuchen.
16
Q
- Warum sind für Vergleiche von Proteinen dreidimensionale Strukturen informativer als die Primärsequenz
Primärsequenz?
A
- Die Aminosäuresequenz kann Hinweise auf die Proteinfunktion und die Ähnlichkeiten zu anderen Proteine liefern.
Aber die Struktur kann viel mehr Information über die räumliche Anordnung geben. Diese Information ist besonderes
wichtig, um die Proteinfunktion zu verstehen. Der Vergleich von Strukturen kann Verwandtschaftsbeziehungen
aufdecken, die allein durch den Vergleich von Primärstrukturen nicht möglich sind.
17
Q
- Wie kann man bestimmen, ob zwei homologe Proteine Paraloge oder Orthologe sind?
A
- Mit funktionalen Studien: Paraloge haben ähnliche Sequenzen, aber unterscheiden sich in ihrer Funktion
18
Q
- Warum ist es für evolutionäre Studien effektiver Proteinsequenzen statt DNA Sequenz zu vergleichen?
A
- Wir können mit Aminosäuren besser statistische Vergleiche anstellen, weil es 20 Aminosäuren gibt aber nur 4 Basen
in der DNA-Sequenz. Außerdem können viele Basen- austausche bedeutungslos sein.
19
Q
- Wie machen wir ein Proteinsequenzalignment?
A
- Zwei Sequenzen werden verglichen und die beste Abgleichungen für alle möglichen Nebeneinanderstellungen
werden gesucht. In manchen Fällen, konstruiert man Lücken um die maximale Zahl von Abgleichungen zu bekommen.
Statistische Verfahren werden genutzt, um die beste Übereinstimmung zu bestimmen.
20
Q
- Was ist eine Substitutionsmatrix?
A
- Eine Substitutionsmatrix wird aus alignierten Sequenzen berechnet und die Punktwerte geben einen Eindruck davon,
wie oft eine Aminosäure ausgetauscht wurde.
21
Q
- Wie sind die dreidimensionalen Strukturen nutzbar für evolutionäre Vergleiche?
A
- Die strukturellen Informationen können mit spezifischen Funktionen korreliert werden. Ein Teil der Struktur muss
erhalten bleiben um die gleiche Funktion zu gewährleisten. Insofern können nur Änderungen in der Sequenz
auftreten, die die Struktur nicht verändern. Es ist schwierig zu bestimmen, welche Aminosäuren für die Struktur
entscheidend sind ohne dreidimensionale Information zu haben. Deswegen sind Vergleiche von Proteinen mit
ähnlicher Struktur informativer als Vergleiche von Sequenzalignments.
22
Q
- Was kann man sagen, wenn in einem Protein bestimmte Regionen wiederholt auftreten? Und was kann man machen,
um die Hypothese zu prüfen?
A
- Eine ähnliche Sequenz deutet auf ein Gen-Duplikationsereignis hin, welches eine wichtige funktionelle oder
strukturelle Rolle für diese Proteinregion andeutet. Die nächsten Schritte bestünden darin die statistische Signifikanz
dieser Wiederholungsregion zu testen und die dreidimensionale Struktur zu überprüfen.
23
Q
- Bitte erklären Sie kurz wie es möglich ist, dass zwei Proteine verwandt sein können, obwohl sie nur geringe
Sequenzidentitäten zeigen
A
- Die zwei Proteine können trotz sehr unterschiedlicher Primärsequenz, ähnliche Strukturen und Funktionen haben.
24
Q
- Welche Mutationen können zu bedeutenden Sequenzänderungen beitragen, aber gleichzeitig Funktion und Struktur
erhalten?
A
- Konservierte Aminosäureaustausche, z.B. von Glutamat zu Aspartat.
25
Q
- Warum ist es von Vorteil für Hämoglobin allosterische Eigenschaften zu besitzen?
A
- Hämoglobin bindet Sauerstoff mit positiver Kooperativität. Diese Kooperativität erlaubt eine hohe
Sauerstoffsättigung in den Lungen, wo der Sauerstoffpartialdruck am höchsten ist. Im Gewebe induziert der niedrigere
Sauerstoffpartialdruck die Freisetzung des Sauerstoffs. Die Kooperativität ermöglicht die Sauerstofflieferung an den
Ort wo Sauerstoff am meisten benötigt wird.
26
Q
- Was ist fetales Hämoglobin? Wie unterscheidet sich fetales Hämoglobin von adultem Hämoglobin?
A
- Fetales Hämoglobin (Fetales Hb) hat zwei α− und zwei γ-Ketten, während adultes Hämoglobin (HbA) zwei α− und zwei
β-Ketten hat. Die γ-Kette fetalen Hämoglobins ist wahrscheinlich das Ergebnis einer Gen-Duplikation und
nachfolgender divergenter Evolution. Die Unterschiede in den Ketten führen zu einer niedrigen Affinität für 2,3-BPG
in fetalem Hb. Dementsprechend hat fetales Hb eine noch höhere Affinität für Sauerstoff und dieser wird effizienter
vom HbA der Mutter zum Hb des Fötus transferiert.
27
Q
- Beschreiben Sie bitte die oktaedrische Koordinationssphäre des Eisen-Ions in Hb und Mb
A
- Das Eisen-Ion ist durch vier Stickstoff Atome vom Porphyrinszentrum koordiniert. Die fünfte Koordinationsstelle wird
durch das proximale Histidin der Globinkette gefüllt. Sauerstoff bindet an die sechste Koordinationsstelle des EisenIons.
28
Q
- Bitte zeichnen Sie die Sauerstoffbindungskurven für Mb und für Hb. Bitte markieren Sie die Partialdrücke von
Sauerstoff in der Lunge und in dem Gewebe.
A
- Vgl. Vorlesungsfolien.
29
Q
- Bitte beschreiben Sie die Struktur des normalen adulten Hb.
A
- Normal adultes HbA ist ein Tetramer. HbA enthält zwei α-Ketten und zwei β-Ketten. Jede Untereinheit hat eine
ähnliche Struktur wie Mb und enthält eine Häm-Gruppe. HbA kann am besten als ein Paar identischer αβ-Dimere
beschrieben werden. Dementsprechend kann jedes Hämoglobinmolekül bis zu vier Sauerstoffmoleküle binden.
30
Q
- Bitte beschreiben Sie kurz eine kooperative Bindung.
A
- Kooperative Bindung tritt in Proteine mit mehreren Untereinheiten und mit mehreren Bindungsstellen auf. Die
Bindung eines Liganden an einer dieser Stellen führt zu einer Konformationsänderung, die die Bindung an die
benachbarten Stellen beeinflussen. Die Bindungsstellen sind nicht unabhängig, sondern jede neue Bindung beeinflusst
die Affinität der nächsten Bindungsstelle.
31
Q
- Bitte beschreiben Sie das konzertierte Modell der allosterischen, kooperativen Bindung
A
- Das Protein liegt in zwei Konformationen vor: der T-Form (T: tense in Englisch) mit niedriger Affinität für den Ligand
und der R-Form (R: relaxed in Englisch) mit höherer Affinität für den Ligand. In dem konzertierten Modell sind alle
Moleküle in der T- oder R-Form. Bei jeder Proteinkonzentration gibt es ein Gleichgewicht zwischen den zwei Formen.
Die Erhöhung der Ligandenkonzentration verschiebt das Gleichgewicht von der T- zu der R-Form.
32
Q
- Bitte beschreiben Sie die Rolle von 2,3-Bisphosphoglycerat in der Funktion von Hb
A
- 2,3-Bisphosphoglycerat (2,3-BPG) ist ein relativ kleines anionisches Molekül, das in den Erythrozyten vorkommt. 2,3-
BPG bindet nur in der zentralen Kavität von Desoxyhämoglobin (T-Form). Die Größe der Kavität wird kleiner in der RForm, so dass 2,3-BPG in dieser Form nicht bindet. Die Anwesenheit von 2,3-BPG verschiebt das Gleichgewicht zur TForm. Die T-Form ist sehr instabil und ohne 2,3-BPG würde das Gleichgewicht in Richtung R-Form verschoben, so dass
unter normalen, physiologischen Bedingungen weniger Sauerstoff freigesetzt würde.
33
Q
- Bitte beschreiben Sie die chemischen Grundlagen des Bohr-Effekts.
A
- Der Bohr-Effekt, zuerst beschrieben durch Christian Bohr, ist die Desoxygenierung von Hb bei Absenkung des pHWertes. In desoxyHb bilden drei Aminosäuren Salzbrücken aus, die die T-Form stabilisieren. Eine der Brücken ist
zwischen dem C-terminalen β-His146 und einem Asp-Rest (β-Asp94). Bei Erhöhung des pH-Wertes wird diese
Salzbrücke zerstört, weil His deprotoniert wird und seine positive Ladung verliert. Bei niedrigen pH-Werten ist His
dagegen positiv geladen. Die Bildung der Salzbrücken verschiebt das Gleichgewicht von der R-Form zur T-Form und
führt zur Freisetzung von Sauerstoff.
34
Q
- Bitte beschreiben Sie wie Kohlendioxid die Sauerstoffsättigung von Hämoglobin beeinflusst.
A
- Eine Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration führt zur Freisetzung von Sauerstoff aus Hb. Je aktiver das Gewebe ist,
desto höher ist der Metabolismus und desto mehr CO2 wird gebildet. Diese Gewebe haben einen erhöhten
Sauerstoffverbrauch, um mehr Energie zu produzieren. Kohlendioxid reagiert mit der N-terminalen Aminogruppe und
bildet negativ geladene Carbamat-Gruppen aus. Diese Gruppen können Salzbrücken bilden und stabilisieren die TForm. Bei erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen wird das Gleichgewicht von der R-Form zur T-Form verschoben,
was zur Freisetzung von Sauerstoff an das Gewebe mit der höchsten Kohlendioxidproduktion führt.
35
Q
- ____________ ist eine reaktive Sauerstoffspezies, die schädlich für biologische
Materialen ist.
A
Superoxid
36
Q
- ____________ ist der organische Teil der Hämgruppe in Hämoglobin.
A
Protoporphyrin
37
Q
- ____________ist die chemische Verbindung in der Kohlendioxid im Blut transportiert wird.
A
Bikarbonat Ion (HCO3-)
38
Q
- Diese Substanz wird gebildet, wenn Kohlendioxid und Wasser reagieren.
A
Kohlensäure (H₂CO₃)
39
Q
- Diese Art von Hämoglobin ist aus zwei α-Ketten und zwei γ-Ketten aufgebaut.
A
Fetal
40
Q
- ____________ist das Molekül, das verantwortlich ist für die Sauerstoffspeicherung in Muskeln.
A
Myoglobin
41
Q
- Dieses oxidierte Hämoprotein kann kein Sauerstoff binden.
A
Metmyoglobin
42
Q
- Diese Bindungsart zeigt eine sigmoidal geformte Bindungskurve.
A
Kooperativ
43
Q
- Diese Bedingung ist das Ergebnis einer einzeln Mutation in der β-Kette von Hämoglobin.
A
Sichelzellanaemie
44
Q
- Unter Normalbedingungen liegt das Eisen in Myoglobin und Hämoglobin im _______
Oxidationszustand vor
A
Eisen(II)
45
Q
- Die Fähigkeit von Myoglobin Sauerstoff zu binden, ist abhängig von einer
prothetischen Gruppe namens ___________.
A
Haem
46
Q
- Das Eisenatom in Hämoglobin ist von den vier Stickstoffatomen des Porphyrins
koordiniert, sowie vom proximalen ___________ der Polypeptidkette.
A
Histidin
47
Q
- Die Bindung von 2-3-Bisphosphoglycerat in Hämoglobin __________ dessen
Affinität für Sauerstoff.
A
erniedrigt
48
Q
- Der Effekt des pH-Werts auf die Sauerstoffbindung von Hämoglobin heißt
___________.
A
Bohr-Effekt
49
Q
- Kohlendioxid reagiert mit den terminalen Aminogruppen von Hämoglobin und bildet
Carbamatgruppen, welche eine ________ Ladung haben.
A
negative
50
Q
- Während normales, adultes Hämoglobin (HbA) einen Glutamatrest in der β6 Position
hat, ist diese Position durch einen _________-Rest in Sichelzellanämie (HbS) besetzt
A
Valin
51
Q
- Wenn der Partialdruck von Kohlensäure erhöht wird, ____________ sich die
Sauerstoffbindung von Hämoglobin.
A
erniedrigt
52
Q
- 2,3-Bisphosphoglycerat bindet nur an die __________-Form von Hämoglobin.
A
T
53
Q
- Welche Faktoren können die Sauerstoffbindung von Myoglobin beeinflussen?
A
Der Partialdruck von Sauerstoff, pO2
54
Q
- Welche Aussage über den Unterschied zwischen Hämolgobin und Myoglobin ist korrekt?
? check question
A
Hämoglobin zeigte eine kooperativ Sauerstoffbindung und Myoglobin nicht.
55
Q
- Welcher Satz über Myoglobin ist nicht korrekt?
? question
A
Die Häm-Gruppe ist durch zwei Disulfidbrücken an die Globinkette gebunden.
56
Q
- Die Struktur des normalen adulten Hämoglobins ist
A
Ein Tetramer aus zwei αβ Dimeren aufgebaut.
57
Q
- Welcher Satz über fetales Hämoglobin ist richtig?
A
Fetales Hämoglobin ist aus zwei α und zwei γ Untereinheiten aufgebaut.
58
Q
- Die Sauerstoffbindung von Hämoglobin ist besser beschrieben durch:
A
Ein kombiniertes sequenzielles-konzertiertes Modell.
59
Q
- 2,3-Biphosphoglycerat…
a) bindet in der zentralen Tasche in der T-Form von Hämoglobin.
b) bindet vorzugsweise an Desoxyhämoglobin und stabilisiert es.
c) ist Teil der roten Blutkörperchen.
d) Alle von oben
e) Keine von oben
A
alle von oben
60
Q
- Was ist der Bohr-Effekt?
A
Die Regulation von Hämoglobin durch Wasserstoffionenbrücken und
Kohlendioxid.
61
Q
- Welcher der folgenden Sätze über Hämoglobin und Sauerstofftransport ist richtig?
A
Die Bindung jedes O2 –Moleküls an Hämoglobin erhöht dessen Affinität für das
nächste O2
62
Q
- Welcher der folgenden Sätze beschreibt den Bohr-Effekt am besten?
a) Die Erniedrigung des pH-Wertes führt zur Freisetzung von Sauerstoff aus
Hämoglobin.
b) Die Erhöhung des Kohlendioxiddrucks führt zur Freisetzung von Sauerstoff aus
Hämoglobin.
c) Die Erhöhung des pH-Wertes führt zur Bildung von mehr in der T-Form
vorliegendem Hämoglobin.
d) Alle von oben.
e) a und b.
A
a und b
63
Q
- Welcher der folgenden Sätze über das Gleichgewicht ist richtig?
CO2 + H2O ↔ H2CO3
a) Die Erhöhung des Kohlendioxiddrucks führt zur Absenkung des pH-Wertes.
b) Diese Reaktion wird durch die Carboanhydrase katalysiert.
c) Kohlensäure dissoziiert in Wasserstoffanionen und Bicarbonat-Ionen, HCO3-.
d) Die Mehrheit des Kohlendioxids wird in Form von Bicarbonat-Ionen zu den
Lungen transportiert.
e) Alle von oben
A
alle von oben
64
Q
- Kohlendioxid bildet Carbamatgruppen in Proteinen durch Reaktionen mit…
A
N-terminale Aminogruppen
65
Q
- Welcher der folgenden Sätze über die Sauerstoffsättigungskurve der Proteine X und Y
ist korrekt? (blau X, pink Y)
https://images.app.goo.gl/vK7Bwdqj5LeK6Rxc6
A
Protein X ist fetales Hämoglobin und Protein Y ist normales, adultes Hämoglobin.
66
Q
- Welcher den folgenden Sätze über die Sauerstoffsättigungskurve der Proteine X und Y
ist nicht korrekt?
https://images.app.goo.gl/vK7Bwdqj5LeK6Rxc6
A
Protein X zeigt kooperative Bindung und Protein Y nicht.
67
Q
- Welcher der folgenden Sätze über Modelle, die kooperative Bindungen beschreiben,
ist nicht korrekt?
A
Alle bekannten allosterischen Proteine folgen entweder dem konzertierten oder
dem sequenziellen Modell.
68
Q
- In Anbetracht der Sauerstoffbindungskurve bei drei verschiedenen pH-Werten (7.6,
- 4 und 7.2), welche der Sätze ist korrekter?
? check quiz for full question
A
Kurve Y sollte bei pH 7.4 sein.
69
Q
- Was ist zu erwarten, wenn ein Lys-Rest durch einen Ser-Rest in der BPGBindungsstelle des Hämoglogin substituiert ist?
A
BPG würde weniger fest binden, weil eine positive Ladung verloren geht.
70
Q
Alanin
A
Ala, A
71
Q
Arginin
A
Arg, R
72
Q
Asparagin
A
Asn, N
73
Q
Asparaginsaeure
A
Asp, D
= Aspartat
74
Q
Cystein
A
Cys, C
75
Q
Glutamin
A
Gln, Q
76
Q
Glutaminsaeure
A
Glu, E
77
Q
Glycin
A
Gly, G
78
Q
Histidin
A
His, H
79
Q
Isoleucin
A
Ile, I
80
Q
Leucin
A
Leu, L
81
Q
Lysin
A
Lys, K
82
Q
Methionin
A
Met, M
83
Q
Phenylalanin
A
Phe, F
84
Q
Prolin
A
Pro, P
85
Q
Serin
A
Ser, S
86
Q
Threonin
A
Thre, T
87
Q
Tryptophan
A
Trp, W
88
Q
Tyrosin
A
Tyr, Y
89
Q
Valin
A
Val, V
