Lernziele - Proteine

Question 1

Aufbau der Proteine

Answer 1

1. Primärstruktur (Aminosäurekette)
2. Sekundärstruktur (β-Faltblatt/ α-Helix –> am stabilsten)
3. Tertiärstruktur (gefaltete Sekundärstruktur)
4. Quartärstruktur (Aneinander gelagerte Tertiärstrukturen)

Question 2

Resonanzstrukturen der Peptidbindung

Answer 2

Cis-/Trans

Question 3

Was sind Phi­‐ und Psi­‐Torsionswinkel?

Answer 3

φ beschreibt den Torsionswinkel um die Cα-N-Einfachbindung

ψ bezeichnet den Torsionswinkel um die Cα-C-Einfachbindung.

–> Welche Torsionswinkel für φ und ψ in Proteinen möglich sind, zeigt der Ramachandran-Plot

Question 4

Aufbau und Stabilisierung der α-Helix

Answer 4

Die α-Helix ist eine rechtshändig gedrehte Spirale mit durchschnittlich 3,6 Aminosäureseitenketten pro Umdrehung. Pro Windung wird so ein Fortschritt von p = 0,54 nm (5,4 Å) erzielt. Stabilisiert wird sie durch eine Wasserstoffbrückenbindung zwischen dem Carbonylsauerstoff der n-ten und dem Amidproton der (n+4)-ten Aminosäure desselben Moleküls.

Die Aminosäure Prolin (“Strukturbrecher”) lässt sich nicht ohne weiteres in die Helix einfügen (nur an den Positionen 1-4, vom Aminoende aus gesehen, ist dies möglich). Wo Prolin auftritt, kommt es zu Abweichungen von der regelmäßigen Struktur, da es keine HH-Bindung eingehen kann (vollständig gebunden).

Question 5

Aufbau und Stabilisierung der β-Faltblätter

Answer 5

Auf Grund der Anwesenheit von Seitenketten sind β-Faltblätter nicht flach sondern ziehharmonikaähnlich geriffelt (engl. pleated). Dadurch legen sich Teile der Aminosäurenkette längs nebeneinander, entweder parallel (paralleles Faltblatt) oder antiparallel (antiparalleles Faltblatt), so dass die Peptidgruppen wie in den Flächen und die dazwischenliegenden C-Atome wie in den Kanten eines mehrfach gefalteten Blattes liegen. Es gibt auch gemischte Falblätter!

Dabei treten die Peptidbindungen mehrerer Ketten in Wechselwirkung. Es bilden sich die zur Stabilisierung notwendigen Wasserstoffbrückenbindungen entlang des Polypeptidrückgrats, welche in Zweierpaaren im Abstand von 7,0 Å vorkommen.

–> Bevorzugte Anordnung bei AS mit kleinen Resten (Gly, Ala, Ser)

Question 6

Was ist eine β-Kehre?

Answer 6

β-Kehren (oder β-Schleifen) bestehen aus vier Aminosäuren, wobei sich zwischen der Carbonylfunktion der ersten und Aminofunktion der vierten (bzw. der n- und (n+3)-) Aminosäure eine Wasserstoffbrückenbindung ausbildet. Diese Art der Verknüpfung wird deshalb auch als 4→1 geschrieben.

Question 7

Welchen Beitrag leisten die Disulfid-­Brücken zur Proteinfaltung?

Answer 7

Stabilisiert Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur nach der Translation in Form von kovalenter Bindung

Question 8

Wieso wird die Proteinfaltung als kooperativ bezeichnet?

Answer 8

Sobald eine Bindung im Protein gelöst wird, lösen sich alle anderen auch

Question 9

Prolylisomerasen

Answer 9

Wenn die Proteine entstehen und sich falten verläuft die cis/trans-Prolylisomerisierung sehr langsam.

Prolylisomerasen verringern die für die Aktivierung notwendige Energie und beschleunigen die Einstellung des Gleichgewichts.

Question 10

Welche spezifischen Eigenschaften eines Proteins nutzt die Proteinreinigung?

Answer 10

• Ladung:
  Ionenaustauschchromatographie,Elektrophorese
• Polarität:
  Hydrophobe,Interaktionschromatographie
• Größe:
  Gelfiltrationschromatographie, SDS-PAGE
• Bindungsspezifität:
  Affinitätschromatographie

Question 11

Wie erlaubt uns die Röntgenstrukturanalyse Proteinstrukturen mit atomarer Auflösung zu bestimmen?

Answer 11

1. ) Elektronen beugen die Röntgenstrahlen.
2. ) Die gebeugten Wellen erfahren unter bestimmten Bedingungen eine konstruktive Interferenz (Kristall).
3. ) Ort und Intensität der gebeugten Wellen hängen von der Anordnung der Atome/Elektronen ab.

Question 12

Trennung von Proteingemischen?

Answer 12

Durch SDS-Gelelektrophorese

Question 13

Definition Paraloge / Homologe

Answer 13

• Paraloge: Homologe, die im gleichen Organismus vorkommen (entstanden durch Gen-Verdopplung).
• Orthologe: kommen in verschiedenen Organismen vor und haben sehr ähnliche/gleiche Funktionen (entstanden durch vertikale Evolution).

Question 14

Definition divergente / konvergente Enzymevolution

Answer 14

• Konvergent:
  die unabhängige (nicht auf gemeinsamer Abstammung beruhende) Entwicklung von ähnlichen Merkmalen
• Divergent:
  die auf gemeinsamer Abstammung beruhende Entwicklung von ähnlichen Merkmalen

Question 15

Wie binden Myoglobin und Hämoglobin Sauerstoff?

Answer 15

Myoglobin: nicht kooperativ

Hämoglobin: Kooperativ –> sigmoidaler Kurvenverlauf

Question 16

Zwei verschiedene Modelle zur Beschreibung der kooperativen Bindung

Answer 16

• Konzertiertes Modell (MWC-Modell):
  
  • T-Form: tensed, ohne O2, geringe O2-Affinität
  • R-Form: relaxed, mit O2, hohe O2-Affinität
• Sequentielles Modell (KNF-Modell)

Question 17

Was ist ein allosterischer Effektor?

Answer 17

Er verändert die Proteinaktivität und damit die Reaktionsgeschwindigkeit

Question 18

Welche Effektoren wirken auf die O2-Bindung von Hämoglobin ein?

Answer 18

• D-2,3-Bisphosphoglycerat
• Kohlendioxid
• Protonen

Question 19

Wie entsteht der Bohr-Effekt?

Answer 19

Der Bohr-Effekt bezeichnet das Sinken der Affinität von Hämoglobin (Hb) zu Sauerstoff, wenn der pH-Wert sinkt oder die CO2-Konzentration steigt.

• sinkender pH-Wer –> Mehr T- als R-Form liegt vor
• -> Protonierung –> Positive Ladung –> Salzbrücke zw. His und Asp –> Stabilisierung der T-Form
• CO2-Abgabe von Zellen an Blut –> O2 reagiert an 1.AS zu Carbamat –> Salzbrücke