Proteine Flashcards
Aufbau von Proteinen
- Primärstruktur: über kovalente Peptidbindungen verknüpfte Aminosäureketten - Sekundärstruktur: dreidimensionale Strukturen durch günstige WBB, VdW - Tertiärstruktur: Proteinunterstruktur komplett gefaltet, WBB, VdW, hydrophobe WW - Quaartärstruktur: Gesamtproteinstruktur durch Zusammenlagerung mehrerer Tertiärstrukturen, z.B. über Difuslfidbrücken, kovalente Bindungen
Resonanzstrukturen von Peptidbindungen
- Doppelbindungscharakter der Peptidbindung - Äquivalente Bindungsschemata - Trans-Stellung bevorzugt - Cis-Stellung kommt schnell zu sterischen Kollisionen
Torsionswinkel
- Maß für die Rotationsmöglichkeiten um eine Bindung
- Wert in der Regel zwischen -180° und 180°
- Phi Φ: zwischen C(alpha) und N
- Psi ψ: zwischen C(alpha) und Carbonylkohlenstoffatom

Ramachandrandiagramm
- Darstellung günstiger und ungünstiger Torsionswinkel

α-Helix
- stabilisiert durch WBB zwischen den Aminosäuren
- n und n+4 sind vrbunden
- 3,6 AS pro Drehung
- Reste nach außen gerichtet
- 5,4 A = 0,54 nm pro windung

β-Faltblatt
- antiparallel
- gemischt
- parallel
- mehr WBB ausgebildet
- Reste abwechselnd nach oben und unten
*

β-Kehre
- Bereich, der zwischen antiparallelen beta-Faltbllatt die Richtung umkehrt
- CO-Gruppe (i) und NH-Gruppe (i+3) verbunden über WBB

Domänen und Untereinheiten von Proteinen
Domäne
- Bereich eines Proteins mit stabiler, meist kompakter Faltungsstruktur
- funktional und strukturell unabhängig von benachbarten Abschnitten
- Protein kann als einer oder mehreren Domänen bestehen
Untereinheit
- einzelnes Proteinmolekül
- lagert mit anderen Proteinmolekülen zusammen
- bilden gemeinsam funktionsfähigen Proteinkomplex
Wie tragen Disulfidbrücken zur Proteinfaltung bei?
- verknüpfen Proteinuntereinheiten miteinander
- 2 Cyteine bilden kovalente Disulfidbrücke unter Abspaltung von 2H
- durch Zugabe von beta-Mercaptoethanol können Disulfidbrücken zu freien Thiolen reduzieren
weitere Denaturierungsmittel
- Guanidiniumchlorid
- Harnstoff
- Aufbrechen von WBB
- geringere Konzentrationen fördern hydrophoben Effekt und stabilisieren Proteine
Was bedeutet kooperative Faltung
- rasche und spontane Assemblierung der AS-kette in ihre native Struktur
Welche Eigenschaften eines Proteins kann zur Trennung in der Reinigung genutzt werden?
- Ladung
- Ionenaustauschchromatographie
- Größe
- Gelfiltrationschromatographie
- SDS-Page
- Polarität
- Hydrophobe Interaktionschromatographie
- Bindungsspezifität
- Affinitätschromatographie
Wie erlaubt uns die Röntgenstrukturanalyse Proteinstrukturen mit atomarer Auflösung zu bstimmen?
- Ermittlung der 3D-Struktur eines Proteins
- Auflösung entspricht Wellenlänge einer kovalenten Bindung
- Grundlagen der Röntgenkristallografie
- Elektronen beugen Röntgenstrahlen
- Gebeugte Wellen erfahren unter bestimmten Bedingungen eine konstruktive Interferenz
- Ort und Intensität der gebeugten Wellen hängen von der Anordnung der Atome/Elektronen ab
- Mechanismus der Röntgenkristallografie
- Protein in kristalline Struktur –
- Zugabe von Ammoniumsulfat
- Zu konzentrierte Proteinlösung
- Verringert Löslichkeit
- Begünstigt Bildung von hochgeordneten Kristallen
- Erzeugung Röntgenstrahlen
- Beschleunigung von Elektronen auf eine Aufprallfläche aus Kupfer
- Fokussierter Strahl auf Proteinkristall
- Größter Teil des Strahls geht durch Kristall
- Geringer Teil wird gestreut
- Gebeugte Sstrahlen werden von Röntgenfilm/elektronischem Festkörperdetektor registriert
- Beugungsmuster liefert Fülle von Informationen über Struktur des analysierten Proteins
- Funktion des Proteins
- Spezzifität der aktiven Zentren
- Bindungsstellen durch Anordnung der Atome
- Reaktionsmechanismus
- Auswirkungen von Mutationen
- Notwendige Eigenschaften von Medikamenten sowohl zur Hemmung als auch Verstärkung
- Protein in kristalline Struktur –
Wie manifestieren sich evolutionäre Verwandtschaftsbeziehugen in Proteinsequenzen?
Ähnlichkeit zwischen den Sequenzen
Wie unterscheiden sich Paraloge und Orthologe
*
Zwei Klassen von Homologie
- Paraloge
- Homologe, die im selben Organismus vorkommen
- entstanden durch Genverdopplung
- Orthologe
- verschiedene Organismen
- haben ähnliche/gleiche Funktion
- entstanden durch vertikale Evolution
Was verrät die Sequenzidentität über die mögliche Homologie?
kdfjg
Was sind divergente und konvergente Enzymevolutionen?
Divergente enzymevolution
- von gemeinsamen Vorfahren abstammend
- Regionen und AS-Reste, die für Funktion entscheidend sind, sind stärker konserviert
- Beispiel: Häm-Gruppe mit Eisenatom in Myoglobin und Hämoglobin
Konvergente Enzymevolution
- Unterschiedliche Evolutionswege führen zu derselben Lösung
- Beispiel: Chymotrpsin und Subtilisin
- Ser, His und Asp nahezu selbe räumliche Anordnung
- Sekundärstrukturen unterscheiden sich
- Schlüssel-AS nicht an der selben position
- Verwandtschaft unwahrscheinlich
Wie bindet Myogloin Sauerstoff?
- Hämgruppe: Protoporphyrin mit Eisen als Zentralatom
- Oxidationszustand Fe(II) bindet O2
- Eisen mit Histidin gebunden an 5. Koordinationsstelle
- Koordinationsstelle Ort der O2 Bindung
- Desoxyhämoglobin:
- K unbesetzt,
- Fe-Ion zu groß
- passt nicht in vorgegebene Vertiefung
- 0,04 nm außerhalb
- Oxymyoglobin
- K besetzt
- Elektronen innerhalb Fe-Ion verschoben
- Fe wird kleiner
- passt in Porphrinebene
Wie binet Hämoglobin Sauerstoff?
- Kooperative Bindung
- Desoxyhämoglobin: T-Form
- Oxyhämoglobin: R-Form
Wie kann man mittels zweier verschiedener Modelle die kooperative Bindung beschreiben?
konzertiertes Modell - MWC-Modell
- Übergang von einer Form zur anderen und Tendenz zum Übergang im GGW
- konzertiert, da alle UE sich umwandeln in die andere Form
Sequenzielles Modell - KNF-Modell
- beladene UE verändert Form
- Erhöht Affinität der Umliegenden

Was ist ein allosterischer Effektor und welche Effektoren wirken auf die O2-Bindung von Hämogloin ein?
- andere Struktur
- vermindert Affinität
- 2,3-Bisphosphoglycerat als allosterischer Effektor
- vermindert Affinität zu O2
- 2,3-BPG bindet in Tasche, die nur in T-Form vorhanden
- stabilisiert T-Form
Wie entsteht der Bohr-Effekt?
- Regulation der O2-Bindung durch H+ und CO2 bezeichnet man Bohr-Effekt
- bei pH-Wert-Senkung, verringert sich auch die Affinität von Hämoglobin zu Sauerstoff
- H+ und CO2 als allosterische Effektoren
- Gewebe mit hohem Bedarf, z.B Muskeln erzeugen große Mengen an H+ und CO2
- Hämoglobin reagiert aud diese phsiologischen Signale
- Freisetzung von O2
- Mechanismus der Freisetzung
- hohe CO2 Konzentration bewirkt Abfall pH-Wert: CO2 + H2o –> H2CO3
- Beschleunigung durch Carboanhydrase
- direkte chemische WW zwischen CO2 und Hämoglobin: CO2 stabilisiert Desoxyhämoglobin, indem es mit den endständigen Aminogruppen reagiert und Carbamatgruppen bildet
Wie beeinflusst die Proteinaminosäuresequenz die Tertiärstruktur?
Die Aminosäuresequenz bestimmt, wie sich das Protein in eine dreidimensionale Struktur faltet
Was ist der Vorteil von 20 verschiedenen AS zur Bildung von Proteinen
- unterschiedliche funktionelle Grupen
- trgen zur Struktur und Funktion bei
- Modifikationen der AS
