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3.2: Protein-Organisation
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PROTOKOLLE

3.2: Protein-Organisation

Überblick

Proteine sind grundlegende Bausteine des Lebens und erfüllen viele verschiedene Funktionen in der Zelle. Sie werden aus Aminosäuren gebildet. Die Abfolge der Aminosäuren wird als Primärstruktur eines Proteins bezeichnet. Lokale Wechselwirkungen einzelner Aminosäuren führen dazu, dass sich diese lineare Kette zu Sekundärstrukturen faltet. Interaktionen entfernter Aminosäuren führen zu einer weiteren Faltung des Proteins, welche man Tertiärstrukturen nennt. Der Aufbau mehrfach gefalteter Ketten (Untereinheiten) wird als quaternäre Proteinstruktur bezeichnet.

Die Ordnung der Aminosäuren bestimmt die Primärstruktur

Aminosäuren, die in einer Kette miteinander verbunden sind, werden als Polypeptide bezeichnet. Diese Aminosäuren sind durch ihre Amino (–NH3) und Carboxyl (–COOH) Gruppen miteinander verbunden, welche Peptidbindungen bilden. Das Grundgerüst des Proteins bilden diese Ketten von verknüpften Kohlenstoff- und Stickstoffatomen. Die Aminosäureseitenketten stehen dabei senkrecht ab. Die Reihenfolge der Aminosäurereste in der Polypeptidkette ist die Primärstruktur.

Wasserstoffbindungen zwischen engen Aminosäureresten liefern den Baustein für die Sekundärstruktur

Die Amino- und Carboxylgruppen des Proteingerüstes können Wasserstoffbrückenbindungen bilden. Wenn mehrere Aminosäurereste in unmittelbarer Nähe Wasserstoffbrückenbindungen bilden, können sich lokale Strukturen wie Alpha-Helices und Beta-Faltblätter bilden. Dies sind häufig lokalisierte Strukturen, aus denen die sogenannte Sekundärstruktur eines Proteins entsteht.

Die Wechselwirkungen von entfernten Seitenketten bestimmen die Tertiärstruktur

Die Tertiärstruktur eines Proteins beschreibt die 3-dimensionale Anordnung des Proteins. Um eine Tertiärstruktur zu stabilisieren, interagieren auch Aminosäurereste miteinander, die innerhalb der Polypeptidkette weit voneinander entfernt sein können. Diese Wechselwirkungen können schwach und nicht-kovalent (z.B. Ionenbindungen, hydrophobe Wechselwirkungen oder Wasserstoffbrücken) oder stark und kovalent (z.B. Disulfidbrücken) sein. Alle Wechselwirkungen tragen zur Form des Proteins und seiner Funktion bei.

Mehrere Polypeptidketten können ein einzelnes Protein bilden

Bisher haben wir Proteine betrachtet, die aus einer einzigen Polypeptidkette bestehen. Viele Proteine bestehen jedoch auch aus Untereinheiten, die jeweils aus einer Polypeptidkette bestehen. Die Zusammensetzung und Interaktion mehrerer Proteinuntereinheiten wird als quaternäre Struktur bezeichnet.

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