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Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur

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Dicty
Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Beschreibung Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur

In diesem Video erfährst du einiges zu der Stoffklasse der Proteine. Vielfalt der Proteine wird anhand von Beispielen aus dem Alltag kurz vorgestellt und grundlegende Eigenschaften und Funktionen erklärt. In diesem Zusammenhang wird dir auch der Begriff Proteom erklärt. Du lernst weiter, aus wie vielen Aminosäuren ein Protein aufgebaut ist und wie fehlerhafte Proteine entstehen können. Danach wird die Struktur von Proteinen näher betrachtet. Dabei lernst du anhand von Bildern die Unterschiede zwischen Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur und Quartärstruktur kennen.

Transkript Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur

Hallo. In diesem Video geht es um Proteine.

Proteine werden auch Eiweiße genannt. Aber sie sind viel mehr als nur das Weiße vom Ei. Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Moleküle. Sie gehören zu den Grundbausteinen jeder lebenden Zelle und sind die Voraussetzung für die Struktur und Funktion der Zellen. Die meisten strukturgebenen Proteine sind faserförmig. Dazu gehört das Aktin, das in den Muskel-, aber auch allen anderen Zellen vorhanden ist, das Kollagen des Bindegewebes und das Keratin, aus dem Haare und Nägel bestehen. Es gibt Motorproteine, wie das Myosin in den Muskelzellen, und Proteine, die andere Stoffe transportieren, zum Beispiel Haemoglobin, das im Blut den Sauerstoff transportiert. Auch die Ionenpumpen und die Kanäle in den Axonen der Nervenzellen sind Proteine. Rezeptoren sind auch Proteine. Sie befinden sich in der Zellmembran und erkennen bestimmte Stoffe und geben dann Signale in das Innere der Zelle weiter, zum Beispiel die Zuckerrezeptoren auf der Zunge. Nicht zuletzt gehören auch die Enzyme zu den Proteinen. Dazu gehören die Verdauungsenzyme, die DNA- und RNA-Polymerase und die Enzyme, die die verschiedenen Stoffwechselwege wie Glykolyse und Citratzyklus katalysieren.

Die Gesamtheit aller Proteine in einem Lebewesen, einem Gewebe oder einer Zelle wird als Proteom bezeichnet. Alle Proteine sind aus 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut, die durch Peptidbindungen zu Ketten verbunden sind. Die Abfolge der Aminosäuren ist im genetischen Code festgelegt. Mutationen in einem Gen können Veränderungen im Aufbau des Proteins verursachen, das durch das Gen codiert wird. Die Folge können Fehler in der Proteinfunktion sein. Solche Fehler mit teils vollständigem Wegfall der Proteinaktivität liegen viele erbliche Krankheiten zugrunde.

Zur besseren Beschreibung der Proteine wird ihre Struktur in vier Ebenen unterteilt. Die Primärstruktur beschreibt die Abfolge der Aminosäuren. Also zum Beispiel Serin, Leucin, Tyrosin, Glutamin, Leucin usw.. Diese Ketten aus Aminosäuren bilden verschiedene Sekundärstrukturen. Dabei handelt es sich um häufig auftretende Motive für die räumliche Anordnung der Aminosäuren. Man unterscheidet Alpha-Helix, Beta-Faltblatt und Beta-Schleifen. Diese verschiedenen Motive kann man sich vorstellen wie verschiedene Strickmuster. Aus diesen Motiven setzt sich die nächste übergeordnete räumliche Struktur, die Tertiärstruktur, zusammen. Wenn wir beim Beispiel der Strickmuster für die Primärstruktur bleiben, wäre die Tertiärstruktur der Pullover, der sich aus verschiedenen Strickmustern zusammensetzt. Die einzelnen Strickmuster können noch keine Funktion erfüllen, aber der Pullover hält uns warm. So ist das auch bei den Proteinen. Erst wenn das Protein in seiner Tertiärstruktur gefaltet ist, kann es seine Funktion erfüllen. Aber ein Pullover allein reicht noch nicht. Wir brauchen noch einige andere Kleidungsstücke damit wir uns wohlfühlen. Auch viele Proteine, zum Beispiel in Rezeptoren oder Antikörpern, funktionieren erst richtig, wenn mehrere Proteine zusammenkommen. Wenn mehrere Proteine eine funktionale Einheit bilden, nennt man diese Struktur Quartärstruktur.

Tertiär- und Quartärstruktur sind flexibel. Bei den meisten Proteinen ändert sich die Form leicht, wenn sie ihre Aufgabe erfüllen. Häufig werden diese Formänderungen dadurch ausgelöst, dass Substanzen an bestimmten Stellen der Proteine binden. Durch chemische Einflüsse wie Säuren oder Salze oder physikalische Einwirkungen wie hohe oder tiefe Temperaturen können sich die Sekundär- und Tertiärstruktur und damit auch die Quartärstruktur von Proteinen ändern, ohne dass sich die Reihenfolge der Aminosäuren, also die Primärstruktur, ändert. Dieser Vorgang heißt Denaturierung. Das ist auch in unserem Ei vom Anfang passiert, das habe ich gekocht. Die erhöhte Temperatur bei Fieber dient der Denaturierung der Proteine von Bakterien und Viren. Wenn die Körpertemperatur über 40 Grad ansteigt, kann das aber auch für unsere körpereigenen Proteine schädlich sein und lebensgefährliche Folgen haben.

Proteine sind also aus Aminosäuren aufgebaut. Die Aminosäurenkette faltet sich zur Sekundär- und Quartärstruktur und mehrere Proteine können sich zu einer funktionalen Einheit zusammenlagern. Proteine erfüllen eine Vielzahl von Aufgaben in allen lebenden Zellen und Mutationen in Genen können zu Änderungen in der Abfolge der Aminosäuren führen und damit zum Funktionsverlust des Proteins. Durch ungünstige äußere Einflüsse können Proteine denaturieren.

In diesem Video habe ich viele Dinge nur kurz angerissen. Wenn ihr etwas genauer wissen wollt, dann schreibt einen Kommentar. In den nächsten Videos werde ich erklären, wie Proteine in der Zelle hergestellt werden. Tschüss, und danke für's Zuschauen!

38 Kommentare

38 Kommentare
  1. Hallo Tanja,

    die Anordnung der Polypeptidketten im Raum ist die Sekundärstruktur. Wie im Video erklärt, kann sich die Polypeptidkette entweder als alpha-Helix oder als beta-Faltblatt anordnen. Für die Sekundärstrukturen von Proteinen haben wir bereits ein detaillierteres Video:

    https://www.sofatutor.com/medizin-und-gesundheitswesen/videos/sekundaerstruktur-von-peptiden.

    Von Karsten S., vor fast 4 Jahren
  2. Hallo,
    Ist die Anordnung der Polypeptidketten im Raum die Quartärstruktur? Danke

    Von Tanja K., vor fast 4 Jahren
  3. Hallo Juliane,
    da Enzyme auch Proteine sind, kann man das. Wenn durch Mutationen Enzyme ihre Funktion verlieren bzw. ihre Funktionen beschränkt sind, können Wirkungsketten unterbrochen bzw. gestört werden.
    LG

    Von Serpil K., vor mehr als 5 Jahren
  4. In der Zusammenfassung...

    Von Juliane G., vor mehr als 5 Jahren
  5. In der was sagst du ja, dass Mutationen in Genen einen Funktionsverlust der Proteine bedeuten. Kann man hier auch auf die Enzym-Wirkungskette weiterleiten?

    Von Juliane G., vor mehr als 5 Jahren
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Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den Aufbau der Proteine.

    Tipps

    Das Gen legt fest, wie das Protein beschaffen ist.

    Lösung

    Proteine bestehen aus Aminosäuren. Diese sind durch Peptidbindungen zu Ketten verbunden. Der genetische Code bestimmt die Abfolge der Aminosäuren. Daher können Mutationen, also Veränderungen in einem Gen, auch Veränderungen im Aufbau des Proteins verursachen. Dies kann gravierende Folgen, wie z. B. den kompletten Funktionsverlust des Proteins bedeuten.

  • Gib die Funktion der Proteine an.

    Tipps

    Rezeptoren sind z. B. auch für die Sinneswahrnehmung notwendig.

    Hämoglobin wird auch als Transportprotein bezeichnet.

    Lösung

    Beispiele für Proteine und ihre Funktion:

    • Kollagen - Bindegewebe (Strukturprotein)
    • Keratin - Haare und Nägel (Strukturprotein)
    • Myosin - Motorprotein in den Muskelzellen
    • Hämoglobin - Sauerstofftransport (Transportprotein)
    • Rezeptorproteine - Erkennen von Stoffen
    • Enzyme - Katalyse von Stoffwechselvorgängen

  • Beschreibe die vier Strukturebenen der Proteine.

    Tipps

    Primär, sekundär, tertiär und quartär sind lateinische Ordnungszahlen und bedeuten erstens, zweitens, drittens und viertens.

    Lösung
    • Die Primärstruktur bezeichnet die Abfolge der Aminosäuren.
    • Die Sekundärstruktur gibt an, wie die räumliche Anordnung der Aminosäuren aussieht.
    • Die Tertiärstruktur bezeichnet die übergeordnete räumliche Struktur, wenn sich das Protein auf spezifische Art gefaltet hat.
    • Als Quartärstruktur wird die funktionale Einheit mehrerer Proteine bezeichnet.
  • Erläutere, wie sich die Denaturierung auf ein Protein auswirken kann.

    Tipps

    Bei der Denaturierung verändert sich die Form eines Proteins.

    Die Primärstruktur ist lediglich die Abfolge der Aminosäuren.

    Lösung

    Bei der Denaturierung können sich, z. B. durch chemische Einflüsse wie Säuren oder Salze oder physikalische Einwirkungen wie hohe oder tiefe Temperaturen, die Sekundär- und Tertiärstruktur und damit auch die Quartärstruktur von Proteinen ändern. Dabei bleibt die Reihenfolge der Aminosäuren, also die Primärstruktur, gleich.
    Die Funktionstüchtigkeit eines Proteins kann durch Denaturierung eingeschränkt sein.

  • Nenne Eigenschaften der Proteine.

    Tipps

    Drei der Aussagen sind richtig.

    Proteine können sehr vielfältige Funktionen haben.

    Lösung

    Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Moleküle. Sie gehören zu den Grundbausteinen jeder lebenden Zelle und sind die Voraussetzung für die Struktur und Funktion der Zellen.

  • Erkläre, warum Fieber nützlich, aber auch gefährlich sein kann.

    Tipps

    Bei ca. 40 °C beginnen zahlreiche Proteine zu denaturieren.

    Lösung

    Die erhöhte Körpertemperatur bei einem Infekt ist ein guter Abwehrmechanismus unseres Körpers, denn Fieber dient der Denaturierung der Proteine von Bakterien und Viren. Erst wenn die Körpertemperatur über 40 °C ansteigt, kann das auch für unsere körpereigenen Proteine schädlich sein und lebensgefährliche Folgen haben.

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