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Proteine – Einführung 06:32 min

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Transkript Proteine – Einführung

Hallo! Die wichtigen Bestandteile der Nahrung sind Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette. Heute wollen wir uns mit Eiweißen, die auch Proteine genannt werden genauer beschäftigen. Proteine sind ein wichtiger Bestandteil unserer Ernährung und erfüllen sehr wichtige biologische Funktionen im menschlichen Körper. Aber was genau sind Proteine eigentlich und wie sind sie aufgebaut? Das wollen wir uns heute einmal genauer ansehen. Der Name Eiweiß leitet sich übrigens vom Eiklar beziehungsweise Eiweiß des Hühnereis ab. Proteine sind lebenswichtige Bestandteile der Zellen und biologische Gerüst- und Baustoffe. Sie kommen zum Beispiel in Muskeln, in der Haut und in Nerven vor. Auch Enzyme und manche Hormone wie das Insulin gehören zu den Proteinen.

Proteine sind große Makromoleküle, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Daher sollten wir uns zunächst nocheinmal den Aufbau von Aminosäuren anschauen.

Eine Aminosäure besitzt zwei wichtige funktionelle Gruppen. Einmal die Carboxygruppe und einmal die Aminogruppe. Alle Aminosäuren haben diese Grundstruktur und unterscheiden sich nur durch eine unterschiedliche Seitenkette. Im Fall von Alanin besteht die Seitenkette z.B. aus einer Methylgruppe. Die einfachste Aminosäure ist allerdings Glycin, bei der die Seitenkette aus einem einzigen Wasserstoffatom besteht.

Proteine sind nun also aus diesen Aminosäuren aufgebaut. Sind zwei Aminosäuren mit einander verbunden, wird dieses Molekül Dipeptid genannt. Bei mehreren Aminosäuren bildet sich ein Oligopeptid und bei mehr als 9 Aminosäuren wird von einem Polypeptid gesprochen. Besitzt ein Polypeptid mehr als 100 Aminosäuren und hat außerdem eine biologische Funktion, dann ist es ein Protein.

Schauen wir uns nun die Verknüpfung der einzelnen Aminosäuren genauer an. Es verbindet sich die Aminogruppe einer Aminosäure mit der Carboxygruppe einer anderen Aminosäure. Die Bindung, die zwischen den beiden Aminosäuren ausgebildet wird, nennt man Peptidbindung. Da eine Aminosäure über beide Gruppen verfügt, können lange Ketten von Aminosäuren ausgebildet werden. Bei der Bildung der Peptidbindung wird Wasser frei. Es handelt sich also um eine Kondensation, bzw um eine Polykondensation. Beschäftigen wir uns mit der Struktur von Proteinen etwas genauer. Kennzeichnend für die Proteinmoleküle ist die Reihenfolge der Aminosäuren. Man spricht auch von der Aminosäuresequenz. Diese ist wichtig für die biologische Funktion des Proteins.

Auch die räumliche Struktur ist von sehr großer Bedeutung. Neben der linearen Verknüpfung durch die Peptidbindung werden auch Wasserstoffbrücken zwischen Amino- und Carboxygruppen ausgebildet. Auch zwischen Schwefelatomen aus den Seitenketten können sich Bindungen ausbilden. Bildet sich bei der räumlichen Anordnung eine gewundenen Spirale aus, wird das auch als Helix bezeichnet. Sind die Ketten regelmäßig gefaltet, dann bilden sie eine Faltblattstruktur.

Aber wie können Proteinmoleküle nachgewiesen werden? Um Proteine sicher nachzuweisen, gibt es zwei Farbreaktionen. Zum einen verfärbt sich eine alkalische Eiweißlösung nach Zugabe von Kupfersulfat violett. Diese Nachweisreaktion wird auch als Biuretreaktion bezeichnet. Außerdem kann auch mit konzentrierter Salpetersäure Eiweiß nachgewiesen werden. Es entsteht eine typische Gelbfärbung. Diese Nachweisreaktion heißt Xanthoproteinreaktion. Zuletzt wollen wir uns noch eine typische Eigenschaft von Proteinen ansehen. Wird Eiweiß erhitzt, dann gerinnt es. Das hast du sicher schon einmal gesehen, wenn du ein Ei in die Pfanne gibst.

Der Prozess der hier stattgefunden hat, wird auch als Denaturierung bezeichnet und ist typisch für Eiweiße. Hier wird die Struktur des Proteins verändert. Dies erfolgt durch die Aufspaltung von Wasserstoffbrückenbindungen und anderen zwischenmolekularen Wechselwirkungen. Die Abfolge der Aminosäuren bleibt aber gleich, da keine kovalenten Bindungen aufgebrochen werden. Du hast heute gelernt, dass Proteine sehr wichtige Funktionen im menschlichen Körper ausüben und aus miteinander verknüpften Aminosäuren bestehen. Außerdem haben wir darüber gesprochen, dass diese Aminosäuren über Peptidbindungen kovalent miteinander verbunden sind. Du hast gesehen, dass auch die räumliche Anordnung von Bedeutung ist und über Wasserstoff- und Schwefelbücken Helix-Strukturen und Faltblattstrukturen entstehen. Du weißt nun auch, dass sich Proteine denaturieren lassen und wie sie nachgewiesen werden können. Tschüs und bis bald!

6 Kommentare
  1. Von Antje Schwenkbier, vor mehr als einem Jahr
  2. Ein Amin erkennt man an der funktionellen Gruppe -NH₂. Diese findest du auch in den Aminosäuren. Zusätzlich hast du in Aminosäuren aber auch noch eine -COOH-Gruppe. Diese COOH-Gruppe ist eine Säure-Gruppe und möchte gern Protonen abgeben. Die -NH₂ Gruppe ist basisch und möchte gern ein Proton aufnehmen. So kommt es im Molekül zu einer Protonenwanderung von einer Gruppe zur anderen. Es liegen dann die Gruppen COO⁻ und NH₃⁺ vor. Wir haben nun also einmal eine negative Ladung und einmal eine positive. Diese Form der Aminosäure nennt man auch Zwitterion.

    Im neutralen Molekül liegt also -NH₂ vor und im Zwitterion -NH₃⁺.

    Von Bianca Blankschein, vor etwa 2 Jahren
  3. Aminogruppe*

    Von Fofranzi, vor etwa 2 Jahren
  4. Wieso besteht die As am Anfang aus h2n und dann aus h3n ?

    Von Fofranzi, vor etwa 2 Jahren
  5. Äußerst gut erklärt und mit sehr guten Übungen. Top!

    Von Corinna Maier1, vor mehr als 4 Jahren
  1. In kurzer Zeit alles wichtige erklärt, vielen Dank!

    Von Antonia 11, vor mehr als 4 Jahren
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Proteine – Einführung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Proteine – Einführung kannst du es wiederholen und üben.

  • Bestimme die Molekülgröße folgender Moleküle.

    Tipps

    Sieh dir die Vorsilben an:

    • di bedeutet zwei,
    • oligo bedeutet kleine Menge,
    • poly bedeutet viel.

    Lösung

    Die Molekülgröße richtet sich nach der Anzahl der Aminosäuren.

    • Die kleinste Einheit besteht aus einer Aminosäure.
    • Ein Dipeptid besteht dann aus zwei Aminosäuren.
    • Oligopeptide enthalten bis zu neun Aminosäuren.
    • Darüber hinaus spricht man von Polypeptiden. Proteine besitzen über 100 Aminosäuren.

  • Bestimme die Lebensmittel, die eiweißreich sind.

    Tipps

    Proteine denaturieren beim Kochen. Welche Lebensmittel verändern sich optisch beim Kochen?

    Lösung

    Unsere Nahrung besteht zu großen Teilen aus Eiweißen, Kohlenhydraten und Fetten. Lebensmittel, die sehr viel Eiweiß erhalten, kannst du unter anderem daran erkennen, dass sie sich beim Kochen verändern. Das Eiweiß denaturiert. Wenn du ein Ei kochst, kannst du das besonders gut erkennen. Aber auch Fisch und Fleisch sehen gegart ganz anders aus.

  • Beschrifte den Aufbau eines Proteins.

    Tipps

    Die kleinen Einheiten, aus denen Proteine aufgebaut sind, sind Carbonsäuren, die zusätzlich eine Aminogruppe besitzen.

    Die Bindung wird zwischen den funktionellen Gruppen ausgebildet.

    Lösung

    Proteine bestehen aus Aminosäuren. Dabei bilden die einzelnen Aminosäuremoleküle Bindungen aus und bilden große Moleküle mit über 100 Aminosäuren. Die Bindungen werden Peptidbindung genannt. Du kannst sie hier im Bild sehen. Dabei reagiert die Carboxygruppe $(-COOH)$ der einen Aminosäure mit der Aminogruppe $(-NH_2)$ der nächsten Aminosäure. Es entsteht dabei ein Molekül Wasser, weshalb diese Reaktion zu den Kondensationsreaktionen gehört. Da diese Kondensation an vielen Stellen bei der Entstehung stattfindet, spricht man auch von einer Polykondensation. Neben der Peptidbindung bilden sich auch Wasserstoffbrückenbindungen aus. Diese entstehen zwischen dem Sauerstoffatom einer Carboxygruppe und dem Wasserstoffatom einer Aminogruppe.

  • Erkläre die Gelbfärbung der Haut bei Kontakt mit Salpetersäure.

    Tipps

    Fisch und Fleisch bestehen aus...?

    Lösung

    Unsere Haut besteht, genau wie auch das Fleisch der Tiere, aus Proteinen. Diese Proteine können durch die Xanthoproteinreaktion nachgewiesen werden. Ist in der Probe Eiweiß enthalten, verfärbt sie sich mit Salpetersäure gelb. Genau die gleiche Reaktion läuft nun auch zwischen dem Protein deiner Haut und der Salpetersäure ab. Dabei entsteht aus einer Aminosäure ein Nitrofarbstoff, der gelb ist.

  • Erkenne die Aminosäuren.

    Tipps

    Der Name Amino-säure verrät dir, welche beiden funktionellen Gruppen enthalten sein müssen.

    Alle Amonisäuren enthalten eine Aminogruppe und eine Carboxygruppe.

    Lösung

    Aminosäuren sind organische Säuren, die mindestens eine Aminogruppe $-NH_2$ enthalten. Außerdem enthalten sie, wie alle organischen Säuren, eine Carboxygruppe $-COOH$. Die Aminosäuren unterscheiden sich lediglich in ihrer Seitenkette, die eine Alkylkette sein kann, aber auch Aromaten oder weitere funktionelle Gruppen enthalten kann.

    Die Aminosäuren, die zum Aufbau von Eiweißen verwendet werden, heißen proteinogene Aminosäuren. Es sind zur Zeit 23 davon bekannt. Dazu gehören auch Glycin, Alanin und Serin, die du in der Aufgabe siehst. All diese proteinogenen Aminosäuren haben die Gemeinsamkeit, dass sowohl Amino- als auch Carboxygruppe am zweiten Kohlenstoffatom, dem sogenannten α C-Atom, sitzen. Daher werden sie auch α-Aminosäuren genannt.

  • Benenne die Aminosäuren, die folgendes Peptid bilden.

    Tipps

    Die Aminosäuren unterscheiden sich in ihrer Seitenkette.

    Die Carboxygruppe einer Aminosäure kondensiert an die Aminogruppe einer anderen Aminosäure.

    Lösung

    Die Aminosäuren bilden durch Kondensation eine Peptidbindung aus. Dabei reagiert die Carboxygruppe einer Aminosäure mit der Aminogruppe einer anderen Aminosäure. Die einzelnen Aminosäuren lassen sich aber noch durch ihre Seitenketten erkennen.

    • Die erste und letzte Aminosäure in dem Peptid besitzt eine Methylgruppe, es handelt sich also um Alanin.
    • Die zweite Aminosäure hat eine $-CH_2SH$-Gruppe. Damit handelt es sich um Cystein.
    • Die dritte Aminosäure hat zusätzlich an der Methylgruppe noch eine Phenylgruppe. Es handelt sich also um Phenylalanin.
    Es ist wichtig, die Aminosäuren in einer Sequenz erkennen zu können. Die Reihenfolge der Aminosäuresequenz bestimmt maßgeblich die Funktion des Proteins.