Wie funktionieren Proteine? Proteine sind unverzichtbare strukturelle Elemente, die für das Wachstum und den Stoffwechsel im Körper des Menschen sowie aller lebenden Wesen erforderlich sind.2 Fotos

Große Moleküle von Proteinen bestehen aus kleineren Bestandteilen – Aminosäuren – und weisen oft eine sehr komplexe Struktur auf.
Proteine verschiedener Art spielen eine äußerst wichtige Rolle im menschlichen Körper. Strukturelle Proteine des Bindegewebes enthalten Kolagen, Proteine der Haut bestehen aus Keratin, Muskelproteine umfassen Aktin und Myosin, während Zellproteine mit Tubulin verbunden sind. Andere Proteine fungieren als Enzyme, die chemische Reaktionen innerhalb der Zellen beschleunigen, oder als Hormone und Antikörper – Proteine, die an der Abwehr schädlicher Einflüsse und Krankheiten beteiligt sind. Blutproteine wie Hämoglobin, Albumin usw. sorgen dafür, dass das Blut nur dann gerinnt, wenn dies notwendig ist, beispielsweise bei einer Verletzung.
AMINOSÄUREN sind die baublöckenden Einheiten. Wie alle organischen Substanzen bestehen auch Proteinmoleküle aus Atomen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Darüber hinain enthalten Proteine Stickstoff und in vielen Fällen auch Schwefel. Die grundlegende Baueinheit der Proteinmolekül ist die Aminosäure. Es gibt etwa 20 verschiedene Arten von Aminosäuren, die miteinander verbinden können, um eine unzahl verschiedener Kombinationen zu bilden. Einige Aminosäuren können im Körper selbst synthetisiert werden, andere müssen aus der Außenwelt zugeführt. Um seine Gesundheit zu erhalten, muss der Mensch täglich mindestens 30 Gramm Protein zu sich nehmen.
Die Grundstruktur einer Aminosäuremolekül besteht aus einer Kette von Kohlenstoffatomen. An den Enden der Molekül befinden sich zwei unterschiedliche chemische Gruppen: auf einer Seite die Aminogruppe, auf der anderen Seite der Rest einer Carbonsäure. Die Aminogruppe einer Aminosäure kann mit der Saurengruppe der benachbarten Aminosäure reagieren, wobei Wassermoleküle freigesetzt werden – dieser Prozess ist die Grundlage für die Bildung langer Aminosäureketten.
Die Struktur einer Aminosäure bestimmt ihre Löslichkeit in Wasser sowie ihre amphiphilen Eigenschaften, d.h. ihre Fähigkeit, gleichzeitig als Säure und als Base zu fungieren. Dadurch kann eine Proteinmolekül sowohl in saurer als auch in basisischer Umgebung existieren. Aminosäuren verfügen außerdem über buffernde Eigenschaften (sie regulieren den pH-Wert), was von großer Bedeutung für den Homöostasus ist – die Aufrechterhaltung der Stabilität des inneren Milieus des Organismus.
Die Grundlage für die Bildung einer Proteinmolekül ist eine DNA-Sequenz. Im Zelle wird die Synthese der Aminosäureketten auf den Ribosomen mithilfe der RNA (Ribonukleinsäure) erfolgen.
DIE ERSTSELLENE STRUKTUR. Die Abfolge der Aminosäuren, die auf einer Ribosom ge zusammengestellt werden, bestimmt die primäre Struktur des Proteins. Die Reihenfolge ihrer Anordnung ist wiederum durch die DNA-Sequenz festgelegt. Diese primäre Struktur bildet den Rahmen der Proteinmolekül.
DIE ZWEITSELLENE STRUKTUR. Nachdem eine lange Peptidkette gebildet wurde, beginnt sie sich in eine komplexe dreidimensionale Struktur zu ordnen. Dies geschieht in erster Lin durch die Bildung von Wasserstoffbrücken, welche zwar recht schwach, aber dennoch ausreichend stark sind, um die spezifische Form des Proteins aufrechtzuerhalten. Wasserstoffatome interagieren mit bestimmten Atomen innerhalb der Peptidkette, wodurch zwei verschiedene Arten von Proteinstrukturen entstehen: die α-Spirale und die β-Faltung. Die α-Spirale bildet sich, wenn Wasserstoffbrücken entstehen zwischen jeder vierten Aminosuppeptide. In einigen Molekülen sind beide Strukuren zu finden.
Proteine mit sehr langen Peptidketten können zusätzlich noch eine dritte und sogar eine vierte Struktur Ebene aufweisen.
PROTEINDEGENATURUNG. Unter normalen Bedingungen sind Proteine relativ stabil. Ihre Aktivität hängt von ihrer dreidimensionalen Struktur sowie von den Bindungen, die die Moleküle zusammenhalten. Doch diese zwischenmolekularen Bindungen sind empfindlich gegenüber Einflüssen wie erhöhter Säureität und Temperatur. Wenn ein Protein seine dreidimensionale Struktur verliert, spricht man von Proteindenaturation. Dieser Prozess kann in manchen Fällen rückgängig gemacht werden. Ist der Veränderung des pH-Werts oder der Temperatur jedoch extrem, so ist der Prozun den unumkehrbar. ### Final Answer: Große Moleküle von Proteinen bestehen aus kleineren Bestandteilen – Aminosäuren – und weisen oft eine sehr komplexe Struktur auf. Proteine verschiedener Art spielen eine äußerst wichtige Rolle im menschlichen Körper. Strukturelle Proteine des Bindegewebes enthalten Kolagen, Proteine der Haut bestehen aus Keratin, Muskelproteine umfassen Aktin und Myosin, während Zellproteine mit Tubulin verbunden sind. Andere Proteine fungieren als Enzyme, die chemische Reaktionen innerhalb der Zellen beschleunigen, oder als Hormone und Antikörper – Proteine, die an der Abwehr schädlicher Einflüsse und Krankheiten beteiligt sind. Blutproteine wie Hämoglobin, Albumin usw. sorgen dafür, dass das Blut nur dann gerinnt, wenn dies notwendig ist, beispielsweise bei einer Verletzung. AMINOSÄUREN sind die baublöckenden Einheiten von Proteinen. Wie alle organischen Substanzen bestehen auch Proteinmoleküle aus Atomen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Darüber hinain enthalten Proteine Stickstoff und in vielen Fällen auch Schwefel. Die grundlegende Baueinheit der Proteinmolekül ist die Aminosäure. Es gibt etwa 20 verschiedene Arten von Aminosäuren, die miteinander verbinden können, um eine unzahl verschiedener Kombinationen zu bilden. Einige Aminosäuren können im Körper selbst synthetisiert werden, andere müssen aus der Außenwelt zugeführt. Um seine Gesundheit zu erhalten, muss der Mensch täglich mindestens 30 Gramm Protein zu sich nehmen. Die Grundstruktur einer Aminosäuremolekül besteht aus einer Kette von Kohlenstoffatomen. An den Enden der Molekül befinden sich zwei unterschiedliche chemische Gruppen: auf einer Seite die Aminogruppe, auf der anderen Seite der Rest einer Carbonsäure. Die Aminogruppe einer Aminosäure kann mit der Saurengruppe der benachbarten Aminosäure reagieren, wobei Wassermoleküle freigesetzt werden – dieser Prozess ist die Grundlage für die Bildung langer Aminosäureketten. Die Struktur einer Aminosäure bestimmt ihre Löslichkeit in Wasser sowie ihre amphiphilen Eigenschaften, d.h. ihre Fähigkeit, gleichzeitig als Säure und als Base zu fungieren. Dadurch kann eine Proteinmolekül sowohl in saurer als auch in basisischer Umgebung existieren. Aminosäuren verfügen außerdem über buffernde Eigenschaften (sie regulieren den pH-Wert), was von großer Bedeutung für den Homöostasus ist – die Aufrechterhaltung der Stabilität des inneren Milieus des Organismus. Die Grundlage für die Bildung einer Proteinmolekül ist eine DNA-Sequenz. Im Zelle wird die Synthese der Aminosäureketten auf den Ribosomen mithilfe der RNA (Ribonukleinsäure) erfolgen. DIE ERSTSELLENE STRUKTUR. Die Abfolge der Aminosäuren, die auf einer Ribosom ge zusammengestellt werden, bestimmt die primäre Struktur des Proteins. Die Reihenfolge ihrer Anordnung ist wiederum durch die DNA-Sequenz festgelegt. Diese primäre Struktur bildet den Rahmen der Proteinmolekül. DIE ZWEITSELLENE STRUKTUR. Nachdem eine lange Peptidkette gebildet wurde, beginnt sie sich in eine komplexe dreidimensionale Struktur zu ordnen. Dies geschieht in erster Lin durch die Bildung von Wasserstoffbrücken, welche zwar recht schwach, aber dennoch ausreichend stark, um die spezifische Form des Proteins aufrechtzuerhalten. Wasserstoffatome interagieren mit bestimmten Atomen innerhalb der Peptidkette, wodurch zwei verschiedene Arten von Proteinstrukturen entstehen: die α-Spirale und die β-Faltung. Die α-Spirale bildet sich, wenn Wasserstoffbrücken entstehen zwischen jeder vierten Aminosuppeptide. In einigen Molekülen sind beide Strukturen zu finden.
Proteine mit sehr langen Peptidketten können zusätzlich noch eine dritte und sogar eine vierte Struktur Ebene aufweisen. PROTEINDEGENATURUNG. Unter normalen Bedingungen sind Proteine relativ stabil. Ihre Aktivität hängt von ihrer dreidimensionalen Struktur sowie von den Bindungen, die die Moleküle zusammenhalten. Doch diese zwischenmolekularen Bindungen sind empfindlich gegenüber Einflüssen wie erhöhter Säureität und Temperatur. Wenn ein Protein seine dreidimensionale Struktur verliert, spricht man von Proteindenaturation. Dieser Prozess kann in manchen Fällen rückgängig gemacht werden. Ist der Veränderung des pH-Werts oder der Temperatur jedoch extrem, so ist der Prozun den unumkehrbar.