am Puls Biologie 5, Schulbuch

43 Zellstoffwechsel Enzyme sind von ihrem chemischen Aufbau her Proteine Enzyme gehören zu einem bestimmten Typ von Biomolekülen, den Proteinen . Proteine bestehen wiederum aus Hunderten bis Tausenden einzel- ner Aminosäuremolekülen, die aneinander ge- kettet sind. Von diesen Aminosäuren kommen in Proteinen 20 verschiedene Typen vor. Jede Aminosäure besitzt eine Carboxylgruppe, COOH, und eine Aminogruppe, NH 2 . Einzelne Aminosäuren sind durch die sogenannte Peptid- bindung miteinander verknüpft ( k Abb. 4). Mehrere Tausend verschiedene Proteine, von de- nen jedes eine bestimmte Funktion besitzt, kön- nen aus den nur 20 Typen von Aminosäuren auf- gebaut werden und sind im menschlichen Körper vorhanden. Hier erfüllen sie unzählige Aufgaben. Die Enzyme , die du in diesem Kapitel bereits genauer kennengelernt hast, sind eine Klasse von körpereigenen Proteinen, die Reaktionen im Stoffwechsel katalysieren. Sie sind aber bei weitem nicht die einzigen Proteine, die essenzi- elle Funktionen im Körper erfüllen. Proteine bauen wichtige Strukturen im Körper auf, wie das Aktin unserer Muskelfasern ( k 1.5 Aufbau der Zelle, S. 31). Ebenso ist das Zytoskelett , das der Zelle Struktur gibt, aus Proteinen aufgebaut ( k S. 31). Das Hämoglobin , das für den Sauerstofftrans- port im Blut verantwortlich ist, ist ebenfalls ein Proteinkomplex ( k Blick in die Forschung, S. 37, Atmungssystem des Menschen, S. 106). Bestimmte Hormone , die Botenstoffe des Kör- pers, sind von ihrem chemischen Aufbau her ebenfalls Proteine. Proteine sind Biomo- leküle, die unzählige Aufgaben für die Struktur, Funktion und Regulation in unserem Körper er- füllen O H H O O C H R H H H N C O O C H H R H H N C R O H O O H H C N C C N H H H R C Aminosäure 1 Aminosäure 2 + + + + Dipeptid Peptidbindung Wasser Kondensation Hydrolyse Abb. 4: Die Peptidbindung. Aminosäuren verketten sich dabei unter Wasserabspaltung. Diese Verkettungsreaktion heißt Kondensation und ist energieaufwändig. Damit sie abläuft wird Energie in Form von ATP benötigt. Die Reaktion kann in beide Richtungen erfolgen. Die Auflösung einer Peptidbindung geschieht durch Aufnahme von Wasser (Hydrolyse). Proteine besitzen eine komplexe räumlichen Struktur Jedes Protein besitzt eine charakteristische, drei- dimensionale Gestalt ( k Abb. 5). Du weißt bereits, dass Enzyme wirken, indem sie Substrate binden um eine Reaktion zu katalysie- ren. Die Funktion eines Enzyms wird daher durch seine dreidimensionale Gestalt bestimmt. Diese charakteristische Gestalt ist aber nicht nur für Enzyme wichtig, sondern sie bestimmt unmittel- bar die Funktion eines jeden Proteins. Wenn in der Zelle ein Protein hergestellt wird, faltet sich der entstehende Aminosäure-Faden sofort und nimmt die für dieses Protein typische räumliche Gestalt ein. Dabei bilden sich weitere chemische Bindungen zwischen den Aminosäu- resträngen aus, die dazu beitragen, die komplexe dreidimensionale Proteinstruktur zu stabilisieren. Äußere Bedingungen können die Proteinstruktur zerstören, indem sie das Protein dazu bringen, sich zu entfalten. Man spricht dann von Denatu- rierung eines Proteins. Säure oder große Hitze können zur Denaturierung von Proteinen führen. Die dreidimensiona- le Gestalt eines Pro- teins bestimmt sei- ne Funktion Abb. 5: Räumliche Struktur von Myoglobin. Myoglobin ist ein körpereigenes Protein, das aus 153 Aminosäu- ren besteht. Es kommt in den menschlichen Muskeln vor und kann Sauerstoff binden (die Bindungsstelle ist in der Abbildung grün eingefärbt). Es ist eng verwandt mit dem roten Blutfarbstoff Hämoglobin und es ist außerdem das erste Protein, dessen dreidimensionale Struktur mittels Röntgenkristallographie aufgeklärt wurde (siehe auch Struktur von Hämoglobin, S. 37). Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv