Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

22 Die Grundlagen der Genetik M Arbeitsheft Seite 8 Proteine – die Bausteine des Lebens Proteine sind Bestandteile jeder Zelle und erfüllen abhängig von ihrer Struk­ tur unterschiedliche Funktionen. Unter anderem sind sie als Enzyme am Ablauf der Stoffwechselvorgänge beteiligt, befördern als Transportproteine Stoffe durch den Körper, sind als Antikörper an Immunreaktionen beteiligt ( Begegnungen mit der Natur, Band 6), kontrollieren als Membranproteine den Stofftransport durch Zellmembranen ( Begegnungen mit der Natur, Band 5) und sind Baustoff für Muskeln, Haut, Haare etc. Die Gesamtheit aller Proteine in einem Lebewesen, einem bestimmten Gewebe, einer Zelle oder einem Zellbereich (zB im Zellkern) wird als Proteom bezeichnet. Proteine sind sehr lange Polypeptide (aus 100 bis mehreren 1000 Einzelmole­ külen). Für jedes Protein ist eine bestimmte Zahl und Abfolge der Aminosäu- ren charakteristisch (Primärstruktur;  Abb. 8a). Die Primärstruktur ist verantwortlich für die Eigenschaften eines Proteins. Wird sie auch nur geringfügig verändert, kann die Funktion des Proteins beeinflusst werden und zu Störungen im Organismus führen. So verursacht zB der Austausch einer einzigen Aminosäure im Hämoglobinmolekül ( Abb. 8e) die Sichelzellenanämie ( Seite 63). Die Proteine liegen aber nicht als einfa­ che Aminosäureketten vor. Durch Wasserstoffbrückenbindungen bilden sie schraubig gedrehte oder in Falten gelegte Ketten (Sekundärstruktur; α -Helix oder β -Faltblatt;  Abb. 8b und c), die durch Verdrehung weitere komplizierte räumliche Strukturen bilden (Tertiärstruktur;  Abb. 8d). Mehrere Protein-(bzw. Polypeptid-)Moleküle können auch gemeinsam eine funktionsfähige Einheit bilden (Quartärstruktur). Ein Beispiel dafür ist das Hämoglobin ( Abb. 8e). Nach welchen Mechanismen die Synthese eines Proteins abläuft, wirst du im nächsten Kapitel ( S. 24 ff) erfahren.  Proteine Besonders bedeutend auf dem Gebiet der Proteinforschung war der 1936 nach England emigrierte Wiener Chemiker Max Ferdinand Perutz (1914–2002) ge- meinsam mit dem aus Oxford stammen- den Chemiker Sir John Cowdery Kendrew (1917–1997). In den Jahren 1953 bis 1960 konnten sie die Struktur verschiedenster Proteine bestimmen. Sie erhielten dafür 1962 den Nobelpreis für Chemie.  Enzyme auch als Biokatalysatoren bezeichnet; beschleunigen die chemischen Abläufe im Körper von Lebewesen  Transportproteine zB Hämoglobin (transportiert Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid) und Transferrin (transportiert Eisen im Blut)  Polypeptide sind viele (>10) miteinander verknüpfte Aminosäuren  Aminosäuren sind organische Verbindungen, die u.a. eine Aminogruppe (–NH 2 ), eine Carboxylgruppe (–COOH) sowie unter- schiedliche Seitenketten (R; variabler Rest) aufweisen. Am Aufbau der Protei- ne sind 20 verschiedene Aminosäuren beteiligt ( Seite 27), sie werden als pro- teinogene Aminosäuren bezeichnet. 8  Struktur der Proteine, R steht für variabler Rest (Seitenkette) d Untereinheit des Hämoglobins, Tertiärstruktur e Hämoglobin; Quartärstruktur c Sekundärstruktur: β -Faltblatt b Sekundärstruktur: α -Helix a Primärstruktur Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv