Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

7 Die Struktur eines Proteins beeinflusst seine Funktion Der Aufbau eines Proteins nimmt Einfluss auf die Funktion. So ist die Struktur entscheidend, ob ein Protein am Ablauf der Stoffwechselvorgänge beteiligt ist (Enzym), ob es Stoffe befördert (Transportprotein) oder als Baustoff zB für Muskeln dient. Für jedes Protein ist eine bestimmte Zahl und Abfolge der Aminosäuren charakteristisch. Diese Primärstruktur ist verantwortlich für die Proteineigenschaften. Kleinste Veränderungen aufgrund einer Mutation (Ver- änderung des Erbguts) können mitunter große Folgen für die Funktionalität des Proteins haben und zu Störungen im Organismus führen. Zellen und Organe sind in Hinblick auf ihre Funktion abgewandelt Alle Körperzellen eines Individuums sind mit derselben genetischen Erbinfor- mation ausgestattet. Dennoch entstehen im Laufe der Embryonalentwicklung eines Organismus verschiedene Zelltypen. In der 6. Klasse wurden zB Nerven- zellen, Sinneszellen oder die Zellen des Immunsystem ausführlich behandelt. Diese Zellen erfüllen im Körper unterschiedliche Funktionen – ihr Aufbau und ihre Form sind an diese Funktionen angepasst. Ausgehend von einer Zelle (befruchtete Eizelle) entstehen durch Zellteilungen und Differenzierungen spezialisierte Zelltypen. Im Laufe der Evolution können sich über viele Generationen auch Organe verändern. Aus einem Grundorgan können sehr unterschiedliche Organe ent- stehen, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Dies wird im Forschungs­ gebiet der „vergleichenden Embryologie“ untersucht. Ein Beispiel dafür sind die Kiementaschen, die bei allen Wirbeltierembryonen zu finden sind. Andererseits gibt es auch Strukturen bei nicht verwandten Arten, die ähnliche Funktionen erfüllen, aber im Laufe der Evolution aus ursprünglich verschiede- nen Organen entstanden sind. Beispiele für solche so genannten Analogien sind die stromlinienförmigen Körper von Fischen, Delfinen oder Pinguinen. Strukturen passen häufig exakt zusammen (Schlüssel-Schloss-Prinzip) Das Schlüssel-Schloss-Prinzip ist wahrscheinlich aus den vorigen Schuljahren noch ein Begriff. Es spielt beispielsweise eine wichtige Rolle bei der Struktur der Enzyme, welche auf die Struktur des zu verarbeitenden Substrates pass­ genau abgestimmt ist (Substratspezifität). Das Schlüssel-Schloss-Prinzip ist vielleicht auch noch von der Signalübertragung im Nervensystem mittels Botenstoffen (Transmittern) bekannt. Im Lehrstoff der 8. Klasse begegnet uns dieses Prinzip zB auch bei der Erken- nung der Wirtszellen durch Viren. Sie haben spezielle Oberflächenproteine, die exakt zu speziellen Oberflächen-Rezeptoren der Wirtszellen passen. Struktur und Funktion der Vogelschnäbel Auch auf makroskopischer Ebene werden wir sehen, dass Struktur und Funk- tion zusammenhängen. Die Form der Schnäbel von Vögeln lässt deutlich erkennen, welche Nahrungsquelle eine Vogelart bevorzugt. Diesen Zusam- menhang erkannte bereits Charles Darwin bei Finken und inspirierte ihn u.a. zur Formulierung seiner Evolutionstheorie. Es besteht also ein enger Zusammenhang zwischen dem Basiskonzept „Struk- tur und Funktion“ und dem Basiskonzept „Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte und Evolution“ ( S. 13). Aufbau und Form von Körpermerkmalen (Struktur) pas- sen zu ihrer Aufgabe und Bedeutung (Funktion). Diesen Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion gibt es nur bei Lebewesen. Wir können ihn auf verschiedenen Ebenen des Lebens (Zellbestandteile, Zellen, Gewebe, Organe, Organsysteme …) beobachten. Struktur und Funktion Erstelle im Laufe des Jahres deine eigene „Datensammlung“ für das Basiskonzept Struktur und Funk- tion. Wo ist es dir überall begeg- net? Selbst aktiv! Proteinstruktur • Primärstruktur der Proteine  S. 22 Abwandlungsprinzip • Vergleichende Embryologie  S. 105 f • Analogie  S. 107 Schlüssel-Schloss-Prinzip • Viren Wirtszellenerkennung  S. 34 • Schnabelform – Nahrungsquelle  S. 91 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv