50 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 einzelner Aminosäuremolekülen, die aneinander gekettet sind. Von diesen Aminosäuren kommen in Proteinen 20 verschiedene Typen vor. Jede Aminosäure besitzt eine Carboxylgruppe, –COOH, eine Aminogruppe, –NH2, und einen Rest, –R. Einzelne Aminosäuren unterscheiden sich in ihren Resten und sind durch die so genannte Peptidbindung miteinander verknüpft (kAbb. 6). Mehrere Tausend verschiedene Proteine, von denen jedes eine bestimmte Funktion besitzt, können aus den nur 20 Typen von Aminosäuren aufgebaut 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 essenzielle Funktionen im Körper erfüllen. Proteine bauen wichtige Strukturen im Körper auf, wie das Aktin unserer Muskelfasern (siehe S. 34). Ebenso ist das Zytoskelett, das der Zelle Struktur gibt, aus Proteinen aufgebaut (siehe S. 34). Das Hämoglobin, das für den Sauerstofftransport im Blut verantwortlich ist, ist ebenfalls ein Proteinkomplex (siehe S. 43 und S. 123). Bestimmte Hormone, die Botenstoffe des Körpers, sind von ihrem chemischen Aufbau her ebenfalls Proteine. Proteine sind Biomoleküle, die unzählige Aufgaben für die Struktur, Funktion und Regulation in unserem Körper erfüllen O H H O O C H R1 H H H N C O O C H H R2 H H N C R1 O H O O H H C N C C N H H H R2 C Aminosäure 1 Aminosäure 2 + + + + Dipeptid Peptidbindung Wasser Kondensation Hydrolyse Abb. 6: 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, dreidimensionale Gestalt (kAbb. 7). Du weißt bereits, dass Enzyme wirken, indem sie Substrate binden um eine Reaktion zu katalysieren. Die Funktion eines Enzyms wird daher durch seine dreidimensionale Gestalt bestimmt. Diese charakteristische Gestalt ist aber nicht nur für Enzyme wichtig, sondern sie bestimmt unmittelbar 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 Aminosäuresträngen 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 Denaturierung eines Proteins. Säure oder Wärme können zur Denaturierung von Proteinen führen. Die dreidimensionale Gestalt eines Proteins bestimmt seine Funktion Abb. 7: Räumliche Struktur von Myoglobin. Myoglobin ist ein körpereigenes Protein, das aus 153 Aminosäuren 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 S. 43). Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv
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