Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur

Grundlagen zum Thema Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur
In diesem Video erfährst du einiges zu der Stoffklasse der Proteine. Vielfalt der Proteine wird anhand von Beispielen aus dem Alltag kurz vorgestellt und grundlegende Eigenschaften und Funktionen erklärt. In diesem Zusammenhang wird dir auch der Begriff Proteom erklärt. Du lernst weiter, aus wie vielen Aminosäuren ein Protein aufgebaut ist und wie fehlerhafte Proteine entstehen können. Danach wird die Struktur von Proteinen näher betrachtet. Dabei lernst du anhand von Bildern die Unterschiede zwischen Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur und Quartärstruktur kennen.
Transkript Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur
Hallo. In diesem Video geht es um Proteine.
Proteine werden auch Eiweiße genannt. Aber sie sind viel mehr als nur das Weiße vom Ei. Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Moleküle. Sie gehören zu den Grundbausteinen jeder lebenden Zelle und sind die Voraussetzung für die Struktur und Funktion der Zellen. Die meisten strukturgebenen Proteine sind faserförmig. Dazu gehört das Aktin, das in den Muskel-, aber auch allen anderen Zellen vorhanden ist, das Kollagen des Bindegewebes und das Keratin, aus dem Haare und Nägel bestehen. Es gibt Motorproteine, wie das Myosin in den Muskelzellen, und Proteine, die andere Stoffe transportieren, zum Beispiel Haemoglobin, das im Blut den Sauerstoff transportiert. Auch die Ionenpumpen und die Kanäle in den Axonen der Nervenzellen sind Proteine. Rezeptoren sind auch Proteine. Sie befinden sich in der Zellmembran und erkennen bestimmte Stoffe und geben dann Signale in das Innere der Zelle weiter, zum Beispiel die Zuckerrezeptoren auf der Zunge. Nicht zuletzt gehören auch die Enzyme zu den Proteinen. Dazu gehören die Verdauungsenzyme, die DNA- und RNA-Polymerase und die Enzyme, die die verschiedenen Stoffwechselwege wie Glykolyse und Citratzyklus katalysieren.
Die Gesamtheit aller Proteine in einem Lebewesen, einem Gewebe oder einer Zelle wird als Proteom bezeichnet. Alle Proteine sind aus 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut, die durch Peptidbindungen zu Ketten verbunden sind. Die Abfolge der Aminosäuren ist im genetischen Code festgelegt. Mutationen in einem Gen können Veränderungen im Aufbau des Proteins verursachen, das durch das Gen codiert wird. Die Folge können Fehler in der Proteinfunktion sein. Solche Fehler mit teils vollständigem Wegfall der Proteinaktivität liegen viele erbliche Krankheiten zugrunde.
Zur besseren Beschreibung der Proteine wird ihre Struktur in vier Ebenen unterteilt. Die Primärstruktur beschreibt die Abfolge der Aminosäuren. Also zum Beispiel Serin, Leucin, Tyrosin, Glutamin, Leucin usw.. Diese Ketten aus Aminosäuren bilden verschiedene Sekundärstrukturen. Dabei handelt es sich um häufig auftretende Motive für die räumliche Anordnung der Aminosäuren. Man unterscheidet Alpha-Helix, Beta-Faltblatt und Beta-Schleifen. Diese verschiedenen Motive kann man sich vorstellen wie verschiedene Strickmuster. Aus diesen Motiven setzt sich die nächste übergeordnete räumliche Struktur, die Tertiärstruktur, zusammen. Wenn wir beim Beispiel der Strickmuster für die Primärstruktur bleiben, wäre die Tertiärstruktur der Pullover, der sich aus verschiedenen Strickmustern zusammensetzt. Die einzelnen Strickmuster können noch keine Funktion erfüllen, aber der Pullover hält uns warm. So ist das auch bei den Proteinen. Erst wenn das Protein in seiner Tertiärstruktur gefaltet ist, kann es seine Funktion erfüllen. Aber ein Pullover allein reicht noch nicht. Wir brauchen noch einige andere Kleidungsstücke damit wir uns wohlfühlen. Auch viele Proteine, zum Beispiel in Rezeptoren oder Antikörpern, funktionieren erst richtig, wenn mehrere Proteine zusammenkommen. Wenn mehrere Proteine eine funktionale Einheit bilden, nennt man diese Struktur Quartärstruktur.
Tertiär- und Quartärstruktur sind flexibel. Bei den meisten Proteinen ändert sich die Form leicht, wenn sie ihre Aufgabe erfüllen. Häufig werden diese Formänderungen dadurch ausgelöst, dass Substanzen an bestimmten Stellen der Proteine binden. Durch chemische Einflüsse wie Säuren oder Salze oder physikalische Einwirkungen wie hohe oder tiefe Temperaturen können sich die Sekundär- und Tertiärstruktur und damit auch die Quartärstruktur von Proteinen ändern, ohne dass sich die Reihenfolge der Aminosäuren, also die Primärstruktur, ändert. Dieser Vorgang heißt Denaturierung. Das ist auch in unserem Ei vom Anfang passiert, das habe ich gekocht. Die erhöhte Temperatur bei Fieber dient der Denaturierung der Proteine von Bakterien und Viren. Wenn die Körpertemperatur über 40 Grad ansteigt, kann das aber auch für unsere körpereigenen Proteine schädlich sein und lebensgefährliche Folgen haben.
Proteine sind also aus Aminosäuren aufgebaut. Die Aminosäurenkette faltet sich zur Sekundär- und Quartärstruktur und mehrere Proteine können sich zu einer funktionalen Einheit zusammenlagern. Proteine erfüllen eine Vielzahl von Aufgaben in allen lebenden Zellen und Mutationen in Genen können zu Änderungen in der Abfolge der Aminosäuren führen und damit zum Funktionsverlust des Proteins. Durch ungünstige äußere Einflüsse können Proteine denaturieren.
In diesem Video habe ich viele Dinge nur kurz angerissen. Wenn ihr etwas genauer wissen wollt, dann schreibt einen Kommentar. In den nächsten Videos werde ich erklären, wie Proteine in der Zelle hergestellt werden. Tschüss, und danke für's Zuschauen!
Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur Übung
-
Beschreibe den Aufbau der Proteine.
TippsDas Gen legt fest, wie das Protein beschaffen ist.
LösungProteine bestehen aus Aminosäuren. Diese sind durch Peptidbindungen zu Ketten verbunden. Der genetische Code bestimmt die Abfolge der Aminosäuren. Daher können Mutationen, also Veränderungen in einem Gen, auch Veränderungen im Aufbau des Proteins verursachen. Dies kann gravierende Folgen, wie z. B. den kompletten Funktionsverlust des Proteins bedeuten.
-
Gib die Funktion der Proteine an.
TippsRezeptoren sind z. B. auch für die Sinneswahrnehmung notwendig.
Hämoglobin wird auch als Transportprotein bezeichnet.
LösungBeispiele für Proteine und ihre Funktion:
- Kollagen - Bindegewebe (Strukturprotein)
- Keratin - Haare und Nägel (Strukturprotein)
- Myosin - Motorprotein in den Muskelzellen
- Hämoglobin - Sauerstofftransport (Transportprotein)
- Rezeptorproteine - Erkennen von Stoffen
- Enzyme - Katalyse von Stoffwechselvorgängen
-
Beschreibe die vier Strukturebenen der Proteine.
TippsPrimär, sekundär, tertiär und quartär sind lateinische Ordnungszahlen und bedeuten erstens, zweitens, drittens und viertens.
Lösung- Die Primärstruktur bezeichnet die Abfolge der Aminosäuren.
- Die Sekundärstruktur gibt an, wie die räumliche Anordnung der Aminosäuren aussieht.
- Die Tertiärstruktur bezeichnet die übergeordnete räumliche Struktur, wenn sich das Protein auf spezifische Art gefaltet hat.
- Als Quartärstruktur wird die funktionale Einheit mehrerer Proteine bezeichnet.
-
Erläutere, wie sich die Denaturierung auf ein Protein auswirken kann.
TippsBei der Denaturierung verändert sich die Form eines Proteins.
Die Primärstruktur ist lediglich die Abfolge der Aminosäuren.
LösungBei der Denaturierung können sich, z. B. durch chemische Einflüsse wie Säuren oder Salze oder physikalische Einwirkungen wie hohe oder tiefe Temperaturen, die Sekundär- und Tertiärstruktur und damit auch die Quartärstruktur von Proteinen ändern. Dabei bleibt die Reihenfolge der Aminosäuren, also die Primärstruktur, gleich.
Die Funktionstüchtigkeit eines Proteins kann durch Denaturierung eingeschränkt sein. -
Nenne Eigenschaften der Proteine.
TippsDrei der Aussagen sind richtig.
Proteine können sehr vielfältige Funktionen haben.
LösungProteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Moleküle. Sie gehören zu den Grundbausteinen jeder lebenden Zelle und sind die Voraussetzung für die Struktur und Funktion der Zellen.
-
Erkläre, warum Fieber nützlich, aber auch gefährlich sein kann.
TippsBei ca. 40 °C beginnen zahlreiche Proteine zu denaturieren.
LösungDie erhöhte Körpertemperatur bei einem Infekt ist ein guter Abwehrmechanismus unseres Körpers, denn Fieber dient der Denaturierung der Proteine von Bakterien und Viren. Erst wenn die Körpertemperatur über 40 °C ansteigt, kann das auch für unsere körpereigenen Proteine schädlich sein und lebensgefährliche Folgen haben.

Was ist DNA?

Entdeckung der DNA – Watson und Crick

Wie ist die DNA aufgebaut?

DNA – Verpackung und Chromatin

Replikation der DNA

Proteinbiosynthese - Basiswissen

Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein

Genwirkkette – vom Gen zum Merkmal

RNA – Bau und Funktion

Transkription und RNA Prozessierung

Prozessierung – RNA-Modifikation bei Eukaryoten

Translation

Genetischer Code – Eigenschaften und Bedeutung

Proteinbiosynthese – Vergleich von Prokaryoten und Eukaryoten

Genregulation bei Prokaryoten – Steuerung der Genexpression (Basiswissen)

Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten (Expertenwissen)

Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten

DNA-Schäden und Reparaturmechanismen

Genmutation – Formen und Ursachen

Genmutationen

RNA-Interferenz – Abschalten eines Gens

Apoptose – genetisch programmierter Zelltod

Wie entsteht Krebs?

Krebs – Entstehung eines Tumors

DNA-Analysen in der Kriminaltechnik

Proteine und Aminosäuren

Proteine – Typen, Eigenschaften und Struktur

Phenylketonurie – genetische Krankheit

Der genetische Fingerabdruck

Transkription und Translation – vom Gen zum Protein

Replikation der DNA (Expertenwissen)

Die experimentelle Entschlüsselung des Genetischen Codes

Die experimentelle Entschlüsselung der Proteinbiosynthese

Die experimentelle Entschlüsselung der Genregulation
4.365
sofaheld-Level
6.572
vorgefertigte
Vokabeln
8.833
Lernvideos
38.424
Übungen
34.564
Arbeitsblätter
24h
Hilfe von Lehrer*
innen

Inhalte für alle Fächer und Schulstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.
Testphase jederzeit online beenden
Beliebteste Themen in Biologie
- DNA Aufbau
- Organe Mensch
- Viren
- Meiose
- Pflanzenzelle
- Blüte Aufbau
- Feldmaus
- Chloroplasten
- RNA
- Chromosomen
- Rudimentäre Organe
- Wirbeltiere Merkmale
- Mitose
- Seehund
- Modifikation Biologie
- Bäume bestimmen
- Metamorphose
- Synapse
- Ökosystem
- Amöbe
- Fotosynthese
- Nahrungskette und Nahrungsnetz
- Das Rind Steckbrief
- Ökologische Nische
- Zentrales und vegetatives Nervensystem
- Glykolyse
- Mutation und Selektion
- Quellung
- Rückenmark
- Skelett Mensch
- Sinnesorgane
- Geschmackssinn
- Analoge Organe
- Säugetiere
- Vermehrung von Viren
- Organisationsstufen
- Symbiose
- Mikroorganismen
- Vererbung Blutgruppen
- Sprossachse
- Tierzelle Aufbau
- Wie entstehen Zwillinge
- Archaeopteryx
- Diabetes
- Moose
- Treibhauseffekt
- Abstammung Katze
- Vegetatives Nervensystem
- Zellatmung
- Pflanzenorgane
Hallo Tanja,
die Anordnung der Polypeptidketten im Raum ist die Sekundärstruktur. Wie im Video erklärt, kann sich die Polypeptidkette entweder als alpha-Helix oder als beta-Faltblatt anordnen. Für die Sekundärstrukturen von Proteinen haben wir bereits ein detaillierteres Video:
https://www.sofatutor.com/medizin-und-gesundheitswesen/videos/sekundaerstruktur-von-peptiden.
Hallo,
Ist die Anordnung der Polypeptidketten im Raum die Quartärstruktur? Danke
Hallo Juliane,
da Enzyme auch Proteine sind, kann man das. Wenn durch Mutationen Enzyme ihre Funktion verlieren bzw. ihre Funktionen beschränkt sind, können Wirkungsketten unterbrochen bzw. gestört werden.
LG
In der Zusammenfassung...
In der was sagst du ja, dass Mutationen in Genen einen Funktionsverlust der Proteine bedeuten. Kann man hier auch auf die Enzym-Wirkungskette weiterleiten?