Protein und Aminosäure

Aminosäuren

Aminosäuren sind Moleküle, aus denen der Körper Muskeln, Enzyme, Hormone aufbaut Sie bestehen aus einem Kern der immer gleich aufgebaut ist und aus Sidechains (R Gruppen). Hier unterscheiden sich die amino acids

• Aminogruppe (–NH₂)
• Carboxygruppe (–COOH)
• Wasserstoffatom (H)
• Restgruppe (R)

Es gibt 20 verschiedene proteinogene Aminosäuren oder genauer gesagt R Gruppen. Die Carboxygruppe (–COOH) der ersten Aminosäure reagiert mit der Aminogruppe (–NH₂) der zweiten Aminosäure. Dabei entsteht eine Kovalente Bindung und die zwei Aminosäuren sind jetzt Peptidbindung.

Protein

Ein Protein ist die Aneinanderreihung von Aminosäuren. Es gibt viele verschiedene Arten von Proteinen wie Enzyme, Rezeptoren. Die Struktur eines Proteins unterteilt man in 4 Ebenen: Primär, Sekundär, Tertiär, and Quartär.

Primäre Struktur

Die Primärstruktur beschreibt die Reihenfolge der Aminosäuren, die über Peptidbindungen zu einer Kette (Polypeptid) verbunden sind. Auf dem Bild sieht man die Struktur des Pentapeptids Met-Enkephalin, eines körpereigenen Schmerzmittels (Endorphin). Es ist ein kurzes Proteinfragment, bestehend aus fünf Aminosäuren. Der Peptide backbone ist immer gleich aufgebaut während die Side chains der Aminosäuren sich unterscheiden. Das Protein besteht aus folgenden vier Aminosäuren:

Sekundäre Struktur

Die Sekundärstruktur ist die räumliche Anordnung bestimmter Abschnitte einer Aminosäurekette (Polypeptidkette). Sie entsteht durch Wasserstoffbrücken zwischen Atomen im Peptid-Backbone.

Das Bild zeigt eine α-Helix (Alpha-Helix). Links sieht man das Peptid backbone, welche durch regelmäßige Drehung der Peptidkette erreicht wird. In der Mitte ist die Wasserstoffbrücke, welche die Helix stabilisieren. Rechts sieht man die Side chains, welche in dem Bild mit R dargestellt sind.

Tertiäre Struktur

Die Tertiärstruktur beschreibt die dreidimensionale Gesamtform eines Proteins. Die Peptidbindungen und R-Gruppen wechselwirken miteinander. Dadurch biegt sich das Protein so lange, bis es die energetisch günstigste Form erreicht hat.

Das graue Band stellt eine Protein-Kette dar. Daran sind verschiedene chemische Gruppen (Aminosäureseitenketten) befestigt, die miteinander und mit Wasser wechselwirken. Diese Wechselwirkungen führen zur Faltung des Proteins.

Quartäre Struktur

beschreibt, wie mehrere einzelne Polypeptidketten zu einem funktionellen Gesamtprotein zusammenlagern durch nicht-kovalente Kräfte wie hydrophobe Wechselwirkungen und van-der-Waals-Kräfte.

Transportprotein

Transportproteine sind Eiweiße in der Zellmembran, die wirken wie Schmuggler: Sie schleusen wichtige, wasserlösliche Moleküle wie Aminosäuren, Zucker, Nukleotidbasen, Neurotransmitter durch die Zellmembran von außen nach innen oder umgekehrt.