Wussten Sie, dass Proteine die funktionellen Elemente unseres Körpers sind? Sie bestehen aus Aminosäuren, die wiederum von unserer DNA kodiert werden. Erfahren Sie mehr über Proteine und Aminosäuren in diesem Artikel!
Aminosäuren
Aminosäuren sind organische Moleküle, die in der Natur vorkommen und lebensnotwendig sind. Diese Moleküle sind die Bausteine der Proteine, die für das Funktionieren aller Zellen und Gewebe im Körper unerlässlich sind.
Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die zum Aufbau von Proteinen verwendet werden. Jede Aminosäure besteht aus einer Aminogruppe (-NH2), einer Carboxylgruppe (-COOH) und einer variablen Seitenkette (R-Gruppe), die ihr ihre einzigartige Identität verleiht. Die Seitenkette kann aliphatisch, aromatisch, hydroxyliert, schwefelhaltig oder geladen sein und bestimmt die chemischen und physikalischen Eigenschaften der einzelnen Aminosäuren.
Aminosäuren lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:
- Essentielle Aminosäuren: Essentielle Aminosäuren sind solche, die der Körper nicht selbst herstellen kann und die über die Nahrung aufgenommen werden müssen.
- Nicht-essentielle Aminosäuren: Nicht-essentielle Aminosäuren sind diejenigen, die der Körper selbst herstellen kann.
Zellproteine
Proteine sind biologische Makromoleküle, die für das Leben unerlässlich sind.. Sie erfüllen eine Vielzahl von Funktionen in lebenden Organismen, z. B. katalysieren sie biochemische Reaktionen, kommunizieren zwischen Zellen, schützen den Körper vor Krankheiten und bauen zelluläre Strukturen auf.
Funktionen der Proteine
Proteine haben viele wichtige Funktionen im Organismus, von denen wir die folgenden hervorheben können:
- Struktur: Proteine sind wichtige Bestandteile von Zellen, Geweben und Organen im Körper. Kollagen zum Beispiel ist ein Protein, das der Haut, den Knochen, den Sehnen und den Knorpeln Struktur und Elastizität verleiht.
- Enzymatisch: Proteine können auch als Enzyme wirken, also als Moleküle, die chemische Reaktionen im Körper beschleunigen. Zum Beispiel Verdauungsenzyme, die die Nahrung aufspalten, damit sie vom Körper aufgenommen und verwertet werden kann.
- Transport: Einige Proteine, wie das Hämoglobin, sind für den Transport wichtiger Moleküle wie Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut verantwortlich.
- Immunität: Proteine können auch als Antikörper fungieren, d. h. als Moleküle, die das Immunsystem bei der Bekämpfung von Infektionen und Krankheiten unterstützen.
- Hormonell: Einige Proteine wirken als Hormone, d. h. als Moleküle, die verschiedene Funktionen im Körper regulieren, wie z. B. Insulin, das den Blutzuckerspiegel reguliert.
- Kontraktil: Kontraktile Proteine, wie Aktin und Myosin, sind für die Muskelkontraktion und -bewegung verantwortlich.
- Speicherung: Einige Proteine können wichtige Moleküle speichern, wie zum Beispiel Eisen in Ferritin.
- Regulation: Andere Proteine können die Genexpression regulieren, wie z. B. Histone.
Struktur der Proteine
All dies wird durch die Struktur der Proteine ermöglicht. Die Proteinstruktur kann auf vier verschiedenen Ebenen beschrieben werden: primär, sekundär, tertiär und quaternär.
Primärstruktur von Proteinen
Es ist die lineare Abfolge von Aminosäuren, aus denen das Protein besteht. Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine und werden durch Peptidbindungen zu einer linearen Kette zusammengefügt. Die Abfolge der Aminosäuren wird durch den genetischen Code in der DNA bestimmt.
Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die bei der Proteinsynthese verwendet werden, und jede hat eine einzigartige chemische Struktur. Die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein bestimmt seine dreidimensionale Struktur und biologische Funktion.
Die Primärstruktur ist für die Stabilität und Funktion des Proteins von wesentlicher Bedeutung. Jede Änderung in der Aminosäuresequenz kann die Struktur und Funktion des Proteins erheblich beeinflussen.
Fehler in der Aminosäuresequenz können schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben, wie bei genetischen Krankheiten, die durch Mutationen in proteinkodierenden Genen verursacht werden.
Sekundärstruktur von Proteinen
Dies ist die lokal gefaltete Struktur, die sich innerhalb eines Polypeptids aufgrund von Wechselwirkungen zwischen den Atomen der Polypeptidkette bildet.
Diese Struktur ist auf die Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Amid- und Carboxylgruppen der Aminosäuren zurückzuführen. Die beiden Haupttypen von Sekundärstrukturen sind Alpha-Helices und Beta-Folien.
Tertiärstruktur von Proteinen
Die Tertiärstruktur von Proteinen bezieht sich auf die drei-dimensionale Anordnung der Aminosäuren in einem Proteinmolekül. Diese Struktur ist das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen den Seitengruppen der Aminosäuren, einschließlich kovalenter und nicht-kovalenter Bindungen wie Ionenbindungen, Wasserstoffbrücken und Van-der-Waals-Kräfte.
Die Tertiärstruktur ist wesentlich für die Funktion von Proteinen, da es die Interaktion von Proteinen untereinander bestimmt.
Quaternäre Struktur von Proteinen
Diese Struktur ist charakteristisch für Proteine, die aus mehreren Polypeptidketten, den sogenannten Untereinheiten, bestehen. Durch das Zusammenfügen dieser Untereinheiten entsteht die quaternäre Struktur. Proteine, denen Untereinheiten fehlen, haben keine quaternäre Struktur.
Die quaternäre Struktur von Proteinen bezieht sich also auf die dreidimensionale Organisation von zwei oder mehr einzelnen Proteinuntereinheiten, die zusammen ein vollständiges funktionelles Protein bilden. Mit anderen Worten, es ist die Art und Weise, wie einzelne Proteinuntereinheiten organisiert und zusammengehalten werden, um ein komplexes Protein zu bilden.
Zu den Proteinen mit einer quaternären Struktur gehört das Hämoglobin, das aus vier identischen Untereinheiten besteht.
