Proteine
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VorlesungEinführungindieZellbiologieWS2015/2016 1) MoleküledesLebens Grundlagen–WasserundKohlenstoff Proteine–Aminosäuren Kohlenhydrate–Monosaccharide Lipide–FeMsäuren DNA–NukleoPde 2) GenerellerAuQaueinerZelle 3) EvoluPondererstenZellen Wasser–dasLösungsmiMelinderbelebtenWelt WassermolekülekönnengeladeneTeilchen„hydraPsieren“ DieWasserstoXrückenbindung Kohlenstoff–LebenimKohlenstoffuniversum WasmachtKohlenstoffsoeinzigar3g,dassallesLebenauf Kohlenstoffbasiert? Alle„Lebensmoleküle“basierenaufKohlenstoffverbindungen Proteine–DNA–RNA–Kohlenhydrate-Lipide EinmaligeBindungsfähigkeit(vorallemmitsichselbst,aberauchmit Sauerstoff,S3ckstoffundvorallemmitWasserstoff) C C C C H O AuQaueinerZelle DieMoleküledesLebens Proteine DNA Fe*e Zucker DieMakromolekülederZellewerdenausUntereinheiten (Monomeren)gebildet DieMoleküledesLebens Proteine ProteinebestehenausAminosäuren Proteinewerdenausden20„natürlichen“ Aminosäurengebildet EssenPelleAminosäurenkönnennichtdenovosynthePsiert werden Aminosäurenkönnennicht-ionisiertoderionisiert vorliegen DervorherrschendepH-WertbesPmmt,obein Aminosäurerestgeladenodernicht-geladenvorliegt DiePepPdbindungistrelaPvstarrundVoraussetzungfür dielineareStrukturvonPepPdenundProteinen DiePepPdbindungistrelaPvstarrundVoraussetzungfür dielineareStrukturvonPepPdenundProteinen PepPdebestehenauslinearverknüpaenAminosäurenund habeeinenN-undeinenC-Terminus PepPdesindkleineProteine PepPde <100AS z.B.PepPdhormone AnPmikrobiellePepPde Proteine >100AS alleStrukturproteine DieSeitenkeMenderAminosäurenbesPmmendie EigenschaaendesPepPds/Proteins ProteinefaltensichaufberechenbareWeise ProteinefaltensichaufberechenbareWeise EsgibtzweiSekundärstrukturen–β-FaltblaMundα-Helix DieTerPärstrukturistdie3-dimenionaleStruktureiner PolypepPdkeMe EnzymesindProteine,dieein„akPvesZentrum“haben VieleProteinekönnenLigandeninakPvenZentren spezifischbinden DisulfidbrückenundposMranslaPonaleModifikaPonen tragenzurStrukturmaturerProteineentscheidendbei Zusammenfassung:StrukturvonProteinen Primärstruktur LineareAbfolgederAminosäureineinemPep3d/Protein Sekundärstruktur ErsteStruktureinheitvonProteinineinfachenDomänen(β-FaltblaP oderα-Helix) Ter<ärstruktur DreidimensionaleStruktureinerPolypep3dkePe Quartärstruktur DreidimensionaleStruktureinesfunk3onellenProteinsaus verschiedenenUntereinheiten(Polypep3den) DieMoleküledesLebens Zucker ZuckersindPolyalkohole EininnererRingschlussführtzueinemzyklischenMolekül SaccharidewerdeninFormvonDi-,Oligo,und Polysaccharidengespeichert VerschiedeneglycosidischeBindungstypenermöglichen eineKondensaPonvonMonosacchariden DieMoleküledesLebens Fe*e DieMoleküledesLebens Triacylglycerole SpeicherfeM Phospholipide Membranbestandteil Cholesterole Fe*e Membranbestandteil,Vorstufefür Hormonsynthese FeMsäurensindwesentlicheBestandteile wichPgerLipide TriacylglycerinedienenalsSpeicherformdesFeMes TriacylglycerinedienenalsSpeicherformdesFeMes Energiespeicher Kohlenhydrate (Stärke, Zucker) 1 4,2 Proteine (Eiweiß) 1 4,2 Lipide (Fett, Öl) 1 9,3 Gewicht (g) physiologischer Brennwert (kcal) = Energiegehalt Energiespeicher gebundenes Wasser Gewicht Kohlenhydrate Protein x 3-5 iso-energetisches 8 - 10 1 Lipide x 0,1 Energiespeicher des Menschen reicht theoretisch für: Fettgewebe 15 kg Fett (Lipide) Muskel 6 kg Muskel + Leber Blutplasma 450 g 12 g 50-60 Tage Protein (10-12 Tage) Glycogen 18-24 Stunden Glukose 30 Minuten PhospholipidebildendieMembranallerZellen PhospholipidebildendieMembranallerZellen CholesterolealsMembranbestandteileund SynthesevorstufenfürHormone DieMoleküledesLebens DNA DNAundRNA RNA mRNA rRNA tRNA DNA DNAundRNA RNA RNS mRNA rRNA tRNA DNA DNS RiboNucleicAcid RiboNukleinSäure messengerRNA ribosomaleRNA transferRNA DeoxyriboNucleicAcid DesoxyriboNukleinSäure NukleoPdesinddieMonomerederDNAundRNA Purin-undPyrimidinbasensindBestandteilvon RNAundDNA DNA-undRNA-Bausteineunterscheidensichdurch eineOHGruppe RNA-Baustein DNA-Baustein RNA Bausteine DNA Adenosinmonophosphat Deoxyadenosinmonophosphat Guanosinmonophosphat Deoxyguanosinmonophosphat Cy3dinmonophosphat Deoxycy3dinmonophosphat Uridinmonophosphat Deoxythymidinmonophosphat RNA Bausteine DNA Adenosinmonophosphat Deoxyadenosinmonophosphat Guanosinmonophosphat Deoxyguanosinmonophosphat Cy3dinmonophosphat Deoxycy3dinmonophosphat Uridinmonophosphat Deoxythymidinmonophosphat DieDNAistTrägerderErbinformaPon DieChargaff-Regel A,TundG,CkommenimmeringleichenVerhältnissenvor DieDNADoppelhelix FrancisCrick JamesWatson DieDoppelhelixbestehtauszweiSträngen,diein gegenläufigenOrienPerungenvorliegen Diesemi-konservaPveReplikaPonderDNA GenekodierenfürProteine Protein-kodierendeRegionennehmennureinen kleinenTeildesGenomsein DieStrukturdereinfachstenZellen DieStrukturdereinfachstenZellen WasbrachtdieeinfachsteZelle? 1) AbgrenzunggegenüberderUmwelt 2) Informa<onsweitergabe 3) ErhöhungderEntropie DieStrukturdereinfachstenZellen WasbrachtdieeinfachsteZelle? 1) AbgrenzunggegenüberderUmwelt Membranen 2)Informa<onsweitergabe DNA/RNA 3)ErhöhungderEntropie enzyma<scheAk<vität DerStammbaumdesLebens DieStruktureukaryoPscherZellen JedeZellebrauchteineAbgrenzungzumäußerenMilieu PhospholipidbilayerbildendefinierteStrukturen PhospholipidebildendieLipiddoppelmembran DasLebenaufderErdebegannsehrfrüh DasLebenaufderErdebegannsehrfrüh DasLebenaufderErdebegannsehrfrüh–kurz nachdemErkaltenderErde Amicrobe-likecellularfilamentfoundin3.465 billionyearoldrock EineUrsuppemitunterschiedlichenorganischen MolekülendientdensichbildendenerstenOrganismen DasLebenaufderErdebegannsehrfrüh Was war vor der ersten Zelle? Protozellen RNA Welt Enzymatische Aktivität von RNA Molekülen Vereinigung von Informationsspeicherung und Aktivität DerMiller-UreyVersuchzeigt,dasskomplexe Molekülespontanentstehenkonnten Produkte: Aminosäuren Zucker Nukleobasen Stanley Miller 1958 Miller Urey Experiment Aminoacids Glycine Alanine HisPdine Methionine Glutamine Lysine Serine Leucine Arginine Threonine Cysteine Isoleucine Aspartate Phenylalanine Proline Asparagine Tyrosine Valine Glutamate Tryptophan Acarbohydratetoolkit-I Ribose Mannose Arabinose Fucose Fructose SialicAcid Glucose Galactose Glucuronate Inositol D-Abequose L-Rhamnose
