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Aminosäure, Peptide und Proteine Wasserstoffbrücken in biologischen Systemen Beispiele: Proteine, DNA Aminosäuren S-Konfiguration R-Konfiguration Stereochemie – süß oder bitter ? Aminosäuren als Zwitterion bei pH 7 (Betain) Eigenschaften von Aminosäuren Unpolare Seitenketten Aromatische Seitenketten UV-Absorption Polare, ungeladenen Seitenketten Positiv geladene Seitenketten (Basische Aminosäuren) Negativ geladene Seitenketten (Saure Aminosäuren) Titrationskurve von Glycin +1 pI pK ( 10) pK (01) 2 hier: 2.34 9.60 pI 5.97 2 0 -1 Titrationskurve von Glutaminsäure pI pK ( 10) pK (01) 2 hier : pI 2.19 4.25 3.22 2 +1 0 -1 -2 Titrationskurven von Histidin +2 pI pK ( 10) pK (01) 2 6.0 9.17 pI 7.59 2 +1 0 -1 Isoelektrische Punkt von Proteinen pH-Optima einiger Enzyme Größe von Proteinen Titin und Nebulin als molekulare Lineale im Skelettmuskel Nebulin Titin Struktur von Proteinen Übersicht über die Proteinstruktur Sekundärstruktur von Proteinen Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinen Denaturierung und Faltung von Proteinen Primär-, Sekundär- Tertiär- und Quartärstruktur Peptidbindung Bildung der Peptidbindung am Ribosom über aktivierte Vorstufen (Aminoacyl-tRNA) Hydrolyse der Peptidbindung durch Proteasen (z.B. Trypsin, Chymotrypsin, Pepsin; Proteasom Sequenzierung von Peptiden/Proteinen Chemisch: EdmanAbbau Massenspektrometrie Sequenzierung von Peptiden/Proteinen Chemisch: EdmanAbbau Massenspektrometrie Peptidbindung: N- und C-Terminus Wechselwirkungen in Proteinen Wasserstoffbrückenbindungen Disulfidbrücken Ionischen Wechselwirkungen Hydrophobe Wechselwirkungen Van der Waals Wechselwirkungen Disulfidbrücken Insulin Gluthathion (GSH) Eines der kleinsten Peptide mit wichtiger biologischer Funktion Antioxidans -Glu-Cys-Gly (GSH) (reduzierte Form) SH -Glu-Cys-Gly GSSG (oxidierte Form) S S -Glu-Cys-Gly Disulfidbrücken und Dauerwellen Peptidbindung Voet Biochemistry 3e Page 221 © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Peptidbindung ist planar Zwei Winkel charakterisieren die Struktur der PolypeptidHauptkette f und y Sekundärstrukturen und Ramachadran-Plot a-Helix Globuläres „all-alpha“ Proteine Myoglobin und Hämoglobin Beispiel: Keratine Coiled-coils aus a-Helices b-Faltblatt b-turns Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Topologie/Supersekundärstruktur Topologie/Supersekundärstruktur Voet Biochemistry 3e Page 249 © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Abfolge von Sekundärstrukturelementen z.B. b-a-b oder b-b- b oder a-a Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Topologie/Supersekundärstruktur Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Faltungen (engl. folds) The immunoglobulin fold. Faltung (folds) Superfamilien Quartärstrukur Myoglobin Monomer Hämoglobin Tetramer (a2b2) Heterotrimere G Proteine (ab) Bestimmung der 3D-Struktur von Proteinen Experimentell Röntgenstrukturanalyse NMR-Spektroskopie Elektronenmikroskopie In silico-Verfahren Homologie-Modellierung Ab initio Vorhersagen Röntgenstrukturanalyse Kristallisation Röntgendiffraktion Elektronendichte Karte Modell Strukturdatenbanken Ionenaustauschchromatographie und Gelfiltration Ionenaustauschchromatographie und Gelfiltration Praktischer Teil Aufreinigung von rekombinanter TaqDNA-Polymerase aufgrund ihrer Thermostabilität und Ladungseigenschaften mittels Ionenaustauschchromatographie Bestimmung der Proteinkonzentration mittels einer kolorimetrischen Methode Trennung eines Substanzgemisches aufgrund der Größe mittels Gelfiltration Ionenaustauschchromatographie und Gelfiltration Lernziele Eigenschaften von Aminosäuren Proteine und Peptidbindung Proteinstruktur Eigenschaften von Proteinen (Ladung, Größe, Stabilität) Proteinkonzentrationsbestimmung Taq-DNA-Polymerase Mr = 94000 Isoelektrischer Punkt 6.04 DNA-Polymerase Aktivität 5'-3'Exonukleaseaktivität Elektrostatisches Potential Negativ Positiv
