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Proteine und der genetische Code

Die Faltung eines Proteins

Für die Funktion eines Proteins ist nicht allein die Abfolge der einzelnen Aminosäuren, also die Primärstruktur, relevant. Jedes Protein ist auf eine ganz bestimmte Art und Weise gefaltet, und nur in dieser Faltung kann es seine Funktion in der Zelle erfüllen. Dieses bedeutet auf molekularer Ebene, dass geladene Aminosäuren im Protein mit anderen, entgegengesetzt geladenen Aminosäuren in Kontakt treten oder dass in bestimmten Bereichen des Proteins z.B. hydrophobe Aminosäuren einen wasserfreien Raum bilden. Diese wasserfreien Proteinbereiche liegen meistens im Inneren des Proteins und sind häufig an Enzymreaktionen beteiligt.

Bei der Faltung eines Proteins können regelmäßige Faltungsmuster, die Sekundärstrukturen, entstehen, die schraubig gewunden (α-Helix) oder wie ein gefaltetes Blatt (β-Faltblatt) aussehen können. Für die Eigenschaften von Proteinen spielen diese Sekundärstrukturen eine wichtige Rolle: vorwiegend helicale Proteine sind feste Strukturen mit unterschiedlicher Flexibilität (Horn, Fingernägel, Collagen), während hauptsächlich aus β-Faltblatt-Anteilen bestehende Proteine weich und flexibel sind (Seide).

Abb.1
Die Sekundärstrukturen Helix und Faltblatt

Zwischen Cystein-Seitenketten können dazu kovalente Bindungen gebildet werden, die die Faltung des Proteins insgesamt stabilisieren (Tertiärstruktur), oder mehrere Polypeptidketten schließen sich durch nicht-kovalente Bindung zu einem großen Protein zusammen (Quartärstruktur).

Wird diese natürliche Faltung zerstört, ist das Protein denaturiert und nicht mehr aktiv. Kochen, Braten oder Backen sind alltägliche Vorgänge, bei denen die Quartär-, Tertiär- und Sekundärstruktur eines Proteins unwiederbringlich aufgelöst wird, ohne dass sich die Aminosäure-Sequenz selbst ändert. Bei anderen Vorgängen wird nur die Tertiärstruktur aufgelöst, während die Sekundärstruktur intakt bleibt - so z.B. bei der Dauerwelle.

Die Chemie der Dauerwelle

Wollen Sie mehr wissen zur Faltung der Proteine und den vier Ebenen der Proteinstruktur? Link zur Lernmaterial "Der Aufbau der Proteine"

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