Wie werden Proteine voneinander unterschieden?

Inhaltsverzeichnis:

Was sind Proteine?
Wie werden Proteine voneinander unterschieden?

Verschiedene Kombinationen von Aminosäuren verleihen Proteinen unterschiedliche Eigenschaften. Daher ist das Hauptmerkmal, das bei der Unterscheidung von Proteinen voneinander verwendet werden sollte, die Aminosäuresequenz von Proteinen. Proteine können jedoch auch durch ihre Größe und die biochemischen Eigenschaften unterschieden werden.

Proteine sind die wichtigsten biologischen Moleküle, die als strukturelle, funktionelle und regulierende Moleküle innerhalb der Zelle dienen. Jedes Protein besteht aus einer Polypeptidkette, die in Sekundär- und Tertiärstrukturen gefaltet ist, um ein dreidimensionales Molekül zu erzeugen. Obwohl es sich um ein funktionelles Molekül handelt, interagiert die Tertiärstruktur von Proteinen mit anderen Proteinmolekülen oder Cofaktoren und bildet die Quartärstruktur. Die wichtigste Determinante für die Struktur und Funktion eines bestimmten Proteinmoleküls ist seine Aminosäurekette. Somit ergeben sich die Unterschiede zwischen Proteinen aus ihrer Aminosäuresequenz. Dieser Artikel beschreibt, wie Proteine voneinander unterschieden werden.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was sind Proteine? – Definition, Struktur, Funktion 2. Wie werden Proteine voneinander unterschieden? – Aminosäuresequenz, Größe, biochemische Eigenschaften

Schlüsselbegriffe: Aminosäuresequenz, biochemische Eigenschaften, Polypeptidkette, Proteine, Größe

Was sind Proteine?

Proteine sind große organische Verbindungen mit Stickstoffatomen. Sie können aus einer oder zwei Aminosäureketten bestehen. Jede Aminosäurekette besteht aus der alternativen Anordnung universeller Aminosäuren. Proteine werden auch Polypeptidketten genannt, da zwischen Aminogruppen und Carboxylsäuregruppen benachbarter Aminosäuren eine Peptidbindung gebildet wird. Typischerweise kann ein natürliches Polypeptid ungefähr 50 – 2000 Aminosäuren enthalten. Proteine sind sehr komplexe und dynamische Moleküle, die aus vier Strukturebenen bestehen: Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur. Die 3D-Struktur von Proteinen ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Proteinstruktur

Der Mensch hat 20.000 bis 25.000 Protein-kodierende Gene. Daraus können etwa 2 Millionen verschiedene Proteintypen synthetisiert werden. Der menschliche Körper besteht jedoch aus rund 50.000 Proteinen.

Proteine können als vollständige Proteine oder als unvollständige Proteine verzehrt werden. Vollständige Proteine bestehen aus allen essentiellen Aminosäuren. Unvollständigen Proteinen fehlen jedoch einige essentielle Aminosäuren. Nahrungsproteine werden während der Verdauung in Aminosäuren zerlegt. Proteine dienen als struktureller Bestandteil einer Zelle. Sie regulieren auch die Funktionen des Körpers als Hormone und Enzyme. Sie dienen auch als Transportmoleküle wie Hämoglobin. Einige Proteine sind Bestandteile des Immunsystems.

Wie werden Proteine voneinander unterschieden?

Aminosäuresequenz

Proteine bestehen aus einer Reihe von Aminosäuren. Die Sequenz der Aminosäurekette wird durch die Nukleotidsequenz des für dieses bestimmte Protein kodierten Gens bestimmt. Um zwischen zwei Proteinen zu unterscheiden, können daher die entsprechenden Gensequenzen verwendet werden. Die Sekundär-, Tertiär- und Quartärstrukturen von Proteinen unterscheiden sich aufgrund ihrer Aminosäuresequenz.

Größe

Proteine können unterschieden werden, indem man sie nach ihrer Größe trennt. Die Größe des Proteins hängt von der Anzahl der Aminosäuren in der Polypeptidkette ab. SDS-PAGE ist die Technik, die bei der Trennung von Proteinen basierend auf ihrer Größe verwendet wird. Die Proteintrennung in SDS-PAGE ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: SDB-SEITE

Biochemische Eigenschaften

Biochemische Eigenschaften verschiedener Proteine wie die enzymatische Aktivität können genutzt werden, um Proteine voneinander zu unterscheiden. Basierend auf den biochemischen Eigenschaften von Aminosäuren in der Polypeptidkette einer bestimmten Kette variieren ihre biochemischen Eigenschaften. Aus diesem Grund kann sich der isoelektrische Punkt der Proteine auch voneinander unterscheiden. Der isoelektrische Punkt ist der pH-Wert, bei dem die Nettoladung der Polypeptidkette Null wird. Am isoelektrischen Punkt werden Proteine aus ihren Lösungen ausgefällt.

Abschluss

Proteine sind organische Verbindungen, die aus einer Polypeptidkette bestehen. Die Proteinstruktur hängt von der Aminosäuresequenz des Proteins ab. Die Eigenschaften der Proteine hängen von der Art der Aminosäuren in der Polypeptidkette ab. Um Proteine voneinander zu unterscheiden, können daher Faktoren wie Aminosäuresequenz, Größe und biochemische Eigenschaften von Proteinen verwendet werden.

Referenz:

1. Lodish, Harvey. „Funktionelles Design von Proteinen.“ Molekulare Zellbiologie. 4. Auflage., U.S. National Library of Medicine, 1. Januar 1970, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Hauptproteinstrukturebenen en“ Von LadyofHats (Public Domain) über Commons Wikimedia 2. „SDS-PAGE“ Von Benutzer Magnus Manske auf en.wikipedia – Ursprünglich von en.wikipedia; Beschreibungsseite ist (war) hier (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia