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)

2)10()01(

pKpK

pI

+1 -1

97.52

60.934.2

pI

hier:

0

Titrationskurve von Glycin

2)10()01(

pKpK

pI

22.32

25.419.2

pI

hier:

+1 -20 -1

Titrationskurve von Glutaminsäure

2)10()01(

pKpK

pI

59.72

17.90.6

pI

+1 0 -1+2

Titrationskurven von Histidin

Isoelektrische Punkt von Proteinen

pH-Optima einiger Enzyme

Größe von Proteinen

Titin und Nebulin als molekulare Lineale im Skelettmuskel

TitinNebulin

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: Edman-Abbau

Massen-spektrometrie

Sequenzierung von Peptiden/Proteinen

Chemisch: Edman-Abbau

Massen-spektrometrie

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

Peptidbindung ist planar

Zwei Winkel charakterisieren die Struktur der Polypeptid-Hauptketteund

Pag

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Sekundärstrukturen und Ramachadran-Plot

-Helix

Globuläres „all-alpha“ ProteineMyoglobin und Hämoglobin

Beispiel: KeratineCoiled-coils aus -Helices

-Faltblatt

-turns

Topologie/Supersekundärstruktur

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Topologie/Supersekundärstruktur

Abfolge von Sekundärstrukturelementen

z.B. -- oder -- oder -

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Topologie/Supersekundärstruktur

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Faltungen (engl. folds)

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The immunoglobulin fold.

Faltung (folds) Superfamilien

Quartärstrukur

MyoglobinMonomer

HämoglobinTetramer (22)

Heterotrimere G Proteine (

Bestimmung der 3D-Struktur von Proteinen

Experimentell Röntgenstrukturanalyse NMR-Spektroskopie Elektronenmikroskopie

In silico-Verfahren Homologie-Modellierung Ab initio Vorhersagen

Röntgenstrukturanalyse

Kristallisation

Röntgendiffraktion

ElektronendichteKarte

Modell

Strukturdatenbanken

Ionenaustauschchromatographie und Gelfiltration

Ionenaustauschchromatographie und Gelfiltration

Praktischer Teil

Aufreinigung von rekombinanter Taq-DNA-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