Proteine

Proteine sind Polymere aus Aminosäuren, Derivate der Carbonsäuren mit einer Aminogruppe in Alpha-Stellung. Allgemeine Formel für Aminosäuren:

Grundbauplan der Aminosäuren

Grundstruktur der Aminsäure. Amino- und Säuregruppe als funtionelle Gruppen geben dem Biomolekül und Grundbaustein der Proteine seinen Namen.

Eigenschaften

• Muttersubstanz:  Carbaminsäure (NH₂)-COOH
• Stellung der NH_2-Amino-Gruppe:
• α: Carboxylgruppe und Aminogruppe an einem C-Atom
• ß: Aminogruppe um ein C-Atom von der Carboxylgruppe verschoben
• γ: Aminogruppe um zwei C-Atom von der Carboxylgruppe verschoben
• 21 proteinogene α-Aminosäuren , wasserlöslich
• Säure-Base-Verhalten: Amphoter, d.h sie wirken sowohl als Base und als Säure reagieren. Die Aminogruppe kann ein Proton aufnehmen, die Carboxylgruppe ein Proton abgeben. Die Ladung der Aminosäuren hängt vom herrschenden PH-Wert ab.
• Zwitterion: Aminosäuren liegen als Feststoffe und in einer wässrigen Lösung als Ion vor, welches beide Ladungen besitzt, eine positive und negative Ladung, die aber nach Außen hin Null ergeben, das Zwitterion. Diese Eigenschaft führt zu einer guten Wasserlöslichkeit. Als Zwitterion kann die Carboxylgruppe als Base (Protonenakzeptor) und die Aminogruppe als Säure (Protonendonator) reagieren.
• Anion: In basischen Lösungen vorzufinden, bei einem hohen Gehalt an OH- (basisches Milieu) wird die Carboxylgruppe deprotoniert.
• Kation: In sauren Lösungen vorzufinden, bei einem hohen Gehalt an Protonen (saures Milieu) wird die Aminogruppe protoniert.

Säure-Base-Titration der Aminosäuren

Aminosäuren weißen bei einer Titration zwei pKs-Werte und einen isoelektrischen Punkt auf, bei einer Titration eines Salzsäure-Aminosäuren-Gemisches mit Natronlauge ist dies sehr gut zu veranschaulichen. Der isoelektrischen Punkt stellt den pH-Wert da, an welchem alle Aminosäuren als Zwitterionen vorliegen und somit die Lösung nach Außen keine Spannung aufweist.

Aminosäuren - Rot kennzeichnet die spezifischen Restgruppen, während die Klammer die Grundstruktur von Aminosäuren kennzeichnet.

Essenzielle Aminosäure:

Können nicht vom menschlichen Körper gebildet werden. Diese Aminosäuren müssen über die Nahrung aufgenommen werden.

Essentiell sind:

• F - Phenylalanin
• I - Isoleucin
• L - Leucin
• M - Methionin
• V - Valin
• W - Tryptophan
• K - Lysin
• T - Threonin
• (H - Histidin als partiell essentielle Aminosäure)

Die Welt der Aminosäuren

Erkennen Sie alle Aminosäuren? Ordnen Sie zu! Jede Aminosäure ist durch einen spezifischen Rest gekennzeichnet.

Funktionen im Körper

• Enzyme Biokatalysatoren
• Transport- und Speichersysteme: Membranproteine
• Baumaterial: Biomembranbestandteile, extrazelluläre Matrix
• Schutz: Immunabwehr, Immunglobuline
• Signaltransduktion, Zellvorgänge
• Essenzielle Aminosäure: Können nicht vom Körper gebildet werden, müssen aufgenommen werden.