Proteindynamik und Denaturierung
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Was passiert bei Überschreiten der kritischen Konzentration?

  • Die Monomerenkonzentration erhöht sich.
  • Die Oberflächenspannung steigt.
  • Es bilden sich Mizellen. (correct)
  • Das Wasser wird trüb.

    • Detergentien sind amphipathische Moleküle und emulgieren hydrophobe Moleküle.

    True

    Was geschieht mit der Oberflächenspannung, wenn die kritische Konzentration für Mizellen erreicht ist?

    Die Oberflächenspannung nimmt ab.

    Detergentien sind generell gut ________ und bilden spontan Mizellen.

    <p>wasserlöslich</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihrer Bedeutung zu:

    <p>Detergentien = Können hydrophobe Moleküle emulgieren Phospholipide = Wesentliche Komponenten von Zellmembranen Mizellen = Strukturen aus Detergentien Kritische Konzentration = Die Konzentration, bei der Mizellen gebildet werden</p> Signup and view all the answers

    Welche Aufgabe erfüllt die hydrophobe Kette der Detergentien?

    <p>Sie hält sich aus dem Wasser heraus.</p> Signup and view all the answers

    Die Konzentration an Monomeren steigt, wenn die kritische Konzentration für Mizellen erreicht ist.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Wozu werden Detergentien in Waschmitteln verwendet?

    <p>Um hydrophobe Moleküle wasserlöslich zu machen.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Chiralität von Glycerin?

    <p>Glycerin ist speigelsymmetrisch.</p> Signup and view all the answers

    Glycerin ist chiral, da es unterschiedliche Raumstrukturen aufweist.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie zwei Kopfgruppen, die in Phospholipiden vorkommen können.

    <p>Serine, Choline</p> Signup and view all the answers

    Phospholipide bilden in wässriger Lösung __________.

    <p>Doppelschichten</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Kopfgruppen den entsprechenden Beschreibungen zu:

    <p>Serine = Eine Aminosäuregruppe Choline = Ein Teil von Acetylcholin Ethanolamine = Eine einfachere amine Verbindung Inositol = Ein Zuckeralkohol</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Beispiel für einen Phospholipid-Namen nach IUPAC?

    <p>1-Palmityl-2-Oleoyl-3-phosphatidylserine</p> Signup and view all the answers

    Detergentien liegen in Wasser in Form von Doppelschichten vor.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Wie nennt man die Struktur, die Phospholipide in Wasser bilden?

    <p>Doppelschichten</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt eine Wirkung von Hitze auf Proteine?

    <p>Hitze wirkt denaturierend und kann die chemische Struktur schädigen.</p> Signup and view all the answers

    Das Anfinsen Experiment zeigte, dass Proteine durch Denaturierung ihre Fähigkeit zur korrekten Faltung verlieren.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Was sind Redox Chaperone?

    <p>Enzyme, die falsche Disulfidbrücken brechen und die Bildung korrekter Disulfidbrücken unterstützen.</p> Signup and view all the answers

    Das Ergebnis des Anfinsen Experiments war, dass das Protein wieder __________ wurde.

    <p>aktiv</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Begriffe den entsprechenden Definitionen zu:

    <p>Denaturierung = Die Zerstörung der nicht kovalenten und kovalenten Bindungen in Proteinen. Disulfidbrücken = Kovalente Bindungen zwischen Cysteinresten von Proteinen. Proteinfaltung = Die räumliche Anordnung eines Proteins in seiner funktionsfähigen Form. Redox Chaperone = Enzyme, die Proteinfaltung unterstützen, indem sie falsche Bindungen brechen.</p> Signup and view all the answers

    Was kann passieren, wenn hydrophobe Aminosäuren während des Entfaltungsprozesses zugänglich werden?

    <p>Der Entfaltungsprozess kann irreversibel werden.</p> Signup and view all the answers

    Kleine Mengen an denaturierender Substanz können die Proteinfaltung verbessern.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielen kovalente und nicht kovalente Bindungen bei der Proteinfaltung?

    <p>Sie tragen zur Stabilität und zur korrekten Struktur von Proteinen bei.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt die Major Groove der DNA?

    <p>Breit</p> Signup and view all the answers

    Die A-Form der DNA entsteht bei ausreichender Wasserverfügbarkeit.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Wer entdeckte die DNA und nannte die Substanz «Nuclein»?

    <p>Friedrich Miescher</p> Signup and view all the answers

    Die genetische Information wird in der DNA durch _____ übertragen.

    <p>Nukleotide</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Forscher den jeweiligen Entdeckungen zu:

    <p>Friedrich Miescher = Entdeckung von DNA Albert Kossel = Isolierung der Nukleotid Basen</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Nukleotid Basen isolierte Albert Kossel?

    <p>Fünf</p> Signup and view all the answers

    RNA bildet lokal Doppelhelices oder eine Doppelhelix mit einem komplementären Strang.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Die lineare Größe von DNA wird in _____ angegeben.

    <p>Basenpaaren</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt die semi-konservative Replikation?

    <p>Ein Strang vom alten Strang bleibt erhalten.</p> Signup and view all the answers

    Die Replikation von DNA ist eine katalytische Reaktion.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Welche Base in DNA entspricht der Base U in RNA?

    <p>Adenin (A)</p> Signup and view all the answers

    Das erste entschlüsselte Codon war _____ und entspricht der Aminosäure Phenylalanin.

    <p>UUU</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Wissenschaftler ihren Entdeckungen zu:

    <p>Francois Jacob = Entdeckung des mRNA Moleküls Sydney Brenner = Entdeckung des genetischen Codes Marshall Nirenberg = Erste Dekodierung des genetischen Codes Robert Holley = Beweis der Startpunktabhängigkeit von Polypeptidketten</p> Signup and view all the answers

    Welches Experiment verwendete Marshall Nirenberg, um den genetischen Code zu entschlüsseln?

    <p>Synthetisiertes polyU.</p> Signup and view all the answers

    Der genetische Code besteht aus Paaren von Nukleotiden.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was wurde durch das Experiment von Francois Jacob und Sidney Brenner über den genetischen Code entdeckt?

    <p>Er ist in Form von Triplets organisiert.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt die Funktion des Hämoglobins?

    <p>Hämoglobin kann Sauerstoff in der Lunge effektiv binden.</p> Signup and view all the answers

    Die gesamte Information zur Ausbildung der 3D Struktur eines Proteins ist nur in der Sequenz der gesamten Protein-Domäne gespeichert.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den passiven Transport durch die Zellmembran?

    <p>Transport entlang des Konzentrationsgradienten</p> Signup and view all the answers

    Was bedeutet Modularität in der Proteindynamik?

    <p>Es bedeutet, dass viele Reaktionen am Substrat mit hoher Effizienz an Ort und Stelle durchgeführt werden können.</p> Signup and view all the answers

    Aktiver Transport erfordert keinen Energieaufwand.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Detergentien schützt die 3D Struktur von Membranproteinen?

    <p>Milde, non-ionische Detergentien</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Haupttreibkraft hinter der Osmose?

    <p>Diffusion von Wasser durch eine semi-permeable Membran</p> Signup and view all the answers

    Die Oberflächen-Seitenketten von Proteinen sind viel __________.

    <p>dynamischer</p> Signup and view all the answers

    Lysophospholipide können keine Mizellen bilden.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht mit einer Membran, wenn Detergentien in die Lösung gegeben werden?

    <p>Die Membran löst sich auf und es entstehen gemischte Mizellen.</p> Signup and view all the answers

    Ein __________ Transport erfolgt gegen den Konzentrationsgradienten.

    <p>aktiver</p> Signup and view all the answers

    Ordne die folgenden Begriffe ihrer Bedeutung zu:

    <p>Kovalente Bindungen = Starke chemische Bindungen, die Atome in einem Molekül zusammenhalten Nicht-kovalente Bindungen = Schwächere Bindungen, die zwischen Molekülen auftreten Disulfidbrücken = Eine spezielle kovalente Bindung zwischen Cystein-Resten Quartiärstruktur = Die Anordnung mehrerer Polypeptidketten in einem Protein</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Begriffe den entsprechenden Beschreibungen zu:

    <p>isotonisch = Gleiche Konzentration an gelösten Stoffen hypertonisch = Höhere Konzentration an gelösten Stoffen außerhalb der Zelle hypotonisch = Niedrigere Konzentration an gelösten Stoffen außen osmose = Diffusion von Wasser durch eine Membran</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht, wenn die Proteinsequenzen zu klein sind?

    <p>Die 3D Struktur kann nicht vorhergesagt werden.</p> Signup and view all the answers

    Detergentien können __________ wirken und Proteine denaturieren.

    <p>geladen</p> Signup and view all the answers

    Die Disulfidbrücken in Proteinen können gebrochen werden, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Moleküle hat einen hydrophoben Teil?

    <p>Phospholipide</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Umgebungen gefährdet die Stabilität einer Zelle ohne Zellwand?

    <p>Hypotonisch</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Moleküle ihren Eigenschaften zu:

    <p>Detergentien = Können Proteine denaturieren Phospholipide = Bildung von Lipiddoppelschichten Lysophospholipide = Wirkung wie Detergentien Non-ionische Detergentien = Solubilisierung ohne Zerstörung der 3D Struktur</p> Signup and view all the answers

    Aquaproteine beschleunigen die Osmose.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn die Zellen in einer hypertonischen Lösung plaziert werden?

    <p>Wasser verlässt die Zelle, sie kann schrumpfen.</p> Signup and view all the answers

    Phospholipide sind gut wasserlöslich.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Welchen Einfluss hat der hydrophobe Teil der Detergentien auf Proteine?

    <p>Er lagert sich an das Protein an und entfaltet es.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine der Funktionen von ATP in Bakterien und Archaeen?

    <p>Es superwickelt die DNA.</p> Signup and view all the answers

    Die Replikation der DNA erfolgt in beide Richtungen gleichzeitig.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielt der RNA Primer bei der DNA-Replikation?

    <p>Er dient als Startpunkt für die DNA-Polymerase.</p> Signup and view all the answers

    Die aktive Stelle der Polymerasen befindet sich bei der __________.

    <p>Handfläche</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Polymerasen ihren Hauptfunktionen zu:

    <p>DNA Polymerase III = Initiierung der Replikation Primase = Erstellung des RNA Primers Exonuclease = Fehlerkorrektur während der Replikation RNA Polymerase = Transkription der DNA</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Form der DNA Polymerasen?

    <p>Eine rechte Hand</p> Signup and view all the answers

    Die Exonuclease ist Teil der Polymerase, die für die Initiierung der DNA-Replikation verantwortlich ist.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie einen Grund, warum die DNA in Archaeen und Bakterien supergewickelt wird.

    <p>Um Platz zu sparen und Stabilität zu gewährleisten.</p> Signup and view all the answers

    Was wird bei der Reaktion von ATP während des nukleophilen Angriffs abgespalten?

    <p>Diphosphat</p> Signup and view all the answers

    Die DNA Polymerase I entfernt die RNA Primer und schließt die Lücken im DNA-Strang.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Was verbindet die DNA Ligase zwischen den Okazaki Fragmenten?

    <p>Backbone-Lücke</p> Signup and view all the answers

    Der nucleophile Angriff erfolgt durch den __________ auf den Phosphor eines Triphosphats.

    <p>Sauerstoff</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Schritte bei der Verarbeitung von RNA Primern den richtigen Abläufen zu:

    <p>a) DNA Polymerase III synthetisiert bis zum RNA Primer = 1) DNA Polymerase I schneidet den RNA Primer b) DNA Polymerase I bindet = 2) DNA Ligase verbindet Okazaki Fragmente c) DNA Ligase schließt Lücke = 3) DNA Polymerase III verlässt den Strang</p> Signup and view all the answers

    Wie reagiert Diphosphat (PPi) nach seiner Abspaltung?

    <p>Es reagiert mit Wasser.</p> Signup and view all the answers

    Die Okazaki Fragmente werden während der DNA-Replikation durch RNA Primer initiiert.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat die DNA Ligase im Prozess der DNA-Replikation?

    <p>Sie verbindet die Okazaki Fragmente.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Denaturierung und Proteinfaltung

    • Hitze kann die Schwingungen der Atome in Peptidstrukturen erhöhen, was zu Denaturierung führt.
    • Zugang hydrophober Aminosäuren während des Entfaltungsprozesses kann irreversible Veränderungen hervorrufen.
    • Das Anfinsen-Experiment zeigte, dass die Denaturierung sowohl nicht-kovalente als auch kovalente Bindungen (Disulfidbrücken) zerstört.
    • Nach der Denaturierung faltete sich das Protein nicht effizient zurück, wodurch die Funktion beeinträchtigt wurde.

    Redox Chaperone

    • Redox Chaperone sind Enzyme, die falsche Disulfidbrücken im Protein brechen und korrekte Brücken bilden.
    • Diese Chaperone unterstützen auch die Bildung nicht-kovalenter Bindungen.
    • Glycerin: chiral und die drei Kohlenstoffe müssen nummeriert werden.

    Kopfgruppen von Phospholipiden

    • Mögliche Kopfgruppen: Serine, Ethanolamine, Choline, Glycerol, Inositol.
    • Beispiel für einen Phospholipidnamen nach IUPAC: 1-Palmityl-2-Oleoyl-3-phosphatidylserine.

    Phospholipide und Detergentien

    • Phospholipide bilden in wässriger Lösung Doppelschichten und können mehrschichtig angeordnet sein.
    • Detergentien sind amphipathisch und bilden ab einer bestimmten Konzentration Mizellen.
    • Mizellen sind kleiner als sichtbares Licht und verursachen eine klare Suspension in Wasser.
    • Detergentien können hydrophobe Moleküle emulgieren und werden in Waschmitteln verwendet.

    DNA-Struktur und -Funktionen

    • DNA hat eine Doppelhelix-Struktur mit Major (breit) und Minor (schmal) Grooves.
    • In der A-Form liegt DNA bei Wassermangel vor, was die Struktur verändert.
    • Nukleinsäuren bestehen aus Nucleotiden und enthalten genetische Informationen.
    • DNA (genetischer Blueprint) und RNA (Transkriptionsprodukt) sind Polynucleotide.

    Größe der DNA

    • DNA-Größe wird in Basenpaaren gemessen; 1000 bp = 1 kbp.
    • DNA ist linear viel größer als Zellen; Supercoiling ermöglicht ihre Unterbringung.

    Wichtige Forschungsergebnisse

    • Friedrich Miescher isolierte DNA und nannte sie „Nuclein“.
    • Albert Kossel entdeckte die fünf Nukleotidbasen und prägte den Namen „DNA“.
    • Die Replikation ist semi-konservativ, was bedeutet, dass immer ein Strang vom alten Strang erhalten bleibt.
    • Volkin und Astrachan belegten die Beziehung zwischen DNA und RNA durch Experimente mit Bakteriophagen.

    Entschlüsselung des genetischen Codes

    • Sydney Brenner und Francis Crick entdeckten den genetischen Code im Rahmen ihrer Bacteriophage T4-Experimente.
    • Marshall Nirenberg entschlüsselte den genetischen Code experimentell und fand erste Triplet-Sequenzen.
    • Robert Holley bewies die Abhängigkeit des Startpunktes im Kodierungsprozess durch synthetisierte RNA-Experimente.

    Proteinstruktur und -dynamik

    • Hämoglobin besteht aus zwei schweren Ketten und zwei kleinen Peptiden, verbunden durch Disulfidbrücken.
    • Scharnier in der Mitte ermöglicht Beweglichkeit der drei Domänen für die Reaktivitätsanpassung.
    • Modularität von Oligomeren ermöglicht effiziente Reaktionen am Substrat.

    Proteinfaltung

    • 3D-Struktur eines Proteins wird in der Sequenz gespeichert; gilt für ganze Protein-Domänen.
    • Kleinere Sequenzen zeigen keine garantierte 3D-Struktur.
    • Phospholipide sind schlecht wasserlöslich; bilden Lipiddoppelschichten statt Mizellen.
    • Lysophospholipide wirken wie Detergentien, während Milde Detergentien die Struktur von Membranproteinen erhalten.

    Solubilisierung von Membranen

    • Detergentien dringen in Membranen ein und lösen sie bei ausreichender Menge auf, wodurch gemischte Mizellen entstehen.
    • Bei Proteinen führen Detergentien zur Entfaltung durch Anlagerung der hydrophoben Teile.

    Transport durch Membranen

    • Passiver Transport erfolgt entlang des Konzentrationsgradienten durch Diffusion.
    • Aktiver Transport benötigt Energie und läuft gegen den Konzentrationsgradienten.

    Wassertransport

    • Osmose treibt Wasser durch eine semi-permeable Membran aufgrund von gelösten Stoffen.
    • Aquaporine beschleunigen den Wassertransport unter bestimmten Bedingungen.
    • Hypotonische Umgebungen können die Stabilität von Zellen gefährden.

    DNA-Struktur und -Replikation

    • Supergewickelte DNA in Bakterien und Archaeen nutzt ATP für Stabilität und Platzersparnis.
    • DNA-Stränge sind antiparallel; Replikation erfolgt in entgegengesetzter Richtung.
    • RNA-Primer wird zur Initiierung der Replikation durch Primase erstellt, gefolgt von DNA Polymerase III.

    Polymerasen

    • Polymerasen haben eine „Hand“-Form mit aktiver Stelle in der „Handfläche“.
    • Nukleophiler Angriff führt zur Bindung von Sauerstoff und Phosphor, Abspaltung von Diphosphat.
    • Lagging Strang erfordert Okazaki-Fragmente; Lücken werden durch DNA-Ligase geschlossen.

    Fehlerkorrektur

    • DNA Polymerase III hat eine Exonuklease für die Fehlerkorrektur.
    • RNA-Primer werden bei der Replikation schrittweise entfernt, bevor die Gaps durch Ligase verbunden werden.

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