Biochemie Praktikum I

Enzyme: Aktivität und Stabilität
Basiswissen: Proteine, Struktur, Enzymaktivität
Praktikumsskript Biochemie für Biologen-Bachelor SS2012
LDH-Test / Proteinbestimmung
Proteine sind die wichtigsten Funktionseinheiten der lebenden Zelle. Sie sind aus
Aminosäuren aufgebaut, die über Peptidbindungen zu Ketten verknüpft sind. Die
Peptidketten haben üblicherweise Längen von mindestens 50 bis über mehrere hundert
Aminosäuren. Für den Aufbau von Proteinen werden in der Zelle 20 verschiedene
Aminosäuren verwendet. Diese besitzen Seitenketten unterschiedlicher Eigenschaft (sauer,
basisch, polar, hydrophob, aromatisch). Die Abfolge der Aminosäuren in einem Protein
(Primärstruktur) ist über die genetische Information genau definiert. Im wässrigen Medium
falten sich die Peptiketten im Verlauf ihrer Synthese in definierte Strukturen. Kürzere
Abschnitte nehmen dabei entweder schraubenartige Strukturen (α-Helices) oder gestreckte,
übereinander geschichtete Strukturen (β-Faltblätter) ein (Sekundärstrukturen). Diese ordnen
sich (zur Erreichung eines Energieminimums) in eine genau definierte 3D-Struktur
(Tertiärstruktur). Hydrophobe Bereiche werden dazu im Kern des Proteins verborgen, polare
und geladene Gruppen sind in Richtung Lösungsmittel exponiert und vermitteln Bindungen
zu den Wassermolekülen. Ionische Bindungen, van-der-Waals-Kräfte und H-
Brückenbindungen - in besonderen Fällen auch kovalente Bindungen - innerhalb der
Peptidkette stabilisieren zusätzlich die native Struktur des Proteins. Korrekt gefaltete
Proteinketten können sich zu Komplexen aus mehreren (auch unterschiedlichen)
Untereinheiten zusammenlagern (Quartärstruktur). Proteine erfüllen nur in der korrekten
Nativstruktur ihre biologischen Aufgaben / Aktivität.
Abb. 1: Lactatdehydrogenase aus Skelettmuskeln
Proteine sind relativ labil. Unter bestimmten Bedingungen (z.B. extreme pH-Werte, erhöhte
Temperaturen, Detergenzien, hydrophobe Lösungsmittel, mechanische Kräfte) kann die
native Struktur zerstört werden. Die Peptidketten entfalten dann zu Zufallsstrukturen; die
biologische Funktion / Aktivität geht verloren. Zumeist verlieren die entfalteten Moleküle
zusätzlich ihre Löslichkeit, bilden Bindungen zu anderen Peptidmolekülen und damit
Aggregate, die aus der wässrigen Phase ausfallen. Organismen die in relativ lebensfeindlicher
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