Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, welche die Aufgaben im Lerntext selbständig bearbeitet haben und nun ihre Antworten überprüfen wollen.
| Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge. | |
| 1 | Definiere mit Hilfe des ersten Abschnittes und des Glossars pH-Wert, Denaturierung und Protease! |
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| 2 | Nenne die Strukturebene, die bei vielen Proteinen durch niedrige pH-Werte denaturiert wird! |
| Unser Buch nennt die bei niedrigen pH-Werten von Denaturierung betroffene Strukturebene von Proteinen die Raumstruktur. Gemeint ist damit hauptsächlich die Tertiärstruktur. Es können aber auch Sekundärstrukturen und gegebenenfalls die Quartärstruktur beroffen sein. Die Primärstruktur ist sehr stabil und wird weder durch Magensäure noch durch Kochen oder Braten zerstört. | |
| 3 | Entwickle eine Hypothese zur Erklärung der evolutionären Anpassung des Pepsins an niedrige pH-Werte! |
| Proteine bestehen aus Aminosäuren, von denen es in menschlichen Proteinen 20 verschiedene gibt. Einige von ihnen reagieren bei niedrigen pH-Werten als Basen und nehmen positive elektrische Ladungen an, die dann von anderen positiven Ladungen im selben Protein abgestoßen werden und dadurch die räumliche Struktur des Proteins auflockern. Säure-resistente Varianten eines Proteins können sich daher durch den Austausch solcher Proteine entwickeln. Dazu müssen nur einzelne Nukleotide in den entsprechenden Genen durch zufällige Mutationen ausgetauscht werden. | |
| 4 | Erkläre mit Hilfe des zweiten Abschnittes den Fachbegriff Pankreas und was der Bauchspeichel enthält! |
| Das deutsche Wort für Pankreas ist Bauchspeicheldrüse. Der Bauchspeichel enthält verschiedene Verdauungsenzyme in einer neutralisierenden Flüssigkeit. Da sie den sauren Magensaft neutralisiert, muss sie basisch sein. | |
| 5 | Erkläre mit Hilfe des dritten Abschnittes und der Abbildung 2, warum die dort beschriebene Hexokinase in sauren Umgebungen schlechter funktioniert! |
| Wie im dritten Abschnitt erklärt und in der Abbildung 2 gezeigt wird, werden in saurer Umgebung drei Aminosäuren im aktiven Zentrum der Hexokinase protoniert. Das bedeutet, dass ihre Carboxylgruppen jeweils ein Proton binden. Dadurch werden Wasserstoffbrückenbindungen zu Substrat und Cosubstrat aufgelöst und die Funktion des Enzyms beeinträchtigt. | |
| 6 | Entwickle Hypothesen zur Erklärung der RGT-Faustregel und den Verlauf der Enzymaktivitätskurve oberhalb des Temperaturoptimums in Abbildung 3 mit Hilfe des vierten Abschnittes! |
| Weil höhere Temperaturen im Durchschnitt höhere kinetische Energien der Teilchen bedeuten, erhöhen sie die Wahrscheinlichkeit, dass Substrate genau in der richtigen Orientierung auf das aktive Zentrum eines Enzyms treffen. Enzyme verlieren aber oberhalb ihrer Temperaturoptima ihre Funktionsfähigkeit, weil die Funktion von der Form abhängt und weil übermäßige kinetische Energien der Atome zuerst die Tertiärstruktur und später auch noch die Sekundärstrukturen eines Enzyms zerstören. | |
| 7 | Entwickle eine Hypothese zur Erklärung der evolutionären Entwicklung hitzestabilerer Varianten eines Enzyms durch Punktmutationen (Ersetzung einzelner Basenpaare) mit Hilfe des fünften Abschnitts! |
| Punktmutationen in ihren Genen können zu hitzestabilen Varianten von Proteinen führen, weil dadurch an vielen Stellen Aminosäuren so ausgetauscht werden, dass sich benachbarte Aminosäuren beispielsweise durch unterschiedliche elektrische Ladungen stärker anziehen. | |
| 8 | Erkläre, warum in Abbildung 4 die beiden Kurven praktisch gleich geformt sind, während sich die Kurven der pH-Abhängigkeiten in Abbildung 1 deutlich unterscheiden! |
| Die beiden Kurven in Abbildung 4 sehen trotz sehr unterschiedlicher Temperaturbereiche praktisch gleich aus, weil in beiden Fällen die RGT-Regel gilt und die Denaturierung oberhalb des Temperaturoptimums die gleiche Folge für die Funktionsfähigkeiten der Enzyme haben. Die Abbildung 1 zeigt, dass Enzyme aufgrund unterschiedlicher Primärstrukturen unterschiedlich auf verschiedene pH-Werte reagieren. | |
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0