Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 2.1 · Abitur Hessen Biologietechnik LK 2021
Thema: Bau und Funktion von Proteinen · Aus der Prüfung LK (2021)
Aufgabenstellung
JAN-WILLEM DE KRAAKER und JONATHAN GERSHENZON fanden heraus, dass das Enzym Methylthioalkylmalat-Synthase (MAM) für die Produktion von Senfölglykosiden sorgt. Sie entdeckten bei ihrer Forschung aber auch, dass MAM in seiner Struktur einem zweiten Enzym, der Isopropyl-Malat-Synthase (IPMS), sehr ähnlich ist.
Material 5
Die Isopropyl-Malat-Synthase (IPMS)
Während das Enzym MAM für die Herstellung von Senfölglykosiden zuständig ist, hat die strukturell sehr ähnliche IPMS jedoch eine ganz andere Funktion. Die IPMS ist für die Bildung der Aminosäure Leucin zuständig. Bei IPMS handelt es sich um ein Enzym aus 631 Aminosäuren. Die Wissenschaftler haben die zwei entscheidenden strukturellen Unterschiede gefunden: Bei MAM fehlen die letzten 120 Aminosäuren und im aktiven Zentrum des Enzyms MAM sind drei Aminosäuren ausgetauscht.
geändert nach: https://www.mpg.de/1229459/Kreuzbluetler_Enzym (abgerufen am 02.02.2019).
geändert nach: https://www.pnas.org/content/pnas/101/22/8295.full.pdf (abgerufen am 01.02.2019).
2.1
Erläutern Sie anhand von Material 5 den Aufbau des Enzyms Isopropyl-Malat-Synthase und nennen Sie die stabilisierenden Bindungskräfte.
(7 BE)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
2.1 Erläutern Sie anhand von Material 5 den Aufbau des Enzyms Isopropyl-Malat-Synthase und nennen Sie die stabilisierenden Bindungskräfte.
Lösung: Die Primärstruktur des Enzyms IPMS wird von der Abfolge der 631 AS gebildet, die jeweils mit einer Peptidbindung miteinander verknüpft sind. Die Aminosäurekette ordnet sich in der Sekundärstruktur zu 15–17 -Helices und 14–18 -Faltblattstrukturen an, indem sich zwischen den Peptidbindungen Wasserstoffbrücken ausbilden. Die Sekundärstrukturen bilden eine übergeordnete Raumstruktur, die sogenannte Tertiärstruktur des IPMS, die sich aufgrund von Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Aminosäureresten bildet. Hierzu gehören Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrücken- und Ionenbindungen sowie Disulfidbrücken. Das aktive Zentrum wird gebildet von den -Helices 1 bis 7 und den -Faltblättern 1 bis 8 (9), die sich zu einem Ring zusammenlagern.
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