Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 2 (2.2) · Abitur Hessen Biologietechnik LK 2022
Thema: Bau und Funktion von Proteinen · Aus der Prüfung LK (2022)
Aufgabenstellung
Beim Diabetes mellitus Syndrom unterscheidet man zwischen dem Diabetes Typ-I und dem Diabetes Typ-II. Der Diabetes Typ-I ist eine so genannte Autoimmunerkrankung, bei dem sich die körpereigene Abwehr gegen Zellen richtet, in diesem Fall gegen die -Zellen der Bauchspeicheldrüse. In Folge der vernichteten -Zellen kann der Typ-I-Diabetiker kein Insulin mehr produzieren. Die Menschen mit Diabetes-Typ-I-Syndrom sind somit auf die Zufuhr von Insulin angewiesen. Insulin ist notwendig, um Glukose aus dem Blut in Zellen aufnehmen zu können. Insulin wird inzwischen fast ausschließlich biotechnologisch hergestellt. Beim Diabetes-Typ-II-Syndrom sind die -Zellen intakt. Häufig fehlen bei diesem Diabetes-Typ Insulinrezeptoren an den Zielzellen.
Die Synthese des Insulins in den -Zellen beginnt mit der Translation der m-RNA und endet mit der Abgabe ins Zytoplasma. Das so genannte Proinsulin enthält neben der A-Kette und der B-Kette noch ein C-Peptid. Das Proinsulin kann sich im Endoplasmatischen Retikulum falten und wird dann in den Golgi-Apparat aufgenommen. Die Abspaltung des C-Peptids erfolgt durch membranständige Proteasen.
Das im Blut zirkulierende Insulin wird in der Leber und den Nieren enzymatisch abgebaut. Dadurch beträgt die Halbwertszeit von Insulin etwa 7 bis 15 Minuten. Das gleichzeitig von den -Zellen abgegebene C-Peptid besitzt eine 10-mal höhere Halbwertszeit. Der Nachweis von Insulin und auch vom C-Peptid kann durch einen Immunoassay (ELISA) erbracht werden.
Material 5: Insulinmolekül
geändert nach: https://www.euroclinix.net/de/diabetes/insulin (abgerufen am 20.08.2019).
Material 6: Teilabschnitt ELISA
Hinweis: HRP ist die Abkürzung für die Meerrettichperoxidase, von englisch horseradish.
geändert nach: https://www.mybiosource.com/learn/wp-content/uploads/2017/06/Sanwich-ELISA.jpg (abgerufen am 23.08.2019).
2.2 Insulin ist ein Peptidhormon, also in großen Teilen wie ein Protein aufgebaut.
Beschreiben Sie den grundsätzlichen Aufbau eines Proteins und ergänzen Sie die Besonderheiten den Aufbau des Insulins betreffend (Material 5).
[8 BE]
a)
b)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
Beschreiben Sie den grundsätzlichen Aufbau eines Proteins
Lösung: Die Grundstruktur der Proteine besteht aus einer Abfolge von Aminosäuren (AS), die über Peptidbindungen miteinander verbunden sind (Primärstruktur). Die räumliche Anordnung der AS ist aber nicht linear in einer Kette, sondern in Schraubenform (α-Helix) und/oder β-Faltblatt (Sekundärstrukturen). In der dreidimensionalen Struktur ordnen sich die α-Helix- und β-Faltblattabschnitte in der sogenannten Tertiärstruktur an. Wenn mehrere Proteine in der Tertiärstruktur in einer Funktionseinheit vorhanden sind, spricht man von der Quartärstruktur.
ergänzen Sie die Besonderheiten den Aufbau des Insulins betreffend (Material 5)
Lösung: Das Insulinmolekül besitzt eine A-Kette (21 AS) und eine B-Kette (30 AS), die mit zwei Disulfidbrücken verbunden sind. Innerhalb der A-Kette liegt an einer Stelle auch eine Disulfidbrücke vor.
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Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 2.1 · LK 2021 ›