Primäre Pflanzenstoffe (z.B Kohlenhydrate) als auch Sekundäre Pflanzenstoffe (z.B Polyphenole) sind für die Ernährung des Menschen von großer Bedeutung. Die Sekundären Pflanzenstoffe spielten lange Zeit neben den Vitaminen und Mineralstoffen eine untergeordnete Rolle. Erst jetzt erkennt man die Wichtigkeit der sekundären Pflanzenstoffe indem man ihnen gesundheitsfördernde Eigenschaften und Schutzfunktionen zuschreibt. Zum Beispiel hemmen Polyphenole das Wachstum von Bakterien und Viren und schützen den Körper vor freien Radikalen.
Weit über 250 epidemiologische Studien belegen, dass ein hoher Gemüse- und Obstverbrauch sich auf viele Zivilisationskrankheiten positiv auswirkt. Dabei wurden die Essgewohnheiten von 265.118 Japanern überprüft. Die Studien ergaben eine Verringerung der Lebenserwartung von Rauchern um ca. 5 Jahre. Bei Studienteilnehmern die rauchten, regelmäßig Alkohol tranken und sich fleischreich und gemüsearm ernährten, lag die Lebenserwartung ca. 10 Jahre unter dem Durchschnitt. Die Krebs- oder Herzerkrankungen waren in dieser Gruppe deutlich erhöht.
Ein möglicher Gründe für die vorbeugende Wirkung von Obst und Gemüse ist vermutlich die Tatsache, das sekundäre Pflanzenstoffe freie Radikale fangen und diese unschädlich machen.
Freie Radikale sind instabile hochreaktive Atome oder Verbindungen, die mit
organischen Molekülen der Zelle reagieren und sie so funktionsuntüchtig machen.
Das Charakteristikum aller freien Radikale ist, dass sie ein ungepaartes Elektron
besitzen oder ihnen eines fehlt. Sie versuchen überzählige Elektronen los zu werden
oder eines einzufangen, den nur eine gerade Anzahl von Elektronen bewirkt einen
stabilen Zustand. Ein einsames Elektron ohne Partner bedeutet eine hohe
Reaktionsbereitschaft und ein aggressives Verhalten gegenüber anderen Molekülen.
Trifft ein freies Radikal auf eine organische Verbindung (z.B ungesättigte Fettsäuren)
wird es versuchen ein Elektron aufzunehmen oder abzugeben. Der unvollständige,
ungerade Elektronenzustand des freien Radikals wird auf ungesättigte Fettsäuren
übertragen. Die ungesättigte Fettsäure wird selbst zum Radikal. Die Aufgabe, z.B als Baustein der Zellmembran für einen stabilen Schutz nach außen zu wirken, geht verloren. Die ungesättigte Fettsäure versucht wieder ein Elektron aufzunehmen um wieder einen stabilen Zustand zu erreichen. So kommt eine Kettenreaktion zustande.
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG
1.1 POLYPHENOLE
1.1.1 BIOVERFÜGBARKEIT UND STOFFWECHSEL
1.1.2 ERNÄHRUNGSPHYSIOLOGIE
1.2 PROTEINE
1.2.1 PROTEINFÄLLUNG
1.2.2 PROTEINDENATURIERUNG
1.2.3 LYSOZYM
2. ZIEL DER DIPLOMARBEIT
3 MATERIAL UND METHODE
3.1 MATERIALIEN
3.2 METHODEN
3.2.1 CHROMATOGRAPHIE
3.2.2 HPLC (HIGH PRESSURE LIQUID CHROMATOGRAPHY)
3.2.3 MASSENSPEKTROMETER (MS)
4 VERSUCHSBESCHREIBUNG
4.1 ANSATZ I
4.1.1 REAKTION VON QUERCETIN MIT LYSOZYM UND BSA BEI 37°C UND 60°C
4.1.2 AUFBEREITUNG DER PROBEN
4.1.3 ERGEBNIS
4.2 ANSATZ II
4.2.1 REAKTION VON QUERCETIN MIT LYSOZYM UND BSA BEI 60°C UND 80°C
4.2.2 AUFBEREITUNG DER PROBEN
4.2.3 ERGEBNIS
4.3 ANSATZ III
4.3.1 REAKTION VON QU. MIT LYSOZYM UND HÄMOGLOBIN BEI 60°C UND 80°C
4.3.2 AUFBEREITUNG DER PROBEN
4.3.3 ERGEBNIS
4.4 GEGENPROBE (1) DER ANSÄTZE I-III
4.4.1 LYSOZYM UND QUERCETIN BEI 60°C UND 80°C
4.4.2 AUFBEREITUNG DER PROBEN (60°C UND 80°C)
4.4.3 ERGEBNIS
4.5 GEGENPROBE (2) DER ANSÄTZE I-III
4.5.1 GELELEKTROPHORESE (SDS-GELE)
4.5.2 AUFBEREITUNG DER PROBEN
4.5.3 ERGEBNIS
4.6 GEGENPROBE (3) DER ANSÄTZE I-III
4.6.1 VORVERSUCHE (AUSSCHLUSSPRINZIP)
4.6.2 REINIGUNG DER SÄULE
4.6.3 AUFBEREITUNG DER PROBEN
4.6.4 ERGEBNIS
4.7 ÜBERPRÜFUNG DER METHODE VON HARSHADRAI M. RAWEL ET.AL. (2000)
4.7.1 MOTIVATION FÜR DIESE ÜBERPRÜFUNG
4.7.2 AUFBEREITUNG DER PROBEN
4.7.3 ERGEBNIS
5 ERGEBNISSE UND DISKUSSION
5.1 FRAGESTELLUNGEN
5.2 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE
6. LITERATUR
7. ANHANG
7.1 ABKÜRZUNGEN
7.2 NORMIERTE WERTE (MULTIPLIKATIONSFAKTOR 3,45)
7.3 METHODEN
Zielsetzung & Themen
Die Diplomarbeit untersucht die thermische Stabilität von Quercetin und dessen potenzielle Wechselwirkungen mit Proteinen, insbesondere Lysozym, um Auswirkungen auf dessen gesundheitsfördernde Eigenschaften bei Stoffwechselprozessen zu analysieren.
- Stabilität von Quercetin unter thermischer Belastung (37°C, 60°C, 80°C).
- Analyse potenzieller kovalenter Bindungen zwischen Quercetin und Proteinmodellen wie Lysozym, BSA und Hämoglobin.
- Einsatz chromatographischer Methoden (HPLC) und Gelelektrophorese zur qualitativen Bestimmung.
- Untersuchung von Reaktionsprodukten bei verschiedenen Temperaturbedingungen und pH-Werten.
Auszug aus dem Buch
1.2.3 Lysozym
Dieses Enzym kommt beim Huhn im Eiweiß und beim Menschen in der Tränenflüssigkeit, Speichel und im Schweiß vor. Es dient der Zerstörung von Bakterien indem es den Polysaccharidanteil der Bakterienzellwand abspaltet. Die Bakterienzellwand sorgt für den mechanischen Halt, aber ohne sie nimmt der osmotische Druck im Inneren der Zelle zu, wodurch der mechanische Halt nicht mehr gegeben ist und die Zelle platzt [Stryer,1981]
Das Lysozym ist ein kleines antibakterielles Enzym mit einem MG von 14,6 kd und besteht aus einer einzelnen Polypeptidkette von 129 Aminosäuren. Dieses wird in großen Mengen aus Hühnereiweiß gewonnen. Es besitzt und 4 Disulfidbrücken welche die Gestalt des Lysozyms stabilisieren.
Aus der Konformation des Lysozyms ergibt sich eine spezifische Funktion welche für dieses Enzym einzigartig ist. Es besitzt an der Oberfläche eine Tasche. Diese ist jener Teil des Proteins mit dem es sein Zielbakterium erkennt, bindet und unschädlich macht (siehe Abb.2) [Stryer,1981]
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG: Einführung in die Bedeutung von primären und sekundären Pflanzenstoffen für die menschliche Ernährung und Darstellung der Grundlagen zu Polyphenolen und Proteinen.
2. ZIEL DER DIPLOMARBEIT: Definition der qualitativen Analyse möglicher Wechselwirkungen zwischen Quercetin und Lysozym bei 60°C und 80°C als zentrales Untersuchungsziel.
3 MATERIAL UND METHODE: Auflistung der verwendeten Materialien sowie detaillierte Erläuterung der chromatographischen Verfahren und eingesetzten technischen Instrumente.
4 VERSUCHSBESCHREIBUNG: Detaillierte Dokumentation der experimentellen Ansätze, der Probenaufbereitung und der durchgeführten Gegenproben zur Untersuchung der thermischen Stabilität.
5 ERGEBNISSE UND DISKUSSION: Zusammenfassung und kritische Analyse der experimentellen Ergebnisse hinsichtlich der Stabilität von Quercetin und seiner Reaktivität mit verschiedenen Proteinen.
6. LITERATUR: Verzeichnis der in der Arbeit zitierten wissenschaftlichen Quellen.
7. ANHANG: Ergänzende Informationen, Abkürzungsverzeichnis und detaillierte Tabellen zu den normierten Messwerten der Versuchsreihen.
Schlüsselwörter
Quercetin, Lysozym, Polyphenole, Proteine, HPLC, thermische Stabilität, Antioxidantien, Gelelektrophorese, Proteinbindung, Lebensmittelchemie, Bioverfügbarkeit, chemische Reaktion, Proteindenaturierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die thermische Stabilität von Quercetin und analysiert, ob und wie dieses Flavonoid bei höheren Temperaturen mit Proteinen wie Lysozym wechselwirkt oder reagiert.
Welche Themenfelder werden zentral behandelt?
Die zentralen Themenbereiche umfassen die Chemie der Polyphenole, die Funktion und Eigenschaften von Proteinen, experimentelle Analysemethoden mittels HPLC sowie die biochemische Untersuchung von Stabilität und Reaktionsprozessen unter Hitzeeinwirkung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist die qualitative Analyse möglicher Wechselwirkungen zwischen Quercetin und Lysozym bei Temperaturen von 60°C und 80°C, um den Einfluss auf die Stoffwechselverfügbarkeit des Quercetins zu bewerten.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Zur Untersuchung werden schwerpunktmäßig HPLC (High Performance Liquid Chromatography), Massenspektrometrie und Gelelektrophorese (SDS-Gele) eingesetzt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in verschiedene Versuchsansätze, in denen Quercetin mit unterschiedlichen Proteinen (Lysozym, BSA, Hämoglobin) unter verschiedenen Zeit- und Temperaturbedingungen behandelt und analysiert wird.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Wichtige Begriffe sind Quercetin, Lysozym, Polyphenole, HPLC, thermische Stabilität, Proteinbindung und Proteindenaturierung.
Welche Bedeutung hat das Lysozym in diesem Experiment?
Lysozym dient als Modellprotein, um die potenziellen Bindungsmechanismen von Quercetin an Proteine unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen.
Was wurde durch die Gelelektrophorese herausgefunden?
Die Gelelektrophorese diente dazu, eine Veränderung des Molekulargewichts von Lysozym nach den thermischen Behandlungen auszuschließen, was darauf hindeutet, dass das Lysozym unter den gewählten Bedingungen stabil bleibt.
- Citation du texte
- Sonja Lechner (Auteur), 2004, Die Wechselwirkung zwischen Proteinen und Polyphenolen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/29224
