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Modelle für biologische Makromoleküle

Die Visualisierung biologischer Moleküle, die aus Hunderten oder Tausenden von Atomen bestehen, ist mit Hilfe der bisher beschriebenen Strukturmodelle (Draht-, Kugel-Stab- oder Kalottenmodell) nur bedingt möglich. Zum einen werden diese Modelle bei mehr als Hundert Atomen sehr schnell unübersichtlich und zum anderen sind die erforderlichen Rechenleistungen zur interaktiven Visualisierung solcher Moleküle recht hoch.

Ball&Sticks

Lysozym dargestellt als Kugel-Stab-Modell in Chime (links) und in VieweLite (rechts)

Zur Lösung dieser Problematik wurden einige vereinfachte Molekülmodelle entwickelt, die in erster Linie zur Darstellung der Sekundärstrukturelemente von Proteinen dienen. Dabei werden die Proteine meist als Bandmodell visualisiert, wobei Sekundärstrukturen (Helices, Faltblätter) besonders hervorgehoben und damit die Tertiärstruktur sichtbar wird.

   

Ca-Trace-Modell

Dieses Modell repräsentiert ein Protein durch eine Linie bzw. kleine röhrenförmige Gebilde (s. ViewerLite), welche dem Backbone entlang, von a-Kohlenstoff zu a-Kohlenstoff weiterführt.

Backbone

Lysozym dargestellt als Ca-Trace-Modell in Chime (links) und in ViewerLite (rechts)

Bänder-Modell

Zur Visualisierung des Protein-Backbones hat sich das Bänder- (Ribbon-) Modell etabliert. Ribbon-Modelle ähneln, wie der Name schon sagt, in ihrem Aussehen flachen Bändern. Die Oberseite dieser Bänder ist dabei parallel zur Peptidbindung ausgerichtet. Das Bändermodell kann den Backbone als Linien (strands), flaches oder als massives Band darstellen (s. ViewerLite).

Lysozym dargestellt als Bändermodell in Chime (links) und in ViewerLite (rechts)

Schematische Darstellung

Eine etwas aufwendigere Darstellung des Backbones von Proteinen erfolgt durch Zylinder, Pfeilstrukturen und Tubes (Schläuche) (s. ViewerLite). Dabei werden die Zylinder zur Kennzeichnung von a-Helices, die Pfeilstrukturen, die in Richtung terminalen Kohlenstoff zeigen, für b-Stränge und Tubes für die restlichen Windungen (Coils und Turns) verwendet.

Cartoons

Lysozym als schematische Darstellung in Chime (links: Cartoons) und in ViewerLite (rechts)

 


© Prof. Dr. J. Gasteiger, Dr. Th. Engel, CCC Univ. Erlangen, Thu Dec 18 14:53:54 2003 GMT
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