Biochemie - Biologie learn online

Biologie (Subject) / Biochemie (Lesson)

STEOP 2, Biochemie WS13

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Molekulare Komponenten lebender Zellen (5) Kohlenhydrate Lipide Aminosäuren Proteine Nukleinsäuren
Dehydratisierende Kondensation durch Abspaltung von H2O können neue Verbindungen eingegangen werden (Kondensation) Zwei Monomere werden unter Abspaltung von Wasser, kovalent miteinander verbunden
Dekondensation durch Hydrolyse Addition von H2O bewirkt die Auflösung einer Bindung (Dekondensation)
Polymer = ein Molekül, das sich aus gleichen oder ähnlichen Baueinheiten (Monomere) zusammensetzt, welche kovalent miteinander verbunden sind
die wichtigsten Polymere und ihre Monomere Kohlenhydrate/ Polysaccharide = Zuckerbausteine / Monosaccharide (zB.: Glucose) Proteine= 20 Aminosäuren Nukleinsäuren= 5 Nukleotide
Bausteine eines Nukleotids stickstoffhaltiger Molekülteil, die Nucleinbase = Purin/ Pyrimidinbase (A, C, G, T/ U) einem fünfgliedrigen Zuckerrest (Ribose oder Desoxyribose) einem Phosphatsäurerest
Nucleosid Verbund aus Nucleinbase und Zuckkerrest (= Nucleotid ohne Phosphatrest)
1. Hauptsatz der Thermodynamik - Energieerhaltungssatz Bei jeder chemischen oder physikalischen Veränderung, bleibt die Gesamtmenge der Energie im Universum konstant
2. Hauptsatz der Thermodynamik bei allen natütlichen Prozessen (irreversiblen Prozessen) nimmt die Entropie im Universum zu, das Universum strebt immer einer größeren Unordnung zu. Im Laufe jeder Energieumwandlung oder Energieübertragung, geht ein Teil der Energie als Wärme verloren, ist also für den Arbeitsprozess nicht mehr verfügbar.
Enthropie (S) = das Maß für die Unordnung in einem geschlossenen System
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Steady- State / Fließgleichgewicht in einer Zelle Die Zelle ist ein OFFENES SYSTEM Gleichgewicht kann nur durch ARBEIT (Energieaufwand) innerhalb der Zelle aufrecht erhalten werden durch Stoffaustausch (Substanzen, Teilchen, Energie) steady- state: Zelle erneuert sich selbst, um nach außen hin geordnet zu bleiben
Gibbs- Helmholtz- Gleichung ΔG = ΔH -T · ΔS S..... Enthropie (Unordnung des Systems) - je größer S, desto eher wird Reaktion stattfinden G..... Gibsche freie Energie (arbeitsfähige Energie/ Energie die zur Verfügung steht) T..... Temperatur H..... Enthalpie (Wärmeenergie, die verloren geht)
exotherme Reaktion ΔH =Reaktionsenthalpie ΔH = negativ bedeutet, Energie wird (zB.: in Form von Wärme) an die Umgebung abgegeben
endotherme Reaktion ΔH = Reaktionsenthalpie ΔH = positiv bedeutet, dass Energie zugeführt werden muss, um die Reaktion zu ermöglichen
Reaktionsenthalpie (ΔH) gibt den Energieumsatz (Enthalpie) im Laufe einer Reaktion an
freie Energie (ΔG) / Gibs'sche freie Energie gibt die Triebkraft einer Reaktion an bezeichnet jene Energiemenge, die für Arbeit zur Verfügung steht ΔG = positiv: Arbeit muss aufgewendet werden; am Ende der Reaktion befinden sich die Reaktionsteilnehmer auf einem höheren Energieniveau ΔG = negativ: Arbeit kann geleistet werden; am Ende der Reaktion befinden sich die Reaktionsteilnehmer auf einem niedriegeren Energieniveau
exergone Reaktion ΔG < 0 (negativ) : die Reaktion läuft unter den gegebenen Bedingungen freiwillig ab
endergone Reaktion ΔG > 0 (positiv): der Ablauf der Reaktion, in der angegebenen Richtung würde Energiezufuhr erfordern
gekoppelte Reaktion eine energetisch günstige Reaktion, wird an eine energetisch ungünstige Reaktion gekoppelt, um mit der eingesparten Energie, Arbeit zu verrichten. Bsp.: Wasserfall, Schaufelrad Wasser fällt - energetisch günstig Schaufelrad wird durch das Wasser angetrieben, also direkt an den Fall des Wassers geknüpft um es zu bewegen
biochemische gekoppelte Reaktionen Kopplungsmechanismen erfordern Enzyme und sind für alle Energietransaktionen der Zelle von fundamentaler Bedeutung. Enzyme koppeln energetisch günstige Reaktionen an energetisch ungünstige Reaktionen zB.: Hydrolyse von ATP (Energie wird frei) für die Herstellung von phosphorilierter Glucose (Energie wird benötigt)
Ester (Thioester) = Verbindung von Alkohol und Säure (OH + COOH) Verbindung unter Abspaltung von Wasser (Kondensationsreaktion) Es gibt Ester sowohl von organischen, als auch von anorganischen Säuren
Hydroxyl- (Eigenschaften) = Verbindung von Sauerstoff und Wasserstoff --> -OH Alkohole Eigenschaften: polar, weil die Bindungselektronen sich mehr bei O aufhalten (Elektronegativität)
Funktionelle Gruppen und ihre organischen Verbindungen Hydroxyl- (-OH) = Alkohole Acyl (C=O) = Aldehyd Carbonyl- (C=O) = Keton Carboxyl- (COOH) = Carbonsäure Amino- (NH2 oder NH3+) = Amine (primär, sekundär, tertiär) Sulfhydryl- (-SH) = Thiole Phosphoryl- = Organische Phosphate Methyl- = Methylierte Verbindungen
Ether = eine Verbindung zweier Alkohole
(Säure-) Anhydrid = Verbindung zweier Säuren Carbonsäureanhydrid gemischtes Anhydrid (Carbonsäure + Phosphorsäure) Phosphorsäureanhydrid
Zucker / Kohlenhydrate im Organismus im Organismus als: Speicherstoffe (Stärke) Strukturstoffe Energieträger
Monosaccharide = Einfachzucker (Zuckerbaustein) Glucose (Traubenzucker) - Honig Fructose (Fruchtzucker) - Obst Galaktose - Milch
Polysaccharide = Vielfachzucker (mehr als 10 bis mehrere 100 000) pflanzlich: Stärke tierisch: Glykogen (Glucoseketten) zB.: Getreide, Brot, Reis, Nudeln, Kartoffeln,...
Disaccharide = Zweifachzucker Saccharose (Rohrzucker) - Haushaltszucker Maltose (Malzzucker) - Malzbier Lactose (Milchzucker) - Milch
Oligosaccharide = Mehrfachzucker (bis 10) Maltotriose etc. (bestehend aus Glucoseketten) zb.: Toast, Zwieback, Knäckebrot, Sportnahrungskonzentrate usw.
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Funktionelle Gruppen in Kohlenhydraten eine oder mehrere Hydroxyl- Gruppen zusätzlich EINE Carbonyl-Gruppe (Keton oder Aldehyd)
Ketosen (Zucker/Kohlenhydrate) funktionelle Gruppe = Carboxyl- bei Ketosen (Kohlenhydrate) an 2ter Stelle der Kohlenstoffkette
Aldosen (Zucker/Kohlenhydrate) funtionelle Gruppe = Carboxyl- (C=O) bei Aldosen (Kohlenhydrate) an ERSTER Stelle der Kohlenstoffkette
Strukturisomerie Moleküle besitzen gleiche Summenformel, jedoch eindeutiger Unterschied um Zusammenbau
Geometrische Isomerie CIS- ISOMER TRANS- ISOMER
Enantiomere (Isomerie) = Spiegelbildisomerie es gibt eine D-Form (Zucker) und eine L-Form (Aminosäuren) sind nicht ineinander überführbar ohne eine Verbindung zu zerbrechen
Konformationsisomerien die Konformationsisomerie ist eine Isomerie die sich durch Drehung einer Einfachbindung ineinander überführen lässt.
Zyklisierung von Zuckern Zucker mit 5 oder mehr C-Atomen liegen häufig in Form von zyklischer Halbacetalform vor. Die Zyklisierung führt zur Entstehenung eines weiteren Asymetriezentrum am C-1 Atom. Die entsprechenden Isomere (Anomere) werden als α- und β- Anomere bezeichnet.
Speichersubstanzen = Polysaccharide Pflanzen --> Stärke (= Polysaccharid) Tiere --> Glycogen (vor allem in Leber- und Muskelzellen)
Pyranosen = sechsgliedriger Pyranosering, die C-1 Aldehydgruppe der Glucose (Aldose) reagiert mit der C-5- Hydroxylgruppe und bildet einen 6er- Ring es kommt zur Ausbildung eines asymetrischen Zentrums (C-1 bei Aldosen) α- Anomer wenn Hydroxylgruppe am C-Atom gegenüber der CH2OH- Gruppe (grüner Pfeil) β- Anomer, wenn Hydroxylgruppe auf der gleichen Seite wie CH2OH- Gruppe (grüner Pfeil)
Furanosen Die C-2- Ketogruppe der Fructose (Ketose) reagiert mit der C-5-Hydroxylgruppe zu einem fünfgliedrigen Furanosering. es kommt zur Ausbildung eines asymetrischen Zentrums (C-2 bei Ketosen) α- Anomer wenn Hydroxylgruppe am C-Atom gegenüber der CH2OH-Gruppe β- Anomer, wenn Hydroxylgruppe auf der gleichen Seite wie CH2OH-Gruppe
Fettsäuren haben ein stark polares, geladenes Ende (hydrophil) einen apolaren Kohlenwasserstoffschwanz (hydrophob) ein Ende hydrophil anderes hydrophob = amphipathisch sind Carbonsäuren mit einem langen Kohlenwasserstoffschwanz gesättigt oder ungesättigt je länger die Ketten und je weniger Doppelbindungen, desto höher die Schmelztemperatur pflanzliche Fette (zB.: Öl) = cis-Konfig. - haben Knick tierische Fette (zB.: Butter/Schmalz) trans-Konfig
amphipathisch beschreiben die chemische Eigenschaft einer Substanz, sowohl hydrophil als auch lipophil (hydrophob) zu sein zB.: Fette
Neutralfette / Trigylceride sind nicht mehr stark polar polare Acyl-Säurereste sind mit Glycerin verestert
Phospholipide phosphorhaltige, amphipatische Lipide sie bestehen aus einem hydrophilen (polaren) Kopf und aus 2 hydrophoben Kohlenwasserstoffschwänzen ==> amphipatisch / amphiphil
Cholesterine hydrophober Kohlenwasserstoffschwanz kleine polare Kopfgruppe gibt es nur in tierischen Organismen auch in Membranen zu finden kann selbst synthetisiert werden
biologische Membrane Membranlipide bilden eine Membrandoppelschicht hydrophobe Kohlenwasserstoffschwänze nach innen hydrophile Kopfgruppen nach außen Moleküle sind beweglich spontaner Heilungsprozess energetisch günstig, sich zusammenzulagern
Lipid- Micellen Fette mit nur einem hydrophoben (konischen) Kohlenwasserstoffschwanz, lagern sich zu einem Lipid Micelle zusammen
Lipid- Doppelmembran Fette mit min. 2 Kohlenwasserstoffschwänzen tendieren dazu, Vesikel zu bilden Enden schließen sich zusammen, im Innenraum bleibt Wasser
Cholesterin in Membranen Cholesterin ist ein relativ starres Gebilde und sorgt in Membranen für einen ausgeglichenen Fluiditätscharakter unter der physiologischen Temperatur: Cholesterine verhindern eine zu starre Aneinanderlagerung der Fettsäuren über der physiologischen Temerpatur: Cholesterine verhindern, dass sich die Fettsäureketten zu sehr (auseinander) bewegen