Biochemie (Fach) / Biologische Grundlagen (Lektion)

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• Merkmale von Zellen - Speichern von Erbinformationen (DNA)- Erstellen identischer Kopien bei Zellteilung (DNA-Replikation) als matrizengesteuerte Polymerisation- Umschreiben von DNA/Genen in RNA (Transkription) und RNA in Proteine (Translation)- Proteine als Reaktionsbeschleuniger (Enzymkatalyse)- Verbrauch von freier Energie- von Plasmamembran umgeben
• Genom = die Gesamtheit der genetischen Informationen
• Gen = ein Segment der DNA-Dequenz, welches die Infos zur Bildung der RNA beinhaltet, welches ein Protein kodiert
• Funktionen biologischer Membranen - Abgrenzung nach außen durch Doppellipidmembran- Kompartimentierung- Mechanik- Umwandl. von Energie, Stoffaustausch (durch elektrochem. Potential)- Signalgebung
• aktiver Transport = Moleküle werden entgegen eines Konzentrationsgefälles transportiert, dies erfordert ATP primär aktiv: Transport durch Energiehinzugabesekundär aktiv: Transport durch Nutzen von Energie aus primären Prozessen
• Passiver Transport = Moleküle werden entlang des Konzentrationsgradienten transp.
• Aufbau biolog. Membranen Die Doppellipidmembran besteht aus 2 Schichten: extrazelluläre- und cytoplasmatische Schicht.Beide Schichten bestehen aus Membranlipiden, welche eine hydrophile (polare) Kopfgruppe und eine hydrophobe (unpolare) Schwanzgruppe (Fettsäure) besitzen.Die 3 Hauptmembranlipidtypen sind: Phospholipide, Glykolipide u. Cholesterin.Phosphatidylcholin: Cholin-Phosphat-Glycerol-2 Hydrocarbonschwänze (1 mit cis-DB =knick)Cholesterin: Steroid aus 4 Kohlenwasserstoffringen (Kopf mit "1 Schwanz")In die Membran sind zudem versch. Proteine eingebaut, um den Transport von Molekülen durch die Membran zu erleichtern.
• Welche 4 Elemente nehmen den Hauptbestandt. der Zelle ein? 96% bilden Stickstoff (N), Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C), und Wasserstoff (H)
• Aufbau tierischer Zellen In der Zelle befinden sich:- Zellkern mit Nucleolus, umhüllt von Zellmembran, darum befindet sich- raues und glattes endoplasm. Reticulum- Vakuole nimmt einen großen Teil ein- Golgi-Apparat- Mitochondrien u. Ribosomen- Peroxisomen, Lysosomen- Membranvesikel, Mikrotubuli, Zentralkörperchen- Cytoplasma
• kovalente Bindung 2 Atome teilen bei der Bindung ihre Valenzelektronen.Doppelbindungen schränken dabei die freie Drehbarkeit ein.
• Ionische Bindung 2 Atome binden sind, indem das eine (positive) sein(e) Valenzelektron(en) an das andere (negative) überträgt.Dabei wird eine elektrostatische Wechselwirkung ausgeübt, die sich in Abhängigk. von wässriger Lösung ausübt. (ohne Wasser = Kristalle)
• Wasserstoffbrückenbindungen Bei der Ausbildung von WBB von z.B. Adenin mit Thymin oder Guanin mit Cytosin dient ein Atom als H+-Donator und eines als H+-Akzeptor. Das H+ ist dabei näher an den Donator gebunden.
• Zellkern - enthält einen Zellkern- seine Hülle besteht aus 2 Membranen- auf ihm liegen Kernporen für den Austausch von Proteinen, RNA und Metaboliten - er speichert die Erbinformationen- übernimmt die Verdoppl. der DNA (Replikation),- Übersetzung der DNA ind RNA (Transkription)-Modifikation der prä-RNA (Splicing) und die- Assemblierung der Ribosomen (Prokaryoten besitzen keinen Zellkern)
• Verdichtung der DNA DNA-Doppelhelix (2nm) -> um Nucleosomkerne herumgewickelt (DNA-Histon-Komplex, 8 Histone) zu -> ca. 30 nm langen Fasern, welche wiederum -> Chromatinschleifen bilden, viele dieser Schleifen bilden ein -> kondensiertes Chromatin, aus mehreren dieser Chromatine besteht ein -> Chromosom (1400nm)
• Zytosol Es besteht haupts. aus Wasser und bildet im Zellinneren eine gelartige Matrix. 10-35% machen Proteine aus und ca. 300 -400 mM ist die Summe aller gelösten Stoffe in ihr. Sie ist für die Proteinsynthese und den Stoffwechsel zuständig.
• Ribosomen R. sind Ribonucleoproteinkomplexe, welche die Maschinen der Proteinsynthese darstellen. Sie steuern das Zsm.spiel von t- und mRNA und Proteinen. In Prokaryoten bestehen sie aus 70S- und 30S-Untereinheiten in Eukaryoten aus 60S- und 40S- Untereinheiten
• Mitochondrien Sie besitzen eine ganz eigene Grundausrüstung aus einem eigenem Genom (DNA), eigener Replikation, Transkirption, Translation und eigene Ribosomen.Dabei kodieren sie nur für ca. 20 Gene, die meisten sind ausgelagert in den Kern.Mito. sind Endosymbionten aller Eukaryoten mit 2 Membranen. Sie vermehren sich durch Teilung.Ihre Funktion besteht in der Bereitstellung von Energien (Protonengradient) für den zellulären Stoffwechsel (ATP-Synthese)
• Plastiden P. sind die semiautonomen Organellen fotoautothropher eukary. Organismen (Pflanzenzellen), in denen viele Stoffwechselwege stattfinden. Innerhalb eines fotoautot. Organismus finden sich viele versch. Plastiden, z.B. die Chloroplasten, welche der Fotosynthese dienen.P. kodieren für ca. 90 Gene. Sie besitzen, wie die Mitoch. ein eigenes Genom (Ringchromosom: Plastom), eine eigene Replikation, Transkription u. Translation, sowie eigene Ribosomen. Sie vermehren sich durch Teilung.
• Chloroplasten Chlorop. sind eine Plastidenart, deren wichtigste Funktionen in der:- Photosynthese   (Lichtenergie einfangen, Protonengradienten aufbauen, Energie zur ATP-Synthese) - Biosynthese und   (z.B. AS) -Reduktionsreaktionen liegen  (z.B. Nitrit, Sulfat)
• Vakuole (Pflanzenzelle) -Sorgt durch hydrostatischen Druck (Turgor) für Wasserhaushalt-Dient als Speicher (Ionen, Zucker, Gifte, Farbstoffe) und Ausscheider von Schwermetallen.-Hat außerdem lytische Funktionen (Hydrolasen)-Energetisiert die Membran durch H+-ATPasen und H+-Pyrophosphatasen
• Lysosom Lysosomen sind umhüllt von einer Membran. Sie sind das sauerste Kompartiment in der tierischen Zelle, seine Membran wird durch H+-ATPasen angesäuert.Seine Funktionen liegen hpts. in der Phagocytose und dem Verdau. Zudem haben sie lytische- und Ausscheidungsfunktionen.
• raues Endoplasmatisches Reticulum Das raue umgibt den Kern und das glatte liegt daran. Diese Membranstruktur zieht sich durch die ganze Zelle hindurch. Es hat eher flache Membranstapel und ist mit vielen Ribosomen versetzt.Seine Funktion liegt in der Synthese u. Modifikation von Proteinen für verschiedenes:sich selbst, den Golgi-Apparat, die Plasmamembran, die Peroxisomen..
• glattes Endoplasmatisches Reticulum Es hat im Gegensatz zum rauen eine eher tubuläre Membranstruktur und besitzt keine Ribosomen. Seine Funktion liegt in der Synthese und Abbauch von Glykogen, sowie der Synthese von Lipiden, Sterinen (Cholesterin), und Steroidhormonen.
• Golgi-Apparat Es ist der Hauptort für die Synthese von polymeren Kohlenhydraten(Hemicellulosen, Oligosaccharidketten an Membranlipiden, Pektine...)Hier findet die O-Glykosylierung bestimmter Serine, Threonine, Proline und Lysine statt. Mithilfe von Golgi-Vesikel werden Lipide u. Membranproteine von Membran zu Membran, lösl. Proteine u. Polysaccharide von Lumen zu Lumen transportiert. (Exocytose)
• Zytoskelett Es bildet zusammen mit dem Zytosol das Zytoplasma. Es besteht aus Mirkotubuli, Aktinfilamente und Intermediärfilamente. Diese können Polymere ausbilden udn brauchen alle akzessor. Proteine für die Interaktion/ Verknüpfung, den Auf- und Abbau, sowie der Bewegung.
• Mirkotubuli Mirkot. bestehen aus Dimeren von alpha- und beta-Tubulin. Sie kommen vor in:- Zytoskelett zur Struktur u. Bewegung der Zelle- im Spindelapparat bei der Zellteilung (Trennng d. Chromosomen)- unter Plasmamembran von Pfl.zellen (Bewegung der Cellulosesynthase)- in Pfl. für den Vesikeltransport Sie benötigen akzessorische Proteine um wichtige Aufg. zu erfüllen. Diese sind Kinesin und Dynein. K. bewirkt den Transport eines Membranvesikels entlang eines Mikrotubulus.
• Karyotyp = der komplette Chromosomensatz
• Nucleolus Er ist der Ort der Transkription rRNAs, sowie der Assemblierung der Ribosomen.Aus dem N. ragen Chromatinfäden mit rRNA-produz. Schleifen heraus.
• Nukleotide Bestehen aus Phosphat, Zucker und Base.Durch die energiereiche Phosphoanhydridbindung, haben N. eine chemische Energie. Zudem bilden die Signalstoffe (cAMP) und Coenzyme (Coenzym A)
• Katabolismus = der Abbau von Nährstoffen o. Makromolekülen, wodruch Energie geschaffen wird, welche im Anabolismus benutzt wird. Die aufgenommene Nahrung wird in energetisch günstiger Reaktion zu oxidierten Molekülen umgewandelt. Ein Teil von der gewonnenen Energie wird durch aktivierte Carriermoleküle zu ernergetisch ungünstigen Reaktionen befördert.
• Anabolismus = die Biosynthese von Makromolekülen.Die gewonnene Energie aus dem Katabolismus wird in ernergetisch ungünstige Reaktionen verbraucht, um aus den in der Zelle verfügbaren Molekülen, Moleküle zu schaffen, die die Zelle benötgt, wodurch wieder Energie gewonnen wird.
• Denaturierung dsDNA Die Bildung der Doppelhelix erfolgt bei einem pH von 7 quasi von selbst. Bei Abweichungen wie ein pH-Wert von über 9,7 kommt es zur Deprotonierung der Basen (z.B. G), bei unter 5 kommt es zur Protonierung. Bei den Abweichungen ist die Ausbild. von H-Brücken gestört.
• Proteine P. bilden die größte Trockenmasse einer Zellen und führen fast alle Zellfunktonen aus.Durch ihre Vielfalt an funktionellen Gruppen können sie miteinander und mit anderen Makromolekülen interagieren.P. bestehen aus einem centralem C-Atom, einer Amino- und Carboxylgruppe, einem H-Atom und einem Rest (Seitengruppe). Die 20 versch. AS aus denen Proteine aufgebaut sein können, sind bei allen Org. gleich.
• Nukleosom = Komplex aus DNA und Histonen
• Histone = Zellkernproteine und Bestand. des Chromatins

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