Biochemie: eine Einführung
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin u.a.
Springer
1994
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| Ausgabe: | 4., vollst. überarb. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverz. S. 243 - 244 |
| Beschreibung: | XIV, 261 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3540567526 0387567526 |
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| adam_text | Inhalt
1. Gesetzmäßigkeit biochemischer Systeme und Determination ihrer Evolution 1
1.1 Allgemeine Fragen............................ 1
1.2 Was sind lebende Systeme?....................... 1
1.3 Gibt es „exotische Biochemien?................... 2
1.4 Ursprung des Lebens .......................... 4
1.4.1 Allgemeine Darstellung der chemischen und präbiotischen
Evolution................................. 4
1.4.2 Mikrofossilien in Sedimentgesteinen des Präcambriums...... 4
1.4.3 Umweltbedingungen vor mehr als drei Milliarden Jahren..... 5
1.4.4 Ausgangsmaterial für die chemische Evolution........... 6
1.4.5 Laboratoriumsversuche zur Bildung von kleinen Molekülen ... 7
1.4.6 Ursprung der optischen Aktivität................... 9
1.4.7 Präbiotische Polymere und der Ursprung
der biologischen Information...................... 9
1.4.8 Selbstorganisation zu Präzellen?.................... 10
1.4.9 Weitere Fragen.............................. 10
1.5 Grundsätze biochemischer Reaktionen................ 11
1.6 Aufgaben ................................. 13
2. Topologie der Zelle................................. 15
2.1 Allgemeines................................ 15
2.2 Zellmembranen.............................. 15
2.3 Prokaryotische Zelle........................... 17
2.4 Eukaryotische Zelle ........................... 18
2.5 Fraktionierung der Zellbestandteile.................. 22
2.6 Stofftransport durch Membranen................... 23
2.7 Viren und Phagen ............................ 26
2.8 Aufgaben ................................. 27
3. Eigenschaften der Aminosäuren und Peptide................... 29
3.1 Aminosäuren............................... 29
3.1.1 Chiralität................................. 29
3.1.2 Zwitterionenstruktur........................... 30
3.1.2.1 pK-Werte................................. 30
3.1.2.2 Isoelektrische Punkte und Titrationskurven............. 31
3.1.3 Weitere allgemeine Eigenschaften der Aminosäuren ......... 33
3.1.3.1 Ninhydrin-Reaktion........................... 33
3.1.3.2 Konsequenzen der Zwitterionenstruktur............... 33
3.1.3.3 Reaktionen der Carboxylgruppe.................... 34
3.1.3.4 Reaktionen der Aminogruppe..................... 34
3.1.3.5 Reaktionen der Seitengruppe R.................... 34
X Inhalt
3.1.3.6 UV-Absorption der Aminosäuren................... 34
3.1.4 Einteilung der Aminosäuren...................... 34
3.1.5 Die einzelnen Aminosäuren....................... 35
3.1.6 Analytische Trennung und Bestimmung der Aminosäuren..... 37
3.2 Peptide................................... 39
3.2.1 Bildung der Peptidbindung....................... 39
3.2.2 Säure-Basen-Eigenschaften der Peptide................ 39
3.2.3 Natürlich vorkommende Peptide.................... 40
3.2.4 Bestimmung der Aminosäuresequenz in Peptidketten ....... 42
3.2.5 Chemische Synthesen von Peptiden.................. 46
3.3 Aufgaben ................................. 46
4. Struktur und Eigenschaften der Proteine..................... 47
4.1 Struktur der Proteine .......................... 47
4.1.1 Aminosäuresequenzen in Proteinen.................. 48
4.1.2 Helix- und Faltblattstrukturen (Sekundärstruktur)......... 49
4.1.3 Weitere Faltungen der Polypeptidkette (Tertiärstruktur)...... 51
4.1.4 Bindungen zur Stabilisierung der Kettenkonformation....... 52
4.1.4.1 Disulfidbrücke .............................. 53
4.1.4.2 Wasserstoffbrücke ............................ 53
4.1.4.3 Hydrophobe Wechselwirkungen (Bindungen) ............ 54
4.1.4.4 Elektrostatische Bindungen....................... 55
4.1.5 Quartär-oder Untereinheitenstruktur................. 55
4.2 Weitere Eigenschaften der Proteine.................. 58
4.2.1 Molekülmassen und ihre Bestimmung ................ 58
4.2.1.1 Ermittlung der Molekülmasse aus analytischen Daten....... 58
4.2.1.2 Osmotischer Druck und Molekülmasse................ 58
4.2.1.3 Sedimentationskonstanten und Molekülmasse............ 59
4.2.1.4 Gelfiltration und Molekülmasse.................... 59
4.2.1.5 SDS-gelelektrophorese und weitere Methoden
zur Molekülmassenbestimmung................... 60
4.2.2 Elektrochemische Eigenschaften.................... 60
4.2.3 Kolloidchemische Eigenschaften.................... 61
4.2.4 Optische Eigenschaften ......................... 62
4.2.5 Immunologische Charakterisierung.................. 62
4.2.6 Biologische Aktivität der Proteine................... 63
4.3 Reindarstellung der Proteine...................... 63
4.4 Aufgaben................................. 65
5. Enzyme und Biokatahse.............................. 67
5.1 Allgemeines................................ 67
5.2 Katalyse, Kopplung von Reaktionen und Fließgleichgewichte . . 67
5.3 Einfache Enzymkinetik ......................... 69
5.4 pH-Abhängigkeit der Enzymaktivität................. 71
5.5 Tetnperaturabhängigkeit der Enzymaktivität............. 72
5.6 Enzymhemmungen............................ 72
5.6.1 Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substrat- oder
Produktkonzentration.......................... 72
5.6.2 {Competitive Hemmung........................ . 72
5.6.3 Allosterische Hemmung oder Aktivierung.............. 73
5.6.4 Weitere Hemmtypen.........................., 73
Inhalt Xf
5.7 Mechanismus der Enzymkatalyse................... 74
5.8 Nomenklatur und Einteilung der Enzyme .............. 75
5.9 Aufgaben................................. 76
6. Coenzyme und Vitamine.............................. 77
6.1 Allgemeines................................ 77
6.2 Coenzyme der Oxidoreduktion..................... 77
6.2.1 Nicotinamidnucleotide.......................... 77
6.2.2 Flavinnucleotide............................. 80
6.2.3 Weitere Coenzyme von Oxidoreductasen............... 82
6.2.3.1 Liponsäure ................................ 82
6.2.3.2 Hämin................................... 82
6.2.3.3 Eisen-Schwefel-Proteine......................... 84
6.2.3.4 Chinone.................................. 84
6.3 Energiereiche Phosphate ........................ 84
6.3.1 Nucleosidphosphate........................... 84
6.3.2 Weitere energiereiche Phosphate.................... 87
6.4 Coenzyme der Übertragung von Cj-Fragmenten.......... 88
6.4.1 S-Adenosylmethionin als Methyl-Donator.............. 88
6.4.2 Tetrahydrofolsäure............................ 88
6.4.3 Biotin................................... 90
6.5 Coenzyme der Übertragimg von C2-Fragtnenten.......... 91
6.5.1 Thiamindiphosphat ........................... 92
6.5.2 Coenzym A............................... . 92
6.6 Pyridoxalphosphat............................ 94
6.7 Vitamin ß12 und DA-Cobalamin ................... 95
6.8 Weitere Coenzyme bzw. Cofaktoren................. . 95
6.9 Vitamine.................................. 96
6.9.1 Fettlösliche Vitamine .......................... 97
6.9.2 Wasserlösliche Vitamine......................... 99
6.10 Aufgaben ................................. 100
7. Kohlenhydrate und ihr Stoffwechsel........................ 101
7.1 Bemerkungen zur Chemie der Kohlenhydrate............ 101
7.2 Anaerober Glucosestoffwechsei .................... 103
7.2.1 Allgemeines............................... . 103
7.2.2 Glycolyse und Gluconeogenese ................... 104
7.3 Weitere Formen des anaeroben Monosaccharidstoffwechsels . . . 110
7.3.1 Anaerober Abbau weiterer Hesosen................. 110
7.3.2 Anaerobe Umwandlung von Monosacchariden ineinander .... 111
7.3.3 Weitere Gärungsformen....................... 113
7.4 Dehydrierender Glucoseabbau.................... 114
7.5 OHgo- und Polysaccharide ued ihr Stoffwechsel........... 114
7.5.1 Allgemeines................................ 114
7.5.2 Spaltung der Oligo-und Polysaccharide............... 118
7.5.3 Biosynthese der Oligo- und Polysaccharide ............. 120
7.6 Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels
und seine Integration in den Gesamtstoffwechsel.......... 122
7.7 Photosynthetische Bildung der Zucker................ 122
7.7.1 Licht- und Dunkelreaktion....................... 122
XII Inhalt
7.7.2 Photosynthetische Bildung der Glucose (Calvin-Cyclus)..... 122
7.7.3 Photoatmung .............................. 124
7.7.4 Hatch-Slack-Weg............................ 125
7.8 Aufgaben................................. 126
8. Oxidativer Endabbau und ATP-Synthese.................... 129
8.1 Allgemeines ............................... 129
8.2 Abbau der a-Oxosäuren........................ 129
8.3 Abbau des Acetats........................... 132
8.3.1 Citrat-Cyclus .............................. 132
8.3.2 Glyoxylat-Cyclus............................ 136
8.4 Atmungskettenphosphorylierung................... 137
8.5 Lichtreaktionen der Photosynthese
(Photophosphorylierung, NADPH-Bildung. Photoatmung) ... 141
8.5.1 Chloroplasten.............................. 141
8.5.2 Photosynthetische Pigmente...................... 142
8.5.3 Photochemischer Primärprozeß.................... 142
8.6 Aufgaben................................. 146
9. Lipide und ihr Stoffwechsel............................ 147
9.1 Zur Chemie der Lipide......................... 147
9.2 Allgemeines zur Biochemie der Lipide................ 149
9.3 Oxidation der Fettsäuren ....................... 150
9.3.1 Transport der Fettsäuren in die Mitochondrien .......... 150
9.3.2 Abbau geradkettiger gesättigter Fettsäuren............. 151
9.3.3 Abbau verzweigter Fettsäuren .................... 152
9.3.4 Abbau ungesättigter Fettsäuren ................... 154
9.4 Synthese der Lipide........................... 154
9.4.1 Synthese der Fettsäuren........................ 154
9.4.2 Synthese der Glyceride und Phosphatide.............. 158
9.4.2.1 Synthese der Glyceride......................... 158
9.4.2.2 Synthese der Phosphatide (Pfaosphoglyceride) ........... 159
9.5 Aufgaben................................. 161
10. Abbau der Proteine und Stoffwechsel der Aminosäuren............ 163
10.1 Spaltung der Proteine und Resorption der Aminosäuren..... 163
10.2 Abbau der Aminosäuren........................ 165
10.2.1 Transaminierungen........................... 165
10.2.2 Oxidative Dcsaminicrungen ...................... 166
10.2.3 Terminate Ausscheidung des Aminostickstoffs........... 167
10.2.4 Abbauwege für Aminosäuren ..................... 169
10.2.4.1 Abbau zu Acetyl-CoA........................, . 169
10.2.4.2 Abbau zu Succinat........................... 171
10.2.4.3 Abbau zu a-Oxoglutarat ........................ 173
16.2.4.4 Abbau zu Oxaiaeetat.......................... 174
10.2.4.5 Decarboxylierung von Aminosäuren................. 174
10.3 Pathologische Störungen des Aminosäureabbaus........ . 175
10.4 Biosynthese der Aminosäuren..................... 176
10.5 Aminosäuren als Vorstufe für weitere Synthesen.......... 178
10.6 Aufgaben................ ,.........,...... 180
Inhalt XIII
11. Nucleinsäuren und Proteinbiosynthese...................... 181
11.1 Bausteine der Nucleinsäuren und ihr Stoffwechsel......... 181
11.1.1 Bausteine der Nucleinsäuren ..................... 181
11.1.2 Stoffwechsel der Purinnucleotide................... 182
11.1.2.1 Synthese ................................. 182
11.1.2.2 Abbau .................................. 184
11.1.3 Stoffwechsel der Pyrimidinnucleoside................ 185
11.1.3.1 Synthese ................................. 185
11.1.3.2 Abbau .................................. 187
11.2 Struktur der Nucleinsäuren und Chromosomen.......... 187
11.2.1 Struktur der Deoxyribonucleinsäuren (DNA) ........... 187
11.2.2 Die Chromosomenstruktur...................... 190
11.2.3 Struktur der Ribonucleinsäuren ................... 191
11.3 Funktion, Biosynthese und Abbau der Nucleinsäuren ...... 193
11.3.1 Funktion, Biosynthese, Rekombination und Abbau der DNA . 193
11.3.2 Biosynthese und Abbau der RNA.................. 196
11.4 Proteinbiosynthese ........................... 199
11.4.1 Aktivierung der Aminosäuren .................... 199
11.4.2 Teilschritte der ribosomalen Proteinsynthese............ 199
11.4.2.1 Ribosomen................................ 199
11.4.2.2 Startreaktion............................... 200
11.4.2.3 Kettenverlängerung (Elongation)................... 201
11.4.2.4 Kettenabbruch (Termination)..................... 201
11.4.2.5 Polysomen................................ 204
11.4.3 Proteinprozessieren und Transport.................. 204
11.4.4 Inhibition und Regulation der Proteinbiosynthese......... 206
11.4.4.1 Inhibitoren der Protembiosynthese.................. 206
11.4.4.2 Regulation von Proteinbiosynthese und Genexpression...... 207
11.5 Genetischer Code............................ 209
11.5.1 Entzifferung des genetischen Codes ................. 209
11.5.2 Mutationen ............................... 211
11.6 Nicht-ribosomale Peptidsynthesen und biologischer
Informationsfluß............................ 212
11.7 Aufgaben................................. 213
12. Regulation und Integration des Stoffwechsels ................. 215
12.1 Prinzipien der gegenseitigen Kontrolle enzymatischer Prozesse . 215
12.1.1 Kompartimentierung.......................... 215
12.1.2 Einfache Kontrolle durch das Substratangebot .......... 215
12.1.3 Allosterische Kontrolle......................... 216
12.1.4 Kontrolle durch Enzymmodifizierung................ 216
12.1.5 Kontrolle durch Enzymsynthese................... 217
12.2 Prinzipien der nervösen und hormonalen Regulation....... 217
12.2.1 Kontrolle der Ausscheidung wichtiger Hormone.......... 217
12.2.2 Prinzipien der Wirkung von Hormonen auf den Zellstoffwechsel 218
12.2.2.1 Membrangebundene Hormonrezeptoren.............. 219
12.2.2.2 Hormonrezeptoren des Cytoplasmas ................. 222
12.3 Integration einzelner Stoffwechselprozesse............. 222
12.3.1 Integration von Citrat-Cyclus. Atmungskettenphosphorylierung
und Glycolyse.............................. 222
XIV Inhalt
12.3.2 Integration von Fettsäuresynthese, Gluconeogenese und
Mitochondrienfunktion ........................ 223
12.3.3 Integration des Stoffwechsels der Proteine und Aminosäuren
sowie der Nucleinsäuren und ihrer Bausteine............ 226
12.3.4 Regulation des NAD (P)H/NAD(P)+-Verhältnisses........ 226
12.3.5 Regulation des ATP/ADP-Verhältnisses............... 229
12.4 Zusammenwirken von Geweben und Organen........... 229
12.4.1 Wechselbeziehungen zwischen Verdauungstrakt, Leber,
Muskelgewebe, Fettgewebe und Gehirn............... 230
12.4.2 Ausscheidung von Endprodukten des Stoffwechsels........ 232
12.4.3 Mechanische Funktionen der Muskulatur ............. 232
12.4.4 Biochemische Aspekte der Funktion des Nervensystems..... 233
12.5 Aufgaben................................. 234
13. Anhang....................................... 235
13.1 Verzeichnis wichtiger Abkürzungen und Code-Buchstaben .... 235
13.2 Zeittafel wichtiger biochemischer Entdeckungen der Neuzeit . . 237
13.3 Naturkonstanten, Einheiten und ihre Umrechnung........ 239
13.4 Lösungen................................. 241
13.5 Literatur................................. 243
Sachregister....................................... 245
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