Chemie für technische Assistenten in der Medizin und in der Biologie: [+ Molekularbiologie]
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Weinheim [u.a.]
Wiley-VCH
2001
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| Ausgabe: | 4., wesentlich erw. Aufl. |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVII, 478 S. Ill., graph. Darst. |
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1 Einführung 1
1.1 Chemie . . . Medizin . . . Biologie 1
1.2 Chemie . . . Physik 2
1.3 Biochemie 3
1.4 Molekularbiologie 3
1.5 Gentechnologie 4
1.6 Wechselwirkung zwischen Organismus und Stoffen 5
Kontrollfragen 6
2 Stoffe und ihre Einteilung 9
2.1 Die Vielfalt an Stoffen 9
2.2 Einteilung der Stoffe 9
2.2.1 Homogene Stoff-Gemische 10
2.3 Trennung von Stoff-Gemischen 11
2.3.1 Extraktion 12
2.3.2 Gewinnung fester Stoffe aus Lösungen 13
2.3.3 Weitere Trennverfahren 13
2.3.4 Chromatographische Trennmethoden 13
2.3.4.1 Gel-Chromatographie 14
2.3.4.2 Adsorptions-Chromatographie 14
2.3.4.3 Ionenaustausch-Chromatographie 15
2.3.5 Elektrophorese 15
2.4 Charakteristische Eigenschaften reiner Stoffe 16
2.4.1 Schmelztemperatur (Schmelzpunkt) 16
2.4.2 Siedetemperatur (Siedepunkt) 16
2.4.3 Dichte 17
2.4.4 Weitere Kennzahlen 17
Kontrollfragen 17
3 Chemische Elemente und Atom-Aufbau 19
3.1 Unterscheidung Elemente . . . Verbindungen 19
3.2 Die kleinsten Teilchen chemischer Elemente 20
3.2.1 Der Atom-Begriff 20
3.2.2 Elementarteilchen 20
3.3 Atom-Aufbau 21
3.4 Isotope 23
3.4.1 Bedeutung der Neutronen 23
3.4.2 Kohlenstoff-Isotope 24
3.4.3 Wasserstoff-Isotope 24
3.4.4 Anwendungen von Isotopen 25
3.5 Aufbau und Eigenschaften von Atomkernen 26
3.5.1 Die natürliche Radioaktivität 26
3.5.2 Künstliche Kern-Umwandlungen 28
Kontrollfragen 29
X Inhalt 4 Das Periodensystem der Elemente 31
4.1 Einführung 31
4.2 Das heutige Periodensystem 31
4.3 Aufbau-Prinzip der Elektronenhülle 32
4.4 Aufbau des Periodensystems 34
4.5 Einteilung der Elemente in Gruppen 34
4.6 Periodizität von Eigenschaften 36
Kontrollfragen 38
5 Entstehung chemischer Verbindungen 41
5.1 Übersicht 41
5.2 Ionen-Verbindungen 42
5.2.1 Eigenschaften von Ionen-Verbindungen 43
5.2.2 Entstehung von Ionen und Ionen-Bindung 43
5.2.3 Benennung von Ionen-Verbindungen 44
5.3 Entstehung von Molekülen 45
5.3.1 Moleküle aus zwei gleichartigen Atomen 45
5.3.2 Moleküle aus zwei verschiedenartigen Atomen 46
5.3.3 Moleküle aus mehr als zwei Atomen 47
5.4 Elektronegativität 48
5.5 Koordinationsverbindungen (Komplex-Verbindungen) 48
5.5.1 Komplex-Verbindungen 50
5.5.2 Stabilität und Anwendung von Komplex-Verbindungen 51
5.5.3 Chelat-Komplexe 53
Kontrollfragen 53
6 Quantitative Angaben in der Chemie 55
6.1 Die Notwendigkeit quantitativer Angaben 55
6.2 Relative Molekülmasse und Formelmasse 56
6.3 Das Internationale Einheiten-System 56
6.4 Das Mol - die Einheit der Stoffmenge 57
6.4.1 Stoffmengen-Angaben 58
6.5 Molare Masse 59
6.6 DasDaltonals Masseneinheit 60
Kontrollfragen 61
7 Gase 63
7.1 Die verschiedenen Aggregatzustände 63
7.2 Physikalische Eigenschaften von Gasen 63
7.2.1 Druck-Volumen-Abhängigkeit bei konstanter Temperatur 64
7.2.2 Volumen-Änderung und Druck-Änderung in Abhängigkeit von der Temperatur 64
7.2.3 Die absolute Temperatur-Skala 65
7.2.4 Allgemeine Zustandsgieichung idealer Gase 65
7.2.5 Das molare Volumen idealer Gase 65
7.2.6 Gas-Gemische 66
7.3 Gase in der Umwelt 66
Kontrollfragen 68
8 Gesetzmäßigkeiten chemischer Reaktionen 69
8.1 Übersicht 69
8.2 Masse und Volumen bei chemischen Reaktionen 70
8.2.1 Gesetz von der Erhaltung der Masse (Lavoisier, 1785) 70
8.2.2 Gesetz von den konstanten Proportionen (Proust, 1799) 70
Inhalt XI
8.2.3 Gesetz von den multiplen Proportionen (Dalton, 1808) 71
8.2.4 Volumen-Gesetz von Gay-Lussac (1808) 71
8.2.5 Avogadrosche Hypothese (1811) 71
8.3 Chemische Gleichgewichte und Massenwirkungsgesetz 71
8.4 Prinzip des kleinsten Zwanges 74.
8.5 Energetik chemischer Reaktionen 74
8.5.1 Thermodynamik 74
8.5.2 Die Innere Energie U eines chemischen Systems 75
8.5.3 Chemische Reaktionen bei konstantem Volumen 75
8.5.4 Chemische Reaktionen bei konstantem Druck 76
8.5.5 Spontan ablaufende chemische Reaktionen 78
8.5.6 Triebkraft chemischer Reaktionen 78
8.5.7 Aktivierungs-Energie und Katalyse 79
Kontrollfragen 81
9 Wasser 83
9.1 Wasser als Grundlage der Lebensvorgänge 83
9.2 Chemische Zusammensezung 83
9.3 Wasserstoffbrücken Bindungen zwischen Wasser-Molekülen 83
9.4 Wasser als Lösungsmittel 84
9.5 Ionenprodukt des Wassers 84
9.6 Die Härte des Wassers 88
Kontrollfragen 88
10 Lösungen 89
10.1 Übersicht 89
10.2 Wäßrige Lösungen 90
10.3 Gehalts-Angaben von Lösungen 92
10.3.1 Stoffmengen-Konzentration 93
10.3.2 Äquivalent-Konzentration 94
10.3.3 Molalität 94
10.3.4 Massen-Anteil 95
10.3.5 Massen-Konzentration 95
10.3.6 Volumen-Konzentration 95
10.3.7 Formel-Übersicht 96
10.4 Von der Teilchenanzahl abhängige Lösungs-Eigenschaften 96
10.5 Lösungen von Gasen in Wasser 99
Kontrollfragen 100
11 Säure-Base-Reaktionen 101
11.2 Protonen-Übertragungsreaktionen (Protolysen) 102
11.2.1 Protolyse von Säuren 102
11.2.2 Protolyse von Basen 106
11.3 Korrespondierende Säure-Base-Paare 107
11.4 pH-Wert wäßriger Lösungen starker Säuren und Basen 108
11.5 Die Neutralisations-Reaktion 108
11.6 Indikatoren 111
11.7 Protolyse von Salzen 112
Kontrollfragen 114
12 Puffer-Systeme 115
12.1 Übersicht 115
12.2 Qualitative Zusammensetzung von Puffer-Lösungen 115
XII Inhalt 12.3 Quantitative Zusammensetzung von Puffer-Mischungen 116
12.4 Wirkungsweise von Puffer-Systemen 118
12.5 Anwendung von Puffer-Systemen 120
12.6 Puffer-Systeme des Blutes 121
Kontrollfragen 123
13 Oxidations- und Reduktions-Vorgänge (Redox-Reaktionen) 125
13.1 Oxidation und Reduktion unter Beteiligung von Sauerstoff 125
13.2 Oxidation und Reduktion als Elektronen-Übertragung 125
13.2.1 Reaktion unedler Metalle mit Säuren 126
13.2.2 Elektrochemische Redox-Reaktionen 127
13.3 Oxidationszahlen 129
13.4 Redox-Begriffe in der Übersicht 130
13.4.1 Die chemischen Vorgänge 130
13.4.2 Oxidationsmittel 130
13.4.3 Reduktionsmittel 130
13.5 Aufstellen von Redox-Gleichungen 131
13.6 Redox-Titranionen 132
13.7 Standard-Redoxpotentiale 134
Kontrollfragen 134
14 Eigenschaften und Reaktionen bestimmter Elemente und Verbindungen 135
14.1 Metalle 135
14.1.1 Eigenschaften und Verwendung von Metallen 135
14.1.2 Ursachen für die toxische Wirkung von Metallen 137
14.2 Alkalimetalle 138
14.3 Erdalkalimetalle 139
14.4 Bor, Aluminium und Thallium als Elemente der 3. Gruppe 140
14.5 Kohlenstoff-Silicium-Gruppe 141
14.6 Metalle aus den Nebengruppen des Periodensystems der Elemente 144
14.7 Stickstoff-Phosphor-Gruppe 146
14.8 Sauerstoff-Schwefel-Gruppe 148
14.9 Halogene 150
Kontrollfragen 153
15 Elektrolyte im menschlichen Organismus 155
15.1 Kationen im Elektrolyt-Haushalt 156
15.2 Anionen im Elektrolyt-Haushalt 159
Kontrollfragen 160
16 Organische Chemie - Einführung und Übersicht 161
16.2 Der Aufbau organischer Verbindungen 162
16.3 Die Vielfalt organischer Verbindungen 165
16.4 Isomerie und Molekül-Modelle 167
16.5 Organische Polymere 168
16.6 Benennung und Klassifizierung organischer Verbindungen 169
16.7 Chemische Konstitution und physikalische Eigenschaften 172
16.8 Reaktions-Typen in der Organischen Chemie 174
Kontrollfragen 179
17 Kohlenwasserstoffe 181
17.1 Einführung 181
17.2 Die homologe Reihe der Alkane (Paraffine) 182
Inhalt XIII
17.3 Die Gerüst-lsomerie der Alkane 184
17.4 Cycloalkane 187
17.5 Substitutions-Reaktionen mit gesättigten Kohlenwasserstoffen 187
17.5.1 Chlorkohlenwasserstoffe 188
17.5.2 Fluor-chlorkohlenwasserstoffe 189
17.6 Alkene 190
17.6.1 Polymerisation 192
17.7 Alkine 193
17.8 Aromatische Kohlenwasserstoffe 193
17.9 Aromatische Halogen-Verbindungen 195
Kontrollfragen 196
18 Alkohole 199
18.1 Einführung 199
18.2 Alkanole 199
18.2.1 Physikalische Eigenschaften der Alkanole 201
18.2.2 Chemische Reaktionen 202
18.3 Cycloalkanole 203
18.4 Mehrwertige Alkohole 204
Kontrollfragen 204
19 Ether 205
19.1 Ether als Verbindungsklasse 205
19.2 Inhalations-Anästhetika 206
19.3 Cyclische Ether 206
19.4 Polychlorierte Dibenzo-dioxine und Dibenzo-furane 207
Kontrollfragen 207
20 Phenole 209
20.1 Einwertige Phenole 209
20.2 Mehrwertige Phenole 210
Kontrollfragen 211
21 Carbonyl-Verbindungen 213
21.1 Einführung 213
21.2 Aldehyde 213
21.2.1 Aldehyde als Verbindungsklasse 213
21.2.2 Alkanale 214
21.2.3 Aldehyde aus anderen homologen Reihen 215
21.3 Ketone 215
21.3.1 Alkanone 216
21.4 Reaktionen von Carbonyl-Verbindungen 217
21.4.1 Anlagerung von Wasserstoff (Hydrierung) 217
21.4.2 Anlagerung von Wasser/Aldehyd-Hydrate 217
21.4.3 Anlagerung von Alkoholen/Halbacetale und Acetale 217
Kontrollfragen 218
22 Carbonsäuren 219
22.1 Einführung 219
22.2 Gesättigte Monocarbonsäuren 220
22.3 Ungesättigte Monocarbonsäuren 221
22.4 Gesättigte und ungesättigte Dicarbonsäuren 221
22.5 Aromatische Mono-und Dicarbonsäuren 222
XIV Inhalt 22.6 Percarbonsäuren 223
22.7 Substituierte Carbonsäuren 223
22.7.1 Halogen-carbonsäuren 224
22.7.2 Hydroxy-carbonsäuren 224
22.7.3 Keto-carbonsäuren 226
Kontrollfragen 228
23 Stereochemie 229
23.1 Einführung 229
23.2 Optische Aktivität 230
23.2.1 Eigenschaften des Lichtes 230
23.2.2 Historische Entwicklung und Grundbegriffe 230
23.2.3 Ursache der optischen Aktivität 231
23.3 Optisch aktive Verbindungen mit mehreren asymmetrischen C-Atomen 233
23.4 Cis-trans-Isomerie (Geometrische Isomerie) 233
Kontrollfragen 234
24 Funktionelle Carbonsäure-Derivate 237
24.1 Einführung 237
24.2 Salze von Carbonsäuren 237
24.2.1 Seifen 238
24.2.2 Komplex-Salze 238
24.3 Carbonsäure-ester 239
24.4 Carbonsäure-anhydride 240
24.5 Carbonsäure-amide 241
24.6 Polyester und Polyamide 242
Kontrollfragen 243
25 Fette und Lipide 245
25.1 Einteilung der Fette 245
25.2 Chemische Struktur der Fette 245
25.3 Chemische Eigenschaften der Fette 246
25.4 Physikalische Eigenschaften der Fette 247
25.5 Biologische Bedeutung der Fette 248
25.6 Lipide 248
25.7 Lipide in biologischen Membranen 250
25.8 Steroide 251
Kontrollfragen 253
26 Kohlenhydrate 255
26.1 Einführung 255
26.2 Monosaccharide 255
26.2.1 Triosen 256
26.2.2 Pentosen 256
26.2.3 Glucose 258
26.2.4 Glycoside 262
26.2.5 Weitere Hexosen 263
26.3 Disaccharide 264
26.3.1 Saccharose (Rohrzucker, Rübenzucker) 264
26.3.2 Maltose (Malzzucker) 265
26.3.3 Cellobiose 266
26.3.4 Lactose (Milchzucker) 266
26.4 Polysaccharide 266
Kontrollfragen 268
Inhalt XV
27 Schwefelhatige organische Verbindungen 269
27.1 Einführung 269
27.2 Thioalkohole (Thiole) 269
27.3 Thioether 270
27.4 Thioester 270
27.5 Sulfonsäuren 270
27.6 Amino-sulfonsäuren 271
27.7 Schwefelsäuremonoester 272
Kontrollfragen 272
28 Stickstoffhaltige organische Verbindungen 273
28.1 Amine 273
28.1.1 Alkylamine (Aminoalkane) 273
28.1.2 Heterocyclische Amine 274
28.1.3 Amine mit alkoholischen Hydroxy-Gruppen 275
28.1.4 Aromatische Amine 275
28.2 Ungesättigte Stickstoff-Heterocyclen 275
28.2.1 Harnsäure 276
28.3 Harnstoff und Ureide 277
28.4 Guanidin 278
28.5 Quartäre Ammoniumsalze 278
28.6 Stickstoffhaltige organische Verbindungen als Komplexbildner 279
28.7 Weitere stickstoffhaltige Verbindungen 280
Kontrollfragen 281
29 Aminosäuren und Peptide 283
29.1 Einfuhrung 283
29.2 Eigenschaften von Monoamino-monocarbonsäuren 284
29.3 Monoamino-dicarbonsäuren 288
29.4 Diamino-monocarbonsäuren 288
29.5 Aminosäuren im Stoffwechsel 289
29.6 Peptide 289
Kontrollfragen 293
30 Proteine 295
30.1 Einfuhrung 295
30.2 Einteilung der Proteine 296
30.2.1 Lipoproteine 299
30.2.2 Glycoproteine 299
30.3 Eigenschaften von Proteinen 301
30.4 Isolierung und Reinigung von Proteinen 304
30.4.1 Einfuhrung 304
30.4.2 Reinigung von Peptiden und Proteinen durch chromatographische Trennverfahren 305
30.4.3 Protein-Trennungen aufgrund von Ladungs-Unterschieden 306
Kontrollfragen 307
31 Enzyme 309
31.1 Einführung 309
31.2 Chemischer Aufbau und Eigenschaften der Enzyme 311
31.3 Einordnung und Benennung von Enzymen 313
31.3.1 Oxidoreduktasen 314
31.3.2 Transferasen 315
31.3.3 Hydrolasen 315
XVI Inhalt 31.3.4 Lyasen 315
31.3.5 Isomerasen 316
31.3.6 Ligasen 316
31.4 Enzym-Kinetik 316
Kontrollfragen 318
32 Vitamine und Coenzyme 319
32.1 Vitamine 319
32.2 Die Coenzyme NAD® und FAD 322
32.3 Die Bedeutung vonNAD®/NADH fiir quantitative Bestimmungen 324
Kontrollfragen 325
33 Nucleotide 327
33.1 Einfuhrung 327
33.2 Mononucleotide 328
33.3 Benennung von Nucleotiden 330
33.4 Nucleosid-triphosphate 331
33.5 Oligonucleotide 332
33.5.1 Chemischer Aufbau 332
33.5.2 Anwendungen von Oligonucleotiden 333
Kontrollfragen 334
34 Nucleinsäuren 335
34.1 Einführung 335
34.2 Chemischer Aufbau der Nucleinsäuren 335
34.3 Chemische Eigenschaften von Nucleinsäuren 337
34.4 Vorkommen von DNA 338
34.5 Isolierung und Aufreinigung von Nucleinsäuren 340
34.5.1 Gewinnung von genomischer DNA 341
34.5.2 Gewinnung von Plasmid-DNA 342
34.5.3 Gewinnung von eukaryotischer mRNA (Poly(A)mRNA) 342
34.6 Denaturierung von DNA 343
34.7 Hybridisierung von Nucleinsäuren 345
34.8 DNA-Sequenzanalyse 347
34.9 Polymerase-Kettenreaktion 349
34.10 Biologische Funktionen der Nucleinsäuren 353
34.10.1 Die Replikation von DNA 353
34.10.2 Die Transkription von DNA in RNA 354
34.10.3 Die Translation von mRNA in Proteine 356
Kontrollfragen 360
35 Gentechnologie 361
35.1 Einführung 361
35.2 Enzyme für Nucleinsäure-Substrate 362
35.3 Plasmide 364
35.4 Gen-Bibliotheken 367
35.5 Rekombination von DNA 369
35.6 Rekombinante Pharma-Proteine 374
Kontrollfragen 376
36 Farbstoffe 377
Kontrollfragen 381
Inhalt XVII
37 Biochemie 383
37.1 Einführung 383
37.2 Stoffwechsel 385
37.3 Gemeinsamkeitendes Stoffwechsels 387
37.4 Bioenergetik 389
37.4.1 Die Schlüsselstellung von Adenosin-triphosphat im Energie-Stoffwechsel 389
37.4.2 Oxidative Phosphorylierung 392
Kontrollfragen 393
38 Fettsäure-Stoffwechsel 395
38.1 Abbau der Fettsäuren 395
38.2 Ketonkörper 397
Kontrollfragen 397
39 Kohlenhydrat-Stoffwechsel 399
39.1 Glycolyse 399
39.2 Der Pentosephosphat-Weg 403
39.3 Gluconeogenese 404
Kontrollfragen 405
40 Citronensäure-Cyclus 407
40.1 Einführung 407
40.2 Das Stoffwechsel-Geschehen im Citronensäure-Cyclus 407
Kontrollfragen 410
41 Stoffwechsel-Reaktionen von Aminosäuren 411
41.1 Katabolismus von Aminosäuren 411
41.2 Harnstoff-Synthese 413
Kontrollfragen 414
Farbtafeln 415
Periodensystem der Elemente 429
Chemische Elemente in alphabetischer Reihenfolge (Auswahl) 431
Glossar 433
Antworten zu den Kontrollfragen 445
Literaturverzeichnis 455
Register 457
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