Grundlagen Biochemie

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Generelle Eigenschaften der Biochemie[Bearbeiten]

  • Lebewesen haben eine komplizierte und hochstrukturierte Organisation. Sie entziehen ihre Umwelt Energie und machen sie sich zu nutze. Dies erlaubt es diese hochstrukturierte Ordung aufzubauen, aufrecht zu erhalten und Arbeit zu verrichten.
  • Lebewesen können sich vermehren. (z.B. 1 Bakterie bringt in 24h ca. 1 Mrd (fast) identische Tochterzellen hervor.
  • jeder Bestandteil hat bestimmte Funktionen, dynamisches Wechselspiel der Bestandteile.

Zelltypen[Bearbeiten]

Energieverbrauch und -produktion[Bearbeiten]

Lebende Organismen schaffen und erhalten ihre komplexen, hochgeordneten Strukturen mit Hilfe Freier Enthalpie, die sie ihrer Umgebung entziehen (Nährstoffe, Sonnenlicht).

Exergonische chemische oder photochemische Reaktionen sind über gemeinsame chemische Zwischenprodukte an endergonische Reaktionen gekoppelt, so dass die Freie Enthalpie zur Arbeitsleistung eingesetzt wird.

Zellen können chemische, elektromagnetische, mechanische und osmotische Energie höchst wirksam von einer Form in die andere überführen.

Der Wirkungsgrad ist in Organismen in der Regel sehr viel größer als in der Technik.

Nutzung der Energie aus der Umwelt: Die Nährstoffe der Umwelt (Kohlenhydrate, Fette oder auch Sonnenlicht) entsprechen der potentiellen Energie. Durch die Arbeit der Zelle (chemische Synthesen, osmotische oder elektrische Gradienten und Übertragung genetischer Informationen) erfolgt eine Energieumwandlung. Durch Bildung von Stoffwechselprodukten wie CO2 oder H2O steigt die Entropie.

Praktisch alle Energieumwandlungen in den Zellen lassen sich auf den Fluss von Elektronen von einem Molekül zu einem anderen zurückführen (Oxidation von Nährstoffen, Einfangen von Sonnenlicht bei der Photosynthese)

Die Zellen gewinnen, speichern und transportieren Freie Enthalpie in chemischer Form. Adenosintriphosphat (ATP) wird als gemeinsames Zwischenprodukt gebildet und verbraucht.

ATP.png

Kopplung exergonischer (katabolischer) und endergonischer (anabolischer) Reaktionen ermöglicht den Transport von Energie zwischen den einzelnen Reaktionswegen.

Durch Übertragung der terminalen Phosphatgruppe auf verschiedene Akzeptormoleküle werden diese für weitere chemische Umsetzungen aktiviert. Es entsteht Adenosindiphosphat (ADP). Durch oxidative Phosphorylierung oder Photophosphorylierung wird ADP wieder zu ATP. Dies ist beispielsweise ein wichtiger Schritt in der Glycolyse. Die Hydrolyse von ATP würde leider nur Wärme liefern, daher ist dies keine Option.