Post on 04-Jun-2018
Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel II Elemente, Moleküle, Makromoleküle 1
Kapitel IIElemente, kleine Moleküle, MakromoleküleWiederholung
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Anteil der Elemente die im menschlichen Körper und in der Erdkruste vorhanden sind (in %)
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Die wichtigsten Elemente in Lebewesen und ihre Anordnung im Periodensystem
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Elemente und ihre Wechselwirkungen mit anderen Atomen
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Die Ionenbindung bei Natriumchlorid
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Spezielle Geometrien mit kovalenten Bindungen
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Spezielle Geometrien mit kovalenten Bindungen
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Viele kleine Kräfte halten das Leben zusammen
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hydrophobe WW (Ausschluss von Wasser) ≈ 8 kJ/mol (≈ 100 meV)
Wasserstoffbrücken ≈ 10 kJ/mol (≈ 120 meV)
Elektrostatische WW ≈ 15 kJ/mol (≈ 200 meV)
van der Waals WW ≈ 1-5 kJ/mol (≈ 5-50 meV)
zum Vergleichthermische Energie ≈ 2 kJ/mol (≈ 25 meV/Teilchen)kovalente Bindungen bis zu 400 kJ/mol
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Makromoleküle in Bakterienzellen
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Moleküle in wässriger Umgebung
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.php
= δ
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Hydrophilen und hydrophobe Oberflächen
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.php
= δ
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Inter- und intramolekulare Kräfte in wässriger Lösung -> Elektrostatische Wechselwirkung
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.php
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Bausteine der DNA/RNA
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/garland_PDFs/gar_PDF_indx.php
in RNA
deoxyribosein DNA
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DNA and RNA Structure
http://www.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/RNA_sstrand.jpg
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DNA im Zellkern
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1a/Chromosom.svg/1000px-Chromosom.svg.png
Länge der menschlichen DNA im Zellkern jeder Zelle: ~1,80mØ Zellkern: 5 - 16 µm
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Genom_bsteinmann.jpg&filetimestamp=20060609171237
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DNA Coiling in Chromosomen
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.php
Molekulardynamik-simulationen
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Zuckermoleküle (Saccharide)
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/garland_PDFs/gar_PDF_indx.php
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Di-, Oligo- und Polysaccharide
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.php
Speicherstoff Stärke -> Polysaccharid homolog zu Glycogen -> α-1,4-glykosidischen Verknüpfungen
bei Überhitzung (>170°C) von Stärken (Backen, Braten, Rösten, Grillen und Frittieren) in Gegenwart der Aminosäure Asparagin entsteht das möglicherweise Krebs erregende Acrylamid
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Lipide sind amphiphil -> Kompartimente
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/garland_PDFs/gar_PDF_indx.php
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Lipide und ZellmembranAbgrenzung und Barriere
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.phphttp://www.cedarville.edu/personal/hk/phospholipid.gif
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Aminosäuren, die Bausteine der Proteine
©1998 by Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. http://www.essentialcellbiology.comPublished by Garland Publishing, a member of the Taylor & Francis Group.
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Aminosäuren, die Bausteine der Proteine
©1998 by Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. http://www.essentialcellbiology.comPublished by Garland Publishing, a member of the Taylor & Francis Group.
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Aminosäuren, die Bausteine der Proteine
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Peptidkette
©1998 by Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. http://www.essentialcellbiology.comPublished by Garland Publishing, a member of the Taylor & Francis Group.
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Peptidbindung
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Peptidbindung
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Kovalente Bindung zwischen zwei nicht benachbarten Aminosäuren im Proteinkovalente Bindung zwischen den Schwefel-Atomen zweier
CysC
Cysteinethree letter code
one letter code
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Sekundärstrukturen in ProteinenDisulfidbrücken
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Jedes Protein hat exakt eine dreidimensionale Struktur
©1998 by Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. http://www.essentialcellbiology.comPublished by Garland Publishing, a member of the Taylor & Francis Group.
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Sekundärstrukturen in Proteinenα-Helix
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Tertiärstruktur
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Sekundärstrukturen in Proteinenβ-Faltblatt
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Sekundärstrukturen in Proteinen
beta sheet
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Proteine sind die Maschinen der Zelle
Beispiele
Erkennungsprozesse -> Antikörper, RezeptorenTransport -> HämoglobinStruktur -> Mikrotubuli, AktinKatalyse -> EnzymeSignale -> SignalproteineDurchlässigkeit -> MembrankanäleMotoren -> Myosin, Kinesin