Kapitel II Elemente, kleine Moleküle, Makromoleküle · ©1998 by Alberts, Bray, Johnson, Lewis,...

Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel II Elemente, Moleküle, Makromoleküle 1

Kapitel IIElemente, kleine Moleküle, MakromoleküleWiederholung

Biologie für Physikerinnen und Physiker Kapitel II Elemente, Moleküle, Makromoleküle

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


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


Makromoleküle in Bakterienzellen

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Moleküle in wässriger Umgebung

http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.php

= δ


Hydrophilen und hydrophobe Oberflächen


= δ


Inter- und intramolekulare Kräfte in wässriger Lösung -> Elektrostatische Wechselwirkung



Bausteine der DNA/RNA

http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/garland_PDFs/gar_PDF_indx.php

in RNA

deoxyribosein DNA


DNA and RNA Structure

http://www.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/RNA_sstrand.jpg


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


DNA Coiling in Chromosomen


Molekulardynamik-simulationen


Zuckermoleküle (Saccharide)



Di-, Oligo- und Polysaccharide


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


Lipide sind amphiphil -> Kompartimente



Lipide und ZellmembranAbgrenzung und Barriere

http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/chemBonds1.phphttp://www.cedarville.edu/personal/hk/phospholipid.gif


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.


Peptidkette



Peptidbindung


Kovalente Bindung zwischen zwei nicht benachbarten Aminosäuren im Proteinkovalente Bindung zwischen den Schwefel-Atomen zweier

CysC

Cysteinethree letter code

one letter code


Sekundärstrukturen in ProteinenDisulfidbrücken


Jedes Protein hat exakt eine dreidimensionale Struktur



Sekundärstrukturen in Proteinenα-Helix


Tertiärstruktur


Sekundärstrukturen in Proteinenβ-Faltblatt


Sekundärstrukturen in Proteinen

beta sheet


Proteine sind die Maschinen der Zelle

Beispiele

Erkennungsprozesse -> Antikörper, RezeptorenTransport -> HämoglobinStruktur -> Mikrotubuli, AktinKatalyse -> EnzymeSignale -> SignalproteineDurchlässigkeit -> MembrankanäleMotoren -> Myosin, Kinesin


Kapitel III

-> Organellen

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