Biochemie

1 Die Gesetzmäßigkeit biochemischer Systeme und die Determination ihrer Evolution.- 1.1 Allgemeine Fragen.- 1.2 Was sind lebende Systeme?.- 1.3 Gibt es "exotische" Biochemien?.- 1.4 Ursprung des Lebens.- 1.4.1 Allgemeine Darstellung der chemischen und präbiotischen Evolution.- 1.4.2 Mikrofossilien in Sedimentgesteinen des Präcambriums.- 1.4.3 Umweltbedingungen vor mehr als drei Milliarden Jahren.- 1.4.4 Ausgangsmaterial für die chemische Evolution.- 1.4.5 Laboratoriumsversuche zur Bildung von Mikromolekülen.- 1.4.6 Ursprung der optischen Aktivität.- 1.4.7 Kondensation der Mikromoleküle zu Oligomeren und Polymeren.- 1.4.8 Selbstorganisation von Proteinoiden zu Mikrosphären ("Präzellen").- 1.4.9 Verbleibende Fragen.- 1.5 Grundsätze biochemischer Reaktionen.- 2 Topologie der Zelle.- 2.1 Allgemeines.- 2.2 Zellmembranen.- 2.3 Die prokaryotische Zelle.- 2.4 Die eukaryotische Zelle.- 2.5 Fraktionierung der Zellbestandteile.- 2.6 Stofftransport durch Membranen.- 2.7 Viren und Phagen.- 3 Eigenschaften der Aminosäuren und Peptide.- 3.1 Aminosäuren.- 3.1.1 Chiralität.- 3.1.2 Zwitterionenstruktur.- 3.1.2.1 pK-Werte.- 3.1.2.2 Isoelektrische Punkte und Titrationskurven.- 3.1.3 Weitere allgemeine Eigenschaften der Aminosäuren.- 3.1.3.1 Die Ninhydrinreaktion.- 3.1.3.2 Konsequenzen der Zwitterionenstruktur.- 3.1.3.3 Reaktionen der Carboxylgruppe.- 3.1.3.4 Reaktionen der Aminogruppe.- 3.1.3.5 Reaktionen der Seitengruppe R.- 3.1.3.6 UV-Absorption der Aminosäuren.- 3.1.4 Einteilung der Aminosäuren.- 3.1.5 Die einzelnen Aminosäuren.- 3.1.6 Analytische Trennung und Bestimmung der Aminosäuren.- 3.2 Peptide.- 3.2.1 Bildung der Peptidbindung.- 3.2.2 Säure-Basen-Eigenschaften der Peptide.- 3.2.3 Natürlich vorkommende Peptide.- 3.2.4 Bestimmung der Aminosäuresequenz in Peptidketten.- 3.2.5 Chemische Synthesen von Peptiden.- 4 Struktur und Eigenschaften der Proteine.- 4.1 Struktur der Proteine.- 4.1.1 Die Aminosäuresequenzen in Proteinen.- 4.1.2 Helix- und Faltblattstrukturen (Sekundärstruktur).- 4.1.3 Die weiteren Faltungen der Polypeptidkette (Tertiärstruktur).- 4.1.4 Die Bindungen zur Stabilisierung der Ketten konformation.- 4.1.4.1 Die Disulfidbrücke.- 4.1.4.2 Die Wasserstoffbrücke.- 4.1.4.3 Hydrophobe Wechselwirkungen (Bindungen).- 4.1.4.4 Elektrostatische Bindungen.- 4.1.5 Die Quartär- oder Untereinheitenstruktur.- 4.2 Weitere Eigenschaften der Proteine.- 4.2.1 Molekulargewichte und ihre Bestimmung.- 4.2.1.1 Ermittlung des Molekulargewichtes aus analytischen Daten.- 4.2.1.2 Osmotischer Druck und Molekulargewicht.- 4.2.1.3 Sedimentationskonstante und Molekulargewicht.- 4.2.1.4 Gelfiltration und Molekulargewicht.- 4.2.1.5 Weitere Methoden zur Molekulargewichts-bestimmung.- 4.2.2 Elektrochemische Eigenschaften.- 4.2.3 Kolloidchemische Eigenschaften.- 4.2.4 Optische Eigenschaften.- 4.2.5 Serologische Eigenschaften.- 4.2.6 Die biologische Aktivität der Proteine.- 4.3 Einteilung der Proteine.- 4.4 Reindarstellung der Proteine.- 5 Enzyme und Biokatalyse.- 5.1 Allgemeines.- 5.2 Katalyse, Kopplung von Reaktionen und Fließgleichgewichte.- 5.3 Einfache Enzymkinetik.- 5.4 pH-Abhängigkeit der Enzymaktivität.- 5.5 Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität.- 5.6 Enzymhemmungen.- 5.6.1 Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substrat- oder Produktkonzentration.- 5.6.2 Die kompetitive Hemmung.- 5.6.3 Die allosterische Hemmung.- 5.6.4 Weitere Hemmtypen.- 5.7 Der Mechanismus der Enzymkatalyse.- 5.8 Nomenklatur und Einteilung der Enzyme.- 6 Coenzyme und Vitamine.- 6.1 Allgemeines.- 6.2 Die Coenzyme der Oxidoreduktion.- 6.2.1 Nicotinamidnucleotide.- 6.2.2 Flavinnucleotide.- 6.2.3 Weitere Coenzyme von Oxidoreductasen.- 6.2.3.1 Liponsäure.- 6.2.3.2 Hämin.- 6.2.3.3 Eisen-Schwefel-Proteine.- 6.2.3.4 Chinone.- 6.3 Energiereiche Phosphate.- 6.3.1 Nucleosidphosphate.- 6.3.2 Weitere energiereiche Phosphate.- 6.4 Die Coenzyme der Übertragung von C1-Fragmenten.- 6.4.1 S-Adenosylmethionin als Methyl-Donator.- 6.4.2 Tetrahydrofolsäure.- 6.4.3 Biotin.- 6.5 Coenzyme der Übertragung von C2-Fragmenten.- 6.5.1 Thiaminpyrophosphat.- 6.5.2 Coenzym A.- 6.6 Pyridoxalphosphat.- 6.7 Vitamin B12 und DA-Cobalamin.- 6.8 Weitere Coenzyme bzw. Cofaktoren.- 6.9 Vitamine.- 6.9.1 Fettlösliche Vitamine.- 6.9.2 Wasserlösliche Vitamine.- 7 Die Kohlenhydrate und ihr Stoffwechsel.- 7.1 Bemerkungen zur Chemie der Kohlenhydrate.- 7.2 Der anaerobe Glucosestoffwechsel.- 7.2.1 Allgemeines.- 7.2.2 Der anaerobe Glucoseabbau und die Gluconeogenese.- 7.3 Weitere Formen des anaeroben Monosaccharid-stoffwechsels.- 7.3.1 Anaerober Abbau weiterer Hexosen.- 7.3.2 Anaerobe Umwandlung von Monosacchariden ineinander.- 7.4 Der oxidative Glucoseabbau.- 7.5 Die Oligo- und Polysaccharide und ihr Stoffwechsel.- 7.5.1 Allgemeines.- 7.5.2 Die Spaltung der Oligo-und Polysaccharide.- 7.5.3 Die Biosynthese der Oligo- und Polysaccharide.- 7.6 Die Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels und seine Integration in den Gesamtstoffwechsel.- 7.7 Die photosynthetische Bildung der Zucker.- 7.7.1 Licht-und Dunkelreaktion.- 7.7.2 Die photosynthetische Bildung der Glucose (Calvin-Cyclus).- 7.7.3 Der Hatch-Slack-Weg.- 8 Der oxidative Endabbau und die ATP-Synthese.- 8.1 Allgemeines.- 8.2 Der Abbau der ?-Ketosäuren.- 8.3 Der Abbau des Acetats.- 8.3.1 Der Citrat-Cyclus.- 8.3.2 Der Glyoxylat-Cyclus.- 8.4 Die Atmungskettenphosphorylierung.- 8.5 Die Lichtreaktionen der Photosynthese (Photophosphorylierung, NADPH-Bildung).- 8.5.1 Chloroplasten.- 8.5.2 Die photosynthetischen Pigmente.- 8.5.3 Der photochemische Primärprozeß.- 8.6 Photoatmung.- 9 Die Lipide und ihr Stoffwechsel.- 9.1 Zur Chemie der Lipide.- 9.2 Allgemeines zur Biochemie der Lipide.- 9.3 Die Oxidation der Fettsäuren.- 9.3.1 Der Transport der Fettsäuren in die Mitochondrien.- 9.3.2 Der Abbau geradkettiger gesättigter Fettsäuren.- 9.3.3 Der Abbau verzweigter Fettsäuren.- 9.3.4 Der Abbau ungesättigter Fettsäuren.- 9.4 Synthese der Lipide.- 9.4.1 Die Synthese der Fettsäuren.- 9.4.2 Synthese der Lipide.- 9.4.2.1 Biosynthese der Glyceride.- 9.4.2.2 Biosynthese der Phosphatide (Phosphoglyceride).- 10 Der Abbau der Proteine und Stoffwechsel der Aminosäuren.- 10.1 Die Spaltung der Proteine und Resorption der Aminosäuren.- 10.2 Der Abbau der Aminosäuren.- 10.2.1 Transaminierungen.- 10.2.2 Oxidative Desaminierungen.- 10.2.3 Die terminale Ausscheidung des Aminostickstoffs.- 10.2.4 Abbauwege für Aminosäuren.- 10.2.4.1 Abbau zu Acetyl-CoA.- 10.2.4.2 Abbau zu Succinat.- 10.2.4.3 Abbau zu ?-Ketoglutarat.- 10.2.4.4 Der Abbau zu Oxalacetat.- 10.2.4.5 Decarboxylierung von Aminosäuren.- 10.3 Pathologische Störungen des Aminosäureabbaus.- 10.4 Die Biosynthese der Aminosäuren.- 10.5 Aminosäuren als Vorstufe für weitere Synthesen.- 11 Nucleinsäuren und Proteinbiosynthese.- 11.1 Die Bausteine der Nucleinsäuren und ihr Stoffwechsel.- 11.1.1 Die Bausteine der Nucleinsäuren.- 11.1.2 Der Stoffwechsel der Purinnucleotide.- 11.1.2.1 Synthese.- 11.1.2.2 Abbau.- 11.1.3 Der Stoffwechsel der Pyrimidinnucleoside.- 11.1.3.1 Synthese.- 11.1.3.2 Abbau.- 11.2 Die Struktur der Nucleinsäuren.- 11.2.1 Die Struktur der Deoxyribonucleinsäuren (DNA).- 11.2.2 Die Struktur der Ribonucleinsäuren.- 11.3 Funktion, Biosynthese und Abbau der Nucleinsäuren.- 11.3.1 Funktion, Biosynthese und Abbau der DNA.- 11.3.2 Biosynthese und Abbau der RNA.- 11.4 Die Proteinbiosynthese.- 11.4.1 Die Aktivierung der Aminosäuren.- 11.4.2 Die Teilschritte der ribosomalen Proteinsynthese.- 11.4.2.1 Die Ribosomen.- 11.4.2.2 Die Startreaktion.- 11.4.2.3 Kettenverlängerung (Elongation).- 11.4.2.4 Kettenabbruch (Termination).- 11.4.2.5 Polysomen.- 11.4.3 Inhibition und Regulation der Proteinbiosynthese.- 11.4.3.1 Inhibitoren der Proteinbiosynthese.- 11.4.3.2 Regulation der Proteinbiosynthese.- 11.5 Der genetische Code.- 11.5.1 Die Entzifferung des genetischen Codes.- 11.5.2 Mutationen.- 11.6 Nicht-ribosomale Peptidsynthesen und biologischer Informationsfluß.- 12 Regulation und Integration des Stoffwechsels.- 12.1 Prinzipien der gegenseitigen Kontrolle enzymatischer Prozesse.- 12.1.1 Kompartimentierung.- 12.1.2 Einfache Kontrolle durch das Substratangebot.- 12.1.3 Allosterische Kontrolle.- 12.1.4 Kontrolle durch Enzymmodifizierung.- 12.1.5 Kontrolle durch Enzymsynthese.- 12.2 Prinzipien der nervösen und hormonalen Regulation.- 12.2.1 Die Kontrolle der Ausscheidung wichtiger Hormone.- 12.2.2 Prinzipien der Wirkung von Hormonen auf den Zellstoffwechsel.- 12.2.2.1 Membrangebundene Hormonreceptoren.- 12.2.2.2 Hormonreceptoren des Cytoplasmas.- 12.3 Integration einzelner Stoffwechselprozesse.- 12.3.1 Integration des Kohlenhydratstoffwechsels.- 12.3.2 Integration von Fettstoffwechsel und Citrat-Cyclus.- 12.3.3 Integration des Stoffwechsels der Proteine und Aminosäuren sowie der Nucleinsöuren und ihrer Bausteine.- 12.3.4 Regulation des NAD(P)H/NAD(P)+-Verhältnisses.- 12.3.5 Regulation des ATP/ADP-Verhältnisses.- 12.4 Das Zusammenwirken der Gewebe und Organe.- 12.4.1 Wechselbeziehungen zwischen Verdauungstrakt, Leber, Herzmuskel, Fettgewebe und Gehirn.- 12.4.2 Ausscheidung von Endprodukten des Stoffwechsels.- 12.4.3 Mechanische Funktionen der Muskulatur.- 12.4.4 Biochemische Aspekte der Funktion des Nervensystems.- 12.4.5 Morphogenese und maligne Entartung.- 13 Anhang.- 13.1 Verzeichnis der Abkürzungen.- 13.2 Zeittafel wichtiger biochemischer Entdeckungen der Neuzeit.- 13.3 Literatur.- 13.4 Einheiten und ihre Umrechnung.- 14 Sachregister.