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Inhalt 1.Einleitung ........................................................................................................................................................ 7 1.1 Definition des Lebens .............................................................................................................................. 7 1.2 Wichtige Elemente und Verbindungen ................................................................................................... 7 1.3 Zellen ....................................................................................................................................................... 7 1.4 Dissoziationsverhalten, pH-Wert, Pufferlösungen .................................................................................. 8 1.5 Acidosen und Alkalosen........................................................................................................................... 9 2. Aminosäuren, Peptide und Proteine ............................................................................................................. 9 2.1 Aminosäuren ........................................................................................................................................... 9 2.2 Einteilung der proteinogenen AS........................................................................................................... 10 2.2.1 Unpolare, aliphatische AS............................................................................................................... 10 2.2.2 Polare, ungeladene AS .................................................................................................................... 10 2.2.3 Negativ geladene AS ....................................................................................................................... 11 2.2.4 Aromatische AS............................................................................................................................... 11 2.2.5 AS mit positiv geladener Seitenkette ............................................................................................. 11 2.3 Reaktionen der AS ................................................................................................................................. 11 2.3.1 Biuret-Reaktion............................................................................................................................... 11 2.3.2. Ninhydrin-Reaktion........................................................................................................................ 11 2.3.3 Andere Reaktionen ......................................................................................................................... 12 2.4. Trennung von Aminosäuregemischen.................................................................................................. 12 2.5. Peptidbindung und Eigenschaften von Peptiden ................................................................................. 12 2.5.1 Glutathion (Tripeptid)..................................................................................................................... 12 3. Proteine ....................................................................................................................................................... 12 3.1 Primärstruktur ....................................................................................................................................... 13 3.2 Sekundärstruktur................................................................................................................................... 13 3.3 Tertiär- und Quartärstruktur ................................................................................................................. 13 3.4 Denaturierung von Proteinen................................................................................................................ 14 3.5 Trennung, Isolierung und Nachweis von Proteinen .......................................................................... 14 3.5.1 Trennung aufgrund unterschiedlicher Löslichkeit von Proteinen .................................................. 14 3.5.2 Aufreinigung durch Dialyse............................................................................................................. 15 3.5.3 Trennung aufgrund unterschiedlicher Molekülgrößen .................................................................. 15 3.5.4 (Ultra-)Zentrifugation ..................................................................................................................... 15 3.5.5. Trennmethoden unter Einbeziehung der Ladung der Proteine .................................................... 15 3.5.6. Nachweismethoden für Proteine .................................................................................................. 17 3.6 Beispiele für Faserproteine ................................................................................................................... 17 3.6.1. α-Keratin ........................................................................................................................................ 17 3.6.2. Kollagen ......................................................................................................................................... 17

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3.6.3. Seidenfibroin (Β-Faltblatt) ............................................................................................................. 18 3.7 Globuläre Proteine ................................................................................................................................ 18 3.7.1 Proteinfunktion: Sauerstofftransport im Blut, Hämoglobin (Hb) ................................................... 19 3.7.2 Struktur von Hämoglobin ............................................................................................................... 19 3.7.3 Sauerstoffbindung .......................................................................................................................... 19 3.7.4. Bohr-Effekt..................................................................................................................................... 19 3.7.5 CO2-Transport ................................................................................................................................. 20 3.7.6 Einfluss von 2,3- Biphosphorylglycerat (BPG)................................................................................. 20 3.7.7 Hb-Struktur-Funktions-Beziehung .................................................................................................. 21 3.7.8 Anomale Hämoglobine ................................................................................................................... 21 4 Enzyme ......................................................................................................................................................... 21 4.1 Allgemeine Eigenschaften von Enzymen ............................................................................................... 21 4.2 Einteilung der Enzyme ........................................................................................................................... 22 4.3 Thermodynamische Grundlagen ........................................................................................................... 22 4.4 Beziehung der freien Standardenthalpie zur Gleichgewichtskonstante chemischer Reaktionen ........ 23 4.5 Kinetik chemischer Reaktionen ............................................................................................................. 23 4.6 Wirkungsweise, aktives Zentrum .......................................................................................................... 23 4.7 Katalysemechanismen ........................................................................................................................... 24 4.8 Enzymkinetik.......................................................................................................................................... 24 4.9 Enzymhemmung .................................................................................................................................... 25 4.10 Enzymregulation .................................................................................................................................. 26 4.11 Coenzyme (Cosubstrate) ..................................................................................................................... 26 4.11.1 NAD, NADP, gekoppelt optischer Test.......................................................................................... 26 4.11.2 Adenosinmono-, -di- und -tri- phosphat (AMP, ADP, ATP)........................................................... 27 5 Kohlenhydrate .............................................................................................................................................. 27 5.1 Stereoisomere ....................................................................................................................................... 27 5.2 Einteilung der Kohlenhydrate................................................................................................................ 28 5.3 Chemisches Verhalten von Kohlenhydraten ......................................................................................... 28 5.4 Konformation der Kohlenhydrate ......................................................................................................... 29 5.5 Zuckerderivate ....................................................................................................................................... 29 5.6 Disaccharide .......................................................................................................................................... 29 5.7 Polysaccharide (Homoglycane) ............................................................................................................. 29 5.7.1 Cellulose ......................................................................................................................................... 29 5.7.2 Chitin............................................................................................................................................... 30 5.7.3 Stärke .............................................................................................................................................. 30 5.7.4 Glycogen ......................................................................................................................................... 30 5.8 Heteroglycane: Glycosaminoglycane .................................................................................................... 30

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5.9 Glycoproteine und Proteoglycane: KH – Protein Komplex.................................................................... 31 5.9.1 Proteoglycane ................................................................................................................................. 31 5.9.2 Glykosylierte Proteine .................................................................................................................... 31 5.9.3 Funktion der KH-Seitenketten ........................................................................................................ 32 6 Glucosestoffwechsel: Glycolyse ................................................................................................................... 32 6.1 Vorbereitungsstufe: Schritt 1 Phosphorylierung ................................................................................... 34 6.2 Vorbereitungsstufe: Schritt 2: Isomerisierung ...................................................................................... 34 6.3 Vorbereitungsstufe: Schritt 3: Phosphorylierung .................................................................................. 34 6.4. Vorbereitungsstufe: Schritt 4: Spaltung ............................................................................................... 34 6.5 Vorbereitungsstufe: Schritt 5: Isomerisierung ...................................................................................... 35 6.6 Ertragsstufe: Schritt 6: Oxidation .......................................................................................................... 35 6.7 Ertragsstufe: Schritt 7: Phosphat-Übertragung ..................................................................................... 35 6.8 Ertragsstufe: Schritt 8: Bildung des 2-Phosphoglycerat ........................................................................ 35 6.9 Ertragsstufe: Schritt 9: Dehydratisierung .............................................................................................. 36 6.10 Ertragsstufe: Schritt 10: Phosphatgruppenübertragung ..................................................................... 36 6.11 Pyruvat-Verwertung ............................................................................................................................ 36 6.11.1 Fermentation zu Lactat................................................................................................................. 36 6.11.2 Alkoholische Gärung..................................................................................................................... 36 6.11.3 Acetyl-CoA .................................................................................................................................... 37 7 Gluconeogenese ........................................................................................................................................... 37 8 Koordinierte Regulation der Glycolyse und Gluconeogenese ...................................................................... 39 9 Cori- und Alanin-Zyklus ................................................................................................................................. 39 10 Glycogenstoffwechsel................................................................................................................................. 40 10.1 Abbau von Glycogen ............................................................................................................................ 40 10.2 Bildung von Glycogen .......................................................................................................................... 40 10.3 Regulation des Glycogen-Stoffwechsels.............................................................................................. 40 11 Weitere KH-Stoffwechselwege von Bedeutung ......................................................................................... 41 11.1 Pentosephosphatweg .......................................................................................................................... 41 11.2 Glucuronsäure-Stoffwechsel ............................................................................................................... 42 11.3 Fructose-Stoffwechsel ......................................................................................................................... 42 11.4 Galactose-Stoffwechsel ....................................................................................................................... 43 11.5 Mannose .............................................................................................................................................. 44 12 Lipide .......................................................................................................................................................... 44 12.1 Speicherlipide, Fettsäuren................................................................................................................... 44 12.1.1 Fettsäuren..................................................................................................................................... 44 12.1.2 Triacylglycerole (Triglyceride, bzw. (Neutral-)Fette) .................................................................... 45 12.2 Membranlipide .................................................................................................................................... 45

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12.2.1 Glycerophospholipide................................................................................................................... 45 12.2.2. Sphingophospholipide ................................................................................................................. 46 12.3 Steroide ............................................................................................................................................... 46 12.4 Lipidaggregate ..................................................................................................................................... 47 13 Biologische Membranen, Transportsysteme.............................................................................................. 47 13.1. Membrantransport ............................................................................................................................. 48 13.2 Lipidtransport ...................................................................................................................................... 49 13.3 Stoffwechsel der Lipoproteine ............................................................................................................ 49 13.4 Fettsäurestoffwechsel ......................................................................................................................... 50 13.4.1 Abbau der FS durch β-Oxidation .................................................................................................. 50 13.4.2 Bildung von Keto(n)körpern ......................................................................................................... 53 13.5. Fettsäuresynthese .............................................................................................................................. 54 13.6 Triglyceridsynthese.............................................................................................................................. 55 13.7 Synthese von Sphingolipiden............................................................................................................... 56 13.8. Cholesterinbiosynthese ...................................................................................................................... 56 14 Citratzyklus ................................................................................................................................................. 57 14.1 Vorbereitung des Citratzyklus ............................................................................................................. 57 14.2 Reaktionen des Citratzyklus ................................................................................................................ 58 14.2.1 Schritt 1: Bildung von Citrat.......................................................................................................... 59 14.2.2 Schritt 2: Bildung von Isocitrat ..................................................................................................... 59 14.2.3 Schritt 3: Bildung von Ketoglutarat, CO2-Abspaltung ................................................................... 59 14.2.4 Schritt 4: Oxidation zu Succinyl-CoA............................................................................................. 59 14.2.5. Schritt 5: Reaktion zu Succinat .................................................................................................... 60 14.2.6 Schritt 6: Oxidation zu Fumarat .................................................................................................... 60 14.2.7 Schritt 7: Hydratisierung von Fumarat zu Malat .......................................................................... 60 14.2.8 Schritt 8: Oxidation von Malat zu Oxalacetat, Ringschluss .......................................................... 60 14.3 Energiebilanz des Citratzyklus ............................................................................................................. 61 14.4 Glyoxylat...