Zellbiologie Biochemie at RWTH Aachen

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Was sind Vitamine?

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Wie verteilt sich Wasser im Körper?

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Weshlab ist es wichtig, dass Wasser reaktiv ist?

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Welche Klassen von Biomolekülen sind maßgeblich?

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Wie entstehen Biopolymere und wie sind sie aufgebaut?

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Weshalb sind Aminosäuren bei neutralem pH-wert Zwitterionen?

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In wiefern hängt bei geladenen AS-Seitenketten der pKa-Wert mit der Ladung zusammen?

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Was ist der Unterschied zwischen essentiellen und nicht essentiellen Aminosäuren?

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Weshalb spielt sich die Biochemie in wässrigem Milieu ab?

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Wie werden Aminosäuren zu Polypeptidketten verknüpft?

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Was bestimmt die Sekundärstruktur eines Proteins und welche Anordnungen gibt es?

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Was bezeichnet man als „random coil“?

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Zellbiologie Biochemie

Was sind Vitamine?
Organische, essentielle (nicht selbst produzierbar) Nahrungsbestandteile, Mikromengen benötigt

Unter anderem als:
  • Coenzyme (B-Vitamine)
  • Hormone (Vitamin D)
  • H-Donoren/ -Aktzeptoren (Niacin, Riboflavin) 
  • Redoxregulatoren (Vitamin C/E) 
  • Liganden für Transkriptionsverfahren (Vitamin A bindet an DNA) 
  • Signaltransduktion (Vitamin A (Sehprozess)
Vitaminisier (Mangel): Erkrankung durch Fehlversorgung

Zellbiologie Biochemie

Wie verteilt sich Wasser im Körper?
2/3 intrazellulär
1/3 extrazellulär -> interstitieller Raum oder Plasma

Zb in Urin, Blut, Speichel, Magensaft, Lymphe, Bindegewebe, Liquor, Synovialflüssigkeit, Skelett, Haut, Glaskörper... 

Zellbiologie Biochemie

Weshlab ist es wichtig, dass Wasser reaktiv ist?
Autoprolyse
Gelichgewichtskonstante [H+][OH-]=10^-14 M^2
pH=-lg[H+]
pH wichtig für den Körper Azidose (geringer pH) Alkalose (hoher pH)

Zellbiologie Biochemie

Welche Klassen von Biomolekülen sind maßgeblich?
Proteine: strukturelle und funktionelle Aufagben
Lipide: Membranbestandteile und Energiespeicher
Kohlenhydrate: Energiespeicher/ -Träger, strukturelle Aufgaben
Nukleinsäuren. Informationsträger

Zellbiologie Biochemie

Wie entstehen Biopolymere und wie sind sie aufgebaut?
Monomere verknüpfen sich durch Wasserabspaltung (Kondensation)
Zerlegung der Biopolymere erfordert Wasser (Hydrolyse)
Nukleinsäuren und Proteine linear
Kohlenhydrate auch verzweigt
Mischformen Glykoproteine, Glykolipide

Zellbiologie Biochemie

Weshalb sind Aminosäuren bei neutralem pH-wert Zwitterionen?
AS sind Ampholyte
Aminogruppe Protonenakzeptor (pKa ca 9-10) NH3^+ —> NH2
Carboxylgruppe Protonendonor (pKa ca 2) COOH —> CoO^-
Bei neutralem pH also Zwitterionen 

Zellbiologie Biochemie

In wiefern hängt bei geladenen AS-Seitenketten der pKa-Wert mit der Ladung zusammen?
PKa << 7 negativ geladen (Asparagin, Glutamine)
PKa≈7 positiv oder negativ sein (Histidin)
PKa >> 7 positiv geladen (bei neutralem pH proponierte) (Lysin, Arginine)

Zellbiologie Biochemie

Was ist der Unterschied zwischen essentiellen und nicht essentiellen Aminosäuren?
11 nicht essentielle —> selbst vom Körper herstellbar
9 essentielle —> nicht vom Körper selbst herstellbar

Zellbiologie Biochemie

Weshalb spielt sich die Biochemie in wässrigem Milieu ab?
weil Wasser 70% des Gewichts einer Zelle ausmacht

Zellbiologie Biochemie

Wie werden Aminosäuren zu Polypeptidketten verknüpft?
- Proteinbiosynthese am Ribosom ausschließlich die 20 proteinogenen L-alpha-AS
- Kondensation (Wasserabspaltung) zwischen Aminogruppe und Carboxylgruppe
- Synthese immer von N-Terminus nach C-Terminus
- Sequenz linear

0-10 Aminosäuren: (Oligo) Peptide
10-50 AS: (Poly) Peptide
>50 AS: Proteine

Zellbiologie Biochemie

Was bestimmt die Sekundärstruktur eines Proteins und welche Anordnungen gibt es?
Polypeptidstruktur stabilisiert zwischen H-Brücken zwischen CO und NH
Sekundärstruktur: räumliche Anordnung benachbarter AS
Formen: α-Helix; β-Faltblatt; β-Schleifen, „random coil“

Zellbiologie Biochemie

Was bezeichnet man als „random coil“?
  • Sekundärstruktur ohne erkennbare Struktur 
  • Aber genauso wichtig für die Proteinstruktur 
  • Stabilisiert durch Ionenbindungen, VanderWaals-Bindungen
  • Oft mit Prolin (ringförmig), teilweise als Strukturbrecher 

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