Haben Sie Ihre liebe Mühe mit der Biochemie? Diese ganzen Formeln und Reaktionen sind überhaupt nicht Ihr Ding? Die nächste Prüfung steht vor der Tür? Kein Problem! In diesem Buch erklärt der Autor Ihnen, was Sie über Biochemie wissen müssen. Er führt Sie so einfach wie möglich und so komplex wie nötig in die Welt der Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Nukleinsäuren, Vitamine, Hormone und Co. ein. So leicht kann Biochemie sein.
Inhaltsverzeichnis
Ü ber die Autoren 7
Ü ber die Ü berarbeiterin 7
Einleitung 19
Ü ber dieses Buch 20
Konventionen in diesem Buch 20
Was Sie nicht lesen mü ssen 20
Tö richte Annahmen ü ber den Leser 21
Wie dieses Buch aufgebaut ist 21
Teil I: Vorhang auf: Grundlagen der Biochemie 21
Teil II: Das Fleisch der Biochemie: Proteine 21
Teil III: Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsä uren und mehr 21
Teil IV: Bioenergetik und Reaktionswege 22
Teil V: Genetik: Warum wir sind, was wir sind 22
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 22
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 22
Wie es weitergeht 23
Teil I Vorhang Auf: Grundlagen Der Biochemie 25
Kapitel 1 Biochemie: Was Sie darü ber wissen sollten - und wozu 27
Warum interessieren Sie sich fü r Biochemie? 27
Was genau ist eigentlich Biochemie? 28
Pro- und eukaryotische Zelltypen 28
Prokaryoten 29
Eukaryoten 29
Typische Bestandteile einer Tierzelle 30
Ein kurzer Blick in eine Pflanzenzelle 33
Kapitel 2 Eintauchen: Die Chemie des Wassers 35
Was Sie ü ber H2O (Wasser) wissen sollten 35
Wer ist hier wasserscheu? Physikalische Eigenschaften des Wassers 36
Die wichtigste biochemische Rolle des Wassers: Lö sungsmittel 38
Die Wasserstoffionenkonzentration: Sä uren und Basen 40
Die Balance halten 40
Was sagen die Werte der pH-Skala? 41
Den pOH-Wert berechnen 43
Stark und schwach: Die Brö nsted-Lowry-Theorie 43
Puffer und pH-Kontrolle 47
Verbreitete physiologische Puffer 47
Den pH-Wert eines Puffers berechnen 49
Kapitel 3 Spaß mit Kohlenstoff: Organische Chemie 51
Die Rolle des Kohlenstoffs im Laufe der Zeit 51
Komplizierte Zahlenspiele: Kohlenstoffbindungen 53
Magische Anziehungskrä fte - Bindungsstä rken 54
Von Fans und Phobikern - die Interaktion mit Wasser 55
Wie die Bindungsstä rke die Eigenschaften einer Substanz beeinflusst 56
Hier ist was los! Die funktionellen Gruppen eines Molekü ls 57
Party? Nein danke! - Kohlenwasserstoffe pur 57
Funktionelle Gruppen mit Sauerstoff und Schwefel 58
Stickstoffhaltige funktionelle Gruppen 58
Phosphorhaltige funktionelle Gruppen 60
Wer macht was? Ein Exkurs zu funktionellen Gruppen 60
Die pH-Abhä ngigkeit der funktionellen Gruppen 63
Gleiche Zusammensetzung, andere Struktur: Isomerie 64
Cis-trans-Isomere 64
Chirale Kohlenstoffe 65
Teil II Das Fleisch Der Biochemie: Proteine 69
Kapitel 4 Aminosä uren: Die Bausteine der Proteine 71
Allgemeine Eigenschaften der Aminosä uren 72
Positiv und negativ: Aminosä uren sind Zwitterionen 72
Protoniert oder nicht? pH-Wert und isoelektrischer Punkt 73
Asymmetrie: Chirale Aminosä uren 74
Die 'magischen' 20 Aminosä uren 75
Unpolare (hydrophobe) und ungeladene Aminosä uren 75
Polare (hydrophile) und ungeladene Aminosä uren 76
Saure Aminosä uren 78
Basische Aminosä uren 78
Die selteneren Ausnahmen 79
Nicht zu vergessen: Nicht proteinogene Aminosä uren 80
Intermolekulare Krä fte: Wie Aminosä uren mit anderen Molekü len wechselwirken 80
Wie der pH-Wert die Wechselwirkungen beeinflusst 81
Aminosä uren verknü pfen: Eine Bauanleitung 83
Die Peptidbindung und das Dipeptid 83
Das Tripeptid: Aus zwei mach drei 85
Kapitel 5 Struktur und Funktion von Proteinen 87
Proteine - mehr als nur das Steak auf Ihrem Teller 87
Die Primä rstruktur: Was alle Proteine verbindet 89
Ein Protein basteln - die Kurzanleitung 89
Aminosä uren in Reih und Glied 90
Ein Beispiel: Die Primä rstruktur von Insulin 91
Sekundä rstruktur: Fast jedes Protein hat sie 92
Die -Helix 93
Das ß -Faltblatt 94
Haarnadelstrukturen und -Loops 96
Tertiä rstruktur: Eine Strukturebene vieler Proteine 96
Quartä rstruktur: Proteine aus mehreren Untereinheiten 97
Proteine isolieren und analysieren 97
Proteine aus einer Zelle isolieren 97
Unter der Lupe: Die Aminosä uresequenz eines Proteins nä her betrachten 100
Kapitel 6 Enzymkinetik: Mit Hilfe schneller ans Ziel 105
Enzymklassifizierung: Wer macht den Job? 106
Einer mehr, einer weniger: Oxidoreduktasen 107
Von hier nach da schieben: Transferasen 108
Wieder Wasser im Spiel: Hydrolasen 108
Vor uns ist nichts sicher: Lyasen 109
Wir sorgen fü r Aufmischung: Isomerasen 109
Aus zwei mach eins: Ligasen 110
Enzyme als Katalysatoren: Wir machen Tempo 111
Katalysemodelle: Schlü ssel-Schloss versus induzierte Passform 111
Einige Bemerkungen zur Kinetik 112
Enzymassays: Ohne Rahmenbedingungen geht es nicht 114
Die Messung der Geschwindigkeit 114
Enzymaktivitä ten messen: Die Michaelis-Menten-Gleichung 116
Ideale Anwendungen 118
Realistische Anwendungen 119
Lineweaver-Burk-Diagramm 120
Enzymhemmung: Der Bolzen im Getriebe 122
Kompetitive Hemmung 122
Nichtkompetitive Hemmung 122
Wie sich Inhibition grafisch zeigen lä sst 122
Enzymregulierung 123
Allosterische Kontrolle 124
Verschiedene Enzymformen 124
Kovalente Modifikation 124
Proteolytische Aktivierung 124
Teil III Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsä uren und Mehr 127
Kapitel 7 Wecken Gelü ste: Kohlenhydrate 129
Eigenschaften von Kohlenhydraten 130
Die chirale Natur der Kohlenstoffe 130
Es gibt mehrere Chiralitä tszentren 131
Ein zuckersü ß es Thema: Die Monosaccharide 133
Die stabilsten Formen der Monosaccharide: Pyranosen und Furanosen 133
Chemische Eigenschaften von Monosacchariden 135
Derivate der Monosaccharide 135
Die hä ufigsten Monosaccharide 137
Am Anfang allen Lebens: Ribose und Desoxyribose 137
Wenn sich Zucker die Hä nde reichen: Oligosaccharide 138
Eins und eins macht zwei: Disaccharide 138
Speicherformen in Pflanzen und Tieren: Polysaccharide 141
Kapitel 8 Lipide und Membranen 145
Ohne Fett geht nichts: Ein Ü berblick 145
Die Fettsä uren 147
Ein fettes Thema: Triglyzeride 148
Eigenschaften und Struktur von Fetten 148
Seifen im Einsatz: Wir spalten die Triglyzeride 149
Alles andere als einfach: Komplexe Lipide 150
Phosphoglyzeride 150
Sphingolipide 152
Sphingophospholipide 153
Membranen: Bipolaritä t und Doppelschicht 153
Die Hü rde ü berwinden: Transport durch Membranen 155
Steroide fü r Muskelspiele - und viel, viel mehr 157
Prostaglandine, Thromboxane und Leukotriene - die wilden Drei 158
Kapitel 9 Nukleinsä uren und der Code des Lebens 161
Nukleotide: Die Bausteine der DNA und RNA 162
Speicher fü r genetische Information: Die Stickstoffbasen 162
Auf der sü ß en Seite des Lebens: Die Zucker 164
Auf der sauren Seite des Lebens: Phosphate 164
Vom Nukleosid ü ber das Nukleotid zur Nukleinsä ure 164
Die erste Reaktion: Stickstoffbase + Zucker = Nukleosid 165
Die zweite Reaktion: Phosphorsä ure + Nukleosid = Nukleotid 166
Die dritte Reaktion: Viele Nukleotide bilden eine Nukleinsä ure 166
Dogmatisches Wissen ist gefragt . . . 168
DNA und RNA im groß en Plan des Lebens 168
Die Struktur der Nukleinsä uren 169
Kapitel 10 Vitamine und Nä hrstoffe 173
Mehr als nur ein Apfel am Tag: Das Einmaleins der Vitamine 174
Wer A sagt, muss auch B sagen: Die Vitamine der B-Gruppe 175
Vitamin B1 (Thiamin) 175
Vitamin B2 (Riboflavin) 176
Vitamin B3 (Niacin) 176
Vitamin B6 (Pyridoxin) 178
Biotin 180
Folsä ure 180
Vitamin B5 (Pantothensä ure) 181
Das Wundermittel: Vitamin B12 182
Vitamin A 184
Vitamin D 185
Vitamin E 187
Vitamin K 188
Vitamin C 189
Kapitel 11 Die stillen Akteure: Hormone 191
Strukturen einiger Schlü sselhormone 191
Protein- oder Peptidhormone 192
Steroidhormone 193
Aminhormone 194
Wie bei Dornrö schen: Die Prohormone 195
Proinsulin 195
Angiotensinogen 196
Kampf oder Flucht: Hormonfunktion 196
Wie Lob und Tadel - Regelkreise (Feedback-Regulation) 197
Modelle hormoneller Aktivitä t 199
Teil IV Bioenergetik und Reaktionswege 203
Kapitel 12 Leben und Energie 205
ATP: Energiespritze fü r alle Systeme 205
ATP und freie Energie 206
ATP als Energietransporter 207
Mit ATP verwandte Molekü le 210
Die Nukleosidtriphosphat-Familie 210
So einfach wie 1-2-3: AMP, ADP und ATP 212
Stoffwechsel in Zahlen 212
Was passiert bei einer Nulldiä t? 214
Kapitel 13 ATP: Das Wä hrungssystem des Kö rpers 215
Metabolismus Teil I: Glykolyse 215
Von Glukose zum Pyruvat: Der Anfang aller Dinge 218
Wie effizient sind Gä rung und Atmung? 220
Das Ganze einmal umgedreht: Glukoneogenese 220
Alkoholische Gä rung: Von Pyruvat zu Ethanol 222
Metabolismus Teil II: Der Citratzyklus (Krebs-Zyklus) 223
Bald geht's rund: Die Synthese von Acetyl-CoA 225
Die drei sind ein Team: Tricarbonsä uren 227
Jetzt wird Gas gegeben: Oxidative Decarboxylierung 227
Ü ber Succinyl-CoA zu Succinat und GTP 227
Regeneration von Oxalacetat 228
Aminosä uren als Energiequelle 228
Metabolismus Teil III: Elektronentransport und oxidative Phosphorylierung 230
Das Elektronentransportsystem 230
Die oxidative Phosphorylierung 236
Theorien . . . Hypothesen . . . Die chemiosmotische Kopplung 237
Am Ziel angelangt: Die ATP-Ausbeute 237
Und wieder wird's fettig: Die ß -Oxidation 238
Verkö rpern auch Energie: Ketonkö rper 240
Investition in die Zukunft: Biosynthese 242
Fettsä uren 242
Die Synthese der Membranlipide 245
Aminosä uren 246
Kapitel 14 Ein 'anrü chiges' Thema: Stickstoff in biologischen Systemen 251
Ringelrein mit Stickstoffen: Purine 251
Die Biosynthese von Purinen 252
Was mag das nur kosten? 256
Die Biosynthese von Pyrimidinen 259
Alles beginnt mit Carbamoylphosphat 259
Nä chster Halt: Orotat 260
Und Endstation: Cytidin 261
Noch mal zum Anfang: Katabolismus 262
Der Abbau der Purine 262
Aminosä urekatabolismus 263
Der Abbau von Hä moglobin 264
Abfallbeseitigung: Der Harnstoffzyklus 264
Aminosä uren, ein letzter Akt 267
Stoffwechselkrankheiten und ihre Ursachen 267
Gicht 268
Lesch-Nyhan-Syndrom 268
Albinismus 269
Alkaptonurie 269
Phenylketonurie 269
Teil V Genetik: Warum Wir Sind, Was Wir Sind 271
Kapitel 15 DNA fotokopieren 273
Aus eins mach zwei: DNA-Replikation 274
DNA-Polymerasen 277
Das aktuelle Modell der DNA-Replikation 278
Die Mechanismen der DNA-Reparatur 281
Mutationen: Gut, schlecht oder neutral 282
Restriktionsenzyme 284
Mendel wä re begeistert: Rekombinante DNA 285
Ein spannungsreiches Thema: DNA-Analyse 286
DNA-Sequenzierung 288
Das war wohl der Gä rtner: Forensische Anwendungen 289
Erbkrankheiten und andere Anwendungsmö glichkeiten der DNA-Analytik 292
Sichelzellenanä mie 293
Hä mochromatose 293
Mukoviszidose 294
Hä mophilie 294
Tay-Sachs-Syndrom 294
Kapitel 16 Schö n abschreiben bitte! RNA-Transkription 297
Arten der RNA 297
Was RNA-Polymerasen brauchen 298
Transkription stromauf, stromab 299
Die RNA-Polymerase der Prokaryoten 302
Die Extras der Eukaryoten 305
RNA-Spleiß en und RNA-Editing 307
Der genetische Code 308
Vom Codon zur Aminosä ure 308
Translation von A bis Z 310
Modelle der Genregulation 311
Das Jacob-Monod-Modell (Operonmodell) 312
Regulation eukaryotischer Gene 314
Kapitel 17 Korrekt ü bersetzen -Translation 319
Bitte keine Fehler! 319
Warum die Translation so wichtig ist 319
Trautes Heim, Glü ck allein: Das Ribosom 320
Das Team 321
Der Mannschaftskapitä n: rRNA 321
Der Spielmacher: mRNA 321
Passgenaues Zuspiel: tRNA 322
Das Aufwä rmtraining: Aminosä uren aktivieren 324
Und . . . Anpfiff: Proteinsynthese 326
Aktivierung 327
Initiation 327
Elongation 327
Termination 328
Die Wobble-Hypothese 328
Unterschiede bei eukaryotischen Zellen 330
Ribosomen 330
Initiator-tRNA 330
Initiationsphase 330
Elongation und Termination 330
Teil VI Der Top-Ten-Teil 331
Kapitel 18 Zehn beeindruckende Einsatzgebiete der Biochemie 333
Ames-Test 333
Schwangerschaftstests 334
HIV-Tests 334
Brustkrebsuntersuchungen 334
Prä natale Gentests 334
PKU-Screening 335
Gentechnisch verä nderte Nahrungsmittel ('Genfood') 335
Gentechnik 335
Klonen 336
Gentherapie 336
Kapitel 19 Zehn Karrierewege in der Biochemie 337
Wissenschaftlicher Mitarbeiter 337
Pflanzenzü chter 338
Qualitä tskontrollanalytiker 338
Klinischer Forschungsassistent 338
Technischer Redakteur 338
Biochemischer Entwicklungsingenieur 339
Marktforschungsanalytiker 339
Patentanwalt 339
Pharmareferent 339
Biostatistiker 340
Ein letzter Tipp 340
Stichwortverzeichnis 341
