ZHAW Semester 1 Biologie Kapitel 2

- die Kohäsion
- die Fähigkeit, ausgleichend auf Temperaturdifferenzen zu wirken
- die Ausdehnung beim Gefrieren
- die Vielseitigkeit als Lösungsmittel

• Ist die Kraft die vorliegt wenn unterschiedliche Substanzen aneinander haften, wie zum Bsp. ein Wassertropfen auf einem Blatt einer Pflanze.

Entsteht durch die H-Brücken. Unterstützt den Nährstoff- und Wassertransport innerhalb einer Pflanze, entgegen der Schwerkraftrichtung, weil H-Brücken die Substanzen wie Nährstoffe zusammenhalten

• Wasser hat eine hohe spezifische Wärmekapazität, sprich es ist fähig viel Energie (kinetische) aufzunehmen ohne seine Temperatur wesentlich zu ändern. Dafür sind wieder die intermolekularen H-Brücken verantwortlich.
• Wärmeaufnahme = Auflösung H-Brücken, (Wasser verdampft)
• Wärmeabgabe = H-Brücken Bildung.
• Wasser nimmt die Wärme von Luft mit höherer Temperatur auf und gibt gespeicherte Wärme an die kühlere Luft ab

H Atome sind partiell positiv geladen, O Atome partiell negativ, wodurch Wasserstoffbrücken entstehen.

Die positiv polarisierten Wasserstoffatome werden von den negativ polarisierten Sauerstoffatomen anderer Wassermoleküle angezogen.

• Wenn Wasser gefriert (Eis), hat es eine geringere Dichte, die maximale Dichte erreicht Wasser bei 4°C. Dies ist essentiell für das marine Leben, denn würde Eis absinken und nicht oben auf den Wasser isolierend aufschwimmen, würden die Ozeane kompakt zufrieren.

Lösung = Flüssigkeit, die eine homogene Mischung aus 2 oder mehr Stoffen ist

Lösungsmittel = als Lösungsmittel wird die nach Menge überwiegende Komponente einer Lösung bezeichnet

Gelöste Substanz= ergänzt das Lösungsmittel zur Lösung 

Wässrige Lösung= Wasser ist Lösungsmittel

Wasser kann dank seiner Polarität leicht Wasserstoffbrückenbindungen bilden  Wenn eine ionische Verbindung in Wasser gelöst wird, ist jedes gelöste Ion von einer Hydrathülle von Wassermolekülen umgeben

Polare Verbindungen, die aus nicht ionisierten Molekülen bestehen (z.B. Zucker), sind gut wasserlöslich Grosse Moleküle können wasserlöslich sein, falls ionisierbare oder polare Bereiche vorhanden

• Lebewesen bestehen aus chemischen Verbindungen auf der Grundlage von Kohlenstoff 

• Kohlenstoff ist fähig, Moleküle zu bilden, die gross, komplex und vielgestaltig sind  

• Proteine, DNA, Kohlehydrate bestehen aus Kohlenstoffatomen 

• Ketten aus Kohlenstoffatomen bilden die Gerüste organischer Verbindungen

• Kohlenstoffmolekülgerüste variieren in Grösse und können gerade, verzweigt oder ringförmiggeschlossen vorkommen

Organische Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoffatomen bestehen 

Viele organische Verbindungen einer Zelle bestehen nur aus Kohlenwasserstoffen

Sind reaktionsträge (höhere Aktivierungsenergie nötig) und die Reaktionen die sie eingehen sind mit hohem Energieumsatz verbunden 
 

Eine Atomgruppe in einer Verbindung, die die Stoffeingenschaften und das Reaktionsverhalten massgeblich bestimmt

Funktionelle Gruppen nehmen an chemischen Reaktionen Teil, indem sie Einfluss auf die Molekülform, oder dessen physikalische Eigenschaften nehmen

- Art, Anzahl und Anordung der R-Gruppen verändern die physikalischen Eigenschaften

1. Hydroxylgruppe - OH

2. Carbonylgruppe - C=O

3. Carboxylgruppe - COOH

4. Aminogruppe - NH₂

5. Sulfhydrylgruppe (Diolgruppe) - SH

6. Phosphorylgruppe - PO₃

7. Methylgruppe - CH₃

Makromoleküle sind Polymere. Ein Polymer ist aus zahlreichen gleichen oder ähnlichen Baueinheiten, sogenannte Monomere zusammengesetzt, die durch kovalente Verbindungen verknüpft sind.

Wichtige Polymere: Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate

Ein Monosaccharid (Einfachzucker) (Liegt in Flüssigkeit ringförmig vor) 

• Monosaccharide (Einfachzucker) dienen den Zellen als Energielieferant und als Rohmaterial zum Bau weiterer Moleküle

Disaccharid (Zweifachzucker) besteht aus zwei miteinander verknüpften Monosacchariden

Polysaccharide sind Makromoleküle, Polymere aus zahlreichen Monosaccharidresten, die als Speicherstoffe und Baumaterial dienen

Pflanzenzellen:

1 . Speicher: Stärke = Speicherpolysaccharid aus Glucose. Wird als Granula (Körner) in den Plastiden der Pflanzenzellen gespeichert. 

2. Baustoff: Cellulose (für Menschen unverdaulich, aber Balaststoff) 

Tierzellen:

Speicher:  Glycogen = Tierisches Polysaccharid, Glycogen wird in Leber- und Muskelzellen eingelagert (Körner)

Heterogene Gruppe hydrophober Moleküle 

Bilden keine Polymere aus

Vermischen sich schlecht oder gar nicht mit Wasser 

Hydrophob, weil sie aus aliphatischen Kohlenwasserstoffketten bestehen, die an hydrophile Kopfgruppen gebunden sind 

Wichtigste Gruppen sind 

o Fette 

o Phospholipide 

o Steroide 

Bestehen aus Glycerin und Fettsäuren: 1 Glycerin + 3 Fettsäuren

Glycerin ist der Grundbaustoff -> Reaktion mit 3 Fettsäuren (Esterbindung --- H₂O Molekül abgespalten) = Fettmolekül 

Glycerin: dreiwertiger Alkohol, drei C-Atome tragen jeweils eine OH-Gruppe

Fettsäure: langkettige Carbonsäure mit aliphatischem Kohlenstoffgerüst und einer Carboxylgruppe

Gesättigte Fettsäuren enthalten die maximale Zahl von Wasserstoffatomen und keine Doppelbindungen. Bei Raumtemperatur sind sie fest.

Ungesättigte Fettsäuren haben eine oder mehrere Doppelbindungen

- Hat nur 2 (statt 3) mit dem Glycerylrest veresterte Acylreste -> können nur 2 Fettsäuren binden -> Das 3. C des Glycerin ist mit einem Phosphorsäurerest (Orthophosphatmolekül) verestert

Der Kohlenwasserstoffanteil (Fettsäure) ist hydrophob, die Phosphorsäuregruppen sind hydrophil

Polypeptide sind lineare Polymere, die aus einem Satz von 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut werden

-> Ein Protein besteht aus einem oder mehreren Polypeptiden 

Proteine machen mehr als 50% der Trockenmasse der meisten Zellen aus

Verknüpfung:
Verknüpfung von zwei Aminosäuren                 Dipeptid
Verknüpfung vieler Aminosäuremolekülen        Polypeptid
Verknüpfung über 100 Aminosäuremolekülen   Protein

beschleunigen chemische Reaktionen (Enzyme)

beteiligen sich an Transportvorgängen (Motorprotein, Kanalprotein)

unterstützen die zelluläre Kommunikation (Hormone)

Abwehr von fremden Substanzen und Organismen (Antikörper) u.a.

Sind katalytisch wirksame Proteine, die chemische Reaktionen beschleunigen 

Katalysatoren verbrauchen sich nicht selbst, sie erfüllen ihre Aufgabe wieder und wieder 
 

Primärstruktur = Aminosäuresequenz (linear)

Sekundärstruktur = Wicklungen und Faltungen der Polypeptidkette (Faltungen)

Tertiärstruktur ist durch Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Seitenketten (“Rest R”) bestimmt (3D-Faltung)

Quartärstruktur = Komplexe Proteine,  Zusammenlagerung mehrerer gefalteter Polypeptidketten (z.B. Hämoglobin)

Primärstruktur bietet keine verlässliche Möglichkeit, den Faltungsvorgang in einer Proteinzelle vorherzusagen

Die meisten Proteine durchlaufen mehrereZwischenzustände auf ihrem Weg zu einer stabilen Form

Chaperone sind Helferproteine, die andere Proteine beim Faltungsprozess unterstützen

Nucleinsäuren speichern und übertragen Erbinformation

Die Aminosäuresequenzen von Polypeptiden werden durch Gene festgelegt

Gene bestehen aus DNA oder RNA = Nucleinsäuren

Desoxyribonucleinsäure DNA;

o Enthält die Information für ihre eigene Verfielfältigung (Replikation)

o Steuert die Herstellung der RNA und damit die Proteinbiosynthese (Transkription)

o Proteinherstellung erfolgt durch die Ribosomen (Translation)

Nucleinsäuren werden wegen ihrer Polymerstruktur als Polynucleotide bezeichnet => besteht aus Nucleotiden

Jeder Nucleotid seinerseits ist zusammengesetzt aus:

- Einem stickstoffhaltigen Molekülteil, der Nucleinbase

- Einem fünfgliedrigen Zuckerrest

- Einem Phosphorsäurerest

Nucleosid: Zuckerrest und Base

DNA Molekül besteht aus 2 Polynucleotidketten, diese sind spiralförmig um eine Achse gedreht =  Doppelhelix

o Die Stränge verlaufen gegenläufig: das 5‘-Ende es einen Strangs liegt am 3‘-Ende des anderen Strangs = antiparalell

o Basenkombinationen: Adenin (A) mit Thymin(T) (Doppelbindung), Guanin (G) mit Cytosin (C) (Dreifachbindung)

o Durch die 3fachbindung bei G+C = höheren Siedepunkt = Schwieriger zu denaturieren