Biosynthese und Analytik - Kapitel 2 & 3

Die Dialyse basiert auf der Osmose durch eine semipermeable Membran. Kleine Moleküle (einfache Zucker oder Salze) können so aus einer Lösung entfernt werden: Dafür wird eine semipermeable Membran als Hohlkörper in die konzentrierte Lösung gegeben, bis sich die Konzentration im Körper und der Lösung durch Osmose ausgeglichen haben. Durch mehrmaliges Wiederholen können der Lösung so kleine Moleküle entnommen werden.

Bausteine von Kohlenhydraten: C_n(H₂O)_n

• Kohlenstoff C_n
• Wasser (H₂O)_n

Kohlenhydrate sind aus Zucker aufgebaut. Diese wiederum charakterisiert genau eine Carbonylfunktion: ein doppelt gebundenes Sauerstoff-Atom, entweder als Keton gebunden (-> Ketosen) oder als Aldehyd gebunden (-> Aldosen).

Entstehung:

• Synthetisierung in Zellen aus einfacheren Molekülen
• Photosynthese

Gruppierung nach Anzahl der Zuckerreste:

• Monosaccharide: eine Zuckereinheit (Glucose, Fructose), selten in der Natur
• Oligosaccharide: 2-9 Monosaccharide (Saccharose, Maltose), strukturelle Funktion
• Poysaccharide: hochmolekular (Cellulose, Stärke), mechanische Stabilisierung, Energiereserve

Nice to know:

Untergruppierung nach Anzahl der C-Atome in der Zuckereinheit:

• Triosen: 3 C-Atome
• Tetrosen: 4 C-Atome
• Pentosen: ...
• Xexosen
• Heptosen

• Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker) sind Monosaccharide und liefern Sportlern oder Prüflingen schnell verfügbare Energie.
• Saccharose (der Rüben- oder Rohrzucker) gehört zu den Oligosacchariden und ist aufgebaut aus einer Glucose- und einer Fructose-Einheit (beides Monosaccharide, die in der Natur selten sind).
• Stärke (z.B. in Kartoffeln) ist ein Polysaccharid und ein wichtiger Bestandteil unserer Nahrung.

• Delta-G ist die Veränderung der freien Energie eines Systems (dG = dH - TdS also die Veränderung der Freien Energie = die Veränderung der Enthalpie (innere Energie bei konstanten Druck) minus Temperatur mal Veränderung der Entropie (Unordnung)). Eine Reaktion läuft ab, wenn Delta-G kleiner ist als 0.
• K ist die Gleichgewichtskonstante einer chemischen Reaktion. Sie gibt an, ob eine Reaktion irreversibel ist (K ist viel grösser als 1), reversibel ist (K ist ungefähr 1) oder gar nicht erst ablaufen wird (K ist viel kleiner als 1).
• Delta-G und K hängen vonenander ab, d.h. von Delta-G kann auf K geschlossen werden und umgekehrt.

Delta-G > 0: endergon, Delta-G < 0: exergon

Sie beschleunigen Reaktionen (um den Faktor 107 bis 1014) indem sie die Aktivierungsenergie herabsetzen.

Ja: Enzyme reagieren auf die zu ihnen passenden Substrate. Mit steigender Konzentration des korrekten Substrates nimmt die Enzymaktivität zu. Durch Hemmung der Enzyme kann deren Aktivität gedrosselt werden.

Hemmer: Strukturell passende, aber funktional falsche Substrate, welche das aktive Zentrum der Enzyme blockieren oder in ihrer strukturellen Form verändern.

Die gesamte Energie eines Systems kann weder zu-, noch abnehmen, sondern nur umgewandelt werden.

"Induced Fit" bezeichnet die strukturelle Veränderung des aktiven Zentrums eines Enzymes in Folge der Annäherung des funktional passenden Substrats, damit dieses gebunden und das Enzym damit aktiviert werden kann.

Die Michaelis-Menten-Konstante K_M gibt an, bei welcher Substratkonzentration das Enzym mit halbmaximaler Geschwindigkeit arbeitet resp. wann die Hälfte der aktiven Zentren besetzt ist. Sie hat die Einheit einer Konzentration und liegt vom Betrag her zwischen 10^-2 und 10^-7.

Je kleiner der K_M-Wert, desto besser katalysiert ein Enzym die Reaktion.

Delta-G = - R*T*ln(K) resp. K = e^( - Delta-G/R*T)