Molekularbiologie- chemische Grundlagen

chemische Elemente chemische Bindungen Eigenschaften Wasser Säure& Basen: Definition und Bedeutung Kohlenstoffverbindungen Funktionelle Gruppen: Beispiele

chemische Elemente chemische Bindungen Eigenschaften Wasser Säure& Basen: Definition und Bedeutung Kohlenstoffverbindungen Funktionelle Gruppen: Beispiele


T. S.
Diese Lernkarten bieten einen universitären Einblick in die chemischen Grundlagen der Molekularbiologie. Sie konzentrieren sich auf funktionelle Gruppen wie Methyl-, Phosphat- und Amino-Gruppen, ihre Strukturen und Rollen in biologischen Prozessen. Die Karteikarten erklären auch die Eigenschaften von Wasser, die Bedeutung von pH-Werten und die Bindungsverhalten von Atomen. Ideal für Studierende, die ein tiefes Verständnis der chemischen Grundlagen des Lebens erlangen möchten.
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Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
10.12.2014 / 04.06.2015

Flashcards

Zusammensetzung der Lebewesen

  • Sauerstoff (65%)
  • Kohlenstoff ( 18,5%)
  • Wasserstoff (9.5 %)
  • Stickstoff ( 3.3%)
  • Kalzium (1.5 %)
  • Phosphat (1%)
  • Rest (0.01 %)

Mithilfe von Atommodellen : Bindungsverhalten biologisch wichtiger chemischer Elemente erklären

  • das chemische Verhalten eines Atoms hängt von der Anzhl der Elektronen in der äusserste Schale ab = Valenzschale.
  • erste Schale: max. 2 Elektronen    weiteren Schalen : max 8 Elektronen
  • Reaktivität eines Atoms hängt vom Vorhandensein ungepaarter Valenzelektronen in einem oder mehreren Orbitalen seiner Valenzschalen ab.

Kovalente Bindung

gemeinsame Nutzung eines Valenzelektrons durch zwei Atome

  1. einzelne Elektron durch elektrostatische Anziehung des Atomkerns in seinem Orbital festgehalten
  2. zwei Atome annähern: Elektron jedes der Atome zunehmend auch vom Atomker des anderen Atoms angezogen
  3. sbeide Elektronen teilen sich schliesslich ein gemeinsames Orbital

Wasserstoffbrücken

Wenn Wasserstoffatom, das kovalent an elektronegativeres O-Atom gebunden ist, zusätzlich von einem anderen elektronegativen Atom (O&N) angezogen wird.

Partialladungen

4 Eigenschaften Wasser

  • Kohäsion
  • hohe spezifische Wärmekapazität
  • Verringerung der Dichte beim Übergang zum festen Aggregatszustand
  • durch die Polarität ist Wasser ein vielseitiges Lösungsmittel

1) Kohäsion

Wassertransport in Pflanzen - Kohäsion -Adhäsion

Blutbahnen, Stofftransport, Diffusion---> Bindungen 

Wasserläufer, Pflanzenoberfläche perlt Wasser ab

2) hohe spez. Wärmekapazität

  • Küstengebiete mildes Klima
  • stabilisierung der Meeres- und Seentemperaturen
  • Lebewesen: Thermoregulation durch Schwitzen

3) Verringerung der Dichte 

  • kein Durchfrieren der Gewässer - erlauben Leben unter der Eisschicht
  • Wasser in Lebewesen nicht zufrieren

4) Lösungsmittel 

  • durch Polarität
  • Transportmittel für hydrophile Stoffe
  • Kreislauf, Zelle
  • hydrophobe Stoffe: Schutz gegen Nässe --> Vögel

Disprotinierung bei Wasser

Zwischen Wassermolekülen kann es zu einer chem. Reaktion und zur Bildung von Ionen kommen.

Hydroniumion : H3O+

Hydroxidion: OH-

Definition von Säure

Nimmt die Konzentration von Protonen zu

Wasserstoffionendonator

z.B Salzsäure HCl

Definition von Base

Nimmt die Konzentration von Protonen ab

Wasserstoffionenakzeptor

z.B Ammoniak

Definition pH-Wert

 ist ein Maß für den sauren oder basischen Charakter einer wässrigen Lösung.

 ist der negative dekadetische Log (= Zehnerlogarithmus) der Wasserstoffionen-Aktivität.

Definition pH-Wertskala

Die pH-Wert Skala geht von 1 - 14.

Hierbei bezeichnet pH 7 den Neutralpunkt, 1-6,99 den sauren, 7,01 -14 den alkalischen (basischen) Bereich.

Wirkung von Säuren und Basen auf biologische Makromoleküle kennen

Vielfältigkeit von Kohlenstoff

  • hat vier Valenzelektronen
  • kann mit 4 weiteren Atomen kovalente Bindung eingehen
  • einfach- doppel- und dreifachbindung
  • mit vielen Elementen Bindungen eingehen
  • kann lange Ketten bilden

Ursache für grosse Variation von C-Atom

  1. Länge der ketten
  2. Doppelbindungen: variable Positionen
  3. Verzweigungsgrad: unverzweigt, verzweigt
  4. Ringbildung

Definition: Funktionelle Gruppe

Atomgruppen in organischen Verbindungen, welche die Stoffeigenschaften und das Reaktionsverhalten der sie tragenden Verbindungen massgeblich bestimmen.

 

7 Funktionellen Gruppen

  1. Hydroxyl
  2. Carbonyl
  3. Carboxyl
  4. Amino-
  5. Sulfhydryl-
  6. Phosphat-
  7. Methyl-

Hydroxyl-gruppe

  • -OH
  • Alkohole
  • Ethanol
  • polar, Wastb mit Wassermolekülen bilden --> Zucker löslich 

Carbonyl-Gruppe

  • -CO
  • Ketone (R- CO- R)  und Aldehyde ( R-CO-H)
  • Aceton, Probanal
  • polarität: oft vernatwortlich für chem. und physik. Verhalten
  • Die Carbonylgruppe kann mit Hydroxygruppen von Alkoholen unter Bildung von Halbacetalen undAcetalen sowie mit Ketonen unter Entstehung von Aldolen reagieren

Carboxyl-gruppe

  • -COOH
  • Carbonsäuren
  • Essigsäure
  • das positiv polarisierte Wasserstoff-Atom in wässriger Lösung leichter als Proton auf ein Wasser-Molekül unter Bildung eines Hydronium-Ions übertragen werden.
  • höhere Azidität (Säurestärke) der Carbonsäuren gegenüber den Alkoholen

Amino-Gruppe

  • -NH2
  • Amine
  • Aminosäuren
  • wirkt als Base

Sulfhydryl-Gruppe

  • -SH
  • Thiole
  • Cystein (Aminosäure)
  • kovalente Bindungen zwischen S-Atomen--> Stabilisierung der Raumstruktur von Proteinen (Disulfidbrücken)

Phosphat-Gruppe

  • -OPO32-
  • organische Phospahte
  • Glycerinphosphat ( Bestandteil der Phospholipide)
  • negative Ladungen ins Molekül- Unter Energiefreisetzung mit Wasser reagieren : Hydrolyse

Methyl-Gruppe

  • CH3
  • Mehtylierte Verbindungen
  • 5-Methylcytidin ( Bestandteil der DNA, Nucleobase, die durch Addition einer Methylgruppe modifiziert ist.
  • beeinflusst Expression von Genen
  • Anordnung der Methylgruppen in Hormonen --> beeinflusst Form und Funktion

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