Biochemie Grundlagen: Diffusion, Stoffwechsel, Enzyme und ATP

Diffusion und Osmose

Diffusion und Osmose: Lösungsmittel. Hypertonische, isotonische und hypotonische Lösungen.

Transport durch Membranen

Transport: Prozesse, die Energie erfordern, transportieren Zellen Stoffe in oder aus der Zelle, entgegen dem Konzentrationsgefälle, von einer Region niedriger Konzentration zu einer Region hoher Konzentration.

Endozytose, Exozytose und Metabolismus

Endozytose, Exozytose, Metabolismus: Der Metabolismus ist die Gesamtheit der chemischen Reaktionen, die in Zellen ablaufen.

Katabolismus und Anabolismus

Katabolismus: Nährstoffe werden durch organische Oxidation abgebaut, wodurch Energie freigesetzt wird.

Anabolismus: Reaktionen der Biosynthese, die Energie erfordern.

Katalyse

Katalysator: Eine Substanz, die an einer chemischen Reaktion teilnimmt, ohne verbraucht zu werden. Sie erleichtert den Prozess, indem sie die Aktivierungsenergie der reagierenden Stoffe senkt.

Biologische Katalysatoren: Enzyme erhöhen die Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen. Bei der Hydrolyse organischer Verbindungen sind Reaktionen häufig mit der ATP-Synthese gekoppelt. Bei Redoxreaktionen werden Elektronen von einem Atom oder Molekül auf ein anderes übertragen.

Redoxreaktionen und ATP

Redoxreaktionen: Oxidations- und Reduktionsreaktionen, bei denen Elektronen übertragen werden.

ATP (Adenosintriphosphat): ATP transportiert Energie aus chemischen Prozessen in der Zelle und wird als Energieträger genutzt. ATP besteht aus Adenin, Ribose und drei Phosphatgruppen.

ATP entsteht: durch Lichtenergie bei der Photosynthese oder durch die Energie, die bei der Oxidation von Nährstoffen freigesetzt wird.

ATP wird verwendet: für anabole Reaktionen, für die Biosynthese zellulärer Moleküle sowie für den aktiven Transport von Ionen durch Membranen und für Bewegungen.

Enzyme

Enzyme: Biologische Katalysatoren, die chemische Reaktionen erleichtern. Sie erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit. Das Substrat ist der Stoff, auf den das Enzym wirkt.

Enzyme binden ihre Substrate und bilden einen Enzym-Substrat-Komplex. Anschließend zerfällt dieser Komplex, das Produkt wird freigesetzt und das Enzym steht für neue Reaktionen zur Verfügung. Das aktive Zentrum des Enzyms bindet das Substrat; dabei bilden Aminosäuren den Enzym-Substrat-Komplex (ES) und die Katalysephase.

Eigenschaften der Enzyme

Eigenschaften:

• Enzyme sind Proteine.
• Sie sind substratspezifisch und katalysieren nur eine bestimmte Reaktion.
• Sie werden bei der Reaktion nicht verbraucht.
• Ihre Aktivität geht bei Hitze verloren, da sie denaturieren.
• Sie reagieren empfindlich auf Veränderungen des pH-Werts.
• Sie sind effiziente Katalysatoren.