Biochemie: Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleotide im Überblick

Biomoleküle und ihre Bausteine

Carbonsäuren sind organische Verbindungen mit einer Carboxylgruppe (–COOH) am Ende einer Kohlenwasserstoffkette. Gesättigte Fettsäuren enthalten nur Einfachbindungen, ungesättigte Fettsäuren enthalten dagegen Doppelbindungen.

Kohlenhydrate

Polysaccharid-Union: Monosaccharide verbinden sich über glykosidische Bindungen zu Polysacchariden. Diese sind in Wasser unlöslich und besitzen keine reduzierende Wirkung.

Glykosidische Bindung: Sie verbindet Monosaccharide zu Disacchariden oder Polysacchariden.

Nukleinsäuren und Viren

Virus-Komplexe sind makromolekulare Gebilde, die aus Nukleinsäuren und Proteinen aufgebaut sind.

Phosphodiesterbindung: Hierbei wird eine Phosphatgruppe (Phosphorsäure) zwischen zwei Hydroxylgruppen zweier Zucker eingefügt. So entsteht eine Verknüpfung, die das Rückgrat der Nukleinsäuren bildet.

Nukleotide sind Bausteine der Nukleinsäuren. Sie bestehen aus Phosphorsäure, einem Monosaccharid und einer stickstoffhaltigen Base. Einige Nukleotide, wie ATP, dienen zudem als Energieüberträger.

Lipide

(Tri)acylglycerine entstehen aus Glycerin und drei Fettsäuren. Sie sind in Wasser unlöslich.

Phospholipide enthalten einen Alkohol, eine Phosphatgruppe und Fettsäuren. Sie bilden die Grundlage der Zellmembranen.

Proteine

Peptidbindung: Die Aminogruppe eines Aminosäuremoleküls reagiert kovalent mit der Carboxylgruppe einer anderen Aminosäure. Dabei wird ein Molekül Wasser abgespalten.

Proteinpolymere entstehen aus Aminosäuren, die über Peptidbindungen verknüpft sind. Sie besitzen eine molekulare Masse von mehreren tausend bis Millionen Dalton.

Denaturierung: Dabei verliert ein Protein seine räumliche Struktur und seine biologische Funktion, während die Peptidbindungen erhalten bleiben.

Enzyme und Stoffwechsel

Enzyme sind Proteine, die als Biokatalysatoren chemische Reaktionen in lebenden Systemen beschleunigen. Sie senken die Aktivierungsenergie.

Inhibitoren sind Moleküle, die die Aktivität von Enzymen verändern und diese negativ beeinflussen.

Katabolismus umfasst Abbauprozesse, bei denen komplexe Stoffe in einfachere zerlegt und dabei Energie freigesetzt wird.

Anabolismus umfasst Aufbauprozesse, bei denen einfache Stoffe zu komplexen Verbindungen synthetisiert werden und dafür Energie benötigt wird.

Genetik und Mutationen

Genotyp und Phänotyp: Der Genotyp beschreibt die genetische Ausstattung, der Phänotyp die sichtbaren Merkmale eines Organismus.

Mutationen sind Veränderungen am Genort, die den Phänotyp beeinflussen können. Sie können spontan oder induziert auftreten.

Homozygot bedeutet, dass beide Allele eines Gens gleich sind. Heterozygot bedeutet, dass die Allele verschieden sind.

Allele sind verschiedene Varianten desselben Gens, die auf homologen Chromosomen am gleichen Genort liegen.

Meiose erzeugt genetisch unterschiedliche Keimzellen durch Rekombination, wodurch die genetische Vielfalt innerhalb einer Population erhöht wird.