Grundlagen der Biochemie: Anorganische und organische Stoffe

Biochemische Grundlagen

Man unterscheidet zwischen anorganischen und organischen Stoffen:

• Anorganische Stoffe: Diese finden sich in mineralischen Stoffen wie Wasser und Mineralsalzen.
• Organische Stoffe: Diese sind exklusiv in Lebewesen zu finden. Dazu gehören Kohlenhydrate, Nukleinsäuren, Proteine und Lipide.

Wasser: Struktur und Eigenschaften

Jedes Wassermolekül besteht aus 2 Wasserstoffatomen (H) und 1 Sauerstoffatom (O), die durch kovalente Bindungen verbunden sind. Das H2O-Molekül weist eine Polarität auf und besitzt zwei Zonen mit unterschiedlichen Ladungen, weshalb man es als Dipol betrachtet.

Zwischen Wassermolekülen entstehen Anziehungskräfte, da sich entgegengesetzte Ladungen anziehen. Diese Bindungen werden als Wasserstoffbrücken bezeichnet.

Einfluss von Wasser

Wasser bildet den Hauptbestandteil des Zytoplasmas und wirkt als Temperaturpuffer.

Kohlenhydrate: Aufbau und Funktion

Kohlenhydrate sind organische Biomoleküle, die aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen. Chemisch gesehen handelt es sich um Polyhydroxyaldehyde oder Polyhydroxyketone.

1. Monosaccharide (Einfachzucker)

Sie bestehen aus einer Kette von 3 bis 7 Kohlenstoffatomen (Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen etc.). Man unterscheidet zwischen Aldosen und Ketosen.

• Eigenschaften: Süß, weiß und wasserlöslich.
• Funktion: Energielieferant. Bei chemischen Reaktionen wird Energie frei (exergonisch) oder benötigt (endergonisch).

2. Disaccharide (Zweifachzucker)

Sie entstehen durch die Verbindung von zwei Monosacchariden über eine glykosidische Bindung. Die Trennung erfolgt durch Hydrolyse.

• Eigenschaften: Süß, kristallisierbar und wasserlöslich.
• Funktion: Energielieferant für Zellen.

3. Polysaccharide (Vielfachzucker)

Sie bestehen aus vielen miteinander verknüpften Monosacchariden.

• Eigenschaften: Nicht süß, nicht kristallisierbar und schwer wasserlöslich.
• Funktion als Energiespeicher: Stärke dient als Reserve in Pflanzen, Glykogen als Reserve in Tieren.
• Strukturelle Funktion: Cellulose bildet die Zellwände von Pflanzen, Chitin ist der Hauptbestandteil des Exoskeletts von Insekten.