Grundlagen der Biochemie: Von ATP bis zu den Lipiden

ATP: Die Energiewährung der Zelle

ATP (Adenosintriphosphat): Dies ist die Energiewährung, die als Vermittler zwischen Reaktionen fungiert, welche Energie freisetzen oder verbrauchen. Es bildet die Verbindung zwischen der energiereichen Bindung eines Moleküls und einer Phosphatgruppe. ATP wird in der inneren Membran der Mitochondrien durch das Verfahren der oxidativen Phosphorylierung synthetisiert.

Aerobe Atmung

Aerobe Atmung: Der Prozess, durch den Moleküle zur Energiegewinnung oxidiert werden, wobei Sauerstoff als endgültiger Elektronenakzeptor fungiert und Energie freigesetzt wird.

Katalysatoren

Katalysator: Ein Stoff, der bereits in geringsten Mengen eine chemische Reaktion ermöglicht. Er wird dabei nicht verbraucht, liefert selbst keine Energie und senkt die Aktivierungsenergie herab.

Enzyme und ihre Funktion

Enzyme: Sie regeln die Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen in Organismen und fungieren als Biokatalysatoren, die Reaktionen innerhalb der Organismen beschleunigen.

Enzymatische Verdauung

Enzymatische Verdauung: Enzyme bilden einen Enzym-Substrat-Komplex, aus dem ein Produkt hervorgeht. Nur bestimmte Enzyme katalysieren spezifische Reaktionen und interagieren ausschließlich mit einem passenden Substrat.

Cofaktoren, Coenzyme und Vitamine

Um aktiv zu sein, erfordern viele Enzyme die Anwesenheit einer Nicht-Protein-Komponente:

• Cofaktor: Nicht-metallische Ionen oder organische Stoffe.
• Coenzym: Die Verbindung mit dem Enzym ist oft nur oberflächlich und flüchtig.

Ist die Verbindung stabil, handelt es sich um eine prosthetische Gruppe (kein Teil des Proteins). Vitamine sind Stoffe, die der Organismus nicht selbst herstellen kann und die in kleinen Mengen für die Entwicklung grundlegender Zellfunktionen notwendig sind.

Enzymhemmung (Inhibition)

Enzymhemmung: Hierbei wird die Geschwindigkeit verringert oder gestoppt, was auch in entgegengesetzte Richtungen wirken kann. Die Aktion von Enzymen kann durch Inhibitoren (Hemmstoffe) beeinflusst werden.

Enzymkinetik

Enzymkinetik: Diese hängt vom Enzym und dem Substrat ab. Die Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktion variiert mit der Konzentration des Substrats.

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate: Diese organischen Biomoleküle bestehen aus C, H, O, N, P und S (Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel) und werden auch als Polyhydroxyaldehyde bezeichnet. Sie sind in allen Zellnetzen vorhanden und stellen die wichtigste Energiequelle dar. Glucose ist die Substanz, aus der Organismen Energie gewinnen. Es gibt zwei Polymere der Glucose zur Speicherung:

• Stärke: In Pflanzen.
• Glykogen: In Tieren.

Zudem haben sie eine strukturelle Natur als Elemente von Kohlenhydraten und anderen Biomolekülen.

Monosaccharide

Monosaccharide: Einfache Kohlenhydrate mit der Formel (CH₂O)_n. Es sind feste, weiße, in Wasser (H₂O) lösliche Stoffe mit süßem Geschmack. Sie können als Aldosen oder Ketone vorliegen.

Lipide

Lipide: Bestehen aus C, H, O, M, P und sind hochmolekular, löslich in organischen Lösungsmitteln, aber unlöslich in Wasser (H₂O). Sie enthalten organische Säuren, die mit einer Alkoholgruppe verbunden sind, und stellen eine heterogene Gruppe dar. Funktionen:

• Energiereserve: Vor allem bei Tieren, gespeichert im Fettgewebe oder in Pflanzensamen.
• Strukturelle Funktion: Komponenten der Zellmembran (Lipiddoppelschicht).
• Regulatorische Funktion: Fettlösliche Vitamine und Hormone.

Fettsäuren

Fettsäuren (Acids Grasos): Lipidkomponenten, die entweder durch Einfachbindungen (gesättigt) oder durch Doppelbindungen (ungesättigt) gekoppelt sind.