Kapitel 3

Wasserstoff, Sauerstoff -> 25%, Kohlenstoff 50%, Stickstoff 13%, Phosphor, Schwefel, Selen, Kalium, Magnesium -> Weniger als 5 % des Trockengewichts

50 weitere Elemente, von der ein oder anderen Zelle gebraucht oder umgesetz

70-80 % Wasser

Makromolekülen: Proteinen Hauptbestandteil , Nukleinsäuren, Lipiden, polysacchariden

Bausteine (monomere): Aminosäuren, nucleotide, Fettsäuren, Zucker

RNA ist deutlich mehr vorhanden als DNA

• Kohlenstoff: Abbau Polymerer Substanzen, Aufnahme monomeren Bausteinen

• Stickstoff: Ammoniak, Nitrat oder molekularen Stickstoff

• Sauerstoff und Wasserstoff: H2O

• Phosphor: Für nucleinsäuren und phopholipide, Phosphat eingebaut

• Schwefel: In Aminosäuren cystein und methionin, Vitaminen thiamin, biotin,liponsäuren, Eingebaut als Sulfat, Sulfid oder organischen Schwefelverbindungen

• Kalium Aktivität mehrere Enzyme

• Magnesium: Stabilisiert Ribosomen, Membranen, nucleinsäuren, Aktivität, Enzyme

• Kalzium und Natrium: Wenige Organismen essenziell, NaCl Abhängigkeit Marien Mikroorganismen

1) Metalle in geringer Menge: Spurenelemente, Cofaktor Enzyme

• eisen: Atmung

2) Wachstumsfaktoren: organische Mikronährstoffe, Vitamine, Aminosäuren, purine, pyrimidine, Organische Moleküle, Cofaktoren Enzyme

Da kumulieren Zellen, gelöste Stoffe gegen ein KonzentrationsGradienten

1) einfache Transport: wirkt nur ein Transmembran-Transportprotein

2) Gruppentranslokation

3) ABC TransporterSystem: substratbindeprotein, transmembrantransporter, ATP hydrolyse Protein

Energie abhängig: Protonen,motorische Kraft, ATP, energiereiche Verbindungen

Kanal: transmembranteil aller Transportsysteme: polypeptid mit 12 Domänen,

Konformationsänderung

Transportvorgänge werden durch die Energie der protonenmotorischen Kraft betrieben

• Symport: Eingelöster Stoff und ein Protonen werden in der gleichen Richtung gemeinsam transportiert ( Lac permease)

• Antiport: Ein Solute und ein Protein werden in unterschiedliche Richtung transportiert

Energie abhängiges Transporte System, bei der dem die Transporter Substanz Chemische über die Reaktionsabfolge mehrerer Enzyme modifiziert wird

Unterschied zu einfachen Transportern:

1) transportierte Substanzen wird während des Transport chemisch modifiziert

2) Eine Energiereiche organische Verbindung bewirkt den Transportvorgang

Bsp. Zucker( Glukose, Manose, Fructose) e. Coli -> phosphotransferasesystem phosphoryliert (5proteine-> voher selbst phosphoryliert)

IIc: Zucker bei seinem Transport in Cytoplasma phosphoryliert, transmembrane Komponente

IIb: peripheres membranprotein

Hpr/ IIa : cytoplasmatische Proteine

Zwischen cytoplasmamembran und äußeren Membran liegt

Verschiedene Proteine mit unterschiedlichen Aufgaben, inklusive Transport -> Aktivität von periplasmatischen bindeproteinen katalysiert

Ein Membrantransportsystem aus drei Proteinen, von denen eines ATP spaltet es transportiert, Nährstoffe, spezifisch in die Zelle

Transportersysteme, die ein periplasmatisches bindeprotein, tranmembranprotein, ATP hydrolysierenden Bereich kombinieren

Name: ATP Bindekassette, Strukturmerkmal von Proteinen, die ATP binden

200 verschiedene ABC Transporter System entdeckt

Katalysieren, große Vielfalt von organischen und an organischen Verbindungen

Hohe Substrat Affinität

Gramnegative Bakterien, Gram positiv (cytoplasmamembran) , archaea Zucker Transport

Metabolismus: Stoffwechsel oder Metabolismus ist die Umwandlung von Stoffen im Lebewesen

Katabolismus: bio chemische Reaktion, die zu Bildung von nutzbarer Energie durch die Zelle führen

Energie aus Chemikalien gewinnen

Chemoorganotroph: Energie aus organischen Chemikalien Gewinnen

Nutzen Energie, die von Oxidation, der anorganischen Verbindungen zur Verfügung gestellt wird

Enthalten Chlorophyll und andere Pigmente die Licht in ATP umwandeln, Keine Chemikalien

1) oxygenen Photosynthese: Sauerstoff erzeugt

2) anoxygene Photosynthese

Heterotroph: gewinnt die Zelle ihren Kohlenstoff aus einer organischen Verbindung ( chemoorganotrophe)

Autotroph: Organismen verwenden Kohlendioxid als Quelle für Kohlenstoff ( chemolithotrophe/ phototrophen )-> primärproduzenten

Wesentlich biochemische Weg, durch den phototrophe Organismen, CO2 in organisches Zellmaterial einbauen

Fähigkeit, Arbeit zu verrichten

Kilojoule kj- Wärme Energie

Alle chemischen Reaktionen gehen mit Energieveränderung ein her

• Bei einer Reaktion frei wird

• Für deren Ablauf benötigt wird

Energie, die für eine Arbeit zur Verfügung steht

Energie, die bei einer Reaktion entsteht, kann von der Zelle in Form von ATP oder anderen energiereichen Verbindung gespeichert werden

A+B -> C+ D

• exergon: Energie freisetzen bei der Reaktionen

• Endergon: die Reaktion benötigt Energie

(C+ D) - (A+B) Produkt minus Ausgangssubstanz

Vorher erforderlich, die Reaktion auszugleichen:

1) Die Gesamtzahl jeder Atom Staat und jeder Ladung muss bei beiden Seiten der Reaktionsgleichung identisch sein

2) Der Oxidationreduktion Zustand muss angeglichen sein ( Alle Elektronen, die von einer Substanz abgezogen werden, müssen, auf eine andere übertragen werden)

Energie, die benötigt wird, um alle Moleküle in einer chemischen Reaktion in den reaktiven Zustand zu versetzen

Wesentliche Katalysatoren( Substanz, welche die Aktivierung, Energie einer Reaktion verringert )in der Zelle

Keinen Einfluss auf die Energetic oder das Gleichgewicht der Reaktion

Proteine, hochspezifisch ( Dreidimensionale Struktur)

Durch eine enzym katalysierte Reaktion verbindet sich das Enzym mit der Ausgangssubstanz(Substrat) -> Enzymsubstrat Komplex entsteht -> Produkt freigesetzt / Enzym Ausgangszustand

Enzym größer als Substrat

Substrat einstelle: aktive Zentrum

Kleine, nicht Proteinmoleküle, Katalyse mitwirken, nicht als Substrat gelten:

• prosthetische Gruppen: binden, fest an ihr Enzym, normalerweise, kovalent und permanent ( häm Gruppe )

• Coenzyme: Locker, auch nur zeitweise anders Enzym gebunden, Derivate von Vitaminen

Um eine Reaktion zu Katalysieren, muss ein Enzym sein Substrat binden und es richtig in seinem aktiven Zentrum positionieren

Übt auf spezifische Bindungen Druck aus

Oxidation: entfernen eines Elektron oder mehrere Elektronen aus einer Substanz

Reduktion : hinzufügen eines Elektron oder mehrere Elektronen zu Substanz

Redoxreaktion: gleichzeitig ablaufende Oxidationreduktion Reaktionen

Paarweise:

1) Wasserstoff kann Elektronen und Protonen freisetzen und oxidiert werden ( halbreaktion)

2) Sauerstoff

Elektronen nicht alleine in einer Lösung vorkommen, Teil von Atomen oder Molekülen

Oxidation einer Substanz, eine Reduktion einer anderen Substanz folgen muss!

Elektronendonor: Oxidiert Substanz (h2)

Elktronenakzepztor: Reduzierte Substanz (O2)

Redpxpaar: die Die beiden Halbreaktionen zusammen

Reduktionpotenzial: eine Energiequelle, die durch die Trennung von Protonen und hydroxyionen über der Cytoplasmamembran gewonnen wird, wodurch an der Membran ein energestisierter Zustand herrscht

Nictinamid-Adenin- Dinucleotid ( Schlechter Elektronenakzeotor-> reduzierte Form NADH( guter Elektronendonor)

Redox Coenzym -> steigern die Vielfalt der möglichen redoxreaktionen ( chemische unähnliche Moleküle als primäre elektronendonoren und als terminale elektronenakzeptoren in Wechselwirkung treten lassen

Gleichzeitiger Überträger von Elektronen plus Protonen 2e -/2h+

Ein nucleotid, das die wichtigste Form darstellt, in der chemische Energie in Zellen gespeichert und benutzt wird

Wichtigste Energiereiche, Phosphat Verbindung in Zellen

Ribonucleosidadenosin + 3 aneinandergereihte phosphatmoleküle gebunden

• 2 phosphoanhydride -> freie Energie zur Hydrolyse ( 30 kj)

Wichtigste Energieeinheit

Exergone Reaktionen erzeugt

Endergonen resktion verbraucht

Verfügbare freie Energie aus der Hydrolyse anderer energiereicher Verbindungen außer phosphorylierten Verbindung

Enthalten energiereiche thioesterbindungen

Unlösliche Polymer, die später zur Bildung von ATP katabolisiert werden können (bsp. glykogen)

Polymere Werden innerhalb der Zelle als große Granula oder Globuli gelagert

Eularyotisch: polyglucose->Stärke und Lipide-> Einfachen fetten

Wenn externe Energiequelle fehlt-> Polymer spalten

Ist die Form des anaeroben katabolismus, Bei der eine organische Verbindung sowohl die Funktion eines Elektronendonors als Auch die eines Elektronenakzeptors übernimmt , ATP gebildet

Ausgleich der Redox Gleichung zellintern

Vorgang des aeroben oder anaeroben katabolismus, Bei dem ein organisch oder anorganischer elektronendonor mit Sauerstoff (aeroben) Oder einer anderen Substanz, als elektronenakzeptor oxidiert wird

Glucose zu Pyruvat oxidiert Anschließend vergärt oder für atmet wird ,ATP wird gebildet, Fermentationsprodukte bei Gährung

Bildung von ATP durch den direkten Transfer eines energiereichen Phosphatmolekül von einer phosphorylierten organischen Verbindung auf ADP

Eine zyklische Abfolge von Reaktion, die zu einer Umwandlung von Azetat zu CO2 Molekülen führt

Eine Modifikation des Citratzyklus, bei isocitrat in Succinat und Glyoxylsäure Gespalten wird, wird beim Wachstum auf mit C2 Elektronendonoren, wie zum Beispiel Acetat, verwendet

Eine Energiequelle, die durch Trennung von Protonen und hydroxyionen Über der cytoplasmamembran gewonnen wird, wodurch an der Membran ein energetisieren Zustand entsteht

Ein in die cytoplasmamebran eingelagerte Multiproteinkomplex, der Die Synthese von ATP, in Verbindung mit dem Verbrauch der protonenmotorischen Kraft katalysiert

Die Bildung von ATP aus der Protonenmotorischen Kraft, die durch elektronentransport Elektronentransport von organischen oder anorganischen Elektronendonatordonoren erzeugt wird

Eine Form der Atmung ohne Sauerstoff, bei welcher Alternative Elektronenakzeptoren reduziert werden

Ein Organsimus, der seinen gesamten Zellkohlenstoff aus CO2 als einziger kohlenstoffquelle aufbauen kann

Die Bildung von ATP durch die protonmotorische Kraft, die durch lichtangetriebenen Elektronentransport erzeugt wird

Eine Reaktionsabfolge, bei der Pentosen katabolisiert werden, wobei Vorläufermoleküle für die Nucleotid-Biosynthese oder Glucose Biosynthese entstehen