10.04.2001 ETH Zürich / D-MAVT / Einführung in die Biotechnologie / Felix Gmünder 1 Biochemie und Stoffwechsel • Biochemie – Aufklärung der Stoffwechselwege und -teilschritte – Identifikation der Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukte (Stoffwechselprodukte) – Enzyme sind Proteine mit Katalysatorwirkung. Jeder Stoffwechselschritte wird von einem Enzym katalysiert. Ungefähr die Hälfte der Trockensubstanz einer Zelle sind Proteine, davon 80-90% Enzyme. • Stoffwechsel - Energiebereitstellung - Biomoleküle – Endprodukte des Energiestoffwechsels: Milchsäure, Ethanol, Methan, Aceton, Butanol – Primärmetabolite: Wichtige Funktion im Stoffwechsel; werden während dem Wachstum gebildet. Z.B. Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren, Vitamine – Sekundärmetabolite: Keine grundlegende Funktion im Stoffwechsel; Bildung meistens erst nach Abschluss des Wachstums. Z.B. Antibiotika, Toxine, Farbstoffe
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10.04.2001 ETH Zürich / D-MAVT / Einführung in die Biotechnologie / Felix Gmünder 1
Biochemie und Stoffwechsel
• Biochemie– Aufklärung der Stoffwechselwege und -teilschritte
– Identifikation der Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukte(Stoffwechselprodukte)
– Enzyme sind Proteine mit Katalysatorwirkung. JederStoffwechselschritte wird von einem Enzym katalysiert.Ungefähr die Hälfte der Trockensubstanz einer Zelle sindProteine, davon 80-90% Enzyme.
– Primärmetabolite: Wichtige Funktion im Stoffwechsel;werden während dem Wachstum gebildet. Z.B. Zucker,Fettsäuren, Aminosäuren, Vitamine
– Sekundärmetabolite: Keine grundlegende Funktion imStoffwechsel; Bildung meistens erst nach Abschluss desWachstums. Z.B. Antibiotika, Toxine, Farbstoffe
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Energiebereitstellung und Aufbau von Biomolekülen
Biomoleküle
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Proteine: Aufbau
Proteine bestehen aus Aminosäuren,welche alle folgende gemeinsameGrundstruktur haben:
COOH
H N
R
HC2
Aminogruppe, basisch Säuregruppe
Rest
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Die 20 Aminosäuren
1 ReineKohlenstoffseitenkette
2 polare AS(nichtionisch)
3 Saure AS
4 Basische AS
• Essentielle AS für denMenschen
Valin
Leucin
Isoleucin
Phenylalanin
Tryptophan
Methionin
Threonin
Lysin
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Chemische Bindungen
Chemische Bindungen unterscheiden sich durch die Energie, diegebraucht wird, um sie zu lösen.
Bindungsstärke Länge
[kJ/Mol] [nm]
Kovalente Bindung (C–C) 345 0.15
Schwache Bindungen
Ionische Bindung 12 0.25
Wasserstoffbrückebindung 4 0.3
Van-der-Waal-Bindung 0.4 0.35
Thermische Bewegung bei RT 2.5
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Bindungsarten in Proteinen(und anderen Makromolekülen)
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Entstehung von Proteinen
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Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen
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Enzyme:Biologische Katalysatoren
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Proteine
• Primärstruktur: Aminosäurensequenz („Backbone“)• Sekundärstruktur: Helixstruktur / Faltblatt• Tertiärstruktur: Faltung zu einem globulären Protein• Quartärstruktur: Verbund von mehreren
globulären Proteinen• (z.B. Hämoglobin)
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Zytoskelett: Knochen und Muskeln der tierischen Zellen
Keratinfasern in einer tierischen Zelle
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Kollagen
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Muskelfasern
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Muskelkontraktion
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