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Atome, Struktur

Die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts stand ganz im Zeichen der Kernphysik und der Quantenchemie. Die neu entdeckten radioaktiven Strahlen ermöglichten neue Experimente, die zur rasanten Weiterentwicklung des Atommodells von RUTHERFORD (1911) über BOHR (1913) bis hin zum modernen quantenmechanischen Atommodell (1927) führten. Das verbesserte Verständnis der Struktur der Materie wird auch an der Weiterentwicklung der Bindungstheorie deutlich.
Durch kernchemische Experimente wurden neue Elemente entdeckt, darunter das hoch radioaktive Plutonium. Während des 2. Weltkriegs stellten sich Chemiker und Physiker in den Dienst des Militärs und entwickelten neue Sprengstoffe, giftige Kampfstoffe sowie die erste Atombombe.
Biochemiker erkundeten die Strukturen von Naturstoffen und konnten diese nach und nach im Labor synthetisieren. Beispiele sind die Eiweiße, die Vitamine und die Hormone, deren Wirkprinzipien in biochemischen Prozessen erkannt wurden. Außerdem gewann die Synthese von Arzneistoffen (Antibiotika, Schmerzmittel etc.) zunehmend an Bedeutung und wurde ebenfalls industriell durchgeführt.
Die chemische Industrie erlebte einen ungeahnten Aufschwung, da neben Medikamenten auch der Bedarf an Erdölprodukten stieg. Diese wurden sowohl zu Kraftstoffen verarbeitet als auch zu den neuen Werkstoffen des 20. Jahrhunderts, den makromolekularen Kunststoffen. Das Zeitalter der Plaste, Elaste und Kunstfasern begann in den 30er-Jahren mit der Beherrschung der großtechnischen Synthesen von PVC, Nylon, Polyurethanen und Siliconen.

Aminosäuren

Als Aminosäuren bezeichnet man organische Verbindungen die über mindesten je ein Amino-Gruppe und mindestens eine Carboxy-Gruppe verfügen. Die in der Natur am häufigsten vorkommenden Aminosäuren sind die $α$ -Aminosäuren, sie werden auch als Bausteine des Lebens bezeichnet. 22 dieser Aminosäuren werden als biogene Aminosäuren bezeichnet. Aus diesen werden Proteine aufgebaut und sie werden in der DNA codiert.

Die 22 biogenen Aminosäuren enthalten zum Teil weitere funktionelle Gruppen. Aminosäuren liegen in einer zwitterionischen Struktur vor, es sind Ampholyte.

Aspirin

Aspirin® ist das eingetragene Warenzeichen der Firma Bayer für Acetylsalicylsäure. Im Körper wirkt es in erster Linie schmerzstillend und fiebersenkend. Man kennt Aspirin heute als ein Medikament, für das nahezu täglich neue Anwendungen hinzukommen. Es scheint eines dieser Wunderarzneimittel zu sein, die jeder in seinem Medizinschrank beherbergt und die mehr versprechen, als im Beipackzettel steht.

Die eigentliche Geschichte des Aspirins begann schon sehr früh, nämlich im 5. Jahrhundert vor Christus, als der Vater der modernen Medizin, HIPPOKRATES lebte. Woher er die Wirkung von Aspirin kannte und wie es mit dieser Substanz weiterging, ist im folgenden Artikel zu erfahren.

Adolf Butenandt

* 24.03.1903 in Bremerhaven-Lehe
† 18.01.1995 in München

ADOLF BUTENANDT war einer der bedeutendsten Biochemiker des 20. Jahrhunderts.
Seine Arbeiten zur Erforschung der chemischen Struktur und zur Wirkungsweise der Sexualhormone, z. B. Androsteron, Progesteron oder Testosteron, waren Bahn brechend.
Er klärte den Tryptophan-Stoffwechsel bei Insekten auf und isolierte in fast zwanzigjähriger Arbeit den Insektenlockstoff des Seidenspinners (Bombyx mori) das Bombykol.
BUTENANDT bekam 1939 (überreicht 1949) gemeinsam mit L. RUZICKA den Nobelpreis für Chemie.

Hormone

Hormone sind physiologisch hochwirksame Substanzen, die neben dem vegetativen Nervensystem eine regulierende Funktion im menschlichen und tierischen Organismus ausüben. Während im Nervensystem Informationen auf dem Leitungsweg sowie chemisch übertragen werden, kann man das hormonelle System mit einem drahtlosen Kommunikationssystem vergleichen. Der Inhalt der Nachricht ist hier in der Struktur dieser speziellen Substanzen (Hormone) verschlüsselt. Während das Nervensystem vorrangig der schnellen und gezielten Informationsübermittlung dient, ist das hormonelle System hauptsächlich für die länger dauernde und globale Steuerung der Zellfunktionen verantwortlich.

Funktion Proteine

Eiweiße (Proteine) sind kompliziert gebaute makromolekulare Verbindungen, die vorwiegend oder ausschließlich aus Aminosäuren aufgebaut sind. Würde man diese Makromoleküle durch chemische Reaktionen in ihre Bausteine zerlegen, kommt man zu einem erstaunlichen Resultat. Nur 22 verschiedene Aminosäuren sind am Aufbau der Biopolymere beteiligt. Trotzdem ist ihre Vielfalt gewaltig. Im menschlichen Organismus findet man mehr als 100 000 verschiedene Eiweiße, die alle spezifische Funktionen erfüllen. Nach ihrer Funktion unterteilt man die Proteine in verscheidene Gruppen.

Hormone

Die Bezeichnung „Hormone“ stammt aus dem Griechischen, bedeutet soviel wie Antriebsstoffe und wurde 1905 von E. H. STARLING erstmals eingeführt. Der Mensch produziert etwa 50 Hormone, die Körperfunktionen, Entwicklung und Wachstum koordinieren.
Im jugendlichen Alter finden gravierende Umstellungen der Funktionen des endokrinen Systems statt, die sowohl äußerliche Körpermerkmale als auch das Verhalten verändern. Viele Jugendliche wissen dann eigentlich gar nicht, was mit ihnen passiert. Sie müssen sich an ein anderes Aussehen gewöhnen, sind launisch, schnell gereizt, z. T. aggressiv, lustlos, provokant. Das ist eine schwere Zeit und häufig ist die Ursache für diese Stimmungsschwankungen unklar.

Erkrankungen des Hormonsystems

Die Erkennung hormoneller Erkrankungen stellt hohe Anforderungen an die Kenntnis der vielfältigen Wechselwirkungen innerhalb des Hormonsystems, die z. T. noch gar nicht voll erkannt sind.
Da viele Hormone z. B. an der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels beteiligt sind, kann ein Glied in dieser Kette allein eine Kaskade von Folgeerscheinungen nach sich ziehen.
Daher ist die Erkennung von Erkrankungen des Hormonsystems sehr aufwendig. Andererseits haben viele Medikamente Hormonanteile, die zwar die akute Erkrankung heilen helfen, aber auch das normal arbeitende Hormonsystem beeinflussen und damit unübersichtliche Nebenwirkungen auslösen können.
Die Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus), Unter- oder Überfunktion der Schilddrüse, Riesenwuchs oder Zwergwuchs gehören zu den Erkrankungen des Hormonsystems.
Solche Erkrankungen sind auch bei Tieren bekannt oder können experimentell ausgelöst werden.

menschliches Hormonsystem

Hormondrüsen produzieren Hormone, die direkt in das Blut abgegeben und durch das Blut zu den spezifischen Wirkungsorten transportiert werden. Sie sind wirkungsspezifisch. Sie steuern und beeinflussen wichtige Lebensprozesse in unserem Körper.

menschliches Hormonsystem

Damit ein Organismus mit allen seinen Organen voll funktionsfähig ist, müssen alle Organe und Organsysteme eng zusammenarbeiten und miteinander kommunizieren.
Manchmal müssen einige Organe zu einer Tätigkeit angeregt, manchmal müssen sie in ihrer Aktivität gebremst werden. Zur Abstimmung dieser Tätigkeiten verfügt der menschliche Körper über zwei Steuerungssysteme: das Nervensystem und das Hormonsystem. Beim Nervensystem werden die Informationen durch spezielle Leitungen und elektrische Impulse weitergegeben, Hormone übertragen Signale, indem sie vom Ort ihrer Bildung zum Ort ihrer Wirkung wandern. Dazu nutzen sie das Blut als Leitungsbahn und ihre spezielle chemische Zusammensetzung zum „Übersetzen“ ihrer Signale. Im Gegensatz zum Nervensystem, welches schnell und zielgerichtet arbeitet, erstreckt sich die Wirkungsweise des Hormonsystems über einen längeren Zeitraum bei langsamerer Arbeitsweise.

Mineralstoffe

Mineralstoffe sind anorganische Nahrungsbestandteile. Bisher sind 22 Mineralstoffe bekannt, die der menschliche Organismus benötigt. Die Mineralstoffe werden in Mengenelemente und Spurenelemente eingeteilt.

Blutzuckerspiegelregulierung

Die relative Konstanthaltung des Blutzuckerspiegels erfolgt durch das Zusammenwirken von Hormonen und Nerven. Das Insulin der Bauchspeicheldrüse bewirkt durch Umwandlung von Traubenzucker in Glykogen und dessen Speicherung in Leber und Muskeln eine Senkung des Blutzuckerspiegels. Das Adrenalin der Nebennieren und das Glucagon der Bauchspeicheldrüse bewirken durch Umwandlung von Glykogen in Traubenzucker und dessen Abgabe ins Blut eine Erhöhung des Blutzuckerspiegels.

Cholesterin

Cholesterin ist eine fettähnliche Verbindung (Fettbegleitstoff), die im menschlichen Organismus für die Bildung von Gallensäuren und Hormonen sowie für den Aufbau von Zellmembranen benötigt wird. Besonders bei älteren oder übergewichtigen Menschen ist der Cholesterinspiegel im Blut häufig überhöht. Das ist eine der Hauptursachen für die Entstehung von Arteriosklerose, bei der sich Cholesterin an den Wände der Blutgefäße ablagert. Das hat ein erhöhtes Risiko für Bluthochdruck, Herzinfarkt und Schlaganfälle zur Folge.

Krebstiere

Krebstiere gehören zu den Wirbellosen. Sie unterscheiden sich im Aussehen, in der Größe und auch im Verhalten. Aufgrund gemeinsamer Merkmale werden sie einzelnen Gruppen zugeordnet, z. B.

den Asseln,
den Flohkrebsen,
den Hüpferlingen und
den Zehnfußkrebsen.

Der Körper der Krebstiere gliedert sich in drei Abschnitte, in Kopf, Brust und Hinterleib. Der Kopf und das Bruststück sind meist zu einem Kopfbruststück verwachsen. Viele Krebstiere besitzen zum Schutz ein Außenskelett.

Wissenstest 06 - Rund um Lebensprozesse

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Biologie - Rund um Lebensprozesse".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

Wissenstest 03 - Von Organsystemen und ihren Aufgaben

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Biologie - Von Organsystemen und ihren Aufgaben".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

Nahrung

Unsere tägliche Nahrung besteht aus einer Vielzahl von Stoffen, die sehr unterschiedliche Aufgaben im Körper zu erfüllen haben. Nur das perfekte Zusammenspiel von Energieträgern, Baustoffen und Reglerstoffen kann den gesamten Organismus gesund und leistungsfähig halten.

Basedow-Krankheit

Die Basedow-Krankheit wurde erstmals von dem Arzt KARL ADOLF VON BASEDOW (28.03.1799 – 14.04.1854) beschrieben. Sie gehört zu den sog. Autoimmunerkrankungen und ist dadurch gekennzeichnet, dass sich bestimmte Stoffe des Abwehrsystems gegen körpereigene Bestandteile richten und diese verändern oder zerstören.
Bei der Basedow-Krankheit werden sog. „Auto-Antikörper“ gegen bestimmte Oberflächenstrukturen von Schilddrüsenzellen gebildet. Das führt zur einer Überproduktion von Thyroxin. Die Folge ist eine Schilddrüsenvergrößerung und -überfunktion.

Winterschlaf

Es wird kalt und trübe. Der Bär zieht sich zurück, geht schlafen und zehrt von seiner Fettschicht. Der Storch ist längst weg, denn schon im Juli befällt die Jungstörche die erste Unruhe. Die kürzer werdenden Tage signalisieren ihm, dass es Zeit wird, langsam die Abreise anzutreten. Und der Mensch? Auch er scheint an die veränderte Situation angepasst zu sein, denn bereits im Herbst kann man beobachten, dass unzählige Menschen die Kaufhäuser durchstöbern, um geeignete Bekleidung zu erwerben. Wenn er Pech hat, kann er auch krank werden. Diese als Winterdepression bekannte Krankheit könnte ihre Ursache in einer nicht ausreichenden Anpassung an die Lebensbedingungen weitab vom Äquator haben, denn erst vor rund 150 000 Jahren .........