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Aminosäuren sind organische Verbindungen, die über mindesten je ein Amino-Gruppe und mindestens eine Carboxy-Gruppe im Molekül verfügen. Die in der Natur am häufigsten vorkommenden Aminosäuren sind die $\alpha$-Aminosäuren. 22 dieser Verbindungen werden als biogene oder proteinogene Aminosäuren bezeichnet, da aus sie die Bausteine der Proteine sind. Aminosäuren liegen in einer zwitterionischen Struktur vor und verhalten sich wie Ampholyte. Die Moleküle können weitere funktionelle Gruppen enthalten, die die Stoffeigenschaften bestimmen.

Die Technik des Bierbrauens von der Gerste bis zum Bier als umfasst weit mehr als den Prozess der alkoholischen Gärung. Der biochemische Hintergrund kann im Chemieunterricht durch eine Reihe von Experimenten untersucht werden. Im Rahmen des Projektes wird die Geschichte der Bierbrauerei und die moderne Technologie der Bierherstellung erläutert.

ALEXANDER FLEMING entdeckte 1922 das Lysozym im Nasensekret des Menschen. Als Enzym schützt es das Körperinnere vor Bakterien, indem es ihre Zellwände zerstört. Es bildet eine einfache Immunschranke gegenüber Bakterien, schützt aber leider nicht vor pathogenen Bakterien.

Das Element Kohlenstoff ist in allen vier Umweltbereichen in Form unterschiedlicher Verbindungen enthalten. Der Hauptanteil, etwa 99,8 % der Gesamtmenge, befindet sich in der Lithosphäre.

Die chemischen Umwandlungen kohlenstoffhaltiger Verbindungen und den Austausch dieser Verbindungen zwischen den vier Umweltbereichen bezeichnet man als gobalen Kohlenstoffkreislauf oder Kohlenstoffzyklus.

Alle Lebewesen enthalten Phosphor in Nucleinsäuren und im Energiespeicherstoff ATP. Bei den Wirbeltieren bildet Calciumphosphat einen wichtigen Bestandteil der Knochensubstanz.

Im Phosphorkreislauf wird der Weg des Elements Phosphor in Form seiner anorganischen und organischen Verbindungen in der Umwelt betrachtet.

Der Citratzyklus ist eine 1937 von H.A. KREBS, G. MARTIUS und F. KNOPP etwa gleichzeitig entdeckte zyklische biochemische Reaktionskette, welche in allen lebenden Zellen abläuft. Er verläuft unter Beteiligung von Zitronensäure (Citrat), die zum Zwecke der Gewinnung von Reduktionsäquivalenten in andere organische Säuren umgewandelt wird. Er oxidiert in acht Schritten Acetyl-Reste zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die dabei gewonnenen Reaktionsprodukte werden an die Atmungskette weitergegeben. Durch anschließende oxidative Phosphorylierung gewinnt die Zelle aus diesem Vorgang 10 ATP pro Acetyl-Gruppe.

Außerdem erfüllt der Citratzyklus eine Schlüsselfunktion im intermediären Stoffwechsel der Zelle. Er verbindet den energieliefernden Endabbau des aus dem Protein-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel stammenden Zwischenprodukts Acetyl-Coenzym A mit der Erzeugung zahlreicher Vorstufen für anabole Biosynthesewege.

Der Begriff „Enzyme“ setzt sich zusammen aus den griechischen Silben en-, was soviel bedeutet wie „in“ und zyme, was heißt Gärungsmittel oder Sauerteig. Ihrer Wirkung und Bedeutung nach werden Enzyme häufig auch als Biokatalysatoren bezeichnet. D.h. sie sind Stoffe biologischen Ursprungs, welche chemische Reaktionen durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie beschleunigen ohne selber verbraucht zu werden. Fast alle Enzyme sind Proteine, jedoch gibt es auch andere enzymatisch aktive Substanzen, wie beispielsweise Ribonucleinsäuren (Ribozyme).

Enzyme sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen innerhalb eines Organismus beschleunigen. Die meisten Enzyme sind Proteine. Die Wirkung der Enzyme ist in der Regel sehr spezifisch. Zum einen bezieht sich diese Spezifik auf den Reaktionstyp zum anderen auf die Substrate, deren Umsetzung sie katalysieren. Hochspezifische Enzyme setzen nur ein einziges Substrat um (Substratspezifität), andere besitzen eine enge Kopplung an den Reaktionstyp (Wirkungsspezifität), akzeptieren aber eine Vielzahl verschiedener Substrate. Enzyme „erkennen“ ihre Substrate in sehr charakteristischer Weise. Die Ursache dafür liegt im aktiven Zentrum, das den Substraten eines Enzyms angepasst ist.

Enzyme dürfen im Organismus nicht permanent wirksam sein, weil ansonsten alle biochemischen Reaktionen gleichzeitig mit relativ hoher Geschwindigkeit ablaufen würden. Zum einen hängt die Enzymaktivität von der Temperatur, dem pH-Wert und der Konzentration des Substrats ab.
Außerdem wird die Aktivität von Enzymen nach verschiedenen Mechanismen reguliert. Durch Inhibitoren können Enzyme reversibel oder irreversibel gehemmt werden. Die reversible Enzymhemmung kann nach einem kompetitiven oder einem nicht kompetitiven Mechanismus erfolgen. Ein Sonderfall der nicht kompetitiven Hemmung ist die allosterische Regulation.

Stickstoff ist eines der Elemente, das alle Lebewesen der Erde für körpereigene Eiweiße benötigen.
Der mit den Lebewesen verknüpfte Kreislauf des Stickstoffs lässt sich in mehrere Abschnitte unterteilen: Fixierung des Luftstickstoffs, Assimilation von Stickstoff in Pflanzen, Umwandlung von organischen Stickstoffverbindungen und Umwandlung von organischen Stickstoffverbindungen in anorganische.

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.

Enzyme sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen innerhalb eines Organismus beschleunigen. Die meisten Enzyme sind proteiner Herkunft. Die Wirkung der meisten Enzyme ist in der Regel sehr spezifisch. Zum einen bezieht sich diese Spezifik auf den Reaktionstyp zum anderen auf die Substrate, deren Umsetzung sie katalysieren. Hochspezifische Enzyme katalysieren nur die Spaltung eines Bindungstyps (also eines Substrats), andere besitzen eine enge Kopplung an den Reaktionstyp (Wirkungsspezifität), akzeptieren aber eine Vielzahl verschiedener Substrate. Enzyme „erkennen“ ihre Substrate in sehr charakteristischer Weise. Die Ursache dafür liegt im aktiven Zentrum, das den Substraten eines Enzyms angepasst ist.

* 13. 08. 1872 in Karlsruhe
† 03. 08. 1942 in Muralto bei Locarno (Schweiz)

Richard Willstätter war ein deutscher Chemiker, lehrte als Professor in München und war ab 1912 Direktor des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Chemie in Berlin. 1939 emigrierte er in die Schweiz.
Willstätter untersuchte die Struktur von Pflanzenfarbstoffen und Alkaloiden. Auch den Aufbau des Kokains erforschte er. 1915 erhielt er den Nobelpreis für Chemie.

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Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Biochemie“.

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

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