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Coenzyme und Cofaktoren sind niedrigmolekulare, nichtproteinartige Bestandteile von Enzymen. Coenzyme (latein. cum = zusammen, mit) sind komplexe organische Moleküle (Vitamine, Nucleotide), die meist nur locker oder vorübergehend, seltener kovalent (fest) an den Proteinanteil des Enzyms (Apoenzym) gebunden sind.
Bei Cofaktoren handelt es sich um Metallionen wie ${\text{K}}^{\text{+}}{\text{, Na}}^{\text{+}}{\text{, Mg}}^{\text{2+}}{\text{, Cu}}^{\text{2+}}{\text{oder Fe}}^{\text{2+}}\text{,}$ die in dieser Form als Elektronenakzeptoren dienen.

* 08.06.1916 in Northampton/England
† 28.07.2004 San Diego/USA

FRANCIS HARRY COMPTON CRICK war bereits studierter Physiker als er 1947 nach Cambridge ging, um Biologie zu studieren. Er wurde mit der Röntgenstrukturanalyse vertraut. Diese Methode wird auf kristalline Stoffe angewendet. Sie dient dem Erkennen von Raumstrukturen, welche zu klein sind, um mit einem Mikroskop aufgelöst werden zu können. CRICK hatte bereits Pionierarbeit mit der Anwendung der Röntgenstrukturanalyse in der Molekularbiologie geleistet. Zusammen mit seinem jungen Kollegen JAMES D. WATSON gelang es ihm, die Struktur der Erbsubstanz Desoxyribonucleinsäure (DNA) aufzuklären. Für diese Leistung bekamen CRICK und WATSON (geb. 1928) 1962 den Nobelpreis für Medizin/Physiologie.

* 23.01.1876 in Hamburg
† 07.03.1954 in Kiel

Otto Paul Hermann Diels war ein deutscher Chemiker. Er entdeckte, dass das Element Selen als universelles Dehydrierungsmittel eingesetzt werden kann. Mit der Herstellung der nach ihm benannten „Diels-Säure“ lieferte der Wissenschaftler die Grundlagen für die Analyse der Struktur des Cholesterins. Ein von Diels gefundenes Insektizid wurde nach ihm benannt, das Dieldrin. Gemeinsam mit seinem Schüler Kurt Alder erhielt Otto Diels 1950 für die Aufklärung der Synthese von Polymeren (Diels-Alder-Synthese) den Nobelpreis.

Polychlorierte Dibenzo-[1,4]dioxine (PCDD) und polychlorierte Dibenzofurane werden im Sprachgebrauch vereinfacht Dioxine genannt. Es sind hoch toxische, krebserregende und fruchtschädigende Verbindungen. Der giftigste Vertreter ist das Seveso-Gift TCDD. Es ist giftiger als Cyanid und die chemischen Kampfstoffe Tabun und Serin.
Dioxine werden nicht gezielt synthetisiert sondern entstehen als unerwünschte Nebenprodukte bei industriellen Verfahren und bei Verbrennungen. Dioxine kommen in unserer Umwelt vor, und werden vom Menschen mit der Nahrung aufgenommen. Die Konzentration von Dioxinen in der Nahrung und der Umwelt wird ständig überwacht.

Disaccharide sind Kohlenhydrate, die durch die Kondensation von zwei Monosacchariden entstehen. Disaccharide, die noch über ein halbacetalisches Kohlenstoffatom verfügen, zeigen eine reduzierende Wirkung (Maltose, Lactose und Cellobiose). Trehalose und Saccharose zeigen keine reduzierende Wirkung. Lactose, Saccharose und Maltose haben technische Bedeutung in der Lebensmittelindustrie. Cellobiose ist ein Abbauprodukt der Cellulose, Trehalose wird nur von Insekten, Bakterien und einigen Hefen gebildet.

Mit vielen Gerüchen verbinden wir eine eindeutige Situation. Es ist Frühling, wenn die Blüten die Luft mit dem charakteristischen Duft erfüllen. Der Geruch von Lebkuchen und Tannennadeln erinnert an Weihnachten. Auch der typische Zimtgeschmack in Plätzchen gehört zu dieser Zeit. Diese Empfindungen werden von bestimmten Stoffen ausgelöst. Duft- und Aromastoffe spielen eine bestimmende Rolle in unserem Leben. Mittlerweile sind viele der Stoffe gut untersucht.

Die Verknüpfung von Aminosäuren führt zu Peptiden. Diese unterteilt man nach der Anzahl der Aminosäurereste in der Peptidkette in Oligopeptide (2 bis 9), Polypeptide (10 bis 100) und die makromolekularen Proteine bzw. Eiweiße (mehr als 100). Da die Gesamtstruktur von Peptiden sehr komplex ist, unterteilt man sie zur vereinfachten Betrachtung modellhaft in vier Ebenen, die Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur. Eiweiße nehmen wir mit der Nahrung auf. Im Körper werden die Eiweiße abgebaut und in die einzelnen Bauteile, die Aminosöuren zerlegt. Aus diesen Bausteinen bauen dann die Köperzellen ihre jeweiligen eigenen Proteine auf.

Elektrophile sind Reagenzien, die „Elektronen lieben“. Sie reagieren mit Atomen, die über freie ungebundene Elektronenpaare verfügen oder mit $\pi –$Systemen wie der C=C-Doppelbindung oder Aromaten. Typische Elektrophile sind Kationen und Lewis-Säuren. Schwefeltrioxid reagiert ebenfalls als Elektrophil.

Die elektrophile Substitution am Aromaten führt zur Einführung einer neuen funktionellen Gruppe am aromatischen Ring. Sie verläuft über die Stufen $\pi –$Komplex, und $\sigma –$Komplex. Bei der Reaktion wird das aromatische System durch die Ausbildung einer $\sigma –$Bindung zum Elektrophil zerstört. Erst die abschließende Deprotonierung stellt den aromatischen Zustand wieder her.

Neben den Kohlenhydraten dienen auch Proteine und Fette der Energiebereitstellung für den tierischen Stoffwechsel. Fette sind dabei in erster Linie wichtige Energieträger der Nahrung. Pro Gramm liefern sie mehr als doppelt soviel Energie wie Proteine und Kohlenhydrate. Proteine liefern dem Organismus Aminosäuren, die für die körpereigene Proteinbiosynthese verwendet werden. Überschüssige Aminosäuren werden unter Energiefreisetzung (zu Glucose) abgebaut.

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.

Erdgas zählt wie Kohle und Erdöl zu den fossilen Energieträgern. Es entstand im Zusammenhang mit diesen aus pflanzlichem und tierischem Material und besteht im Wesentlichen aus gasförmigen Alkanen, vor allem aus Methan.

Erdgas wird mithilfe von Bohrtürmen gefördert.Verwendung findet es hauptsächlich zur Erzeugung von Wärme und Energie, aber auch als Rohstoff für die chemische Industrie. Zunehmend gewinnt es als Treibstoff für Kraftfahrzeuge an Bedeutung.

Zu den Ergänzungsstoffen zählen Vitamine, Mineralstoffe, Ballaststoffe und Wasser. Zusätzlich benötigt der Körper besondere Stoffe in relativ geringen Mengen, sogenannte Spurenelemente.

Die Essigsäure ist eine der wichtigsten Säuren in unserem Leben. Sie ist nicht nur ein wichtiger Bestandteil in unserem Stoffwechsel, sondern auch ein Genuss- und Würzmittel, außerdem ein Rohstoff in der Industrie. Sie entsteht auf natürlichem Wege durch Essigsäuregärung. So kann man sie gezielt gewinnen, besonders zum Einsatz als Speiseessig.

Vom Ausgangsstoff und von der Verarbeitung hängt es ab, welche Sorte entsteht.

Die seit über 7000 Jahren bekannte Säure kann auch auf verschiedenen technischen Wegen hergestellt werden.

„Alkohol“ – die Volksdroge Nummer 1, ist chemisch betrachtet „Ethanol“, also ein einfacher aliphatischer gesättigter Alkohol. Seine Eigenschaften ähneln stark dem des Methanols. Typische Reaktionen sind die Veresterung mit Carbonsäuren und die Oxidation zu Acetaldehyd (Ethanal), Essigsäure und Kohlenstoffdioxid. Obwohl er für Lebewesen in höheren Dosen äußerst giftig ist, kommt er in der Natur relativ häufig vor. Bei Gärprozessen, z. B. bei Fallobst, zersetzen Hefepilze zucker- oder stärkehaltige Substanzen zu Ethanol.

Die Wirkungen auf den Menschen sind bei geringen Dosen nicht gefährlich, zumindest bei Erwachsenen und Nichtschwangeren. Zu chronischen Alkoholvergiftungen und damit schweren Organschäden kommt es, wenn der tägliche Alkoholkonsum zu groß wird.
Ethanol dient in der Industrie vor allem als Lösungsmittel, Brennstoff und Ausgangsstoff zur Herstellung weiterer Chemikalien. Zunehmend wird er auch als Treibstoff verwendet.

Die in der Natur recht weit verbreiteten Ether stellen eine Stoffklasse dar, die sich durch die chemische Struktur einer $R_1-O-R_2$Bindung auszeichnet. Ether verdunsten sehr schnell und bilden an der Luft explosive Gemische. Sprichwörtlich sagt man, wenn man Ether entzündet, „dann brennt die Luft“. Besonders bekannt ist Diethylether. Er gehörte mit zu den ersten Inhalationsnarkosemitteln. Heute wird er nicht mehr zur Narkose verwendet, da die Nachwirkungen recht unangenehm sind.

Fett ist nicht gleich Fett. Das stellt jeder sofort fest, der sich über gesunde Ernährung informiert. Diese Tatsache hängt mit dem Bau der Fette zusammen. Fette sind die Ester langkettiger Carbonsäuren. Diese Carbonsäuren sind mit Glycerol (Propan-1,2,3-triol, Glycerin), einem mehrwertigen Alkohol, verestert. Jede der drei Hydroxylgruppen des Glycerols kann mit einer anderen Carbonsäure reagieren, sodass ganz unterschiedliche Fette entstehen und existieren.

* 09.10.1852 in Euskirchen
† 15.07.1919 in Berlin

EMIL FISCHER studierte ab 1871 Chemie an der Universität Bonn. Er erforschte den Aufbau der Kohlenhydrate, Aminosäuren, Polypeptide, Proteine, Enzyme, Purine und Gerbstoffe und gilt als Mitbegründer der Biochemie. Die FISCHER-Projektionsformeln zur Darstellung von organischen Verbindungen mit asymmetrischen Kohlenstoffatomen werden auch heute noch verwendet. 1902 erhielt EMIL FISCHER den Nobelpreis für Chemie.

* 27.07.1881 in Höchst (heute zu Frankfurt/ Main gehörend)
† 31.03.1945 in München

HANS FISCHER war ein deutscher Chemiker. Er untersuchte Farbstoffe auf Pyrrol-Basis, z. B. Porphyrine. Es gelang ihm, den Gallenfarbstoff Bilirubin zu synthetisieren, er klärte die Struktur des Hämins, eines Bestandteils des roten Blutfarbstoffes, auf und die Struktur von Chlorophyll.
1930 erhielt HANS FISCHER den Nobelpreis für Chemie.

Fotophosphorylierung beschreibt die Bildung von Adenosintriphosphat (ATP) durch die Anlagerung einer Phosphatgruppe an Adenosindiphosphat (ADP) unter dem Einfluss von Lichtenergie. Der ablaufende Mechanismus der ATP-Bildung im Chloroplast und die ATP-Bildung im Mitochondrium während der Endoxidation bei der Zellatmung sind grundlegend gleich und werden als Chemiosmose bezeichnet. Es entsteht im Laufe der Lichtreaktionen ein Konzentrationsunterschied an Protonen zwischen Thylakoidinnenraum und Stroma, in dessen Endergebnis durch den angestrebten Konzentrationsausgleich enzymatisch ATP gebildet wird. Je nach Weg der Elektronen bei den lichtabhängigen Reaktionen unterscheidet man zwischen nichtzyklischer und zyklischer Fotophosphorylierung.