Pharmazeutische Biologie
– Grundlagen der Biochemie –
Prof. Dr. Theo Dingermann
Institut für Pharmazeutische Biologie Goethe-Universität Frankfurt
Enzyme E1 E2 E3 E4
Biosynthese A B C D E
A
B
E1 E7
E5 E4
E6 E3
E2 C
E1 E2
E5 E4
Stoffliche Hierarchie einer Zelle
Biomasse
Metaboliten
Resourcen
Kern Mitochondrien
Chloroplasten
Endoplasmatisches Retikulum Ribosomen
Cytoplasmamembran Tonoplast Zellwände
Nukleinsäuren Proteine Polysaccharide Lipide
Mono-
nukleotide einfache
Zucker Fettsäuren, Glycerin Amino-
säuren
Ribose, Carbamyl-
phosphat
Phosphoenol- pyruvat,
Malat
Acetat, Malonat α-Ketosäuren
CO2 H2O N2
Zelle
MG 18-44
MG 50-250
MG 100-350
MG 103-109
Primärstoffwechsel:
•in den drei Teilbereichen des Stoffwechsels ablaufende, lebensnotwendige Reaktionen
•ist in allen Lebewesen prinzipiell gleich und bildet einen integralen Bestandteil der lebenden Zelle
Grundzüge des zellulären Stoffwechsels
Sekundärstoffwechsel:
•besondere Biosyntheseleistungen, die nicht ubiquitär und über- wiegend nicht essentiell sind
•Sekundärstoffe sind stets aus primären Reaktionsabfolgen ableitbar, unterscheiden sich aber stark in ihrer endgültigen
Struktur von den Primärstoffen; sie werden oft nur zu bestimmten Entwicklungsphasen oder in bestimmten Zelltypen eines
Lebewesens hergestellt
Anabolismus:
•Biosynthesevorgänge zur Bildung von Glukose,
Polysacchariden, Lipiden, Aminosäuren, Proteinen, Nukleinsäuren, Steroiden usw.
•die notwendige chemische Energie wird durch ATP bereitgestellt
Grundzüge des zellulären Stoffwechsels
Katabolismus:
•Reaktionsabläufe zur Gewinnung von Energie vornehmlich aus
Reservestoffen, durch die Umwandlung von Glukose zu Pyruvat, die β-Oxidation von Fettsäuren oder den Abbau von
Aminosäuren
•die in den Nährstoffen gebundene Energie wird mobilisiert und zur Bildung von ATP genutzt
Amphibolismus:
•Reaktionen, die eine Beziehung zwischen anabolen und katabolen Stoffwechselwegen herstellen (z.B. bestimmte Metabolite bilden, die von beiden Grundfunktionen genutzt werden)
Stoffliche Hierarchie einer Zelle
Biomasse
Metaboliten
Resourcen
Kern Mitochondrien
Chloroplasten
Endoplasmatisches Retikulum Ribosomen
Cytoplasmamembran Tonoplast Zellwände
Nukleinsäuren Proteine Polysaccharide Lipide
Mono-
nukleotide einfache
Zucker Fettsäuren, Glycerin Amino-
säuren
Ribose, Carbamyl-
phosphat
Phosphoenol- pyruvat,
Malat
Acetat, Malonat α-Ketosäuren
CO2 H2O N2
Zelle
MG 18-44
MG 50-250
MG 100-350
MG 103-109
Die Basis der Biochemie ist Wasser!
Wasser ist überall:
• eine Kartoffel besteht zu 80 % aus Wasser
• eine Tomate ist mit 95 % eigentlich kaum etwas anderes als Wasser
• ein Bakterium besteht zu 75 % aus Wasser
Die Basis der Biochemie ist Wasser!
• selbst bei uns Menschen macht das Wasser 65 % aus, das heißt, wir bestehen nur zu 1/3 aus Festsubstanz, wohingegen 2/3 Wasser sind.
Wasser ist überall:
Die Basis der Biochemie ist Wasser!
Wasser ist ein seltsamer Stoff:
• es ist formlos und durchsichtig, und doch sehnen wir uns danach, in seiner Nähe zu sein
• es hat keinen Geschmack, und doch lieben wir seinen Geschmack
• da Wasser so allgegenwärtig ist, übersehen wir häufig seine wahrhaft außergewöhnlichen Eigenschaften
• fast nichts davon ist geeignet, zuverlässige Aussagen über andere Flüssigkeiten zu machen, und umgekehrt
Die Basis der Biochemie ist Wasser!
Wasser ist ein seltsamer Stoff von:
• würden wir nichts über das Wasser wissen und unserer Annahmen auf das
Verhalten der Verbindungen stützen, die Wasser chemisch am stärksten ähneln – insbesondere Wasserstoffselenit (H2Se) und Schwefelwasserstoff (H2S) -, würden wir damit rechnen, dass Wasser bei -93° siedet und bei
Zimmertemperatur ein Gas ist.
Die Basis der Biochemie ist Wasser!
Wasser ist ein seltsamer Stoff von:
• Die meisten Flüssigkeiten ziehen sich beim Abkühlen um bis zu 10 %
zusammen: das gilt auch für Wasser, aber nur bis zu einer bestimmten Grenze.
Knapp oberhalb des Gefrierpunkts dehnt sich Wasser wieder aus – eine paradoxe, rätselhafte, äußerst unwahrscheinliche Eigenschaft.
