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(1)Die Basis der Biochemie ist Wasser! Wasser ist über alle

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Academic year: 2022

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(1)

Die Basis der Biochemie ist Wasser!

Wasser ist über alle:

• eine Kartoffel besteht zu 80 % aus Wasser

• eine Tomate ist mit 95 % eigentlich kaum etwas anderes als Wasser

• ein Bakterium zu 75 %

(2)

• selbst bei uns Menschen macht das Wasser 65 % aus, das heißt, wir

sind im Verhältnis von fast zwei zu eins mehr Flüssigkeit als

Festsubstanz

Die Basis der Biochemie ist Wasser!

Wasser ist über alle:

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Die Basis der Biochemie ist Wasser!

Wasser ist ein seltsamer Stoff von:

•  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

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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 Zimmer- temperatur ein Gas ist.

(5)

Die Basis der Biochemie ist Wasser!

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 wieder aus – eine paradoxe, rätselhafte, äußerst unwahrscheinliche Eigenschaft.

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Die Basis der Biochemie ist Wasser!

Wird Wasser fest, ist sein Volumen um fast 1/10 größer als zuvor!

Wegen dieser Ausdehnung schwimmt alles auf Wasser.

Ohne diese Besonderheit würde Eis nach unten sinken, Seen und Ozeane würden von unten nach oben

zufrieren.

(7)

Wasser, eine polare Verbindung!

hydrophil/polar

hydrophob/apolar

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Bindungstypen

H und O im Wasser bzw. C und O im Kohlendioxid sind natürlich kovalent miteinander verknüpft.

Das ist die stabilste chemische Bindung mit einer Bindungsenergie von circa 335 kJ/mol.

Im Vergleich dazu bewegt sich die thermische Energie – die Energie bei Körpertemperatur – bei circa 2,5 kJ/mol.

(9)

Bindungstypen

Bei der Wasserstoffbrückenbindung, eine der wichtigen schwachen Wechselwirkungen, beträgt die

Bindungsenergie circa 21 kJ/mol.

Allerdings eine Vielzahl solcher Bindungen in und

zwischen Biomolekülen lässt die Kräfte, die hier wirken, doch gewaltig anwachsen.

(10)

Bindungstypen

Die Ionenbindung ist charakteristisch für Salze.

Alle Ionenverbindungen haben salzartigen Charakter.

(11)

Bindungstypen

Die Ionenbindung ist charakteristisch für Salze.

Alle Ionenverbindungen haben salzartigen Charakter.

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Bindungstypen

Die hydrophobe Wechselwirkung

Die hydrophoben Wechselwirkungen beruhen auf der schlechten Solvatisierung von hydrophoben Molekülen.

CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 n-Pentan

Für solche Moleküle ist es günstiger, sich mit anderen hydrophoben Molekülen zusammenzulagern. Das verringert die Gesamt-

kontaktfläche zum Wasser

Erhöhung der Entropie („Chaos“) für Wasser

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