Vertiefendes Seminar zur Vorlesung Biochemie 24.10.2014

Vorbesprechung und Organisation Gerhild van Echten-Deckert Fon. +49-228-732703

Homepage: http://www.limes-institut-bonn.de/forschung/arbeitsgruppen/unit-3/abteilung-van-echten-deckert/abt-van-echten-deckert-startseite/

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Gliederung der Grundvorlesung Biochemie Proteinstrukturen, -Konformation und –Dynamik Zelle Zellentheorie, Kompartimentierung der Zelle (Aufbau von Prokaryoten und Eukaryoten, Aufbau und Stoffwechsel von Zellorganellen, Membranen als Diffusionsbarrieren und ihre Rolle bei der Informationsübertragung) Energiehaushalt und Fließgleichgewichte Proteine P t i Aminosäuren als Proteinbausteine, Peptidbindung Primär-,, Sekundär- und Tertiärstruktur von Polypeptiden yp p Domänen und Motive Membranproteine (Lipidanker, Transmembranproteine, Membraninsertion) Proteinfaltung Enzyme Klassifizierung Kofaktoren Kinetik (Michaelis-Menten, Lineweaver-Burk, Scatchard, Inhibitoren, Kooperativität, Hill-Plot, Regulation)

Energiestoffwechsel

Glykolyse: Abbau von Glukose zu Pyruvat (10 enzymatische Schritte; Schicksal des Pyruvats) Gluconeogenese: Synthese von Glukose aus Nichtkohlenhydratvorstufen Pentosephosphatweg: Abbau von Glukose zu Pentosen Pyruvatdehydrogenase Multienzymkomplex: Pyruvat Citratzyklus: Oxydation von Acetyl-CoA zu CO2 Glyoxylatzyklus: „verkürzter verkürzter“ Citratzyklus Photosynthese: CO2-Fixierung, Calvinzyklus Atmungskette und oxidative Phosphorylierung

aktivierte Essigsäure (Acetyl-CoA)

Nukleinsäuren

Aufbau Replikation Schäden und Reparatur Rekombination PCR (Polymerasekettenreaktion)

Allgemeine Lehrbücher  D. Voet, J.G. Voet & C.W. Pratt, Lehrbuch der Biochemie. John Wiley & Sons, New York  D. D Voet Voet, J.G. J G Voet, Voet Lehrbuch der Biochemie. Biochemie John Wiley & Sons, Sons New York  A.L. Lehninger, D.L. Nelson, M.M. Cox. Prinzipien der Biochemie Herausgegeben von H. Tschesche, Spektrum – Akademischer Verlag  T.M. Devlin, li Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations. Wiley-Liss. il i Inc.  Streyer, L. Biochemie. Heidelberg, Berlin, Oxford : Spektrum Akad. Verl. Aus dem Englischen übersetzt von Günther Stoll.

Zellbiologie  Lodish, Lodish Baltimore, Baltimore Berk, Berk Zipursky, Zipursky Matsudaira, Matsudaira Darnell. Darnell Molekulare Zellbiologie. Zellbiologie Ins Deutsche übertragen von L. Träger & R. Träger. Walter de Gruyter, Berlin, New York  B. Alberts, D. Bray, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter : Lehrbuch der Molekularen Zellbiologie („Der kleine Alberts“) Wiley-VCH Verlag

Ziel : Untersuchung des Lebens auf molekularer Ebene Leben : Sich Selbst regulierende, g aktiv auf Reize reagierende g und sich selbst replizierende Systeme

Alle Organismen zeigen gemeinsame biochemische Prinzipien • Erbinformation (DNA bzw. bzw RNA)

• Energiestoffwechsel (ATP als universeller Energiespeicher) und analoge Stoffwechselwege (Glykolyse) • Konservative Enzymmechanismen (Proteasen, (Proteasen Hydrolasen) 4.6 *109 Jahre : Alter der Erde  präbiotische Zeit (chemische Evolution)  BIOPOLYMERE

 3,5*109 Jahre fossile „Bakterien“

Prinzip des Informationsflusses (Achtung: Ausnahmen) Transkription

DNA

Translation

RNA Replikation

Protein

Steuerung aller Zellfunktionen

AUSGANGSMATERIALIEN Primitive Atmosphäre, Hydro und Lithosphäre HydroExtraterr. Material

PROTOBIONTEN oder PROTOZELLEN postulierte Frühformen

PROGENOTEN (Erste Formen heutigen Lebens)

CHEMISCHE EVOLUTION kleine Moleküle, Aminosäuren, F ä Fettsäuren, Zucker, Z k Nukleobasen N kl b

MOLEKULARE EVOLUTION Polymere von Aminosäuren, Zuckern; Selbstorganisierte supramolekulare Strukturen mRNA, Strukturen, mRNA Membranvesikel

Archebakterien Eubakterien y ((Darwinsche Evolution)) Eukaryoten

Zentralstoffwechsel C-C-Bindungen Peripherstoffwechsel C-C-Bindungen Peripherstoffwechsel C-X-Bindungen

System der Stoffwechselwege Purin-Nucleotide

Pterine Flavine

[HCOOH] [CH2O]

Gly l

His

Chinone RNA Phe, Tyr, Trp DNA PRP TPP

[CH3-N]

Methylierungen

CO P~Zucker

PyrimidinNucleotide

F tt ä Fettsäure-Lipide Li id

C2

C3 Ala,, Ser (Se)-Cys

Biotin Lipoat

Isoprenoid-Lipide Leu

C6

Val Ile

Glu

C5

Gln, Pro Orn, Arg

Lys

C4 Thr, Met Orotat

CO2

Asp, Asn

Tetrapyrrole CoA NADH

Structural hierarchy in the molecular organization of cells

Lehninger Principles of Biochemistry. 5th Ed.