Biochemie I
Einführende Grundvorlesung, 1SWS, Wintersemester
Biochemie ist die Wissenschaft der molekularen Prozesse in lebenden Systemen. Im Rahmen des B.Sc.-Studiengangs Chemie beginnt die Lehre im Fach Biochemie im 3. Semester, mit der einstündigen Veranstaltung Biochemie I, die in die zelluläre Organisation lebender Organismen, die grundlegenden Stoffklassen der Biochemie und in die Prozesse einführt, die das Dogma der molekularen Lebenswissenschaften ausmachen: Die genetische Information der DNA wird in RNA transkribiert, um im Prozess der Translation als Proteinsequenz realisiert zu werden.
Inhalt
1. Einführung: Die Chemie biologischer Systeme
Die Chemie des Lebendigen; Was ist Leben? Chemie vs. Biochemie; Die Einheitlichkeit der Biochemie; Pro- und Eukaryonten; Der Stammbaum des Lebens; Stoffklassen; Gene und Proteine; Ein-Gen-ein-Protein
=> [S] 1; [L] 1.2-1.3; [V] 1.1,1.3
2. Der zelluläre Aufbau lebender Organismen
Der Aufbau der Pro- und Eukaryonten; Zellen; Organellen; Genome
=> [S] 1; [L] 1.1; [V] 1.2
3. Biomoleküle I: Lipide
Fettsäuren; Phospholipide; Sphingolipide; Cholesterin; Biologische Membranen; Vesikel; Biophysikalische Eigenschaften der Membran; Selektivität; Permeabilität; Transport
=> [S] 12; [L] 10.1-10.2, 11.1; [V] 9.1-9.3
4. Biomoleküle II: Kohlenhydrate
Mono- und Polysaccharide; Nomenklatur; Wichtige Disaccharide; Zuckerpolymere: Zellulose, Chitin, Stärke, Glykogen, Murein
=> [S] 11; [L] 7; [V] 8
5. Biomoleküle III: Aminosäuren
Proteinogene Aminosäuren; Ladung; Stereochemie; Gruppen von Aminosäuren und deren Eigenschaften; Peptidbindung
=> [S] 2.1; [L] 3.1; [V] 4
6. Biopolymere I: Proteine
Eigenschaften von Polypeptiden; Primärstruktur; Ramachandran-Plot; Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur; Disulfidbrücken; Insulin
=> [S] 2.2-2.6; [L] 3.2-3.4; [V] 5
7. Biomoleküle IV: Nukleinsäuren
Nukleinsäuren; Desoxyribose/Ribose; Basen; Nukleosid, Nukleotid; NTP/NDP/NMP; Polymerisation; Watson-Crick-Basenpaarung
=> [S] 4.1-4.2; [L] 8.1; [V] 3.1
8. Biopolymere II: DNA und RNA
DNA-Doppelhelix; hypochromer Effekt; Klassen von RNA: tRNA, rRNA, mRNA; RNA-Strukturen; Ribozyme
=> [S] 4.3-4.4; [L] 8.1; [V] 3.2-3.4
9. Der genetische Code
Genbegriff; Codons; genetischer Code; Zentrales Dogma; Genstruktur bei Pro- und Eukaryonten
=> [S] 4.5-4.7; [L] 27.1; [V] 27.1
10. Replikation von DNA
Zellzyklus; semikonservative Replikation; Primase; Helikase; Polymerase; Replikationsgabel; Okazaki-Fragmente; Ligase
=> [S] 28.1-28.3; [L] 25.1; [V] 25.1-25.3
11. Transkription I: RNA-Polymerasen
RNA-Polymerase; Promotoren; σ-Faktoren; Initiation, Elongation, Termination; Transkriptionsblase; sense- und antisense-Strang; Capping; Polyadenylierung
=> [S] 29.1; [L] 26.1; [V] 26.1-26.2
12. Transkription II: RNA-Reifung
Transkription bei Eukaryonten; Polymerasen; Promotorstruktur; Transkriptionsfaktoren; Genstruktur; Spleißen
=> [S] 29.2-29.3; [L] 26.2; [V] 26.3
13. Translation I: Ribosomen
Verknüpfung von Aminosäuren; tRNA; Kleeblatt- und L-Struktur; Aminoacyl-tRNA-Synthetasen; Ribosomenstruktur
=> [S] 30.1-30.3; [L] 27.2; [V] 27.2-27.3
14. Translation II: Initiation, Elongation, Termination
Prokaryontische Translation; Phasen; Initiationsfaktoren, Elongationsfaktoren; fMet-tRNAfMet; EF-Tu; EF-G; Polysomen; Proteinsekretion; SRP
=> [S] 30.4-30.6; [L] 27.2; [V] 27.4-27.5
Literatur
Die grundlegenden Informationen dieser Veranstaltung finden sich in allen gängigen Lehrbüchern der Biochemie. Empfohlen werden insbesondere:
[S] Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer (2012) Stryer Biochemie . Springer Spektrum.
[L] David Nelson, Michael Cox (2008) Lehninger Biochemie. Spektrum.
[V] Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. Pratt (2010) Lehrbuch der Biochemie. Wiley VCH.
Die Angaben zu Kapiteln in den jeweiligen Themenblöcken beziehen sich jeweils auf die neuesten Ausgaben der Lehrbücher.