Philipp Christen  .  Rolf Jaussi .  Roger Benoit

Biochemie und Molekularbiologie

Eine Einführung mit 40 Lerneinheiten




1   Biomoleküle und ihre Wechselwirkungen


Inhaltsverzeichnis

Einführung Website

Merksätze

Kontrollfragen

1.1 Die Entstehung des Lebens

1.2 Größe biologischer Strukturen, Geschwindigkeit biologischer Vorgänge und molekulare Zusammensetzung der lebenden Materie

1.3 Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen

1.4 Wasser und hydrophober Effekt

1.5 Molekulare Erkennung

1.6 Fluss von Materie und Energie, energetische Koppelung von Reaktionen

Weiterführende Literatur



Links

1.1 Die Entstehung des Lebens

Entstehung des Lebens (Harald Brenner, www.planet-wissen.de)

Ökosystem Erde (Jürgen Paeger, www.oekosystem-erde.de)

New glimpses of life's puzzling origins (New York Times): Kurzer Artikel über die Entstehung des Lebens mit einer Animation über die Nukleation von Vesikeln

The origin of Life (talkorigins.org): Ausführlicher online Artikel über Hypothesen zur Entstehung des Lebens

Exploring the RNA world (Thomas R. Cech at Nobelprize.org): Artikel über zusätzliche Funktionen der RNA, z.B. Katalyse und Genregulation

Ribozymes and the RNA world (Janet Iwasa, exploringorigins.org): Kurze Übersicht zur Hypothese, dass RNA eine Schlüsselrolle in der Entstehung des Lebens gespielt haben könnte

RNA folding (Howard Hughes Medical Institute): Animation zeigt dass RNA Moleküle sich ähnlich wie Proteine dreidimensional falten können. RNA kann nicht nur Erbinformation speichern und weitergeben, sondern auch enzymatische Aktivität haben: Eine ursprüngliche "RNA Welt" ist denkbar

Cells and DNA (Genetics Home Reference, nlm.nih.gov): Übersicht des Aufbaus von Chromosomen

Tree of life (www.bbc.co.uk): Evolutions-Baum

A brief history of the kingdoms of life (K. Boll, earthlingnature.wordpress.com): Übersicht zur Geschichte der Klassifizierung von Lebewesen

Makromolekulares Gedränge (David S. Goodsell, 1999): Kurze Übersicht mit Bild und weiterführende Literatur

Vergleich Prokaryonten und Eukaryonten (YouTube, RicochetScience)

Der Ursprung des Lebens (www.max-wissen.de): Wie Einzeller kooperieren lernten

Evolution, Timeline (F.J. Ayala, www.britannica.com)

1.2 Größe biologischer Strukturen, Geschwindigkeit biologischer Vorgänge und molekulare Zusammensetzung der lebenden Materie

Animation über die Selbstorganisation von T4 Bakteriophagen (Seyet LLC - www.seyet.com, based on research by: Petr Leiman, Victor Kostyuchenko, Michael Rossmann): Ein grosser Komplex bildet sich aus vielen Untereinheiten

Scale of the Universe 2 (Cary and Michael Huang, http://htwins.net): Animation zu Grössenordnungen von 1027 bis 10-35 m

Molecular machinery: a tour of the Protein Data Bank (RCSB PDB): Übersicht zu Proteinstrukturen in der PDB Datenbank (Grössenvergleich!)

Prehistoric time line (National Geographic; http://science.nationalgeographic.com/)

Are we really 99% chimp? (YouTube, MinuteEarth)

1.3 Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen

Van-der-Waals-Wechselwirkungen (ted.com / Pub Med): Vortrag zu Gecko-Füssen und weiterführende Literatur

Animation molekulare Erkennung (YouTube / Utrecht University): Wenn passende Makromoleküle aufeinandertreffen, muss es nicht unbedingt zu einer Bindung kommen. Nur wenn sich durch korrekte Orientierung und Form-Komplementarität viele schwache, gerichtete Interaktionen bilden können, wird eine starke Bindung erreicht

1.4 Wasser und hydrophober Effekt

Schwache Wechselwirkungen in biologischen Systemen (Chemgapedia)

Coiled coil (Cason King, YouTube): Animation zeigt, wie alpha Helices durch hydrophobe Effekte zu einem "coiled coil" oligomerisieren

1.5 Molekulare Erkennung

Makromolekulare Erkennung (Abbildung, welche die Wichtigkeit von Form- und Ladungskomplementarität verdeutlicht)

Molecular structure animation (YouTube): Animation, welche die Form- und Ladungskomplementarität bei einer Protein-Protein-Wechselwirkung zeigt

Pathways to cancer (dnalc.org DNA Learning Center, Cold Spring Harbor Laboratory): Animation eines biochemischen Verlaufs (Signalübermittlung). Die Animation zeigt die Wichtigkeit spezifischer molekularer Erkennung in biochemischen Prozessen

1.6 Fluss von Materie und Energie, energetische Koppelung von Reaktionen

Rechenbeispiel zu ΔG' und ΔGo'.

ATP (Biplex): 3D Struktur und Nomenklatur


Weiterführende Literatur

Jack Szostak 2018, Nature - "How did life begin?"

Allwood 2016, Nature - "Geology: Evidence of life in Earth's oldest rocks"

Wächtershäuser 2000, Science - "Origin of life. Life as we don't know it" (Artikel über die Hypothese, dass die ersten Reaktionen des Lebens durch autotrophen Metabolismus niedermolekularer Substanzen entstanden, im Gegensatz zur Hypothese der Selbstassoziation von Makromolekülen wie RNA oder Proteinen)

Joyce 2009, Cold Spring Harbor Symp Quant Biol - "Evolution in an RNA world" (Artikel der erklärt, wie bestimmte RNA-Moleküle sich gegenseitig amplifizieren können. Durch Mutationen können auch neue Varianten der RNA Moleküle entstehen. Diese Beobachtung unterstützt die Hypothese, dass das frühe Leben in einer "RNA-Welt" entstanden sein könnte)

Liu 2018, Science - "Observing the cell in its native state: Imaging subcellular dynamics in multicellular organisms"

Autumn et al. 2000, Nature - "Adhesive force of a single gecko foot-hair" (Dieser Artikel erklärt, wie die Füsse von Geckos durch van-der-Waals-Kräfte sehr stark am Untergrund haften)

Dolgin 2018, J Cell Sci - "What lava lamps and vinaigrette can teach us about cell biology"

Minton 2006, J Cell Sci - "How can biochemical reactions within cells differ from those in test tubes?" (Der Artikel erklärt Effekte, wie z.B. die makromolekulare Verdrängung, durch die sich biochemische Wechselwirkungen in Zellen von biochemischen Wechselwirkungen in Reagenzgläsern unterscheiden können)

Ellis 2001, Trends Biochem Sci. - "Macromolecular crowding: obvious but underappreciated" (Artikel über makromolekulare Verdrängung)

Fisch 2016, Laborjournal - "Eine unsterbliche Idee" (Artikel zum Buch "Das egoistische Gen" von Richard Dawkins)


Revision März 2019