24.51M

Категория:

Биология

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen

BIOLOGIE
Rheinland
Privatschule
0013 - Grundlagen-Kurs Biologie:
Die stoffliche Zusammensetzung
biologischer Systeme - Biomoleküle
Themen:
• Die Kohlenhydrate
• Die Lipide
Lehrer: Hakan Beşeoğlu
V 1.0 – 2017-10-20
• Die Proteine
• Die Nukleinsäuren

3.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Hierarchien biologischer Systeme
Das System „Leben“ in seinen Organisationsebenen
Biosphä re
Ö kosystem
Biozö nose
Lebende Systeme:
Biologie
Population
Organisationsebenen
des Lebendigen
Organismus
Organsystem
Organ
Gewebe
Zellen
Organellen
Biomolekü le
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
• Biologische Systeme sind physikochemische
Systeme, die aufgrund Ihrer Organisation neue
nicht physikochemische Eigenschaften zeigen
(Emergenz).
• Diese Emergenten Eigenschaften lassen sich nicht
aus rein physikalischen oder chemischen Gesetzen
ableiten, sondern folgen neuen biologischen
Gesetzen (Kognition, Evolution, …)
• Jede biologische Organisationsebene zeigt
emergente Eigenschaften, die auf einfacheren
Organisationsebenen noch nicht vorhanden waren.
3

4. Zellkern und Ribosome [Grafik]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Stoff
Tierzelle
Pflanzenzelle
Wasser (H2O)
59 %
73 %
unterschiedlich
unterschiedlich
Lipide (Fette)
11 %
2%
Proteine (Eiweiße)
19 %
4%
Kohlenhydrate (Zucker)
6%
17 %
Nucleinsäure (DNA; RNA)
5%
4%
Salze (z.B. Na+, Cl-, K+, Ca2+)
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
4
V 1.0 – 2017-10-20
Zellinhaltsstoffe

5.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Hierarchien biologischer Systeme
Das System „Leben“ in seinen Organisationsebenen
Kohlenhydrate
(Zucker)
Proteine (Eiweiße)
Ö kosystem
Peptid
Protein
Glucose
Lipide (Fette)
Biosphä re
Biozö nose
Organsystem
Organ
Gewebe
ATP
Triglycerid
Zellen
Organellen
DNA
21.08.2025
Biomoleküle
Population
Organismus
Nukleinsäure
Systemebene:
• Alle Lebewesen bestehen, neben einigen Elementen
und Wasser aus vier Klassen von Biomolekülen:
• Kohlenhydrate
• Proteine
• Lipide
• Nukleinsäuren.
• Es handelt sich um große Makromoleküle der
organischen Chemie.
• Alle chemischen Eigenschaften von Zellen oder
Prozessen innerhalb der Zellen basieren auf den
chemischen Eigenschaften dieser Stoffklassen.
Biomolekü le
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
5

6.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Die Stoffklasse der Zucker
Kohlenhydrat
Glucose
Fructose
Cn(H2O)n
Ribose
Saccharose
Amylose
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
Kohlenhydrate
• Alle Kohlenhydrate oder
Saccharide (Zucker) enden mit
dem Suffix -ose.
• Kohlenhydrate sind definiert als
Moleküle der Summenformel
Cn(H2O)n.
6

7.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Die Stoffklasse der Zucker
Kohlenhydrate
• Alle Kohlenhydrate oder
Saccharide (Zucker) enden mit
dem Suffix -ose.
• Kohlenhydrate sind definiert als
Moleküle der Summenformel
Cn(H2O)n.
HydroxyGruppen
• Neben einer Carbonylgruppe
(Aldehyd- oder Ketogruppe)
tragen alle restlichen C-Atome
jeweils Hydroxy-Gruppen
(Alkohol).
(Alkohol)
Glucose
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
7

8.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Die Stoffklasse der Zucker
Exkurs:
HydroxyGruppe
R1
OH
HydroxyGruppe
(Alkohol-Gruppe)
Alkohole
R1
O
Raumstruktur der
Hydroxy-Gruppen
21.08.2025
H
Die Hydroxygruppe ist die
Funktionelle Gruppe der Alkohole.
Trägt ein Molekül eine oder
mehrere solcher Gruppen, so gehört
der Stoff auch in die Stoffklasse der
Alkohole.
Liegt die Hydroxy-Gruppe in der
höchsten Priorität im Molekül, so
handelt es sich insgesamt um einen
Alkohol und der Stoff erhält die
Endung –ol (z.B. Ethanol)
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
H H
H C C OH
H H
Kohlenhydrate
• Alle Kohlenhydrate oder
Saccharide (Zucker) enden mit
dem Suffix -ose.
• Kohlenhydrate sind definiert als
Moleküle der Summenformel
Cn(H2O)n.
• Neben einer Carbonylgruppe
(Aldehyd- oder Ketogruppe)
tragen alle restlichen C-Atome
jeweils Hydroxy-Gruppen
(Alkohol).
Ethanol
8

9.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Die Stoffklasse der Zucker
CarbonylGruppe
(Aldehyd)
Kohlenhydrate
• Alle Kohlenhydrate oder
Saccharide (Zucker) enden mit
dem Suffix -ose.
• Kohlenhydrate sind definiert als
Moleküle der Summenformel
Cn(H2O)n.
HydroxyGruppen
• Neben einer Carbonylgruppe
(Aldehyd- oder Ketogruppe)
tragen alle restlichen C-Atome
jeweils Hydroxy-Gruppen
(Alkohol).
(Alkohol)
Glucose
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
9

10.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Die Stoffklasse der Zucker
Exkurs:
Carbonyle
CarbonylGruppe
Kohlenhydrate
• Alle Kohlenhydrate oder
Saccharide (Zucker) enden mit
dem Suffix -ose.
• Kohlenhydrate sind definiert als
Moleküle der Summenformel
Cn(H2O)n.
• Neben einer Carbonylgruppe
(Aldehyd- oder Ketogruppe)
tragen alle restlichen C-Atome
jeweils Hydroxy-Gruppen
(Alkohol).
Keton
Sind beide Restgruppen
Kohlenstoffe, so handelt es sich
um eine Keto-Gruppe (Keton).
21.08.2025
Aldehyd
Ist eine der beiden Restgruppen
ein H, so handelt es sich um
einen Aldehyd.
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
10

11.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Die Stoffklasse der Zucker
Fructose
Aldehyd
Keton
(Alkohol)
21.08.2025
Glucose
• Alle Kohlenhydrate oder
Saccharide (Zucker) enden mit
dem Suffix -ose.
• Kohlenhydrate sind definiert als
Moleküle der Summenformel
Cn(H2O)n.
• Neben einer Carbonylgruppe
(Aldehyd- oder Ketogruppe)
müssen alle restlichen C-Atome
Hydroxy-Gruppen (Alkohol)
tragen.
HydroxyGruppen
Aldose
Kohlenhydrate
Ketose
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
• Es lassen sich somit Aldosen
(Saccharide mit Aldehydgruppe) und Ketosen (mit
Ketogruppe unterscheiden.
11

12.

13.

14.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Di- und Polysaccharide (glycosidische Bindung)
Saccharose
(Disaccharid)
α-D-Glucose
α-1,4-glykosidische Bindung
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
α-D-Glucose
β-D-Fructose
14

15. Folien-Titel

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Kohlenhydrate
Kohlenhydrate (Saccharide) – Di- und Polysaccharide (glycosidische Bindung)
21.08.2025
Folien-Titel
α-D-Glucose
α-D-Glucose
α-D-Glucose
β-D-Glucose
β -D-Glucose
β -D-Glucose
Amylose (Stärke)
Cellulose
(Polysaccharid)
(Polysaccharid)
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
β -D-Glucose
15
V 1.0 – 2017-10-20
α-D-Glucose

16.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Hierarchien biologischer Systeme
Das System „Leben“ in seinen Organisationsebenen
Kohlenhydrate
(Zucker)
Proteine (Eiweiße)
Ö kosystem
Peptid
Protein
Glucose
Lipide (Fette)
Biosphä re
Biozö nose
Organsystem
Organ
Gewebe
ATP
Triglycerid
Zellen
Organellen
DNA
21.08.2025
Biomoleküle
Population
Organismus
Nukleinsäure
Systemebene:
• Alle Lebewesen bestehen, neben einigen Elementen
und Wasser aus vier Klassen von Biomolekülen:
• Kohlenhydrate
• Proteine
• Lipide
• Nukleinsäuren.
• Es handelt sich um große Makromoleküle der
organischen Chemie.
• Alle chemischen Eigenschaften von Zellen oder
Prozessen innerhalb der Zellen basieren auf den
chemischen Eigenschaften dieser Stoffklassen.
Biomolekü le
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
16

17.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Lipide (Fette) – Die Stoffklasse der Ö le und Fette
Lipide (Triglyceride)
• Lipide als Fette (fest) und Öle
(flüssig) sind eine große Gruppe
verschiedener Moleküle und
Biomolekülen.
• Eine gemeinsame Eigenschaft
der Lipide ist ihr hydrophober
Charakter (wasserabweisend)
Öl-Phase
• Die Triglyceride stellen einen
wesentlichen Teil der Lipide.
• Diese bestehen zum einen aus
dem dreiwertigen Alkohol
Glycerin und damit
verbundenen Fettsäuren.
WasserPhase
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
17

18.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Lipide (Fette) – Die Triglyceride (Neutralfette)
Hydroxy-Gruppen
(Alkohole)
Carboxy-Gruppe
(Carbon-Säuren)
Glycerin
(Propan-1,2,3-triol)
21.08.2025
Fettsäure
(z.B. Palmitinsäure)
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
Lipide (Triglyceride)
• Lipide als Fette (fest) und Öle
(flüssig) sind eine große Gruppe
verschiedener Moleküle und
Biomolekülen.
• Eine gemeinsame Eigenschaft
der Lipide ist ihr hydrophober
Charakter (wasserabweisend)
• Die Triglyceride stellen einen
wesentlichen Teil der Lipide.
• Diese bestehen zum einen aus
dem dreiwertigen Alkohol
Glycerin und damit
verbundenen Fettsäuren.
18

19.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Lipide (Fette) – Die Triglyceride (Neutralfette)
Exkurs:
Carboxyle
O
C
R1
CarboxylGruppe
HO
21.08.2025
• Lipide als Fette (fest) und Öle
(flüssig) sind eine große Gruppe
verschiedener Moleküle und
Biomolekülen.
• Eine gemeinsame Eigenschaft
der Lipide ist ihr hydrophober
Charakter (wasserabweisend)
• Die Triglyceride stellen einen
wesentlichen Teil der Lipide.
Carboxyle
(Carbonsäuren)
Die Carboxy-Gruppe ist die
Funktionelle Gruppe der
organischen Säuren.
Lipide (Triglyceride)
• Diese bestehen zum einen aus
dem dreiwertigen Alkohol
Glycerin und damit
verbundenen Fettsäuren.
Säurereaktion der Carboxylgruppe
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
19

20. 21. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Esterreaktion und Bildung von Neutralfette (Triglyceride)
+
Hydroxy-Gruppen
(Alkohol)
R2
• Die Triglyceride stellen einen
wesentlichen Teil der Lipide.
C
HO
Ester-Bindung
H2O
Wasser
(Kondensations-Reaktion)
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Veresterung
(Ester-Reaktion)
+
R2
• Diese bestehen zum einen aus
dem dreiwertigen Alkohol
Glycerin und damit
verbundenen Fettsäuren.
O
C
R2
O
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
21
V 1.0 – 2017-10-20
OH
R2
(Carbon-Säuren)
• Lipide als Fette (fest) und Öle
(flüssig) sind eine große Gruppe
der Biomolekülen.
Carboxy-Gruppe
O
Triglyceride (Lipide)

22. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Esterreaktion und Bildung von Neutralfette (Triglyceride)
Ester-Bindungen
Fettsäure-Reste
Triglyceride (Lipide)
• Lipide als Fette (fest) und Öle
(flüssig) sind eine große Gruppe
der Biomolekülen.
• Die Triglyceride stellen einen
wesentlichen Teil der Lipide.
• Diese bestehen zum einen aus
dem dreiwertigen Alkohol
Glycerin und damit
verbundenen Fettsäuren.
• Das entstehende Triglycerid ist
unpolar und somit lipophil,
bzw. hydrophob.
Glycerin-Rest
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
22
V 1.0 – 2017-10-20
• Je drei Fettsäuren sind so durch
Esterbindungen mit dem
Glycerin verbunden.

23. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Phospholipide als Grundbaustein der Biomembran
lipophil
hydrophil
Phospholipid
• Bei den Phospholipiden ist eine
Fettsäure gegen eine Phosphatgruppe ausgetauscht (Anion
der Phosphorsäure).
• Hierdurch entsteht nun ein
hydrophiler Kopf durch das
Phosphat und ein lipophiler
Schwanzbereich durch die
Fettsäuren.
• Ein Phospholipid ist somit
amphiphil, also auf der einen
Seite wasser-, auf der anderen
Seite fettlöslich.
Glycerinrest
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Fettsäurenrest
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
23
V 1.0 – 2017-10-20
Phosphat

24. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Phospholipide als Grundbaustein der Biomembran
hydrophil
lipophil
Phospholipid
• Bei den Phospholipiden ist eine
Fettsäure gegen eine Phosphatgruppe ausgetauscht (Anion
der Phosphorsäure).
• Hierdurch entsteht nun ein
hydrophiler Kopf durch das
Phosphat und ein lipophiler
Schwanzbereich durch die
Fettsäuren.
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
lipophiler Schwanz
(Fettsäurerest)
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
24
V 1.0 – 2017-10-20
hydrophiler Kopf
(Phosphat)
• Ein Phospholipid ist somit
amphiphil, also auf der einen
Seite wasser-, auf der anderen
Seite fettlöslich.

25. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
In wässriger Lösung
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
In unpolarer Lösung (Öl)
25
V 1.0 – 2017-10-20
Phospholipide als Grundbaustein der Biomembran

26. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Lipide
Phospholipide als Grundbaustein der Biomembran
Biomembran
• Die Biomembran ist ein
Bilayer (Doppelschicht) aus
Membranlipiden.
Micelle
Phospholipid
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Liposom
• Die hydrophilen Köpfe der
Membranlipide weisen nach
außen, die lipophilen Teile
bilden eine hydrophobe
Innenschicht.
• Dieser Bilayer ist also streng
genommen eine flüssige Schicht
aus Membranlipiden und
verhält sich wie eine.
zweidimensionale Flüssigkeit
Bilayer (Biomembran)
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
26
V 1.0 – 2017-10-20
großes
Liposom

27.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Hierarchien biologischer Systeme
Das System „Leben“ in seinen Organisationsebenen
Kohlenhydrate
(Zucker)
Proteine (Eiweiße)
Ö kosystem
Peptid
Protein
Glucose
Lipide (Fette)
Biosphä re
Biozö nose
Organsystem
Organ
Gewebe
ATP
Triglycerid
Zellen
Organellen
DNA
21.08.2025
Biomoleküle
Population
Organismus
Nukleinsäure
Systemebene:
• Alle Lebewesen bestehen, neben einigen Elementen
und Wasser aus vier Klassen von Biomolekülen:
• Kohlenhydrate
• Proteine
• Lipide
• Nukleinsäuren.
• Es handelt sich um große Makromoleküle der
organischen Chemie.
• Alle chemischen Eigenschaften von Zellen oder
Prozessen innerhalb der Zellen basieren auf den
chemischen Eigenschaften dieser Stoffklassen.
Biomolekü le
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
27

28. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Monomere der Proteine
Aminosäuren
• Aminosäuren sind alle Stoffe,
die je eine Amino-Gruppe sowie
eine Carboxyl-Gruppe über ein
α-C-Atom gebunden haben
α-C-Atom
AminoGruppe
CarboxylGruppe
• Aus den Funktionellen Gruppen
leitet sich der Name ab: Aminosäuren.
Basenreaktion der Aminogruppe
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Säurereaktion der Carboxylgruppe
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
28
V 1.0 – 2017-10-20
• Das α-C-Atom kann neben
einem Wasserstoff noch weitere
Restgruppen (R) tragen

29. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Bildung von Polypeptiden
Peptid-Bindung
Poly-Reaktion
der Aminosäuren
Peptid-Reaktion
CarboxylGruppe
N-Terminus
AminoGruppe
Peptidbindung C-Terminus
• Carboxyl-Gruppen können mit
Amino-Gruppen in einer
Kondensationsreaktion eine
Peptidbindung bilden.
• Die Peptidbindung ist eine
nicht-drehbare Bindung, da
sie durch delokalisierte
Elektronen den Charakter einer
Doppelbindung hat.
• Proteine sind Polypeptide.
Kondensationsreaktion
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
29
V 1.0 – 2017-10-20
Polypeptid

30. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Die 20 verschiedenen Aminosä uren im Ü berblick
Restgruppen
• In Proteinen kommen 20
verschiedene Aminosäuren vor.
• Die Eigenschaften eines Proteins
ergeben sich aus den jeweiligen
Restgruppen der Aminosäuren.
• Man kann vier unter-schiedliche
Klassen von Restgruppen unterscheiden:
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
Unpolar
Polar
Säuren
Basen
30
V 1.0 – 2017-10-20

31. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Raumstruktur der Proteine
Raumstrukturen
• Primärstruktur:
Aminosäuresequenz
• Sekundärstruktur:
Symetrische Strukturen durch
Wasserstoffbrücken der Peptidbindungen
• Tertiärstruktur:
unsymetrische Struk-turen
durch Wechsel-wirkumngen der
Restgruppen
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
31
V 1.0 – 2017-10-20
• Quartiärstruktur:
Verbindung von mehreren
Polypeptiden

32. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Primä rstruktur der Proteine
Primärstruktur
• Die Primärstruktur stellt die
Reihenfolge der Amino-säuren
im Polypeptid dar.
C-Terminus
N-Terminus
• Es handelt sich also um die
Aminosäuresequenz
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Tyr
Glu
Gly
Glu
Iso
Arg
Val
Tyrosin
Glutaminsäure
Glycin
Glutaminsäure
Isoleucin
Arginin
Valin
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
32
V 1.0 – 2017-10-20
• Die Primärstruktur ist somit die
grundlegende Strukturebene
der Poly-peptide, deren Aminosäuren durch Peptidbindungen verbunden sind.

33. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Sekundä rstruktur der Proteine
Sekundärstruktur
• Man unterscheidet die spiralige
α-Helix, sowie das flächige βFaltblatt.
• Dies sind typische symmetrische Strukturen.
Wasserstoffbrücken
• Alle diese Strukturen werden
durch Wasser-stoffbrücken
zwischen den Resten der
Carboxy- und Aminogruppen des
Aminosäurerückgrades
gebildet.
α-Helix
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
33
V 1.0 – 2017-10-20
β-Faltblatt

34. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Tertiä rstruktur der Proteine
Tertiärstruktur
• Die Tertiärstruktur sind alle
unsymmetrischen Strukturen,
die durch die
Wechselwirkungen zwischen
den Restgruppen entstehen.
• Die Wechselwirkungen sind:
• Wasserstoffbrücken
• Disulfidbrücken
• Schwache Wechselwirkung
• Ionische Bindungen
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Disulfidbrücke
Wechselwirkung
Ionenbindung
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
34
V 1.0 – 2017-10-20
Wasserstoffbrücke

35. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Quartä rstruktur der Proteine
Quartärstruktur
β-Faltblatt
α-Helix
• Manche funktionsfähige
Proteine stellen Proteinkomplexe dar und bestehen aus
mehreren Untereinheiten
(Polypeptiden Proteinen).
• Sie bilden damit eine
Quartärstruktur aus .
Malatdehydrogenase 2
(Enzym des Citratzyklus; Mitochondrium)
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
35
V 1.0 – 2017-10-20
• Die Stabilisierung der
Quartärstruktur erfolgt über
alle Arten der Wechselwirkungen (meist durch die
Restgruppen).

36. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Quartä rstruktur der Proteine
ProteinUntereinheit 2
ProteinUntereinheit 1
Quartärstruktur
• Manche funktionsfähige
Proteine stellen Proteinkomplexe dar und bestehen aus
mehreren Untereinheiten
(Polypeptiden Proteinen).
• Sie bilden damit eine
Quartärstruktur aus .
Malatdehydrogenase 2
(Enzym des Citratzyklus; Mitochondrium)
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
36
V 1.0 – 2017-10-20
• Die Stabilisierung der
Quartärstruktur erfolgt über
alle Arten der Wechselwirkungen (meist durch die
Restgruppen).

37. Zellkern und Ribosome [Tabelle]

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle – Die Proteine
Proteine
• Proteine sind die vielfältigste
Stoffklasse.
• Es gibt tausende verschiedene
Strukturen mit verschiedenen
Aufgaben und Funktionen.
Zellkern und
Ribosome
21.08.2025
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
37
V 1.0 – 2017-10-20
• Wichtige Klassen von Proteinen
sind Tunnel-, Carrier- und
andere Membranproteine,
Rezeptoren, Strukturproteine
sowie Enzyme.

38.

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Hierarchien biologischer Systeme
Das System „Leben“ in seinen Organisationsebenen
Kohlenhydrate
(Zucker)
Proteine (Eiweiße)
Ö kosystem
Peptid
Protein
Glucose
Lipide (Fette)
Biosphä re
Biozö nose
Organsystem
Organ
Gewebe
ATP
Triglycerid
Zellen
Organellen
DNA
21.08.2025
Biomoleküle
Population
Organismus
Nukleinsäure
Systemebene:
• Alle Lebewesen bestehen, neben einigen Elementen
und Wasser aus vier Klassen von Biomolekülen:
• Kohlenhydrate
• Proteine
• Lipide
• Nukleinsäuren.
• Es handelt sich um große Makromoleküle der
organischen Chemie.
• Alle chemischen Eigenschaften von Zellen oder
Prozessen innerhalb der Zellen basieren auf den
chemischen Eigenschaften dieser Stoffklassen.
Biomolekü le
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
38

39. Folien-Titel

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Die Nukleinsäuren
Nukleotide und Nukleinsä uren – ATP als Nukleotid
Beispiel: ATP
• Nukleotide sind die Grundeinheiten der Nukleinsäuren
in den Erbinformationen (DNA/
RNA)
EsterPhosphat Bindung
• Einige Nukleotide haben auch
zusätzliche andere Funktionen
in der Zelle (z.B. ATP als
universeller Energielieferant).
Ribose
Nukleinbase
(Adenin)
Sä ureanhydridBindung
ΔG=-30,5 kJ/mol
• Ein Nukleotid besteht immer
aus einem Zucker (Ribose),
einer Nukleinbase sowie
Phosphatgruppen.
Nucleosid (Adenosin)
Nucleotid
21.08.2025
Folien-Titel
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
39
V 1.0 – 2017-10-20
(Adenosintriphosphat)
Nukleotide

40. Folien-Titel

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Die Nukleinsäuren
Aufbau der Nukleinsä uren
Nukleinbase
Phosphat
Ribose
Nucleosid
Nucleotid
Nukleotide
• Nukleotide sind die Grundeinheiten der Nukleinsäuren
in den Erbinformationen (DNA/
RNA)
• Einige Nukleotide haben auch
zusätzliche andere Funktionen
in der Zelle (z.B. ATP als
universeller Energielieferant).
• Ein Nukleotid besteht immer
aus einem Zucker (Ribose),
einer Nukleinbase sowie
Phosphatgruppen.
21.08.2025
Folien-Titel
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
40
V 1.0 – 2017-10-20
• Es gibt verschiedene Nukleinbasen, daher unterschiedliche
Nukleotide (Adenin; Guanin;
Thymin; Cytosin; Uracil)

41. Folien-Titel

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Die Nukleinsäuren
Vom Nukleotid zur Nukleinsä ure (Polymer)
5‘
Nukleinbase
Phosphat
Ribose
EsterReaktion
Nucleosid
Phosphat
Nukleinbase
Nucleotid
Nukleotide
• Nukleotide sind die Grundeinheiten der Nukleinsäuren
in den Erbinformationen (DNA/
RNA)
• Einige Nukleotide haben auch
zusätzliche andere Funktionen
in der Zelle (z.B. ATP als
universeller Energielieferant).
• Ein Nukleotid besteht immer
aus einem Zucker (Ribose),
einer Nukleinbase sowie
Phosphatgruppen.
EsterReaktion
3‘
21.08.2025
Folien-Titel
EsterReaktion
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
• Es gibt verschiedene Nukleinbasen, daher unterschiedliche
Nukleotide (Adenin; Guanin;
Thymin; Cytosin; Uracil)
41
V 1.0 – 2017-10-20
Ribose

42. Folien-Titel

Stoffliche Zusammensetzung von Lebewesen
Rheinland
Privatschule
Lipide | Kohlenhydrate | Proteine | Nukleinsäuren
Biomoleküle - Die Nukleinsäuren
Vom Nukleotid zur Nukleinsä ure (Polymer)
einheiten der Nukleinsäuren
in den Erbinformationen (DNA/
RNA)
Adenin
(A)
H
HN
N
Thymin
(T)
• Einige Nukleotide haben auch
zusätzliche andere Funktionen
in der Zelle (z.B. ATP als
universeller Energielieferant).
N
H
O
Wasserstoffbrücken
zwischen
komplementären Basen
• Ein Nukleotid besteht immer
aus einem Zucker (Ribose),
einer Nukleinbase sowie
Phosphatgruppen.
• Es gibt verschiedene Nukleinbasen, daher unterschiedliche
Nukleotide (Adenin; Guanin;
Thymin; Cytosin; Uracil)
Watson-Crick-Modell
(α-Helix)
21.08.2025
Folien-Titel
Studienkolleg M-Kurs - Biologie
42
V 1.0 – 2017-10-20
O
Raumstruktur
Nukleotide der
DNA-Doppelhelix
• Nukleotide
sind die Grund-

43. [ENDE]

Rheinland
Privatschule
[ENDE]
V 1.0 – 2017-10-20
Vielen Dank!

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