Energie und ATP

Energie spielt eine zentrale Rolle in allen Lebensvorgängen und ist untrennbar mit der Umwandlung von Stoffen verbunden.

Definition: Energie ist das Vermögen, Arbeit zu verrichten.

Es gibt verschiedene Energieformen:

• Kinetische Energie (Bewegungsenergie)
• Potentielle Energie (gespeicherte Energie)
• Chemische Energie (in Molekülen gespeicherte Energie)

ATP (Adenosintriphosphat) ist der universelle Energieträger in Zellen.

Highlight: ATP ist ein energiereiches Molekül, das durch drei Phosphatreste auf engem Raum charakterisiert ist.

ATP kann Energie auf andere Moleküle übertragen und so Reaktionen ermöglichen. Es wird bei der Zellatmung gebildet und für verschiedene Prozesse wie Bewegung und Stoffwechsel genutzt.

Vocabulary: Gleichwarme Tiere halten ihre Körpertemperatur konstant, wobei die bei der Zellatmung entstehende Wärme eine Rolle spielt.

Proteine und ihre Struktur

Proteine sind essentielle Makromoleküle, die in jeder Zelle vorkommen und an fast allen Lebensprozessen beteiligt sind. Sie erfüllen vielfältige Funktionen, darunter als Antikörper in der Immunabwehr, als Enzyme im Stoffwechsel und als Strukturproteine in Haut, Knochen und Knorpel.

Die Struktur von Proteinen ist komplex und lässt sich in vier Ebenen unterteilen:

1. Primärstruktur: Die lineare Abfolge der Aminosäuren in der Peptidkette.
2. Sekundärstruktur: Lokale räumliche Strukturen wie α-Helices und β-Faltblätter.
3. Tertiärstruktur: Die dreidimensionale Gestalt des gesamten Proteins.
4. Quartärstruktur: Die Anordnung mehrerer Polypeptidketten bei komplexen Proteinen.

Highlight: Die Primärstruktur eines Proteins bestimmt maßgeblich seine Funktion und dreidimensionale Form. Selbst kleine Veränderungen in der Aminosäuresequenz können drastische Auswirkungen haben.

Example: Ein Beispiel für ein Protein mit Quartärstruktur ist Hämoglobin, das aus vier Polypeptidketten besteht: zwei α-Untereinheiten und zwei β-Untereinheiten.

Die Stabilität und Funktion von Proteinen werden durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter Temperatur, pH-Wert und Salzkonzentration. Der Verlust der natürlichen Konformation wird als Denaturierung bezeichnet.

Enzyme und ihre Funktionen

Enzyme sind spezielle Proteine, die als Biokatalysatoren fungieren und eine zentrale Rolle im Stoffwechsel spielen.

Definition: Enzyme sind Proteine, die chemische Reaktionen beschleunigen oder starten, indem sie die notwendige Aktivierungsenergie herabsetzen.

Wichtige Eigenschaften von Enzymen:

• Sie wirken bereits in geringer Konzentration.
• Sie werden bei der Proteinbiosynthese hergestellt.
• Sie senken die Aktivierungsenergie von Reaktionen.
• Sie beschleunigen Reaktionen erheblich.

Highlight: Enzyme sind an allen Stoffwechselreaktionen des Körpers beteiligt und ermöglichen so lebenswichtige Prozesse.

Die Wirkung von Enzymen beruht darauf, dass sie die Energiebarriere (Aktivierungsenergie) senken, die überwunden werden muss, damit eine Reaktion ablaufen kann. Dadurch können biochemische Prozesse im Organismus effizient und gezielt gesteuert werden.

Example: Ohne Enzyme würden viele Stoffwechselreaktionen so langsam ablaufen, dass sie für den Organismus praktisch nicht nutzbar wären.