vorlesung 2
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Grundlagen der Molekularen Biophysik WS 2011/12(Bachelor)
Dozent: Prof
Dr. Ulrike Alexiev(R.1.2.34, Tel. 55157/Sekretariat Frau Endrias
Tel. 53337)
Tutoren: Dr. Kristina Kirchberg, Alex Boreham
6-stündig (2x2-stündige Vorlesung, 1x2-stündige Übung)
Vorlesung: Di, Do 8:30-10 Uhr Beginn: 18.10.10
Übung: Mo, Mi 8:30-10 Uhr Beginn: 24./26.10.10 R. 1.1.53
Folgende Folien sind nur zur Verwendung in der Vorlesung und nicht für Veröffentlichung und Weiterverbreitung
1.
VORLESUNG
•
Historie und Gegenstand der Molekularen Biophysik
•
Übersicht über die Vorlesung
•
Literaturhinweise
2. VORLESUNG
Was sind biologische Makromoleküle?
•
Entwicklung des Lebens auf der Erde
•
Die Zelle
•
Einordnung der biol. Makromoleküle in lebende Strukturen
•
Biologische
Makromoleküle
als Biopolymere
•
Strukturebenen
der
Biopolymere
•
Übersicht
Historie und Gegenstand der Molekularen Biophysik
Gegenstand: Fokus auf Struktur, Dynamik und Interaktion von biologischen Makromolekülen(Biopolymere) (Polysaccharide, Nucleinsäuren, Proteine) vom physikalischen Standpunkt (Grundlagen Biophysikalischer Chemie, Physik biologischer Makromoleküle)
Ziel: Beitragen zum Verständnis von biologischen Prozessen
• Entwicklung des Lebens auf der Erde
Klassifizierung
von lebenden
Organismen
• Die Zelle
BakterienzelleProkarioten:Bakterien, primitive Algen, Archaebacterien(Einzeller ohne Zellkern und Organellen)
DNA
–
Erbinformation
Proteine
–
Funktion
Membranen
– Struktur und Funktion
Prokarioten:Bakterien, primitive Algen, Archaebacterien(Einzeller ohne Zellkern und Organellen)
Eukarioten:Zellkern und Organellen
DNA
–
Erbinformation
Proteine
–
Funktion
Membranen
– Struktur und Funktion
Zellwand
–
Cellulose
(Struktur)Tier Pflanze
Eukariotenzelle
Organelle Tier Pflanze Funktion Membran
Zellkern x x Enthält DNA Umgeben von einer Doppelmembran mit Öffnungen, durch die die mRNA
transportiert wird
Mitochondrien x x Energieerzeugung Umgeben von einer Doppelmembran, Ort der ATP-synthese
Endoplasmatisches
Retikulum
(ER)x x Synthese von
Proteinen, Erzeugung und Inkorporation von
Proteinen in Lysosomen
Netzwerk von röhrenförmigen Membranen, raues ER ist in Verbindung mit Ribosomen
der Ort der Proteinsynthese
(Ribosomen) x x Proteintranskription(mRNA-tRNA-Protein)
in Verbindung mit ER
Golgi-Komplex x x Ort
der
Proteinreifung Gestapelte, röhrenförmige
Membranvesikel
Lysosomen/Peroxiso
men
x x Enzymatische
Zerlegung
von Makromolekülen
Kugelförmige Vesikel
mit Einfachmembran
Chloroplasten x Photosynthese Energieerzeugung
Umgeben von einer Doppelmembran
Vakuolen x Wasserspeicherung Membranvesikel
Zellwand x Struktur der Zelle Zellmembran, Cellulose
Der
Fluss
der
genetischen
Information aller
bekannten
lebenden
Organismengeht
von:
DNA
RNA
Protein
Biologische
Makromoleküle
erfüllen
diverse spezifische
Funktionen, die sich
substantiell
von klassischen
Polymeren
unterscheiden
Alle
Moleküle
in einem
lebendem
Organismus
sind
entweder
Proteine oder
können
als
das Produkt
von Protein-”Arbeit”
angesehen
werden.
DNA Replikation, RNA Transkription, Translation und Protein Biosynthese
• Biologische
Makromoleküle
als BiopolymereMoleküle, die in lebenden
Organsimen
synthetisiert
werden, mit
mehr
als
100 Atomen
(ca. 1000 Da
, Biochemie: Molekulare
Masse ausgedrückt
in Dalton , 1 Da=1 atomare
Masseneinheit
= 1/12 der
Masse von einem
12C)
Modularer
Aufbau n x Monomer + Energie
(n-1)xH2
O + Polymer
Strukturebenen
von biol. Makromolekülen
Monomere
Sequenz
der
Monomere
im
Polymer
Primärstruktur
Strukturen
höherer
Ordnung
Sekundärstruktur
Strukturelemente
Tertiarstruktur
gefaltetes
Polymer (3D-Struktur)
Quartärstruktur
Aggregate von Makromolekülen
PrimärstrukturProteine
n x Monomer + Energie
(n-1)xH2
O + Polymer
Monomer:
Peptidbindung
Proteine
20 verschiedene
Monomerreste
PrimärstrukturNukleinsäuren
Monomer:
PrimärstrukturNukleinsäuren
Monomer:
n x Monomer + Energie
(n-1)xH2
O + Polymer
Primärstruktur
Polysaccharide
Monomer:
n x Monomer + Energie
(n-1)xH2
O + Polymer
Strukturen
höherer
Ordnung
Strukturebenen
von biol. Makromolekülen
Monomere
Sequenz
der
Monomere
im
Polymer
Primärstruktur
Strukturen
höherer
Ordnung
Sekundärstruktur
Strukturelemente
Tertiarstruktur
gefaltetes
Polymer (3D-Struktur)
Quartärstruktur
Aggregate von Makromolekülen
Strukturen
höherer
Ordnung
Proteine
Sekundärstruktur
Strukturelemente
Tertiarstruktur
gefaltetes
Polymer (3D-Struktur)
-Helix
-Faltblatt
Strukturen
höherer
Ordnung
Nucleinsauren
Sekundärstruktur
Strukturelemente
Tertiarstruktur
gefaltetes
Polymer (3D-Struktur)
A-T und G-C Paarung
Strukturen
höherer
Ordnung
Polysaccharide
Lipide