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Fur die kritischen Bemerkungen und die Unterstutzung bei der Abfassung des Buches sind wir einer groBen Reihe von Kollegen zu Dank verpflichtet. Insbe sondere den Herren Dr. CHARLES EpSTEIN, Dr. E. FRANK KORMAN und Dr. HAROLD BAUM haben wir fUr Mitarbeit und Assistenz zu danken. Dr. MARY BUELL hatte die Korrekturen und Manuskriptdurchsicht ubernommen. Fraulein SONIA KINGAN schliel3lich hatte die muhevolle Arbeit der Manuskriptniederschrift auf sich genommen. November 1966 DAVID E. GREEN ROBERT F. GOLDBERGER Inhaltsverzeichnis Kapitel 1: Einfiihrung in die Chemie des Lebens ....................... 1 Kapitel 2: Atome und Molektile der Zelle ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . . . . . . Die Elemente oder Atome der Zelle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Die Zentralstellung des Kohlenstoffs ............................. 7 Die Zentralstellung des Wassers .................................. 7 WaBrige und nichtwaBrige Ph as en der Zelle ....................... 8 Anzahl, GroBe und Funktion der Molekiile der Zelle ................ 8 An cellularen Prozessen beteiligte Molekiilgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Die Eigenschaften "biologischer" Molekiile ........................ 10 Anpassung der Molekiile fUr die cellularen Aufgaben ................ 12 Auswahl der Molekiile fUr biologische Aufgaben .................... 12 Die Universalitat der cellular en Komponenten ..................... 17 Kapitel 3: Makromolektile 18 Polysaccharide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 . . . . . . . . . . . . . . Proteine ...................................................... 22 Die Struktur der Proteine ....................................... 23 N ucleinsauren ................................................. 28 Phospholipide ................................................. 30 Kapitel 4: Enzyme ................................................. 33 Die Spezifitat der Enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 . . . . . . . . . . . EinfluB von Temperatur und vVasserstoff-Ionenkonzentration ........ 34 Enzymgehalt der Zelle .......................................... 35 Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 . . . . . . Struktur der Enzyme ........................................... 36 Kontrollfaktoren der Enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 . . . . . . . . . . Extracellulare Enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 . . . . . . . . . . . . Reversibilitat ............................ . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 . . . . . Enzymklassifizierung ........................................... 40 Mechanismus der enzymatischen Katalyse ..... . . . . . . . . . . . . . . . . 43 . . . . Das Atom-Modell des IX-Chymotrypsins ........................... 44 Bildung einer kovalenten Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 . . . . . . . .
Contents
1: Einführung in die Chemie des Lebens.- 2: Atome und Moleküle der Zelle.- Die Elemente oder Atome der Zelle.- Die Zentralstellung des Kohlenstoffs.- Die Zentralstellung des Wassers.- Wäßrige und nichtwäßrige Phasen der Zelle.- Anzahl, Größe und Funktion der Moleküle der Zelle.- An cellulären Prozessen beteiligte Molekülgruppen.- Die Eigenschaften „biologischer"Moleküle.- Anpassung der Moleküle für die cellulären Aufgaben.- Auswahl der Moleküle für biologische Aufgaben.- Die Universalität der cellulären Komponenten.- 3: Makromoleküle.- Polysaccharide.- Proteine.- Die Struktur der Proteine.- Nucleinsäuren.- Phospholipide.- 4: Enzyme.- Die Spezifität der Enzyme.- Einfluß von Temperatur und Wasserstoff-Ionenkonzentration.- Enzymgehalt der Zelle.- Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen.- Struktur der Enzyme.- Kontrollfaktoren der Enzyme.- Extracelluläre Enzyme.- Reversibilität.- Enzymklassifizierung.- Mechanismus der enzymatischen Katalyse.- Das Atom-Modell des ?-Chyrnotrypsins.- Bildung einer kovalenten Bindung.- Der Grund- und der Übergangszustand.- Mehrschrittkatalyse und Aktivierungsenergie.- Die konzertierte Aktion während der Katalyse.- 5: Enzyme, Spurenelemente, Coenzyme.- Prosthetische Gruppen.- Funktionen der Coenzyme.- Mechanismus der Coenzymwirkung.- Zusammenhang zwischen Struktur und Wirkung der prosthetischen Gruppen.- 6: Der Energiehaushalt.- Lagerung der biologischen Energie.- Thermodynamische Betrachtungen zur Energiebereitstellung.- ATP bei synthetischen Reaktionen.- Die Natur der energiereichen Bindungen.- 7: Energieliefernde biochemische Prozesse.- Der Citronensäurecyclus.- Glykolyse.- Der Pentosecyclus.- Weg des Kohlenstoffs bei der Photosynthese.- Energiebildung und Stoffwechsel.- 8: Energieabhängige Synthesen.-Formen chemischer Energie.- Kinasen.- Mechanismus der Acetokinasereaktion.- NADPH als Energiequelle der Fettsäuresynthese.- Umkehrung des Citronensäurecyclus durch Ferredoxin.- 9: Energieübertragungen.- Energieumwandlungen.- Mitochondrien.- Die oxydative Phosphorylierung.- Die Ionentranslokation.- Die Schwellung der Mitochondrien.- Umgekehrter Elektronenfluß.- Wasserstofftransport unter Energieverbrauch.- Aktivitätsverlust der Mitochondrien nach ihrer Zerstörung.- Physiologische Bedeutung der Mitochondrienaktivitäten.- Die Translocasehypothese.- Kontrolle der Atmung.- Der Wirkungsgrad der Kopplung.- Energie-übertragende Systeme und Membranen.- Der Chloroplast.- Die Muskelkontraktion.- 10: Die Zellmembranen.- Die Definition einer Membran.- Die Membransysteme.- Die Plasmamembran.- Das endoplasmatische Reticulum.- Die Kernmembran.- Die mitochondriale und Chloroplastenmembran.- Membrane spezialisierter Zellen.- Allgemeine Bemerkungen zu den Membransystemen.- Stabilität der Membransysteme.- Membransysteme und Kontrollmechanismen.- Erhaltung der Membransysteme.- Der vektorielle Charakter der Membransysteme.- Die Permeabilität der Membransysteme.- Membranen und Stoffwechselketten.- 11: DNS, RNS und Proteinsynthese.- Nucleinsäuren und Gene.- Replikation der DNS.- Proteinsynthese.- Die Transkription.- Die Translation.- Bildung organisierter Proteinsysteme.- 12: Kontrollmechanismen lebender Systeme.- Stoffwechselkontrolle.- Reaktionskontrolle durch chemische Gleichgewichte.- Kontrolle durch Reaktionsgeschwindigkeiten.- Autokatalyse.- Endprodukthemmung.- Kontrolle der Proteinsynthese.- DNS- und RNS-Synthese.- Kontrollmechanismen höherer Organismen.- Differenzierung.- Zentralnervensystem.- 13: Biochemie und Krankheit.- Einfache chemische Krankheiten.- Komplexechemischer Krankheiten.- Anscheinend nicht-chemische Krankheiten.- 14: Pharmaka und Gifte.- Das Konzept von Gift und Pharmakon.- Unspezifische und spezifische Gifte.- Penetration der Gifte.- Ausgewählte Beispiele.- 15: Universelle biochemische Fakten.- Vergleichende Biochemie.- 16: Evolutionäre Prozesse und universelle Mechanismen.- 17: Aspekte biochemischer Forschungen.- Die drei Phasen biochemischer Forschung.- Probleme der Zukunft.- Untersuchung biologischer Systeme.- Stil biochemischer Forschung.- Nachwort.
