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In diesem Tafelbild werden dir die wichtigsten Eigenschaften der Moleküle erklärt, die das Leben erst möglich machen. Dazu werden im Tafelbild drei Kategorien vorgestellt.
Kohlenhydrate
Wie der Name bereits beschreibt, handelt es sich bei Kohlenhydraten um Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasser, chemisch gesehen also C, H, und O. Ein biologisch zentrales Kohlenhydrat ist der Einfachzucker Glukose C6H12O6, da dieser neben Wasse, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid ein Bestandteil der Zellatmung wie auch der Photosynthese darstellt. Im Tafelbild wird ein solcher Einfachzucker symbolische als Sechseck dargestellt, wobei die Glukose keineswegs der einzige Einfachzucker ist. Zweifachzucker bestehen aus zwei Einfachzuckern. Ein bekannter Vertreter wäre hier die Lactose, welcher in Milch enthalten ist und unter gewissen Umständen zur Lactoseintoleranz führen kann. Während einfach und Zweifachzucker für unser Geschmacksempfinden als süss wahrnehmbar sind, ist dies bei Mehrfachzuckern nicht der Fall. Mehrfachzucker dienen vor allem als Energiespeicher wie etwa als Glykogen in Tieren oder als Stärke in Pflanzen. Der grosse Vorteil an diesen Molekülen ist, dass so grosse Mengen an Einfachzuckern gebunden werden können ohne das Auftreten osmotischer Aktivität und der damit einhergehenden Deplasmolyse der Zellen.
Lipide
Lipide die Umgangssprachlich auch einfach als Fette bezeichnet werden, haben im Gegensatz zu den Kohlenhydraten und Polypeptiden einen sehr variablen Bauplan. Ihnen allen ist jedoch gemein, dass sie über einen hydrophoben, also einen nicht wasserlöslichen, Teil verfügen. Genau dieser hydrophobe Teil ermöglicht es ihnen, ihrer Funktion nachzukommen. So bilden beispielsweise Phospholipide alleine aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften selbstständig ein Doppelschicht, die in sämtlichen Lebewesen als Zellmembran oder internenr Membran zur Kompartimentierung der Zelle unerlässlich ist. Triglicerinde wiederum werden als langfristiger Energiespeicher etwa im Fettgewebe des Menschen eingesetzt, während Steroide wichtige Funktionen in Zellmembranen oder als Hormone im tierischen Körper übernehmen. Die verschiedenen Baupläne werden vereinfacht im Tafelbild dargestellt.
Polypeptide
Diese Kategorie von Biomolekülen wird umgangssprachlich auch als Proteine bezeichnet. Der Fachbegriff erklärt jedoch bereits, wie der Bauplan aussieht. Wie im Tafelbild dargestellt, handelt sich um eine lange Kette von Peptidbindungen. Solche Bindungen kommen zwischen verschiedenen Aminosäuren zustande, wobei 20 immer gleiche Aminosäuren die Grundlage aller Proteine in den allermeisten Lebewesen darstellen. Obwohl Proteine somit blosse Ketten von Aminosäuren sind, können sie die unterschiedlichsten Formen und Funktionen haben und in der Zelle etwa als Enzyme funktionieren. Dafür verantwortlich ist einerseits die Sequenz der Aminosäuren, andererseits jedoch vor allem die Struktur, also die Faltung der Ketten, welche zu einem grossen Teil automatisch aufgrund der chemischen Eigenschaften der Aminosäuren stattfindet. In Abhängigkeit der Betrachtungsebene werden dabei vier Strukturtypen unterscheiden:
- 1°-Struktur ➞ Die Abfolge der Aminosäuren
- 2°-Struktur ➞ Kleine Faltungsmuster wie etwa Alpha-Helices oder Beta-Faltblätter
- 3°-Struktur ➞ Die Abfolge aller 2° Strukturen eines Polypeptids
- 4°-Struktur ➞ Die Interaktion verschiedener Polypeptidketten und und ihrer Strukturen zu einer funktionellen Einheit.
Mit nur 20 verschiedenen Aminosäuren ist es also möglich eine fast endlose Vielfalt an Proteinen zu erstellen, die von den jeweiligen Organismen für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt werden können. Ein konkretes Beispiel dafür welchen Einfluss die Faltung eines Proteins auf seine Funktion hat, findest zu im Tafelbild über Prione.