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Biomoleküle
Was sind Biomoleküle?
Biomoleküle sind organische Moleküle, die in Lebewesen vorkommen. Sie besitzen in der Regel mehrere funktionelle Gruppen, aus denen sich ihre chemischen und biologischen Eigenschaften ableiten.
Funktionelle Gruppen erkennen
Organische Moleküle – Formeln und Geometrie
Mit dem Tool erkennst du die Gruppen in vorgegebenen Molekülen, der 3D Viewer zeigt sie räumlich.
3 Übungsaufgaben
Mehrere funktionelle Gruppen in einem Molekül
Kohlenhydrate
Kohlenhydrat-Moleküle besitzen mindestens zwei Hydroxygruppen und eine Carbonylgruppe (Polyhydroxycarbonylverbindungen). Die einzelnen Moleküle bilden intramolekular einen Ring; durch Verknüpfung der Ringe (glykosidische Bindungen) entstehen aus Monosacchariden Di- und Polysaccharide.
In wässriger Lösung liegen Glucose und Fructose überwiegend als Ring vor (im festen Zustand ausschließlich). Die Fischer-Projektionsformel zeigt die offene Kette, die Haworth-Projektionsformel den Ring.
Kohlenhydrate – Moleküle
Fischer-Projektionsformeln zeichnen – Aldosen und Ketosen
Stereochemie – Chiralität, Enantiomere, Diastereomere
Mit dem 3D Kohlenhydrate-Viewer kannst du die Moleküle räumlich betrachten und den Ringschluss sowie die Bildung der glykosidischen Bindung beobachten. Mit dem Tool zeichnest du Fischer-Projektionsformeln von vorgegebenen Molekülen. Mit dem Stereochemie-Viewer analysierst du unter anderem Chiralitätszentren (C*).
2 Übungsaufgaben
Mono-, Di- und Polysaccharide
Fette
Ein Fettmolekül ist ein dreifacher Ester aus einem Glycerin-Molekül und drei Fettsäure-Molekülen. Ob ein Fett fest ist oder flüssig, hängt allein an der Struktur der Fettsäuren: Gesättigte Ketten liegen dicht beieinander, ungesättigte haben durch die Z-Doppelbindung einen Knick und passen schlechter zusammen.
Mit Lauge lassen sich Fette spalten — das ist die Verseifung, und dabei entsteht Seife.
Biomoleküle – Fette und Fettsäuren
Baseninduzierte Esterhydrolyse – Reaktionsmechanismus
Mit dem 3D Viewer kannst du Fettmoleküle mit ausgewählten Fettsäure-Molekülen zusammenbauen. Die Simulation zeigt den Mechanismus der baseninduzierten Esterhydrolyse. Auf diese Weise werden Seifen aus Fetten hergestellt.
11 Übungsaufgaben
Bau des Fettmoleküls
Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren
Verseifung
Aminosäuren und Proteine
Aminosäure-Moleküle besitzen eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe. Sie sind damit Ampholyte und liegen im festen Zustand stets als Zwitterion vor — in Lösung hängt es vom pH-Wert ab. Durch Verknüpfung entsteht unter Wasserabspaltung die Peptidbindung. Aminosäureketten nennt man Peptide bzw. — bei mehr als 100 Aminosäuren — Proteine.
Biomoleküle – Aminosäuren und Peptide
Mit dem 3D Viewer kannst du Peptide aus selbst gewählten Aminosäuren zusammenbauen und deren räumliche Struktur betrachten. Und du kannst die Bildung von Peptidbindungen als Animation ablaufen lassen.
2 Übungsaufgaben
Die Peptidbindung
Enzyme und DNA
Enzyme sind Proteine, die als Biokatalysatoren wirken: Sie senken die Aktivierungsenergie und arbeiten dabei hochspezifisch: Nur ein passendes Substrat wird im aktiven Zentrum gebunden, das sich dabei an das Substrat anpasst. Die DNA speichert die Bauanleitung für genau diese Proteine.
