Grundlagen für die Biochemie 1 PDF

Grundlagen für die Biochemie 1 PB – EuD24 Dr. Steffen Theobald ▶ Bachelorstudiengang Berner Fachhochschule | Ernährung Haute écoleund t Diätetik bernoise | Bern University of Applied Sciences...

Grundlagen für die Biochemie 1 PB – EuD24 Dr. Steffen Theobald ▶ Bachelorstudiengang Berner Fachhochschule | Ernährung Haute écoleund t Diätetik bernoise | Bern University of Applied Sciences spécialisée Lernziele ▶ Du kennst den Aufbau und die Elementarteilchen von Atomen und Molekülen ▶ Du kennst die Grundstruktur des Periodensystems und weisst, warum Elemente in Gruppen und Perioden angeordnet sind ▶ Du kannst die Hauptbausteine des Lebens benennen ▶ Du kennst verschiedene Darstellungsarten von Strukturformeln und kannst Moleküle daran erkennen ▶ Du kennst die in der Biochemie vorkommenden Bindungsarten von Molekülen und kannst Beispiele dazu nennen Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 2 Vorbereitungsauftrag, und/oder Selbststudiumsauftrag zur Nachbereitung Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 3 Lernvideos zu Grundlagen der Chemie - laaangsam ▶ Das Periodensystem der Elemente (PSE) ▶ 3sat-Doku – PSE (sehr unterhaltsam, zum Einstieg) https://www.youtube.com/watch?v=V31_AEb6-hY ▶ Das Periodensystem der Elemente (PSE) ▶ Herr Wenns erklärt`s – PSE https://www.youtube.com/watch?v=ypgXmYTDQMY ▶ Atombau ▶ Herr Wenns erklärt`s – Atombau https://www.youtube.com/watch?v=rSRCPyPneNc ▶ Wertigkeit von Elementen ▶ Herr Wenns erklärt`s – Wertigkeit https://www.youtube.com/watch?v=O81gftY2-Os ▶ Reaktionsgleichungen aufstellen und ausgleichen ▶ Herr Wenns erklärt´s – Reaktionsgleichungen https://www.youtube.com/watch?v=AsDQIR0i_oM Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 4 Wozu muss ich eigentlich Biochemie lernen, wenn ich Ernährungsberater/in werden will… ▶ um zu wissen, wie ein gesunder Körper auf der molekularen Ebene funktioniert ▶ um zu verstehen, was genau die Ursache für eine Krankheit ist. Wichtig für die ▶ Ernährungstherapie ▶ medikamentöse Therapie ▶ Wechselwirkung zwischen Medikamenten und Lebensmitteln (LM) ▶ um Lebensmittelinhaltsstoffe und deren Wirkungen im Körper zu kennen und zu verstehen Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 5 Was bringst Du mit an (Bio)chemie-Kenntnissen? Struktur von Saccharose Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 6  …to the microcosm of biochemistry! Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 7  Von der Zelle… Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 8 …auf die atomare und molekulare Ebene Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 9 Das Periodensystem der Elemente – PSE Spalten= Gruppen Zeilen= Perioden/Schalen IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VII VIIIA A= Hauptgruppen, B= Nebengruppen Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 10 Die Hauptbausteine des Lebens Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 11 Atomaufbau Atome bestehen aus einem ▶ Kern (Nukleus) ▶ Protonen (1u) ▶ Neutronen (1u) ▶ Elektronenhülle ▶ Elektronen, die auf „Bahnen“ bzw. „Schalen“ um den Kern kreisen ▶ Elektronen haben eine vernachlässigbare Masse Berner Fachhochschule Huch, R. | Haute (2015): Mensch, école Körper, spécialisée Krankheit. bernoise 7. Aufl. | BernElsevier München: University of Applied Sciences 12 Das Periodensystem der Elemente – PSE Zeilen= Perioden/Schalen IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VII VIIIA A= Hauptgruppen, B= Nebengruppen Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 13 Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences Huch, R. 2015 14 Warum sind die Schalen wichtig? Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 15 Aus mehreren Atomen entstehen Moleküle (= chemische Verbindungen) ▶ Durch Auffüllen der äussersten Schale mit Elektronen bis zur maximalen möglichen Anzahl ▶ 1. Periode= max. 2 ▶ 2. Periode= max. 8 ▶ 3. Periode= max. 8 ▶ Auffüllen ist möglich durch ▶ Aufnehmen vom Partner ▶ Abgeben an den Partner ▶ Teilen mit dem Partner Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 16 Warum sind die Gruppen wichtig? Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 17 Das Periodensystem der Elemente – PSE Spalten= Gruppen IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VII VIIIA A= Hauptgruppen, B= Nebengruppen Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 18 Gleiche Gruppe= gleiche Anzahl an Elektronen auf der äussersten Schale Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 19 Welche Arten von Bindungen können Atome eingehen? Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 20 Bindungsarten - Übersicht ▶ Ionenbindung ▶ Elektronenpaarbindung= kovalente Bindung ▶ Einfach-/Mehrfachbindungen ▶ unpolare Elektronenpaarbindung ▶ polare Elektronenpaarbindung ▶ Sonderfall: Wasserstoffbrückenbindung ▶ Delokalisierte Bindung ▶ (Komplexbindung) ▶ (Metallbindung) Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 21 I. Ionische Bindung (Ionenbindung) ▶ Ionische Bindungen entstehen, indem ein Atom die Bildquelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Ionic_crystal#/media/File:Sodium_chloride_crystal.png Elektronen von einem anderen Atom aufnimmt (oder an das andere abgibt), d.h. nicht mit ihm teilt ▶ Ionische Bindungen entstehen meist zwischen Metallen und Nichtmetallen ▶ Feststoffe mit ionischen Bindungen bilden ein Ionengitter blau= Natriumionen grün= Fluoridionen ▶ Feststoffe, die in Wasser gelöst werden, zerfallen (= dissoziieren) in frei bewegliche Ionen (z.B. im Blut, Zellflüssigkeit, Urin) Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 22 Ionische Bindung - Beispiele ▶ Salze und Oxide ▶ fest in einem Ionengitter, oder NaF ▶ gelöst als frei bewegliche Ionen Na + + F- ▶ Säuren ▶ anorganische (z.B. Salzsäure) H+ + Cl- ▶ organische (z.B. Essigsäure) H+ + H3C-COO- ▶ Basen ▶ Natriumhydroxid (fest) NaOH ▶ Natronlauge (gelöst) Na+ + OH- Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 23 Kovalente Bindung Synonyme: Elektronenpaarbindung, Atombindung die Partner teilen Elektronen, d.h. sie benutzen sie gemeinsam, um die äusserste Schale voll zu besetzen, d.h. Edelgaskonfiguration zu erreichen ▶ Kovalente Bindungen entstehen zwischen gleichen oder verschiedenen Nichtmetallatomen ▶ Alle gasförmigen Elemente liegen nicht als einzelne Atome, sondern kovalent gebunden vor (Ausnahme: Edelgase) Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 24 Huch, R. 2015 Beispiele für kovalente Bindungen ▶ Methan CH4 ▶ Reaktionsgleichung: C + 2 H2 → CH4 Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 25 Polare vs. unpolare kovalente Bindung ▶ Polare kovalente Bindung: Die Partner teilen sich die gemeinsamen Elektronen, aber ungleichmässig ▶ Bsp. Wasser polare kovalente Verbindung, auch als „Dipol“ bezeichnet ▶ Die Valenzelektronen des Wasserstoffs werden vom Sauerstoff etwas zu ihm gezogen, sodass dort eine negative Teilladung (-) entsteht ▶ Unpolare kovalente Bindung ▶ Die Valenzelektronen werden von beiden Partnern gleich oder ähnlich stark angezogen ▶ Bsp. Sauerstoff ▶ Bsp. Methan: unpolare Bindung ▶ Ursache: Elektronegativität 26 → Lehre in KW40 Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences Wasserstoffbrückenbindung ▶ Lockere, „unechte“ Bindung zwischen den polaren Enden des Wassers untereinander oder anderen polaren Molekülen ▶ führt zu einem lockeren Verbund von Molekülen untereinander ▶ Kann andere Moleküle oder Ionen in einer Lösung stabilisieren Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 27 Wie kann man chemische Formeln zeichnerisch darstellen? Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 28  Je nachdem, was man zeigen will… Elektronen- Valenzstrich- Keilstrich- Skelett- Summen- formel Nicht Nicht H2O möglich möglich C2H4O2 ▶ Selbststudium: https://de.wikipedia.org/wiki/Strukturformel Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 29 Selbststudiumsauftrag Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 30 Lernvideos zu Grundlagen der Chemie – zackig! ▶ Diverse Videos von „The Simple Club“ ▶ Zugriff ▶ Schlüsselwörter in Google eingeben ▶ Youtube AND ▶ The SimpleClub AND ▶ Begriffe, die auf Folie 4 genannt werden Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 31 Literatur ▶ Horn, F. (2020): Biochemie des Menschen. 8. Aufl. Thieme: Stuttgart ▶ Huch, R. (2022): Mensch, Körper, Krankheit. 9. Aufl. München: Elsevier ▶ Moore, J.T. (2020): Chemie kompakt für Dummies. 2. Aufl. Weinheim: Wiley-VCH Berner Fachhochschule | Haute école spécialisée bernoise | Bern University of Applied Sciences 32