text: Biochemie und Molekularbiologie: Wie das Leben funktioniert
  Veröffentlicht am June 4, 2020 30. Dezember 2020
  JAHR: ???? | LÄNGE: 36 Teile (Jeweils 30 Minuten) | QUELLE: TGC
  01. Biochemie ist die Wissenschaft von uns
  Beginnen Sie mit dem Thema, das Professor Ahern "die Wissenschaft von uns" nennt - der Biochemie und ihrer verwandten Molekularbiologie, die uns beide sagen, wer wir sind. Entdecken Sie die Handvoll Elemente, die an biochemischen Reaktionen beteiligt sind. die Bindungen, die sie bilden; und die breite Palette der resultierenden Moleküle, einschließlich Aminosäuren, die die Bausteine ​​von Proteinen sind. Lernen Sie auch die wichtigsten Arten lebender Zellen kennen.
  02. Warum Wasser lebenswichtig ist
  Untersuchen Sie, warum Wasser so einzigartig für das Leben geeignet ist. Wassermoleküle bestehen aus zwei Wasserstoffatomen für jedes Sauerstoffatom und haben aufgrund der ungleichmäßigen Anordnung gemeinsamer Elektronen eine polare Ladung. Sehen Sie, wie diese einfache Funktion es Wasser ermöglicht, Zucker und Salze aufzulösen, während Öle und Fette unberührt bleiben. Erfahren Sie auch, was Wasserlösungen sauer oder basisch macht und wie diese Eigenschaft auf der pH-Skala gemessen wird.
  03. Aminosäuren: 20 Bausteine ​​des Lebens
  Machen Sie eine Tour durch die 20 Aminosäuren, die sich in verschiedenen Kombinationen und Sequenzen zu Proteinen verbinden. Proteine ​​sind neben Wasser die am häufigsten vorkommenden Moleküle in allen bekannten Lebensformen. Proteine ​​sind auch die verschiedensten biologischen Moleküle und bilden alles, von Enzymen und Hormonen bis hin zu Antikörpern und Muskelzellen - alles basierend auf einem Alphabet aus 20 Grundbausteinen.
  04. Von den Peptidbindungen zur Proteinstruktur
  Erleben Sie, wie Struktur und Funktion in Enzymen zusammenhängen, einer Gruppe von Proteinen, die biochemische Reaktionen dazu anregen, mit erstaunlicher Geschwindigkeit zu laufen. Ein Beispiel ist die OMP-Decarboxylase, ein Enzym, das in 0,02 Sekunden eine entscheidende Komponente der DNA produziert, im Vergleich zu den 78 Millionen Jahren, die die Reaktion normalerweise dauern würde! Analysieren Sie die Mechanismen hinter diesen scheinbaren Supermächten.
  08. Enzymregulation in Zellen
  Wie kontrollieren Zellen die enorme Kraft von Enzymen? Untersuchen Sie, wie Zellen die Enzymaktivität regulieren, indem Sie die Synthese und den Abbau von Biomolekülen steuern. Ein Grund, warum Biochemiker sich so sehr für Enzyme interessieren, ist, dass viele Erkrankungen auf eine übermäßige oder unzureichende Enzymaktivität zurückzuführen sind. Betrachten Sie Beispiele wie Hämophilie, Bluthochdruck und hohen Cholesterinspiegel.
  09. Fettsäuren, Fette und andere Lipide
  Lipide sind eine vielfältige Gruppe von Molekülen, zu denen Fette, Öle, Wachse, Steroide, Hormone und einige Vitamine gehören. Untersuchen Sie die Fette, die uns in unserer Ernährung und Körperform besessen machen, insbesondere Triglyceride in ihrer gesättigten und ungesättigten Form. Untersuchen Sie anschließend die Rolle von Lipiden bei der Energiespeicherung und der Zellmembranstruktur und decken Sie die zahlreichen gesundheitlichen Vorteile der Lipidvitamine ab: A, D, E und K.
  10. Zucker: Glukose und die Kohlenhydrate
  12. Zucker und Fettsäuren abbauen
  Ein Stoffwechselweg ist eine Reihe von biochemischen Reaktionen, bei denen das Produkt von einem als Substrat für das nächste dient. Biochemiker vergleichen diese Wege mit Straßenkarten, die das Reaktionsnetzwerk zeigen, das von einer Chemikalie zur nächsten führt. Folgen Sie dem Stoffwechselweg namens Glykolyse, der Glukose und andere Zucker aufbricht. Verfolgen Sie dann den Weg für die Oxidation der Fettsäuren.
  13. Stoffwechsel trifft sich im Zitronensäurezyklus
  Die Produkte aus den Reaktionen der vorherigen Vorlesung treten nun in den Krebs-Zitronensäure-Zyklus ein. Das Ergebnis dieser Reaktionen hängt wiederum mit vielen anderen Pfaden zusammen, wobei der Krebszyklus als Drehscheibe für den komplizierten Verkehr von Stoffwechselzwischenprodukten dient. Verwenden Sie nach der Entschlüsselung des Krebszyklus ein tiefes Rätsel um Krebszellen, das neue Therapien für die Krankheit vorschlägt.
  14. Energiegewinnung bei Tieren und Pflanzen
  Sehen Sie, wie Zellen komplexe und miteinander verbundene Stoffwechselwege verwalten, insbesondere als Reaktion auf Bewegung und einen sitzenden Lebensstil. Entdecken Sie dann das Geheimnis warmblütiger Tiere und was Neugeborene mit Grizzlybären im Winterschlaf gemeinsam haben - mit Lektionen zur Bekämpfung von Fettleibigkeit. Erfahren Sie auch mehr über ein Medikament aus den 1930er Jahren, das Menschen dabei half, im Schlaf Fett zu verbrennen - da es sie tötete.
  18. Wie Pflanzen Kohlenhydrate und andere Metaboliten herstellen
  Untersuchen Sie, wie Pflanzen Sonnenlicht und Reduktionsreaktionen nutzen, um aus Kohlendioxid und Wasser Kohlenhydrate aufzubauen. Diese Synthese von Nahrungsmitteln aus Luft und Wasser erfolgt in einer Reihe von Reaktionen, die als Calvin-Zyklus bezeichnet werden. Während Menschen Pflanzen für Nahrung und Ballaststoffe nutzen, nutzen wir auch eine Vielzahl anderer Pflanzenmoleküle, die als Sekundärmetaboliten bezeichnet werden. Dazu gehören Aromen, Farbstoffe, Koffein und sogar Katzenminze.
  19. Recycling von Stickstoff: Aminosäuren, Nukleotide
  Stickstoff ist eine Schlüsselkomponente von Aminosäuren, DNA und RNA, aber tierische und pflanzliche Zellen können keinen freien Stickstoff aus der Luft extrahieren. Sehen Sie, wie Bakterien zur Rettung kommen. Folgen Sie dann dem Stickstoffstrom von Bakterien zu Pflanzen zu uns. Schauen Sie sich auch Strategien an, um unsere Abhängigkeit von umweltschädlichen Stickstoffdüngern zu verringern, indem Sie das Geheimnis von 16 Fuß hohen Maispflanzen aus Mexiko ausnutzen.
  20. Essen, Antioxidantien und das Mikrobiom
  Entdecken Sie, wie Sie auf eine Weise essen, die den Schaden minimiert und die unvermeidlichen Schäden durch das Leben effizient behebt. Erfahren Sie, dass bestimmte Kochmethoden die Bildung schädlicher Verbindungen erhöhen können. Und Substanzen wie Antioxidantien, die in einigen Lebensmitteln enthalten sind, können die Auswirkungen schädlicher chemischer Reaktionen in Zellen verringern. Behandeln Sie auch die jüngsten Erkenntnisse über Darmbakterien, die unsere Ansichten zur Ernährung verändert haben.
  21. Hormone, Stress und Zellteilung
  Wenn Sie einen heißen Ofen berühren, ziehen Sie sich sofort zurück. Wie verarbeiten Nervenzellen Informationen so schnell? Verfolgen Sie Nervenimpulse, an denen elektrische Signale und Neurotransmitter beteiligt sind, während sie von Neuron zu Neuron und von Neuron zu Muskelzellen übertragen werden. Untersuchen Sie Moleküle, die die Übertragung von Nerven blockieren, wie z. B. Schlangengift- und Botox-Behandlungen, und untersuchen Sie die Rolle von Dopamin bei Suchtverhalten.
  23. Die Biochemie unserer Sinne
  Die meisten Reaktionen, die Sie bisher untersucht haben, treten außerhalb des alltäglichen Bewusstseins auf. Untersuchen Sie nun die wichtigsten biochemischen Signale, die wir gewöhnlich bemerken: die molekularen Reaktionen, die die fünf Sinne hervorrufen. Analysieren Sie die sensorischen Ursprünge von Farben, Geräuschen, Geschmäcken, Gerüchen und Berührungen und ordnen Sie sie dem Nervensystem zu. Beobachten Sie, wie die Sinne "abgestimmt" sind, um unser Überleben zu verbessern.
  24. Von der Biochemie zur Molekularbiologie
  Verfolgen Sie die Wege zweier weit verbreiteter Moleküle: Koffein und Fructose. Koffein täuscht den Körper - normalerweise harmlos - vor, die Glukose im Blut zu erhöhen, während zu viel Fruktose zu einer ungesunden Ansammlung von Fett in der Leber führen kann. Konzentrieren Sie sich dann auf zwei Themen, die mit dem bevorstehenden molekularbiologischen Segment des Kurses zusammenhängen: Androgenunempfindlichkeit und die molekularen Mechanismen des Alterns.
  25. DNA und RNA: Informationen in der Struktur
  Fahren Sie mit dem letzten Drittel des Kurses fort, in dem Sie sich mit Molekularbiologie befassen, die sich mit der Biochemie der Reproduktion befasst. Machen Sie sich mit der DNA vertraut und wie sich ihre Doppelhelixstruktur auf ihre Funktion auswirkt. Schauen Sie sich dann das einzelsträngige RNA-Molekül an, das eine zentrale Verbindung im Prozess darstellt: "DNA macht RNA macht Protein." Überlegen Sie auch, wie Viren mit sehr wenig DNA oder RNA gedeihen.
  26. DNA-Replikation in Bakterien; PCR im Labor
  Zellen sind sehr bemüht, Mutationen zu verhindern. Glücklicherweise sind diese Maßnahmen nicht ganz perfekt, da die Natur auf Mutationen angewiesen ist, um die Evolution voranzutreiben. Untersuchen Sie die Methoden, mit denen Zellen Änderungen an ihrer DNA minimieren. Finden Sie heraus, dass die DNA-Reparatur die Krebsbehandlung beeinträchtigen kann, wenn die bösartigen Zellen die medizinische Therapie überleben, indem sie ihre DNA schneller reparieren, als die Behandlung die Reparatur stoppen kann.
  29. DNA-Rekombination, Geneditierung, CRISPR
  Tauchen Sie tiefer in die DNA-Replikation ein und erfahren Sie, dass ein Prozess namens genetische Rekombination sicherstellt, dass keine zwei Individuen dieselbe DNA haben, es sei denn, es handelt sich um Zwillinge, die aus einem einzigen befruchteten Ei stammen. Verfolgen Sie die neuen Technologien, die sich aus unserem Verständnis der Rekombination und Reparatur von DNA ergeben haben, insbesondere CRISPR, das eine präzise Veränderung von Gensequenzen ermöglicht.
  30. Transkription von DNA in RNA
  RNA ist mehr als nur eine Kopie der DNA-Blaupause. Konzentrieren Sie sich auf die Synthese von RNA und erläutern Sie, wie sie sich von der DNA-Replikation unterscheidet. Erfahren Sie auch, wie menschliche Zellen ihren genetischen Code mischen, um mit weniger als 30.000 codierenden Sequenzen etwa 100.000 verschiedene Proteine ​​herzustellen. Sehen Sie schließlich, wie das Wissen über die nach dem Tod auftretende Transkription Forensikern hilft, den Zeitpunkt des Todes genau zu bestimmen.
  31. Translation von RNA in Proteine
  Erfahren Sie, wie Zellen das Problem lösen, Informationen in Messenger-RNA zu lesen und zur Steuerung der Proteinsynthese zu verwenden. Konzentrieren Sie sich darauf, wie verschiedene Teile des Übersetzungsapparats durch sequenzspezifische Interaktionen zusammenarbeiten. Entdecken Sie auch, wie Antibiotika Bakterien abtöten und was das Bioterrormittel Ricin so tödlich macht. Schließen Sie mit der Untersuchung von Techniken zur Herstellung biologischer Medikamente nach Bedarf.
  32. Proteinsynthesekontrollen und Epigenetik
  Erforschen Sie die Kontrollen, die bestimmen, welche Gene zu einem bestimmten Zeitpunkt wo im Körper und in welchem ​​Umfang exprimiert werden. Kontrollen, die über die Informationen in der DNA hinaus wirken, werden als epigenetisch bezeichnet und können für ein oder zwei Generationen an Nachkommen weitergegeben werden. Betrachten Sie den Fall von Honigbienen, bei denen ein spezielles Lebensmittel die Expression von Genen beeinflusst und eine gewöhnliche Larve in eine Bienenkönigin verwandelt.
  33. Humangenetische Krankheit und Gentherapie
  Ungefähr 10.000 menschliche Krankheiten können durch Mutationen in einzelnen Genen verursacht werden. Überprüfen Sie die Art genetischer Störungen wie Mukoviszidose, Hämophilie und Alzheimer. Untersuchen Sie auch Krankheiten, die durch Mutationen in der mitochondrialen DNA entstehen. Bewerten Sie abschließend die Herausforderungen bei der Verwendung von Gentherapie und anderen Technologien zur Behandlung genetisch bedingter Krankheiten - Probleme, die technische, rechtliche und ethische Probleme aufwerfen.
  34. Krebsmechanismen und -behandlungen
  Die Molekularbiologie ermöglicht es Wissenschaftlern und Ingenieuren, die in unseren Genen geschriebenen Rezepte zu manipulieren. Stellen Sie einige der Entwicklungen vor, die sich auf diese Techniken stützen, darunter das Klonen, die Neuprogrammierung von Zellen, die Nutzung von Stammzellen und Initiativen in der "synthetischen" Biologie. Auf diesem neuen Gebiet können Forscher Genome erstellen, die es noch nie zuvor gegeben hat, und im Wesentlichen völlig neue Lebensformen entwickeln.
  Schließen Sie mit der Untersuchung aufregender Entwicklungen in der Molekularbiologie, die sich jetzt entfalten. Ein Bereich wurde als "Omics" bezeichnet, basierend auf der Explosion von Anwendungen aufgrund der Genomik, bei der es sich um die Entschlüsselung menschlicher und anderer Genome handelt. So haben wir jetzt "Proteomics", "Transkriptomics" und andere Teilbereiche, die alle unser Wissen über die DNA-Sequenzen nutzen, die für bestimmte biochemische Wege verantwortlich sind.
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