Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
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Wiley, the Wiley logo, Für Dummies, the Dummies Man logo, and related trademarks and trade dress are trademarks or registered trademarks of John Wiley & Sons, Inc. and/or its affiliates, in the United States and other countries. Used by permission.
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Das vorliegende Werk wurde sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren und Verlag für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie eventuelle Druckfehler keine Haftung.
Coverfoto: Mikko Lemola/stock.adobe.com Korrektur: Petra Heubach-Erdmann
John Moore besuchte die University of North Carolina in Asheville, wo er seinen Bachelor-Abschluss in Chemie erhielt. An der Furman University in Greenville, South Carolina, erreichte er seinen Master-Abschluss in Chemie. 1971 wurde er Mitarbeiter an der Chemie-Fakultät der Stephen F. Austin State University in Nacogdoches im Staate Texas, wo er bis heute Chemie unterrichtet. 1985 begann er zeitweise wieder zu studieren und promovierte schließlich in Erziehungswissenschaft an der Texas A&M University. 2003 wurde sein erstes Buch, Chemie für Dummies, veröffentlicht, kurz darauf gefolgt von Chemistry made simple.
Richard Langley besuchte die Miami University in Oxford, Ohio, wo er seine Bachelor-Abschlüsse in Chemie und Mineralogie sowie etwas später auch seinen Master-Abschluss in Chemie erhielt. Die nächste Stufe auf der Karriereleiter führte ihn an die University of Nebraska, wo er in Chemie promovierte. Danach nahm er eine Postdoc-Stelle an der Arizona State University in Tempe, Arizona, an, gefolgt von einer Gast-Juniorprofessur an der University of Wisconsin in River Falls. 1982 erhielt er eine Stelle an der Stephen F. Austin State University in Texas. John Moore und er haben zusammen verschiedene Buchprojekte realisiert wie Chemistry for the utterly confused.
Über die Überarbeiterin
Dr. Susanne Katharina Hemschemeier forschte viele Jahre als Mikrobiologin und Proteinbiochemikerin an der Universität Bielefeld, in Gießen und an der UCLA in Los Angeles, bevor sie die praktische Arbeit im Labor an den Nagel hängte und sich in Mainz mit der Erstellung von E-Learning-Materialien für das Chemie- und Biochemiestudium befasste. Sie arbeitet derzeit als selbstständige Autorin und Übersetzerin für wissenschaftliche Texte und lebt mit ihrer Familie in Berlin und Stuttgart.
Einleitung
Willkommen bei Biochemie für Dummies!
Wir freuen uns sehr, dass Sie sich dazu entschlossen haben, in die faszinierende Welt der Biochemie einzutauchen. Die Biochemie ist zwar ein sehr komplexes Teilgebiet der Chemie, doch die Prinzipien sind eigentlich einfach und vor allem ungeheuer spannend. Schließlich geht es in diesem Buch um Sie und die Frage, warum Sie eigentlich leben und wie Sie funktionieren (oder auch nicht). Ja, schon ein ehrgeiziges Projekt – doch wir wollen uns hier auf die wichtigsten Dinge beschränken. Uns kommt es vor allem darauf an, dass Sie verstehen, was in Ihrem Körper passiert und was uns als Lebewesen ausmacht – chemisch betrachtet jedenfalls.
Mit etwas Einsatz von Ihrer Seite werden Sie mithilfe diese Buches den Biochemiekurs an der Universität leicht meistern oder sich als interessierter Leser freuen, wenn Sie auf eine Reaktionsgleichung blicken und sofort verstehen, was dort passiert – warum Energie nötig ist, Energie gebildet wird oder was am Ende bei der ganzen Sache herauskommt. Vielleicht erkennen Sie nach der Lektüre des Buches die Zusammenhänge von Stoffwechselwegen und wissen, warum auf- und abbauende Reaktionen gleichzeitig in einer Zelle ablaufen können, wieso bestimmte pH-Werte im Blut schlecht für Ihren Metabolismus sind oder warum die Biochemie für bestimmte Berufsfelder wie die Forensik oder die Pränataldiagnostik so unverzichtbar ist. Viele Fragen, viele Antworten … dieses Buch kann hoffentlich dazu beitragen, Ihr Wissen zu vermehren und Sie für diese unglaublich spannende Wissenschaft zu begeistern.
Die Biochemie hat viele Facetten, jedoch lassen sich nicht alle in einem Buch mit diesem beschränkten Umfang darstellen. Der eine Leser wird der Meinung sein, dass wichtige Prozesse fehlen, dem anderen werden die komplizierten Reaktionsgleichungen Kopfzerbrechen bereiten. Wir können an dieser Stelle viele Prozesse nur anreißen, aber auch langweilige Reaktionsabläufe (die Sie ja einfach überblättern können) gehören nun einmal dazu. Und wenn Sie dann doch später noch mehr wissen wollen, sind wir froh, dass wir mit diesem extrem kurz gefassten Buch vielleicht Ihr Interesse geweckt haben.
Sie werden nach der Lektüre mehr über Ihren Körper wissen, warum Sie bestimmte Nahrungsmittel benötigen, was passiert, wenn diese in der Nahrung fehlen, und warum es den Gesundheitszustand des Organismus beeinträchtigen kann, wenn Reaktionen nicht optimal ablaufen. Genetische Defekte, ein verschobenes Elektrolytgleichgewicht, ein zu geringer pH-Wert im Blut und andere Probleme können dem Körper zu schaffen machen. Und was dann? In diesem Fall kann die Biochemie ein Weg sein, dem Organismus zu helfen, seine Gesundheitsbalance wiederzufinden. Nein, keine Sorge, wir werden an dieser Stelle bestimmt nicht mit den Ärzten konkurrieren wollen, doch Sie werden vielleicht etwas besser verstehen, warum bestimmte Therapien bei Stoffwechselstörungen sinnvoll oder sogar lebensnotwendig sein können.
Über dieses Buch
Biochemie für Dummies bietet einen Überblick über den Stoff, der in einem typischen Biochemiegrundkurs an der Uni oder Fachhochschule gelehrt wird. Wir haben uns bemüht, den Stoff so aktuell wie möglich zu halten, aber seien Sie sich bewusst, dass sich der Wissensstand täglich ändert. Die Grundlagen bleiben jedoch gleich, daher haben wir uns im Großen und Ganzen darauf konzentriert. Wir haben auch Informationen über einige Themen der Biochemie eingefügt, die Sie vielleicht aus dem Alltagsleben kennen, wie Forensik, Klonen, Gentherapie, Gentests, gentechnisch veränderte Nahrung und so weiter.
Konventionen in diesem Buch
Wir haben die Themen in diesem Buch logisch aufeinander aufgebaut, und zwar in ähnlicher Reihenfolge, wie sie auch in einem Biochemiekurs vermittelt werden. Wir haben uns sehr auf chemische Strukturen und Reaktionen konzentriert. Versuchen Sie, die in den Text eingefügten Abbildungen möglichst in der vorgegebenen Reihenfolge zu betrachten. Die Symbole weisen auf Dinge hin, die für Sie vielleicht in mehrfacher Hinsicht von besonderer Bedeutung sein könnten. Wenn Sie gerade einen Biochemiekurs absolvieren, können Sie dieses recht günstige Buch auch nutzen, um den Inhalt der oft deutlich teureren Fachliteratur besser zu verstehen.
Was Sie nicht lesen müssen
Lesen Sie nur das, was von echtem Nutzen für Sie ist. Konzentrieren Sie sich auf die Bereiche, bei denen Sie noch Hilfe brauchen. Wenn Sie eher an den Alltagsanwendungen der Biochemie interessiert sind, lesen Sie doch nur jene Abschnitte, die mit dem Wahre-Welt-Symbol markiert sind. Wenn Sie aber stattdessen Hilfe beim Verstehen der allgemeinen biochemischen Thematiken brauchen, überspringen Sie ruhig die praktischen Anwendungen. Mal ehrlich – Sie haben nicht wirklich viel für dieses Buch bezahlt, also fühlen Sie sich bitte nicht verpflichtet, jede einzelne Seite ausführlich durchzulesen. Wenn Sie dann fertig sind, können Sie das Buch in Ihr Bücherregal stellen, vielleicht gleich neben Chemie für Dummies, Das Große Gesundheitsbuch und Eine kurze Geschichte der Zeit als Unterhaltungsmedium.
Törichte Annahmen über den Leser
Wir vermuten – und wir alle wissen, wie falsch solche Vermutungen sein können –, dass Sie zu einer der folgenden Gruppen gehören:
Studenten, die einen Biochemiekurs absolvieren müssen
Leute, die einfach nur etwas über Biochemie lernen möchten
Menschen, die endlich wissen wollen, was im Stoffwechsel passiert
Wenn Sie sich nicht in einer der genannten Kategorien wiederfinden, hoffen wir trotzdem, dass Ihnen die Lektüre des Buches Freude bereiten wird.
Wie dieses Buch aufgebaut ist
Wir geben Ihnen hier einen sehr kurzen Abriss über die Themen, die wir in den verschiedenen Teilen dieses Buches abhandeln. Nutzen Sie bitte die folgenden Kurzbeschreibungen und das Inhaltsverzeichnis, um Ihre persönliche Studierstrategie festzulegen.
Teil I: Vorhang auf: Grundlagen der Biochemie
Dieser Teil behandelt die grundlegenden Aspekte der Chemie und Biochemie. Im ersten Kapitel erfahren Sie, wie die Biochemie mit den anderen Fachgebieten der Chemie und Biologie in Beziehung steht. Gleichzeitig erhalten Sie eine Menge Informationen über die verschiedenen Zelltypen und ihre Bestandteile. In Kapitel 2 rekapitulieren wir einige Aspekte der Chemie des Wassers, wie pH-Wert und Puffer, die einen direkten Bezug zur Biochemie haben. Und schließlich finden Sie in einem weiteren Kapitel das Wichtigste über die organische Chemie zusammengefasst, angefangen von funktionellen Gruppen bis hin zu Isomeren.
Teil II: Das Fleisch der Biochemie: Proteine
In diesem Teil konzentrieren wir uns ganz auf die Proteine. Wir stellen Aminosäuren vor, die Bausteine der Proteine. Mit diesen Bausteinen im Handgepäck können Sie im nächsten Kapitel die Grundlagen von Aminosäuresequenzen verstehen lernen sowie die unterschiedlichen Ebenen der Proteinstruktur. Schließlich beenden wir diesen Teil mit einer Betrachtung der Enzymkinetik, wobei Katalysatoren (Stoffe, die Reaktionsabläufe beschleunigen) und Inhibitoren (Stoffe, die chemische Reaktionen hemmen) näher beleuchtet werden.
Teil III: Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren und mehr
In diesem Teil zeigen wir Ihnen eine Reihe biochemischer Stoffe. Sie werden erkennen, dass Kohlenhydrate viel komplexer sind, als das Stück Kuchen, das Sie gerade verspeist haben, Ihnen vielleicht weismachen will. Wir beweisen Ihnen, dass Biochemie auch manchmal zuckersüß sein kann! Dann schwenken wir zu den Lipiden, wie zum Beispiel den Steroiden. Als Nächstes folgen die Nukleinsäuren und der genetische Code (da Vinci lässt grüßen) des Lebens, zusammen mit DNA und RNA. Danach sind die Vitamine an der Reihe und schließlich die Hormone.
Teil IV: Bioenergetik und Reaktionswege
Am Ende geht alles in Energie über, auf die eine oder andere Weise. In den Kapiteln dieses Teils werfen wir einen Blick auf die Zusammenhänge zwischen Energiebereithaltung und Energieverbrauch. Hier treffen Sie auch unseren treuen Freund ATP und nehmen den Kampf mit dem legendären Citratzyklus auf. Zum Schluss werfen wir Sie, nachdem Sie zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich sowieso schon ganz heiß drauf sind, in den wahrlich übel riechenden Sumpf der Stickstoffchemie.
Teil V: Genetik: Warum wir sind, was wir sind
In diesem Teil bringen wir Ihnen näher, wie sich DNA im Prozess der Replikation kopiert, und wir zeigen Ihnen einige der praktischen Anwendungen der DNA-Sequenzierung. Danach heißt es Bühne frei für RNA und Proteinsynthese. Außerdem werden wir Ihnen etwas über das Humangenomprojekt erzählen.
Teil VI: Der Top-Ten-Teil
Der Schlussteil dieses Buches dreht sich um zehn großartige Anwendungen der Biochemie im täglichen Leben und stellt zehn etwas weniger typische Berufe im Bereich der Biochemie vor.
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden
Falls Sie schon einmal ein … für Dummies-Buch gelesen haben, werden Ihnen einige Symbole bekannt vorkommen, aber trotzdem hier noch einmal eine Zusammenfassung der Bedeutungen:
Dieses Symbol soll eine Art Wink mit dem Zaunpfahl für solche Themen sein, die Sie zum besseren Verständnis lieber nicht mehr vergessen sollten, je weiter Sie sich in die Welt der Biochemie hineinwagen wollen.
Wir nutzen dieses Symbol, um Ihnen einen Hinweis zu geben, wie man ein bestimmtes Thema am besten und schnellsten verinnerlichen kann. Wir zwei Autoren haben zusammengerechnet fast 70 Jahre Lehrerfahrung, daher kennen wir etliche Kniffe und Tricks und wollen Ihnen diese auch gerne verraten.
Dieses Symbol steht für Informationen, die einen direkten Bezug zwischen Biochemie und alltäglichen Dingen aufdecken.
Das Warnung-Symbol weist auf eine Prozedur oder eine mögliche Reaktion hin, die gefährlich sein kann. Wir nennen es auch unser »Was Sie lieber nicht selbst zu Hause ausprobieren sollten«-Symbol.
Wie es weitergeht
Die Antwort auf diese Frage hängt davon ab, wie viel Wissen Sie sich aneignen möchten und wo Ihre persönlichen Ziele liegen. Wie in den … für Dummies-Büchern üblich, haben wir auch in diesem versucht, alle Kapitel unabhängig voneinander zu verfassen, damit Sie sich ein Kapitel herauspicken und es verstehen können, ohne die vorhergehenden gelesen haben zu müssen. Wenn Sie sich mit den Themen aus anorganischer und organischer Chemie bereits vertraut fühlen, können Sie Teil I auch einfach überspringen. Wenn Sie hingegen auf der Suche nach einem allgemeinen Überblick über die Biochemie sind, können Sie gern das ganze Buch durchstöbern. Und falls Sie auf ein Thema stoßen, das Sie besonders interessiert, lesen Sie einfach weiter.
Wir hoffen, egal wer Sie sind oder aus welchem Grund auch immer Sie dieses Buch zur Hand genommen haben, dass Sie Spaß beim Lesen haben und dass es Ihnen hilft, Biochemie besser zu verstehen.
Dieses Symbol soll eine Art Wink mit dem Zaunpfahl für solche Themen sein, die Sie zum besseren Verständnis lieber nicht mehr vergessen sollten, je weiter Sie sich in die Welt der Biochemie hineinwagen wollen.
Wir nutzen dieses Symbol, um Ihnen einen Hinweis zu geben, wie man ein bestimmtes Thema am besten und schnellsten verinnerlichen kann. Wir zwei Autoren haben zusammengerechnet fast 70 Jahre Lehrerfahrung, daher kennen wir etliche Kniffe und Tricks und wollen Ihnen diese auch gerne verraten.
Dieses Symbol steht für Informationen, die einen direkten Bezug zwischen Biochemie und alltäglichen Dingen aufdecken.
Das Warnung-Symbol weist auf eine Prozedur oder eine mögliche Reaktion hin, die gefährlich sein kann. Wir nennen es auch unser »Was Sie lieber nicht selbst zu Hause ausprobieren sollten«-Symbol.