Ladebild
alle, Kurse

Biochemie und Molekularbiologie: Wie das Leben funktioniert

Veröffentlicht am

JAHR: ???? | LÄNGE: 36 Teile (Jeweils 30 Minuten) | QUELLE: TGC

Beschreibung:

One of the triumphs of modern science has been our ever-improving understanding of how life works—how chemical reactions at the cellular level account for respiration, digestion, reproduction, locomotion, and a host of other living processes. This exciting subject is biochemistry—and its allied field of molecular biology. In the past century, progress in these complementary disciplines has been astonishing, and a week rarely passes without major advances in medicine, physiology, genetics, nutrition, agriculture, or other areas, where biochemistry and molecular biology are shedding new light on life.

Folgen:

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.

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.

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.

Learn how peptide bonds join amino acids to form an almost unlimited number of protein types. The order of amino acids matters, but even more important are the shapes they form. Survey primary, secondary, tertiary, and quaternary protein structures, with examples—from silk (a fibrous protein with mostly secondary structure) to the intricately folded hemoglobin protein (a quaternary structure).

Discover how proteins fold into complex shapes, often with the help of molecular chaperones. Then learn the deadly consequences of proteins that do not fold properly, leading to degenerative conditions such as Alzheimer's, Parkinson's, and prion diseases. Also look at intrinsically disordered proteins, which lack a fixed structure, permitting flexible interactions with other biomolecules.

Hemoglobin is the protein in red blood cells that carries oxygen from lungs to tissues and then takes away carbon dioxide for exhalation. Learn how structure is the key to this complicated and vital function. Also see how variant forms of hemoglobin, such as fetal hemoglobin and the mutation behind sickle cell anemia, can have life-saving or fatal consequences—all depending on structure.

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.

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.

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.

Probe the biochemistry of sugars that provide us with instant energy, feed our brains, direct proteins to their destinations, and communicate the identity of our cells. On the other hand, when present in large quantities they can lead to Type 2 diabetes, and the wrong sugar markers on transfused blood cells can even kill us.

Adenosine triphosphate (ATP) is the fuel that powers many processes in living cells. Every day we make and break down our own body weight in ATP. Focus on the chemical reactions behind this impressive energy conversion system, which is governed by the Gibbs free energy equation. These reactions, which can proceed either forward or backward, are among the most important in biochemistry.

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.

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.

Thus far, your investigations have accounted for only part of the energy available from food. So where's all the ATP? In this lecture, see how ATP is produced in abundance in both animal and plant cells, largely via mitochondria (in animals and plants) and chloroplasts (in plants only). You also learn why we need oxygen to stay alive and how poisons such as cyanide do their deadly work.

Take a tour of cell manufacturing, focusing on metabolic pathways that use energy to synthesize key molecules, including sugars, complex carbohydrates, fatty acids, and other lipids. Along the way, learn why alcohol and exercise don't mix, how our bodies create short- and long-term energy stores, and why some essential fatty acids can lead to health problems if their ratios are not optimal.

The word “cholesterol” evokes fear in anyone worried about coronary artery disease. But what is this ubiquitous lipid and how harmful is it? Examine the key steps in cholesterol synthesis, learn about its important role in membranes, and discover where LDLs (“bad” cholesterol) and HDLs (“good”) come from. It isn’t cholesterol alone that is plugging arteries in atherosclerosis.

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.

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.

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.

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.

Cellular communication depends on specific molecular interactions, where the message and the receiver are biomolecules. Follow this process for signaling molecules such as the hormones epinephrine, adrenalin, and epidermal growth factor, which stimulates cells to divide. Cellular signaling is like the children's game called telephone, except the message is usually conveyed accurately!

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.

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.

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.

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.

Focus on DNA's ability to replicate by matching complementary base pairs to separated strands of the helix. Several specialized enzymes are involved, as well as temporary segments of RNA. Explore this process in bacteria. Then investigate the polymerase chain reaction (PCR), a Nobel Prize-winning technique for copying DNA segments in the lab, which has sparked a biotechnology revolution.

Examine the cell cycle of eukaryotic cells like our own and the cycle's effect on DNA replication. Discover that a quirk in the copying of linear DNA leads to shrinking of chromosomes as cells age, a problem reversed in egg and sperm cells by the telomerase enzyme. For this reason, telomerase might appear to be the secret to immortality except its unregulated presence in cells can lead to cancer.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Cover the ways that cells become cancerous, notably through a series of unfortunate mutations that lead to uncontrolled cell division. Genetics, environmental factors, infections, and lifestyle can also play a role. Learn why elephants don't get cancer. Then look at approaches to treating cancer, including use of agents that target rapidly dividing cells, whose side effects include hair loss.

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.

Trom

Kuratiert wunderbare wissenschaftliche Materialien für Menschen. Dokumentationen, Vorträge und Filme. Alles handelsfrei.

Bild ausblenden