Inhaltsübersicht
2. Der LEGO-Baukasten des Lebens
3. DNA oder das Buch des Lebens
4. Wie entsteht Ordnung aus dem Chaos?
5. Wie setzt man eine chemische Reaktion in Gang, auch dann, wenn sie eigentlich nicht will?
7. Das einzige wirklich grüne Kapitel
8. Was Evolution wirklich ist …
9. Wie liest (und schreibt) man wissenschaftliche Veröffentlichungen am besten?
1. Spielregeln
Spielregeln müssen sein. Ohne sie herrscht Chaos. Spannend ist es immer wieder, wie verschiedene biochemische Prozesse diese Regeln bis aufs Äußerste strapazieren, sie regelrecht austricksen – im Steuerrecht würde man von „Gestaltungsmissbrauch“ sprechen. Nahezu philosophisch ist es zu fragen, wie es denn wäre, wenn diese Regeln anders wären. Ein solches Szenario könnten wir eventuell in Computersimulationen testen. Die generellen Bedingungen könnten auf einmal so sein wie auf einem anderen Planeten oder bei einem besonderen Bakterium aus einem sehr exotischen Milieu – seien es viel Salz, ätzende Lauge oder die tiefsten Tiefen der Weltmeere.
2. Der LEGO-Baukasten des Lebens
Es gibt erstaunlich viele Möglichkeiten, ein paar Atome der Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff miteinander zu kombinieren. Schon für recht wenige Atome von C, H, N und O hält der theoretisch mögliche chemische Raum enorm viele Kombinationsmöglichkeiten bereit. Darum muss eine Substanz-Klassifizierung leider sein. Wie man die maximal mögliche Anzahl an Kombinationen berechnet, den „chemischen Raum“, wird auf Bierdeckel III erläutert. Noch viel mehr Möglichkeiten werden es, wenn man Schwefel und Phosphor dazu tut. Diese sechs Elemente, gemeinsam auch CHNOPS genannt, machen den allergrößten Anteil der lebenden Materie aus. Wir sprachen bereits darüber in ► Kap. 1.
3. DNA oder das Buch des Lebens
Über DNA ist schon so einiges geschrieben worden. Vieles davon kann man in Lehrbüchern der Genetik nachlesen. Hier beleuchten wir, was DNA so einzig macht. Wir wollen wichtige Größenverhältnisse verdeutlichen, die an anderer Stelle oft missverständlich dargestellt werden. Schließlich stellen wir ein paar Enzyme vor, die beim ewigen Auf- und Abwickeln des „Fadens des Lebens“ unerlässlich sind.
4. Wie entsteht Ordnung aus dem Chaos?
Einfach ein paar Nucleotide zu einer endlosen DNA-Kette aufzureihen, war bereits erstaunlich kompliziert. Diese endlose DNA-Kette hat ihre ganz eigenen Probleme. Die Chromatin-bildenden Histone, die Topoisomerasen und viele weitere Proteine passen aber gut auf die langen DNA-Fäden auf. Jetzt wollen wir uns anschauen, wie sich manche biologische Systeme überhaupt anordnen, ganz ohne kovalente Bindungen einzugehen wie bei der DNA. Wie ist das zum Beispiel, wenn ein paar langweilig erscheinende Lipide stabile und komplexe Biomembranen bilden? Schließlich wollen wir im Ansatz verstehen, wie sich Peptid-Ketten spontan zu hoch komplizierten Proteinen zusammenklumpen. Aus relativ einfachen Bauteilen können sehr schnell ziemlich komplizierte Systeme entstehen. Die Struktur bestimmt die Funktion (Abb. 4.1). Aber wer bestimmt denn jetzt die Struktur?
5. Wie setzt man eine chemische Reaktion in Gang, auch dann, wenn sie eigentlich nicht will?
Sowohl die Kinetik von Enzymen als auch die Thermodynamik von biochemischen Reaktionen soll in diesem Kapitel angesprochen werden. Der Grill ist mit Kohle bestückt, das Grillgut steht bereit, allein das Feuer will sich nicht so recht entzünden lassen. Irgendwie steckt der Wurm drin. Eigentlich ist das nicht verständlich. In der Kohle steckt ja eine enorme Menge an Energie. Thermodynamisch gesehen „will“ sie doch brennen, die Kohle. Unbedingt will sie die chemische Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft eingehen. Kohleanzünder, Papier, dünne Holzstücke, eine Pappe zum Wedeln, ein Heißluftfön oder sogar ein Gasbrenner – diese Hilfsmittel benutzen wir dann, um die Reaktion in Schwung zu bringen, also ihren Verlauf oder ihre Kinetik zu beschleunigen.
6. Die Renaissance des Stoffwechsels – vom trockenen Prüfungsstoff zur modernen Metabolismus-Forschung
Früher haben wir Studierenden der Medizin eingetrichtert, dass sie Biochemie unbedingt ernst nehmen müssten – ansonsten könnten sie niemals die molekularen Grundlagen wichtiger Erkrankungen verstehen. Damals war das wohl eher der Versuch der vorklinischen Fächer, den leicht verstaubten Prüfungsstoff irgendwie interessant erscheinen zu lassen.
7. Das einzige wirklich grüne Kapitel
Dieses Buch beschäftigt sich zum allergrößten Teil mit dem beliebtesten Modellorganismus der biomedizinischen Forschung – nämlich dem Menschen selbst. Im Uni-Alltag ist an der Biochemie des menschlichen Körpers zum Beispiel praktisch, dass wir uns nicht mit den ganzen Biosynthese-Wegen einzelner Aminosäuren rumquälen müssen. Es reicht aus, die meisten Aminosäuren als „essenziell“ zu bezeichnen und mit der Nahrung aufzunehmen. Außerdem gilt von dem, was wir bei Glycolyse und Krebszyklus gelernt haben, eh das meiste für alle Organismen, basta.
8. Was Evolution wirklich ist …
Ständig sprechen alle von Evolution. Dabei meinen manche „persönliche Entwicklung“, einige meinen „strategische Entscheidungen“, wieder andere eher „Fortschritt“. All das interpretiert soziologisch ziemlich großzügig, was wir unter biologischer Evolution verstehen. In diesem Sinne sind „wir“ Charles Darwin aus den englischen Midlands und seine geistigen Erben (Abb. 8.1).
9. Wie liest (und schreibt) man wissenschaftliche Veröffentlichungen am besten?
In diesem Buch hätte ich noch auf so viele Sachen eingehen können: wissenschaftliche Methoden, Techniken, unzählige Unterdisziplinen und so viele bunte Fakten von verschiedensten Enzymen. Das alles kann man aber lernen, wenn man die Sprache der Wissenschaft versteht. Eine neue Fachdisziplin zu lernen, ist nämlich genauso wie eine Sprache zu lernen. Na ja, eigentlich sprechen wir in der Wissenschaft innerhalb unserer Spezialisierung nicht nur eine, sondern mindestens drei Sprachen …