Molekulare Physiologie 3: Die wichtigsten molekularen Bestandteile einer menschlichen Zelle oder «repetitio mater studiorum»

Eine Säugetierzelle besteht zu 70% aus Wasser (H2O) und zu 30% aus anderen Molekülen. Ionen, Zucker und Fette machen etwa ein Fünftel dieser anderen, molekularen Bestandteile der Zelle aus, während Makromoleküle wie Proteine, Nukleinsäuren (DNA und RNA) und Polysaccharide vier Fünftel repräsentieren. Im Sinne eines biochemischen Repetitoriums werden hier die wichtigsten strukturellen und biophysikalischen Besonderheiten der verschiedenen Klassen von Zellmolekülen kurz wiederholt. Ionen sind elektrisch geladene Moleküle und wichtige Bestandteile biologischer Flüssigkeiten wie z.B. des Zytoplasmas, des Blutplasmas oder der interzellulären Flüssigkeit. Das Proton (H+) ist das kleinste Ion – es entspricht dem Wasserstoffatomkern – und seine Konzentration bestimmt den Säuregrad einer Lösung (Abb. 1A x). Monosaccharide sind Kohlehydrate (Strukturformel: Cx[H2O]x), die offen oder in Ringform (diese ist in wässriger Lösung die bevorzugte Konformation) vorliegen können. Polysaccharide sind langkettige Kohlehydrate, die aus hunderten von Zuckerresten bestehen (Abb. 1B x). Lipide bestehen aus mehr oder weniger langkettigen Fettsäuren, die an Glycerol gebunden sind (Abb. 1C x). Phospholipide enthalten nebst zwei lipophilen Fettsäuren und einem Glycerol auch noch einen glycerolgebundenen, hydrophilen Phosphatrest. Phospholipide sind Hauptbestandteil der Zellmembranen. Steroide sind lipophile Moleküle, die alle das gleiche, molekulare Grundgerüst aufweisen (Abb. 1D x). Zu den Steroiden gehören beispielsweise Cholesterin, Kortisol oder Testosteron. Aminosäuren haben ein säureund ein stickstoffhaltiges Aminoende. Proteine bestehen aus aneinander gereihten Aminosäuren (Abb. 1E x). Nukleotide bestehen aus einer Purinoder Pyrimidinbase, einem Zucker und einem Phosphatrest (Abb. 1F x). Nukleinsäuren, wie z.B. die Ribonukleinsäure (RNA) oder die Desoxyribonukleinsäure (DNA), bestehen aus aneinander gereihten Nukleotiden. Molekulare Physiologie 3