Chemie in der Medizin · 10.Auflage by Wachter, Helmut -- Read -- Imperial Library of Trantor

Index

Titel Impressum Vorwort Inhaltsverzeichnis 1 - ALLGEMEINE GRUNDLAGEN STOFFLICHER SYSTEME

1.1 Stoffe und Stoffsysteme

Homogene und heterogene Stoffe, Phasenbegriff Aggregatzustände Phasenumwandlungen

1.2 Die Zusammensetzung von Stoffgemischen

Relative Atom- und Molekülmasse, Stoffmenge, Mol Umrechnung zwischen Masse und Stoffmenge Zusammensetzung von komplexen Stoffsystemen Massenanteil, Volumenanteil und Stoffmengenanteil Massenkonzentration und Stoffmengenkonzentration (Molarität, Molalität)

1.3 Wasser – eine vertraute Substanz mit überraschenden Eigenschaften

Das unterschätzte Lebensmittel Die Molekülstruktur des Wassers Ein etwas genauerer Blick auf das Wassermolekül Das Wassermolekül ist ein starker Dipol und bildet Wasserstoff-Brückenbindungenaus Wasser ist ein hervorragendes Lösungsmittel Physiologie des Wasserhaushalts Regulation des Wasserhaushalts

1.4 Der Aufbau der Atome

Elementarteilchen Struktur der Elektronenhülle Mehrelektronenatome und das Aufbauprinzip

1.5 Die kovalente Bindung

Mehrfachbindungen Mesomerie und polyzentrische Molekülorbitale Polarisierte kovalente Bindung

1.6 Die Wasserstoff-Brückenbindung 1.7 Die Ionenbindung

Ionisierungspotential Elektronenaffinität Nochmals: Ionenbindung

1.8 Kristalline Festkörper

Ionenkristalle Riesenmoleküle Molekülkristalle Kristalle mit Wasserstoff-Brückenbindungen

1.9 Gase

Das Boyle’sche Gesetz Das Gesetz von Charles und Gay-Lussac. Thermodynamische (absolute) Temperaturskala Das Gesetz von Avogadro Ideale und reale Gase Das Allgemeine Gasgesetz Das Molvolumen des idealen Gases Das Dalton’sche Partialdruckgesetz Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten (Henry’sches Gesetz) Einige wichtige Gase

1.10 Flüssigkeiten, Gläser und gummiartige Stoffe 1.11 Die Osmolalität und andere kolligative Eigenschaften

Diffusion Osmose Dampfdruckerniedrigung einer Lösung Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung einer Lösung Auflösung zur Fallbeschreibung 1

2 - SÄUREN, BASEN UND BLUTGASE

2.1 Die Chemie von Säuren und Basen

Autoprotolyse des Wassers Der pH-Wert Die Stärke von Säuren und Basen Zusammenhang zwischen Säurekonstante und Basenkonstante bei einem konjugierten (korrespondierenden) Säure-Base-Paar Beispiele für Säuren und Basen Die Berechnung von pH-Werten Protonenübergänge beim Auflösen von Salzen Die Reaktion einer Säure mit einer Base Puffersysteme Physiologische Bedeutung des pH-Wertes und von Puffersystemen

2.2 Grundlagen der Thermodynamik

Warum Thermodynamik? Thermodynamische Systeme Zustandsfunktionen Innere Energie eines Systems und der 1. Hauptsatz der Thermodynamik Reaktionen bei konstantem Volumen und die Enthalpie Enthalpieänderungen bei chemischen Reaktionen Thermochemie Brennstoffe, Verbrennung und Energiegewinnung Ein Maß für die Unordnung: Die Entropie und der 2. Hauptsatz Der 3. Hauptsatz der Thermodynamik Freie Enthalpie und das chemische Gleichgewicht Das Chemische Gleichgewicht und das Massenwirkungsgesetz aus der Perspektive der Thermodynamik

2.3 Das Chemische Gleichgewicht

Kinetische Herleitung des Chemischen Gleichgewichts Thermodynamische Herleitung des Chemischen Gleichgewichts Mögliche Schreibweisen von Gleichgewichtspfeilen Wichtige allgemeine Regeln „Henne oder Ei?“ – Gleichgewichtskonstante versus Konzentrationen Das Prinzip von Le Chatelier (Prinzip des kleinsten Zwanges)

2.4 Der Säure-Base-Haushalt des Menschen

Das offene Puffersystem Kohlensäure H2CO3/Hydrogencarbonat Auflösung zur Fallbeschreibung2

3 - OXIDATION, REDUKTION UND DIE ZELLULÄRE PRODUKTION VON ENERGIE

3.1 Die Chemie der Oxidation und Reduktion

Formale Oxidationszahlen Das Aufstellen stöchiometrisch korrekter Redoxgleichungen Rationelle Nomenklatur von Sauerstoffsäuren und deren Anionen Elektrochemische Spannungsreihe Das elektrochemische Potential Elektrochemische Reaktionen und das Chemische Gleichgewicht Knallgasexplosion und Atmungskette – von der Elektrochemie zur biologischen Energieproduktion

3.2 Die zelluläre Produktion von Energie 3.3 Die Glycolyse

Schicksal des Pyruvats unter aeroben Bedingungen Schicksal des Pyruvats unter anaeroben Bedingungen

3.4 Der Citrat-Zyklus

Die Chemie der einzelnen Reaktionen

3.5 Die Atmungskette 3.6 Carbonylverbindungen

Redoxreaktionen der Carbonylverbindungen Additionsreaktionen an der Carbonylgruppe Die Aldol-Addition

3.7 Carbonsäuren und ihre Derivate

Wichtige Carbonsäurederivate: Carbonsäureester, Carbonsäureamide und Carbonsäureanhydride Mehrprotonige (mehrbasige) Carbonsäuren Hydroxy- und Ketocarbonsäuren

3.8 Sauerstoff – ein Gas mit vielen Gesichtern 3.9 Acetylsalicylsäure – ein Tausendsassa unter den pharmakologischen Wirkstoffen

Auflösung zur Fallbeschreibung3

4 - AUFLÖSUNG UND FÄLLUNG

4.1 Lösungs- und Fällungsgleichgewichte

Auflösung ohne Dissoziation in Ionen Auflösung mit Dissoziation in Ionen Die Berechnung der molaren Löslichkeit eines Salzes Die Bildung von Nierensteinen (Konkrementen) Der Eigenioneneffekt Auflösung zur Fallbeschreibung4

5 - DIE GESCHWINDIGKEIT VON PROZESSEN

5.1 Grundlagen der Kinetik

Die Reaktionsgeschwindigkeit Das Geschwindigkeitsgesetz Die Reaktionsordnung Reaktionskinetiken nullter, erster und zweiter Ordnung Die Molekularität einer Reaktion Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Das Energieprofil einer chemischen Reaktion Katalyse Die Kinetik einfacher enzymkatalysierter Reaktionen

5.2 Alkohole und Ether

Alkohole Säure-Base-Reaktionen der Alkohole Oxidation von Alkoholen Einige Vertreter Ether Auflösung zur Fallbeschreibung5

6 - EIN STREIFZUG DURCH DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE

6.1 Die Elemente des Lebens

Das Periodensystem der Elemente Die Verteilung der biomedizinisch wichtigen Elemente Edelgase Wasserstoff Halogene Chalkogene Stickstoffgruppe Kohlenstoffgruppe Alkali- und Erdalkalimetalle Biomedizinisch wichtige Übergangselemente und ihre Verbindungen Eisen

6.2 Koordinative kovalente Bindung (semipolare Bindung, Komplexbindung)

Nomenklatur von Komplexverbindungen Chelatkomplexe

6.3 Grundlagen der Organischen Chemie

Sonderstellung der Chemie des Kohlenstoffs Funktionelle Gruppen bilden die Basis zum Verständnis der Organischen Chemie Chemische Reaktionen in der organischen Chemie

6.4 Kohlenwasserstoffe

Alkane Alkene Cycloalkane Aromatische Kohlenwasserstoffe

6.5 Wenn Elemente instabil werden: Kernreaktionen und Radioaktivität

Auflösung zur Fallbeschreibung

7 - ENERGIESPEICHER, FASERN UND BAUSTEINE: DIE KOHLENHYDRATE

7.1 Mono-, Oligo- und Polysaccharide

Monosaccharide Esterbildung Oxidationsprodukte von Monosacchariden Aminozucker Polysaccharide

7.2 Isomerie – unterschiedliche Moleküle mit „gleicher“ Formel

Strukturisomerie Stereoisomerie Charakterisierung der räumlichen Anordnung von Substituenten an asymmetrischen Kohlenstoffatomen. D,L– und R,S-Nomenklatur R,S-System nach Cahn, Ingold und Prelog Diastereomerie

Auflösung zur Fallbeschreibung

8 - ENZYME, REZEPTOREN, VIELSEITIGSTES BAUMATERIAL: DIE PROTEINE

8.1 Aminosäuren, Peptide und Proteine

Proteinogene L-α-Aminosäuren Nicht-proteinogene Aminosäuren Physikalische und chemische Eigenschaften der Aminosäuren Die Peptidbindung Die Strukturebenen eines Proteins

8.2 Amine und organische Schwefelverbindungen

Amine Organische Schwefelverbindungen

8.3 Phenole und Chinone

Phenole Chinone

8.4 Wunderwelt der Proteine

Kollagen – Grundlage für stabile Fasern Ferritin – ein Speichermolekül aus vielen Helices α-Hämolysin – ein „Drillbohrer“ in die Erythrozytenmembran Immunglobuline – die Werkzeuge des Immunsystems Auflösung zur Fallbeschreibung

9 - VON DER EVOLUTION ZUM BÖSARTIGEN KREBS: DIE NUCLEINSÄUREN

9.1 Nucleinsäuren

Was ist Information und wie kann biologische Information repräsentiert, gespeichert und weitergegeben werden? Die informationslose „Perlenkette“ der Nucleinsäuren – das Nucleinsäure-backbone Die „Buchstaben“ – die heterocyclischen Basen der Nucleinsäuren Nucleoside Nucleotide – vielseitige Bausteine und Werkzeuge der Zelle Nucleosidtriphosphate – das „Kleingeld“ der Zelle Cyclische Nucleosidmonophosphate Die eigentlichen Nucleinsäuren - DNA und RNA

9.2 Heterocyclische Grundkörper

Fünfgliedrige Heterocyclen mit einem Heteroatom Fünfgliedrige Heterocyclen mit zwei Heteroatomen Sechsgliedrige Heterocyclen mit einem oder zwei Stickstoffatomen Mehrkernige Heterocyclen

9.3 Chemie und Krebsentstehung

Die krebserregende Wirkung der Salpetrigen Säure UV-induzierte Bildung von Thymidin-Dimeren

9.4 Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung

Was ist Licht? Auflösung zur Fallbeschreibung

10 - ENERGIESPEICHER, HORMONE UND BIOMEMBRANEN: DIE LIPIDE

10.1 Lipide

Klassifizierung der Lipide Fettsäuren Prostaglandine Terpene Steroide Triacylglycerine (Triglyceride, Neutralfette) Phosphoglyceride (Glycerophosphatide) Sphingolipide

10.2 Grenzflächenaktivität und Biomembranen

Oberflächenspannung

10.3 Kleine Ursache – große Wirkung: Die radikalische Lipidperoxidation

Die „Achillesferse“ mehrfach ungesättigter Fettsäuren: Die Allyl-Gruppe Freie Radikale leiten eine Kettenreaktion ein Konsequenzen der Lipidperoxidation für die Gesundheit Was schützt unsere Zellen und Zellmembranen vor aggressiven Freien Radikalen? Auflösung zur Fallbeschreibung

11 - OHNE SIE GEHT GAR NICHTS: VITAMINE UND COENZYME

11.1 Vitamine und Coenzyme

Einteilung der Vitamine Thiamin (Vitamin B1) und Thiaminpyrophosphat Riboflavin (Vitamin B2) und die Flavinnucleotide Nicotinsäure Niacin) und die Pyridinnucleotide Pantothensäure und Coenzym A Vitamin B6 und die Pyridoxin-Coenzyme Biotin und Biocytin (Vitamin H) Folsäure und Tetrahydrofolsäure Cobalamin (Vitamin B12) Liponsäure und Lipolysin Ascorbinsäure (Vitamin C) Retinol (Vitamin A) Calciferol (Vitamin D) Tocopherol (Vitamin E) Phyllochinone (Vitamin K) Auflösung zur Fallbeschreibung

12 - AUSSCHEIDUNGSMOLEKÜLE UND NIERENFUNKTIONSDIAGNOSTIK: DIE KOHLENSÄURE-DERIVATE

12.1 Kohlensäure-Derivate

Amide der Kohlensäure Ureide Guanidin und wichtige Derivate Auflösung zur Fallbeschreibung

Anhang Register

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