Sie sind hier

E-Book

Bioanorganische Chemie

Metalloproteine, Methoden und Modelle

Autor	Peter Klüfers, Sonja Herres-Pawlis
Verlag	Wiley-VCH
Erscheinungsjahr	2017
Seitenanzahl	400 Seiten
ISBN	9783527675494
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	49,99 EUR

Mit dieser Einführung in die faszinierende Welt der Metalloproteine lernen Chemiker, Biochemiker und Biotechnologen Mechanismen, Methoden und Modellvorstellungen der bioanorganischen Chemie kennen.

In einer Synthese aus aktuellen Arbeiten an Metalloenzymzentren und den Grundlagen der Koordinationschemie führen die Autoren in dieses spannende und im Wortsinne komplexe Thema ein. Der erste Teil des Buches stellt anhand ausgewählter Metalloproteine dar, dass die Natur die koordinationschemischen Prinzipien 'kennt' und in einer Weise nutzt, die vorbildhaft für die Entwicklung synthetischer Katalysatoren sein kann. Einige der verwendeten Konzepte werden in Einschüben näher beleuchtet. Der zweite Teil vermittelt die Grundlagen der verschiedenen instrumentellen Methoden für die Untersuchung von Metalloproteinen, von der Kristallographie über die Vielfalt an spektroskopischen Methoden (UV, Raman, Fluoreszenz, EPR, Mößbauer etc.) bis hin zu elektrochemischen und computerchemischen Methoden.

Durch die Betonung der koordinationschemischen Grundlagen biochemischer Funktion ist dieses Lehrbuch eine wichtige Ergänzung zu den Standardlehrbüchern der Biochemie und der anorganischen Chemie. Der modulare Aufbau erleichtert dabei den Einsatz für unterschiedliche Lehrveranstaltungen und Studiengänge.

Sonja Herres-Pawlis studierte Chemie an der Universitat Paderborn und an der Ecole National Superieure de Chimie in Montpellier. Nach ihrer Promotion war sie an der Universitat Stanford als Postdoc tatig. Nach der Habilitation an der TU Dortmund wurde sie 2011 als Professorin fur Koordinationschemie und Bioanorganische Chemie an die LMU Munchen berufen. Fur ihre Forschungen zur Aktivierung von kleinen Molekulen durch Ubergangsmetallkomplexe erhielt sie 2011 den Innovationspreis des Landes Nordrhein-Westfalen. Seit 2015 hat sie den Lehrstuhl fur Bioanorganische Chemie an der RWTH Aachen inne.

Peter Klufers studierte Chemie und Pharmazie an den Universitaten Koln und Bonn. Nach einer Promotion mit einem festkorperchemischen Thema wandte er sich in seiner Habilitation der Koordinationscheme zu. Deren praktische Seite lernte er bei der Enka AG (Wuppertal) in der Entwicklung von Kupferseidemembranen kennen. 1988 wurde er an die Universitat Karlsruhe berufen; seit 1998 hat er den Lehrstuhl fur Bioanorganische Chemie und Koordinationschemie an der LMU Munchen inne. Die Schwerpunkte seiner Forschung sind Kohlenhydrat- und Nitrosyl-Metallkomplexe.

Kaufen Sie hier:

Horizontale Tabs

Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

Cover	1
Titelseite	5
Impressum	6
Inhaltsverzeichnis	7
Vorwort	15
Teil I Die Koordinationschemie von Metalloenzymzentren	19
1 Säure-Base-Katalyse bei physiologischem pH-Wert: Zink(II) in Carboanhydrase und hydrolytischen Zinkenzymen	21
1.1 Carboanhydrasen	22
1.1.1 Molekülbau von humaner Carboanhydrase II (hCAII)	22
1.1.2 CA-Katalysezyklus	24
1.1.3 Cadmium als Zentralmetall in einer -CA	25
1.2 Alkoholdehydrogenase	26
1.3 Hydrolytische Zinkenzyme, Klasse-II-Aldolase	26
1.4 Nicht katalytische Zinkzentren	27
1.5 Literatur	29
2 Funktion und Inhibition katalytischer Zentren: Urease und Ureasehemmstoffe	33
2.1 Harnstoff im Stickstoffstoffwechsel	33
2.2 Molekülbau von Urease	34
2.3 Ureasekatalysezyklus	35
2.4 Ureasehemmung durch Diamidophosphat	36
2.5 Ureasebiosynthese: Nickeleinbau durch UreE	37
2.6 Elementaranalyse an kristalliner Urease: Sumners Irrtum	38
2.7 Literatur	40
3 Superoxidreduktion in Anaerobiern: Rubredoxin (Rd) und Superoxidreduktasen (SORs)	43
3.1 O2--Reduktion	43
3.2 Rubredoxin (Rd)	44
3.2.1 Aufbau von Rubredoxin	44
3.2.2 Das elektrochemische Potenzial von Rubredoxin: Thermodynamik der e–-Übertragung	45
3.3 Desulforedoxin (Dx)	47
3.4 Reorganisationsenergie einkerniger Highspin-Eisenzentren: Kinetik der e–-Übertragung	48
3.5 Superoxidreduktasen (SORs)	49
3.5.1 Molekülbau von SORs	49
3.5.2 SOR-Katalysezyklus	50
3.6 Literatur	51
4 Anionische Liganden senken das elektrochemische Potenzial: [2Fe-2S]-Ferredoxine und Rieske-Zentren	53
4.1 Zweikernige Eisen-Schwefel-Proteine	53
4.2 [2Fe-2S]-Ferredoxin	53
4.3 Rieske-Zentren	54
4.4 Oxidationsstufen und Redoxpotenziale	55
4.5 Biosynthese von Fe-S-Clustern	56
4.6 Literatur	57
5 [4Fe-4S]-Cluster: Ein ,,altes“ Zentrum mit vielen Funktionen	59
5.1 Ein Blick in die Evolution	60
5.2 [4Fe-4S]-Ferredoxine und HP-Proteine	60
5.2.1 [4Fe-4S]-Cluster als 1e–-Überträger	60
5.2.2 Molekülbau von [4Fe-4S]-Ferredoxinen	61
5.2.3 2[4Fe-4S]-Cluster	61
5.3 [3Fe-4S]-Cluster	61
5.4 [4Fe-3S]-Cluster	62
5.5 Aconitase	63
5.5.1 Molekülbau von Aconitase	64
5.5.2 Aconitasekatalysezyklus	65
5.6 IspG und IspH	66
5.7 Radikal-SAM-Enzyme	67
5.7.1 Molekülbau von Radikal-SAM-Enzymen	67
5.7.2 Bildung von 5-Adenosylradikalen	69
5.7.3 Eisen-Schwefel-Cluster als Schwefelquellen	69
5.8 Literatur	70
6 Katalyse einer Redoxreaktion: Mangan- und Eisensuperoxiddismutase (MnSOD, FeSOD)	73
6.1 O2--Disproportionierung	73
6.2 Molekülbau von Fe-, Mn- und Fe/Mn-SODs	74
6.3 Mn/Fe-SOD-Katalysezyklus	75
6.4 Weitere SODs	77
6.5 Literatur	77
7 Mononukleare Nichthäm-Eisen-Enzyme	79
7.1 Isopenicillin-N-Synthase	81
7.2 Naphthalin-1,2-Dioxygenase, eine Rieske-Dioxygenase	83
7.3 Phenylalaninhydroxylase (PAH)	84
7.3.1 Monooxygenierung von Phenylalanin	85
7.3.2 Aufbau von PAH	86
7.3.3 O2-Aktivierung und Regulierung	87
7.3.4 Bio-Anorganisches: Die Elektronenstruktur eines Highspin-FeIV=O-Zentrums	87
7.3.5 Reaktionen der transienten FeIV=O-Spezies	90
7.4 Literatur	91
8 O-Atom-Transfer: Der Molybdopterin-Kofaktor	93
8.1 Einkernige Molybdän-Enzyme	93
8.2 Sulfitoxidase	94
8.2.1 Katalyse	95
8.3 MoCu-CO-Dehydrogenase	98
8.4 Literatur	99
9 Ein Strukturelement – viele Funktionen: Oxidodieisenzentren	101
9.1 Hämerythrin (Hr)	102
9.1.1 Molekülbau von Hämerythrin	102
9.1.2 Sauerstofftransport in Hr	102
9.2 Lösliche Methanmonooxygenase (sMMO)	103
9.2.1 Methanotrophe Bakterien	103
9.2.2 Die Hydroxylasekomponente (sMMOH) der löslichen Methanmonooxygenase	104
9.2.3 sMMO-Katalyse	105
9.3 Ribonukleotidreduktase	106
9.4 Flavodieisenenzyme	107
10 Bioliganden und Bindungsmodelle	111
10.1 Histidin	112
10.2 Aspartat und Glutamat	113
10.3 Cysteinat	113
10.4 Tyrosinat	114
10.5 Methionin	114
10.6 Porphyrinliganden	114
10.7 Literatur	116
11 High- und Lowspin-Eisen: Myoglobin und Hämoglobin	119
11.1 O2-Transport	119
11.2 deoxyMb	120
11.3 oxyMb	121
11.4 MbCO	122
11.5 1FeII-1O2, 2FeIII-2O2- oder 3FeII-3O2?	124
11.6 metMb	127
11.7 Dynamik der Be- und Entladung von Mb	128
11.8 Literatur	128
12 Häm-NO-Komplexe: P450nor, Nitrophorine, MbNO, lösliche Guanylatcyclase (sGC)	131
12.1 Cytochrom P450nor, eine fungale NO-Reduktase	134
12.2 Die Fe–NO-Bindung in Häm-{FeNO}6-Zentren	135
12.3 Nitrophorine	137
12.4 NO-beladenes Mb, ein {FeNO}7-Zentrum	138
12.5 Die Fe–NO-Bindung in Häm-{FeNO}7-Zentren	138
12.6 Lösliche Guanylatcyclase (sGC)	139
12.7 Literatur	140
13 Redoxkatalyse mit Hämzentren: Cytochrom c, Katalase, Cytochrom P450	143
13.1 Cytochrom c	143
13.2 Häm-Katalase	144
13.3 Cytochrom P450	145
13.4 NO-Synthasen	148
13.5 Literatur	149
14 Redoxchemie bei hohem Potenzial: blaue Kupferproteine und CuA-Zentren	151
14.1 Blaue Kupferzentren	154
14.2 Plastocyanin	154
14.2.1 Molekülbau von Plastocyanin	154
14.2.2 Das Modell vom entatischen Zustand	155
14.2.3 Der elektronische Grundzustand des Plastocyaninzentrums	155
14.2.4 Die Bedeutung kovalenter Bindungen in Kupferzentren	157
14.3 CuA-Zentren	158
15 Aktivierung von O2-Spezies in Kupfer-Redox-Zentren: O2-Transport, Oxygenase-, Oxidase- und SOD-Aktivität	161
15.1 Hämocyanin (Hc)	161
15.1.1 Molekülbau von Hämocyanin	161
15.1.2 TS-3-CuII(His)3 – ein starkes Oxidationsmittel	162
15.2 Tyrosinase	164
15.2.1 Molekülbau von Tyrosinase	164
15.2.2 Oxidationszustände und Reaktionsschritte	165
15.3 Partikuläre Methanmonooxygenase (pMMO)	166
15.4 CuZnSOD	167
15.4.1 Der Molekülbau von CuZnSOD	167
15.4.2 Katalysezyklus	168
15.5 Mononukleare Cu-Monooxygenasen	169
15.6 Kupfer(III) in der Biochemie?	170
15.7 Literatur	171
16 Proteinogene Radikale als Liganden: Galactose-Oxidase (GO) und Cytochrom-c-Oxidase (CcO)	173
16.1 Galactose-Oxidase	173
16.1.1 Molekülbau von GO	174
16.1.2 Katalyse	175
16.2 Cytochrom-c-Oxidase (CcO)	176
16.2.1 Struktur des Häm-a3-CuB-Zentrums in Cytochrom-c-Oxidase	177
16.2.2 Katalysezyklus	178
16.3 Literatur	179
17 Vierelektronen-Katalyse, zweiter Teil: Der O2-freisetzende Komplex in Photosystem II	181
17.1 Die fünf Zustände	181
17.2 Die Struktur des Photosystems II	182
17.3 Oxidationszustände des OEC und Katalysezyklus	184
17.4 Synthetische Katalysatoren für die Wasseroxidation	186
17.4.1 Redoxkatalyse mit Manganoxiden	187
17.5 Literatur	187
18 Hydrogenasen	189
18.1 H2-Aktivierung	189
18.2 [NiFe]-Hydrogenasen	190
18.2.1 Katalysezyklus	191
18.2.2 Der µ-Hydrido-Zustand	192
18.2.3 Die Biosynthese des aktiven Zentrums	192
18.3 [FeFe]-Hydrogenase	193
18.4 [Fe]-Hydrogenase (Hmd)	195
18.5 Literatur	196
19 Nitrogenase	199
19.1 N2-Reduktion	199
19.2 Molekülbau von Nitrogenase	200
19.3 Katalysezyklus	201
19.4 Biosynthese von P- und M-Cluster	202
19.5 Literatur	203
20 Organometallchemie in Organismen I: cobalaminabhängige Methioninsynthase	205
20.1 Vitamin-B12-Derivate	205
20.2 Methioninsynthase	206
20.2.1 Methioninsynthase: Molekülbau und Oxidationsstufen	206
20.2.2 Katalysezyklus	207
20.3 Literatur	209
21 Organometallchemie in Organismen II: CO-Dehydrogenase/Acetyl-CoA-Synthase	211
21.1 CO2-Reduktion: anaerobe CO-Dehydrogenasen und bifunktionelle CODH/ACSs	211
21.2 Der C-Cluster in NiCODHs	212
21.3 Der A-Cluster in NiCODHs	214
21.3.1 Die Struktur des A-Clusters in CODH/ACS	214
21.3.2 A-Cluster-Katalyse	215
21.4 Literatur	215
22 Ein technisch genutztes Metallenzym: Xylose-Isomerase (,,Glucose-Isomerase“)	219
22.1 Xylose-Isomerase	219
22.1.1 Molekülbau von Xylose-Isomerase	220
22.1.2 Katalyse	222
22.2 Literatur	223
23 Eisenstoffwechsel	225
23.1 Metallstoffwechsel	225
23.2 Transferrin	228
23.3 Bakterielle Siderophore	230
24 Koordinationschemische ,,Steckbriefe“ einiger Zentralmetalle	233
25 Elektrochemische Potenziale von Sauerstoffspezies bei pH 7	237
Teil II Der Blick aufs Metall: Grundlegende und spezielle Methoden	239
26 Strukturanalyse von Proteinen	241
26.1 Kristallisation der Proteine	241
26.2 Röntgenbeugung	242
26.3 Röntgenstrukturanalyse	245
26.3.1 Methode des isomorphen Ersatzes	246
26.3.2 MAD-Methode (Multiwavelength Anomalous Dispersion)	247
26.3.3 Methode des molekularen Ersatzes (MR)	248
26.4 Die Strukturverfeinerung	248
26.5 Literatur	250
27 UV/Vis-, Fluoreszenz- und CD-Spektroskopie	251
27.1 Allgemeine Grundlagen der UV/Vis-Spektroskopie	251
27.2 Technisches	256
27.3 Allgemeine Grundlagen der Fluoreszenzspektroskopie	257
27.4 Technisches	260
27.5 Fluoreszenzlöschung	261
27.6 Förster-Energie-Transfer	262
27.7 Allgemeine Grundlagen der CD-Spektroskopie	263
27.8 Zusammenfassung	266
27.9 Literatur	266
28 Elektrochemie	267
28.1 Allgemeine Grundlagen	267
28.2 Cyclovoltammetrie	268
28.3 Einfluss der Diffusion	271
28.4 Reversible Systeme	272
28.5 Quasireversible und irreversible Systeme	274
28.6 Wichtige Kenngrößen	274
28.7 Technische Details	275
28.8 Pulsvoltammetrie	277
28.9 Differenzielle Pulsvoltammetrie	278
28.10 Square Wave Voltammetrie	279
28.11 Theorie des Elektronentransfers	280
28.12 Zusammenfassung	283
28.13 Literatur	283
29 Theoretische Methoden	285
29.1 Allgemeine Grundlagen	285
29.2 Dichtefunktionaltheorie	288
29.3 Beschreibung des Lösungsmittels	292
29.4 Optimierung der Geometrie	294
29.5 Berechnung thermodynamischer und optischer Eigenschaften	296
29.5.1 Frequenzen, Energien	296
29.5.2 UV/Vis-Spektren	298
29.5.3 NMR- und EPR-Spektren	299
29.5.4 Molekülorbitale und Ladungsverteilungen	300
29.6 Zusammenfassung	302
29.7 Literatur	302
30 Resonanz-Raman-Spektroskopie	303
30.1 Der Raman-Effekt	303
30.2 Resonanz-Raman-Spektroskopie	305
30.3 Technisches	307
30.4 Anwendung	309
30.5 Zusammenfassung	310
30.6 Literatur	310
31 Röntgenabsorptionsspektroskopie	311
31.1 Allgemeine Grundlagen	311
31.2 Technisches	313
31.3 Auswertung	314
31.4 Anwendung	316
31.5 Zusammenfassung	318
31.6 Literatur	318
32 Mößbauer-Spektroskopie	319
32.1 Allgemeine Grundlagen	319
32.2 Technisches	320
32.3 Mößbauer-Spektren und ihre Parameter	321
32.4 Anwendung: Rieske-Proteine	323
32.5 Zusammenfassung	324
32.6 Literatur	324
33 Elektronenspinresonanzspektroskopie	325
33.1 Allgemeine Grundlagen	325
33.2 Technisches	327
33.3 Spin-Bahn-Kopplung	328
33.4 Hyperfeinkopplung	329
33.5 Systeme mit einem Spin > 1/2	331
33.6 Anwendung I: Blaue Kupferproteine	332
33.7 Anwendung II: Eisen-Porphyrin-Systeme	333
33.8 Moderne Entwicklungen	334
33.9 Zusammenfassung	335
33.10 Literatur	336
34 Magnetische Messungen mit SQUID	337
34.1 Allgemeine Grundlagen	337
34.2 Technisches	339
34.3 Anwendung	340
34.4 Zusammenfassung	340
34.5 Literatur	341
Sachverzeichnis	343
EULA	348

Weitere E-Books zum Thema: Chemie - Biochemie

Heißkanal-Technik

Format: PDF

Der Heißkanal ist das für Qualität und Wirtschaftlichkeit entscheidende Werkzeugteil beim Spritzgießen. Die verschiedenen technischen Varianten und Konstruktionsprinzipien…

Heißkanal-Technik

Format: PDF

Der Heißkanal ist das für Qualität und Wirtschaftlichkeit entscheidende Werkzeugteil beim Spritzgießen. Die verschiedenen technischen Varianten und Konstruktionsprinzipien…

Bauchemie

Format: PDF

Mehr denn je ist der Entscheidungsträger in Wirtschaft und Behörde, ob als Ingenieur, Architekt oder Praktiker gefordert, breitgefächerte technische und ökologische Fragen zu…

Bauchemie

Format: PDF

Mehr denn je ist der Entscheidungsträger in Wirtschaft und Behörde, ob als Ingenieur, Architekt oder Praktiker gefordert, breitgefächerte technische und ökologische Fragen zu…

Der wissenschaftliche Vortrag

Format: PDF

Der wissenschaftliche Vortrag gilt als ausgezeichnetes Instrument, um die Aufmerksamkeit auf die eigene Arbeit zu lenken. Das Handwerkszeug dazu wird kaum gelehrt, sodass öffentliche Auftritte oft…

Der wissenschaftliche Vortrag

Format: PDF

Der wissenschaftliche Vortrag

Format: PDF

Der wissenschaftliche Vortrag

Format: PDF

Der wissenschaftliche Vortrag

Format: PDF

Prüfungs-Trainer Biochemie und Zellbiologie

Format: PDF

Sie haben Prüfungspanik und brauchen gedrucktes "Valium"? Dann nutzen Sie den Prüfungs-Trainer in den Tagen vor Ihrem großen Tag als roten Faden oder Notprogramm für die letzten…

Weitere Zeitschriften

FESTIVAL Christmas

Fachzeitschriften für Weihnachtsartikel, Geschenke, Floristik, Papeterie und vieles mehr! FESTIVAL Christmas: Die erste und einzige internationale Weihnachts-Fachzeitschrift seit 1994 auf dem ...

Auszüge aus den Offenlegungsschriften (3 Teile)

Offenlegungsschriften der Patentanmeldungen beim Deutschen Patent- und Markenamt in drei Teilausgaben. Bibliographie, Hauptanspruch und wichtigste Zeichnung. Auszüge aus den Patentschriften ohne ...

caritas

mitteilungen für die Erzdiözese FreiburgUm Kindern aus armen Familien gute Perspektiven für eine eigenständige Lebensführung zu ermöglichen, muss die Kinderarmut in Deutschland nachhaltig ...

Correo

La Revista de Bayer CropScience para la Agricultura ModernaPflanzenschutzmagazin für den Landwirt, landwirtschaftlichen Berater, Händler und am Thema Interessierten mit umfassender ...

Courier

The Bayer CropScience Magazine for Modern AgriculturePflanzenschutzmagazin für den Landwirt, landwirtschaftlichen Berater, Händler und generell am Thema Interessierten, mit umfassender ...

Deutsche Tennis Zeitung

Die DTZ – Deutsche Tennis Zeitung bietet Informationen aus allen Bereichen der deutschen Tennisszene –sie präsentiert sportliche Highlights, analysiert Entwicklungen und erläutert ...

Die Versicherungspraxis

Behandlung versicherungsrelevanter Themen. Erfahren Sie mehr über den DVS. Der DVS Deutscher Versicherungs-Schutzverband e.V, Bonn, ist der Interessenvertreter der versicherungsnehmenden Wirtschaft. ...

IT-BUSINESS

IT-BUSINESS ist seit mehr als 25 Jahren die Fachzeitschrift für den IT-Markt Sie liefert 2-wöchentlich fundiert recherchierte Themen, praxisbezogene Fallstudien, aktuelle Hintergrundberichte aus ...

VideoMarkt

VideoMarkt – besser unterhalten. VideoMarkt deckt die gesamte Videobranche ab: Videoverkauf, Videoverleih und digitale Distribution. Das komplette Serviceangebot von VideoMarkt unterstützt die ...

etz - Elektrotechnik + Automation

Die etz bietet mit technischer Berichterstattung aus der elektrischen Automatisierungstechnik, Energietechnik, Mess- und Prüftechnik sowie Industrieelektronik wichtige Entscheidungshilfen für den ...