Wasser und die Biochemie des Menschen

Menschliche Zellbiologie und Biochemie,

die Rolle von Wasser

Christoph Santschi, Dipl. Natw. ETHZ

Der Mensch besitzt ca. 1014 Zellen


Im Zellverband eines Mensche ereignen sich im Laufe

des Lebens dieses Menschen ca. 1016 Zellteilungen

Somit liegt die Zahl der Zellteilungen pro Tag bei einem

Menschen bei ca. 1011. Pro Sekunde finden ca. 107

Zellteilungen statt.


Leben entstand vor ca. 3,5 - 4 Milliarden Jahren, und es entstand auf der Basis von Prinzipien, die immer weiter entwickelt wurden und die heute nach die Basis aller biochemischer Prozesse bilden.

Die ersten eukaryonti-schen Zellen entstehen von ca. 1,5 Milliarden Jahren und die ersten multizelluläre Organis-men vor ca. 500 – 600 Millionen Jahren.

Der Mensch hingegen ist ca. 150.000 Jahre alt.


Geschichte des Lebens

• Wahrscheinlich haben sich einzellige Organismen vor 3

Milliarden Jahren entwickelt.

• Die ersten eukaryontischen Zellen entstehen vor ca. 1,5

Milliarden Jahren.

• Vor ca. 550 – 600 Millionen Jahren entwickelten sich

multizelluläre Organismen. Davor existierten nur einzellige

Organismen.

• Der „moderne“ Mensch ist erst ca. 150.000 Jahre alt.


Stoffliche Hierarchie einer Zelle

Acetat, Malonat

Ribose, Carbamyl-

phosphat

MG 50-250 α-Ketosäuren

Phosphoenol-

pyruvat, Malat

Biomasse

Metaboliten

Zelle

Nukleinsäuren Proteine Polysaccharide Lipide MG

103-109

Kern Mitochondrien Chloroplasten

Endoplasmatisches Retikulum Ribosomen

Cytoplasmamembran Tonoplast Zellwände

MG 100-350

Mono-

nukleotide Amino-

säuren einfache Zucker

Fettsäuren, Glycerin

CO2 H2O N2

MG 18-44

Resourcen


Die Basis der Biochemie ist Wasser!

Wasser ist überall:

• eine Kartoffel besteht zu 80 % aus Wasser

• eine Tomate ist mit 95 % eigentlich kaum etwas anderes als Wasser

• ein Bakterium besteht zu 75 % aus Wasser


Wasser ist überall:

Selbst bei uns Menschen macht das Wasser

65 % aus,

das heißt, wir bestehen nur zu 1/3 aus

Festsubstanz, wohingegen 2/3 Wasser sind.


Wasser ist ein sehr spezieller Stoff:

Würden wir nichts über das Wasser wissen und unserer

Annahmen auf das Verhalten der Verbindungen stützen,

die Wasser chemisch am stärksten ähneln

-insbesondere Wasserstoffselenit (H2Se) und

Schwefelwasserstoff (H2S) -,

würden wir damit rechnen, dass Wasser bei -93° siedet und bei Zimmertemperatur ein Gas ist.


Die meisten Flüssigkeiten ziehen sich beim Abkühlen

um bis zu 10 % zusammen: das gilt auch für Wasser,

aber nur bis zu einer bestimmten Grenze. Knapp

oberhalb des Gefrierpunkts dehnt sich Wasser wieder

aus eine paradoxe, rätselhafte, äußerst unwahr-

scheinliche Eigenschaft.


Wird Wasser fest, ist sein Volumen um fast 1/10 größer

als bei 4°C!

Wegen dieser Ausdehnung schwimmt Eis auf Eiswasser.

Ohne diese Besonderheit würde Eis nach unten sinken,

Seen und Ozeane würden von unten nach oben zufrieren

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Wasser und die Biochemie des Menschen