Materie, Elemente und subatomare Teilchen
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II. Molekularbiologie
1.0 Grundlagen
1.1 Materie, Elemente und subatomare Teilchen
Jeder Gegenstand um uns herum – und somit auch alle Lebewesen – bestehen Materie, kurz: aus Stofflichem. Materie ist dadurch gekennzeichnet, daß sie Masse besitzt, strukturiert ist und kinetische Energie ("thermische Energie") besitzt. Jede Form der uns umgebenden Materie, die man visuell ohne Hilfsmittel wahrnehmen kann, besteht aus vielen kleinen Bauteilen, den sog. Elementen. Bis heute kennt man 118 Elemente, von denen jedoch nur 92 "stabil" sind und natürlich vorkommen.
Dabei sind jedoch die Elemente nicht die kleinste Form des Materiellen. Elemente bestehen aus verschiedenen Elementarteilchen[1], die sich wiederum aus anderen Teilchen zusammensetzen[2]. Es sind folgende subatomare Teilchen von Bedeutung:
- Protonen,
- Neutronen und
- Elektronen.
Dabei bilden die Protonen (p⁺) mit einer positiven Ladung den Kern. Da bei nahezu allen Elementen der Kern aus mehr als einem Proton bestehen muß, befinden sich ladungsneutrale Elementarteilchen, die Neutronen (n), im Kern, um eine Bindung zu ermöglichen (die aufgrund der sonst rein positiven Ladungen der Protonen nicht hätte stattfinden können). Die negativen Elektronen (e⁻) befinden sich um den Kern herum. Kern (aus p⁺ und n[3]) und Elektronen (aus e⁻) werden als Atom bezeichnet.
Die Atome gleicher Elemente besitzen die selbe Anzahl an Protonen im Kern. Während innerhalb eines Element die Anzahl der Protonen konstant ist, kann die Anzahl der Neutronen variieren. Elementatome mit gleicher Protonen- aber unterschiedlicher Neutronenzahl werden als Isotope bezeichnet. In der allgemeinen Schreibweise
können beispielsweise folgende Isotope des Chlor-Atoms (Cl) unterschieden werden:
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Protonenzahl
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17
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17
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Neutronenzahl
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18
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20
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Masse in u[4]
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35
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37
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[1]: syn. subatomare Teilchen
[2]: Der weitere Feinbau der Elementarteilchen ist für die Erklärung der biochemischen Funktionen irrelevant und wird hier daher nicht näher ausgeführt.
[3]: Die Kernteilchen Protonen p⁺ und Neutronen werden auch als Nukleonen bezeichnet.
[4]: units; 1 u ≈ 1,6606 * 10⁻²⁴ g
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