Elektrochemisches Potenzial in biologischen Membranen

Die Überspannung ist die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen dem thermodynamisch bestimmten Reduktionspotential einer Halbreaktion und dem Potential, bei dem das Redoxereignis experimentell beobachtet wird. Sie stellt die zusätzliche Energie dar, die zum Überwinden der Aktivierungsbarrieren erforderlich ist, damit die Elektrodenreaktion mit einer signifikanten Geschwindigkeit abläuft. Sie ist ein Schlüsselfaktor für die Energieeffizienz aller elektrolytischen Prozesse.

In 1921, Frederick Banting and Charles Best, under John Macleod's direction at the University of Toronto, isolated insulin from canine pancreatic extracts. Biochemist James Collip then developed a purification process, making the extract safe for human use. This discovery transformed type 1 diabetes from a fatal disease into a manageable condition, earning Banting and Macleod the 1923 Nobel Prize.

Bei der Zellatmung handelt es sich um eine Reihe von Redoxreaktionen, bei denen organische Moleküle, wie Glukose, oxidiert werden, um Energie freizusetzen. Glukose ([latex]C_6H_{12}O_6[/latex]) wird zu [latex]CO_2[/latex] oxidiert, während Sauerstoff ([latex]O_2[/latex]) zu Wasser ([latex]H_2O[/latex]) reduziert wird. Bei diesem Prozess werden Elektronen durch eine Elektronentransportkette übertragen, wodurch ein Protonengradient entsteht, der die Synthese von ATP, der primären Energiewährung der Zelle, antreibt.

The Calvin cycle, or light-independent reactions, uses the ATP and NADPH produced during the light-dependent stage to convert inorganic carbon dioxide into organic sugar molecules. This process occurs in the stroma of the chloroplast. The key enzyme, RuBisCO, catalyzes the first step: the fixation of [latex]CO_2[/latex] into an organic molecule, initiating a cycle that produces carbohydrates.

Translation is the biological process in which ribosomes in the cytoplasm or endoplasmic reticulum synthesize proteins. It follows transcription, where the DNA sequence is copied into a messenger RNA (mRNA) molecule. During translation, the ribosome reads the mRNA sequence in three-nucleotide units called codons, and with the help of transfer RNA (tRNA), assembles the corresponding amino acid chain.

SAL ist ein quantitatives Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass ein einziger lebensfähiger Mikroorganismus nach der Sterilisation auf einem Gegenstand überlebt. Eine allgemein geforderte SAL für Medizinprodukte ist [latex]10^{-6}[/latex], was bedeutet, dass die Chance, dass eine Einheit nicht steril ist, eins zu einer Million beträgt. Mit diesem probabilistischen Ansatz wird anerkannt, dass absolute Sterilität nicht bewiesen werden kann, sondern nur statistisch aus der Prozessvalidierung abgeleitet werden kann.

A peptide bond is a covalent chemical bond formed between two amino acid molecules. It links the carboxyl group ([latex]-COOH[/latex]) of one amino acid to the amino group ([latex]-NH_2[/latex]) of another, releasing a molecule of water in a dehydration synthesis reaction. This amide-type bond is fundamental to forming polypeptide chains, the basis of protein primary structure.

Der D-Wert ist die Zeit, die bei einer bestimmten Temperatur erforderlich ist, um 90% (oder eine logarithmische Reduktion) einer Zielmikroorganismenpopulation abzutöten. Er ist ein kritischer Parameter bei der thermischen Sterilisation, der die Widerstandsfähigkeit einer Mikrobe gegen Hitze quantifiziert. Wenn zum Beispiel eine Population von [latex]10^6[/latex] Sporen einen D-Wert von 2 Minuten hat, dauert es 2 Minuten, um sie auf [latex]10^5[/latex] zu reduzieren.

Protein denaturation is the process in which a protein loses its native three-dimensional structure. This disruption of secondary, tertiary, and quaternary structures is caused by external stressors such as heat, extreme pH, organic solvents, or radiation. While the primary sequence of amino acids remains intact, the loss of shape results in the loss of the protein's biological function.

Ein chemisches Sterilisationsverfahren mit Ethylenoxidgas bei niedrigen Temperaturen. Es eignet sich zur Sterilisation hitze- und feuchtigkeitsempfindlicher Materialien wie Kunststoffe, elektronische Geräte und optische Instrumente. Der Prozess beinhaltet eine Alkylierung, bei der EtO die DNA und Proteine ​​von Mikroorganismen zerstört und so deren Vermehrung verhindert. Es erfordert eine sorgfältige Kontrolle von Gaskonzentration, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Einwirkzeit.

Zytotoxizität ist die Eigenschaft einer Substanz oder Zelle, für andere Zellen toxisch zu sein. Zytotoxische Substanzen können Zelltod durch Nekrose auslösen, bei der die Zellmembran ihre Integrität verliert, was zu Lyse und Entzündung führt, oder durch Apoptose, einen kontrollierten, programmierten Zelltodprozess. Dies unterscheidet sich von Zytostatika, die lediglich die Zellteilung hemmen, ohne direkt Zelltod zu verursachen.

The alpha-helix ([latex]\alpha[/latex]-helix) is a common secondary structure motif in proteins. It is a right-handed coiled conformation in which every backbone N-H group donates a hydrogen bond to the backbone C=O group of the amino acid located four residues earlier ([latex]i+4 \rightarrow i[/latex] hydrogen bonding). This regular pattern pulls the polypeptide chain into a helical shape.

Insulin is synthesized in pancreatic beta cells as a single-chain precursor called proinsulin. In the endoplasmic reticulum, proinsulin folds and forms its disulfide bonds. It is then transported to the Golgi apparatus and packaged into secretory granules, where proteases (prohormone convertases PC1/3 and PC2, and carboxypeptidase E) cleave it into mature insulin and a connecting peptide, C-peptide.

Recombinant DNA (rDNA) technology involves joining together DNA molecules from two different species. The recombinant DNA is inserted into a host organism to produce new genetic combinations. This is achieved using restriction enzymes to cut DNA at specific sites and DNA ligase to join the fragments, often incorporating the desired gene into a plasmid vector for cloning.