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Lebewesen unterscheiden sich durch ihre chemische Basis. Somit ist das Wissen um die Eigenschaften der Elemente und die Wechselwirkungen der daraus entstehenden Verbindungen Voraussetzung für das Verständnis der Biologie.

 

Die Chemie beantwortet die Fragen, warum unter den über 100 Elementen des Periodensystems (PSE) der Kohlenstoff und nicht das Silicium das dominierende Element in der Biologie ist und warum Edelmetalle, wie Gold und Silber, keine Rolle spielen. Das PSE gibt Auskunft darüber, warum die Phosphorsäure und nicht die Schwefelsäure als Brücke in den Polynucleinsäuren fungiert und warum sich die DNA aus der RNA entwickeln musste. Gleichzeitig macht nur die Chemie deutlich, warum die D-Glucose so zentral beim Aufbau von Biopolymeren wie Cellulose und Glycogen ist und weshalb der Citratzyklus in sich logisch geschlossen und alternativlos ist. Biochemie ist ebenfalls eine Synthesechemie, die sich von der „menschengemachten“ Synthesechemie „nur“ hinsichtlich der Rahmenbedingungen unterscheidet. Aus der Vielzahl der Elemente des PSE und der fast unendlichen Anzahl von chemischen Verbindungen werden einzelne selektiert. Die Selektion erfolgt aufgrund der Umweltbedingungen auf der Erde, wie moderate Temperaturen, vorzugsweise Atmosphärendruck, Lösungsmittel Wasser und als primärer Reaktionspartner Sauerstoff.

 

Es wird die Hypothese entwickelt, dass der Leitgedanke der modernen Biologie, die Evolutionstheorie, ihre Wurzeln in der zugrundeliegenden Chemie hat. Damit wird der Darwinismus vom biologischen Kopf auf die chemischen Füße gestellt. Zum Beispiel ist die Wirkung von Phenolen als Radikalfänger a priori chemisch, ehe daraus biologische Phänomene als Distinktionsunterschiede bei farbigen Blütenpflanzen evolvieren konnten. Das Buch entwickelt eine völlig neue, chemiezentrierte Sicht auf die „belebte Natur“ und fordert zu einer veränderten, biologisch orientierten Chemiedidaktik in Schulen und Universitäten heraus. (Verlagstext)

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Das Periodensystem der Elemente und grundlegende Konsequenzen für den Aufbau von Naturstoffen und den Ablauf biochemischer Prozesse 1 / 1.1 Elemente des Periodensystems 1 / 1.2 Biologisch relevante Elemente, deren singuläre Rollen sich aus intrinsischen Eigenschaften im Rahmen des Periodischen Systems der Elemente (PSE) ableiten lassen 5 / 1.2.1 Atomradien 5 / 1.2.2 Ionenradien und Ionisierungsenergien 16 / 1.2.3 Elektronenaffinität 18 / 1.2.4 Löslichkeit in Wasser 18 / 1.2.5 Reaktivität gegenüber Sauerstoff: Oxide, Hydroxide und Oxosäuren 19 / 1.2.6 Elektronegativität 22 / 1.2.7 Element-Element-Einfachbindungen 25 / 1.2.8 Verzweigungen von Ketten 34 / 1.2.9 Stöchiometrische Wertigkeiten, Element-Wasserstoff-Verbindungen, Molekülgeometrien 36 / 1.2.10 Molekülgeometrien als Evolutionskriterium 42 / 1.2.11 Wasserstoffbrücken 46 / 1.2.12 Nucleophilie 50 / 1.2.13 Oxidationszahlen und Sauerstoffverbindungen 55 / 1.2.14 Ester von anorganischen Säuren und ihr Evolutionspotenzial 68 / / 2 Extrinsische Eigenschaften, die das Vorkommen von Elementen im biologischen Kontext begünstigen 85 / 2.1 Die Häufigkeit des Vorkommens des betreffenden Elements und dessen Verbreitung auf der Erde 85 / 2.2 Reaktivität unter den Bedingungen auf der Erde 91 / 2.2.1 Reaktionen mit Wasser und die elektrochemische Spannungsreihe 91 / 2.2.2 Die Rolle des Sauerstoffs 94 / 2.2.3 Die Löslichkeit in Wasser: Oxide, Hydroxide, Salze und Komplexverbindungen 97 / 2.2.4 Biokatalyse durch Enzyme 104 / / 3 Die Derivatisierung anorganischer Verbindungen mit Kohlenstoffresten 107 / 3.1 Wasser, Alkohole und Ether 108 / 3.2 Ammoniak und Amine 112 / 3.3 Carbonsäureamide 117 / / 4 Die singulären Eigenschaften des Kohlenstoffs als Grundlage für die Entstehung von Leben 121 / 4.1 Die Redoxchemie des Kohlenstoffs 122 / 4.1.1 C–C-Knüpfungsreaktionen 125 / 4.1.2 Dehydrierung von Alkanen 130 / 4.1.3 Organische Peroxide 139 / 4.1.4 Alkohole 144 / 4.1.5 Carbonylverbindungen – Aldehyde und Ketone 157 / 4.1.6 Carbonsäuren 182 / 4.1.7 Kohlensäure und Derivate 208 / / 5 Von chemischen Strukturen und einzelnen Reaktionen zu komplexen biochemischen Netzwerken 225 / / 6 Determiniertheit, Flexibilität und Kontingenz in der Biochemie 229 / / 7 „Synthesechemie“ versus Biochemie 233 / / Weiterführende Literatur 237 / Stichwortverzeichnis 239