Biologie (Fach) / Grundlagen der Zellbiologie und Biochemie (Lektion)

Grundlagen d. Zellbiologie und Biochemie B.Sc. 1.Semester

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• Nennen Sie zwei Aminosäuren, deren Seitenketten geladen sind negativ und sauer: Asparaginsäure und Glutaminsäure positiv und basisch: Histidin, Arginin, Lysin
• Warum kann die Umsetzung von Ethanol in Acetaldehyd durch das Enzym Alkoholdehydrogenase (ADH) gut photometrisch verfolgt werden? ADH reduziert NAD+ zu NADH und NADH absorbiert Licht.
• Welche Bestandteile v. DNA befinden sich im Inneren der DNA-Doppelhelix? Durch welche Art von Bindungen sind diese miteinander verbunden? Die Nukleobasen sind über Wasserstoffbrückenbindungen verknüpft.
• Was ist sekundär aktiver Transport? Transport gegen ein Konzentrationsgefälle unter Energieaufwand, die Energie wird aus einem anderen Prozess gezogen, z.B. primärer Transport.
• Welche funktionelle Gruppen sind für die negative Gesamtladung der DNA verantwortlich? Wo befinden sich diese in der Doppelhelix? Die Phosphatgruppen an der Helixperipherie.
• Woraus besteht ein Nukleosid? Aus einer Nukleobase und einem Zucker.
• Welche Proteine sind für die Verpackung der DNA im Zellkern wichtig? Histone
• Warum sind biologische Membranen für geladene Teilchen nur schwer permeabel? Aufgrund der lipophilen Schwänze im Inneren der Doppellipidschicht.
• Welche strukturellen Eigenschaften ermöglichen es einem Protein, welches aus Aminosäuren mit hydrophoben, polaren und geladenen Seitenketten besteht, gelöst im Zytosol vorzuliegen? Durch Faltung können hydrophobe Seitenketten innen und polare Seitenketten außen liegen.
• Nennen Sie zwei wichtige Funktionen des Zellkerns Replikation, Transkription, DNA-Speicherung
• Nennen Sie zwei Funktionen, die akzessorische Proteine des Zytoskeletts haben Stabilisierung (seitlich und der Enden), Bewegung, Bündelung, Verankerung
• Nennen Sie die beiden hauptsächlichen Klassen von Biomolekülen, aus denen biologische Membranen bestehen Lipide und Proteine
• DNA kann durch Zugabe von Salzen und/oder Alkohol zu einer wässrigen Lösung aus dieser ausgefällt werden. Welcher Mechanismus führt zur Unlöslichtkeit der DNA in der mit Salzen und/oder Alkohol versetzten Lösung? Auflösung der Hydrathülle. Ionische Bindungen sind stärker als Wasserstoffbrückenbindungen.
• Benennen Sie die einzelnen Stadien der Mitose und beschreiben Sie kurz, was in ihnen passiert. Prophase -> Chromosomenkondensation Metaphase -> Chromosomenanordnung in Äquatorialebene und Ausbildung des Spindelapparats Anaphase -> Trennung der Schwesterchromatiden Telophase -> Ausbildung d. Kernhülle und v. Nukleolin und Entspindelung d. Chromatiden
• Was geschieht unter aeroben Bedingungen mit den Reduktionsäquivalenten der Glykolyse und ihren Elektronen? Schrittweise Oxidation in der Atmungskette, die Elektronen werden am Ende auf den finalen Akzeptor O2 übertragen.
• Nennen Sie eine wichtige Funktion von Coenzym A Überträger von Acetyl-CoA
• Was bedeutet es, wenn die elektrochemische Potentialdifferenz über eine Membran gleich null ist? (es wird angenommen, dass nur Protonen zum elektrochemischen Potential auf beiden Seiten der Membran beitragen? Es gibt kein Konzentrationsgefälle.
• Wie werden Membranen energetisiert? In Pflanzenzellen? In Tierzellen? Allgemeines Prinzip? Wozu das alles? Pflanzenzellen: V-Typ-ATPasen, H+-Pyrophosphophatase Tierzellen: V-Typ-ATPasen Allgemeines Prinzip: kombinierter Elektronen- und Protonentransport Wozu? Nutzung des Protonengradienten für sekundär aktiven Transport, Regulation v. Ionenkanälen über elektrische Potentialdifferenz, Energiegewinnung (ATP-Synthese)
• Was ist die Definition eines Gens? Ein Segment der DNA-Sequenz, das die Information zur Bildung der RNA beinhaltet,welche wiederum für ein Protein kodiert.
• Nennen Sie Beispiele für horizontalen und vertikalen Gentransfer. Erläutern Sie kurz. Horizontaler Gentransfer: 1. Übertragen von z.B. Resistenzgenen oder Genen, die Toxine kodieren zwischenBakterien, kann zur Enstehung multiresistenter Keime führen. Bspw. durchKonjugation.2. Agrobacterium tumefaciens übertragt Biosynthesegene zur Synthese derPflanzenhormone Auxin und Cytokinin, die die Bildung von Tumoren induzieren, undzur Produktion von Opinen, von denen sich die Bakterien ernähren können.3. Bakteriophagen (Bakterien-Viren) übertragen Gene auf Bakterien. Transduktion4. Übertragung freier DNA, Transformation5. Übertragung von mt/clp-Genen in das Kerngenom? (ml = mitochondrial; clp =Chloroplasten) Vertikaler Gentransfer: Sexuelle Fortpflanzung, Gentransfer zwischen zwei zunächst getrenntenZelllinien von Vater und Mutter (die Weitergabe von Genen an Nachkommen)
• Nennen Sie drei Funktionen von Biomembranen Kompartimentierung, mechanische Verbindung, Informationsaustausch, Energetisierung
• Wie viel beträgt die Dicke einer Biomembran? 5nm bzw. 5*10^(-9)m
• Durch welche Art von Bindungen sind die Basen der Nukleinsäuren im Inneren der DNA-Doppelhelix miteinander verbunden? Welche zwei Basenpaarungen kommen zustande? Welche Basenpaarung ist stabiler? Durch Wasserstoffbrückenbindungen. Adenin und Thymin gehen 2 Brücken ein. Guanin und Cytosin gehen 3 Brücken ein, die Bindung ist stabiler.
• Welche Funktion haben Histonproteine im Zellkern? Verdichtung der DNA
• Was ist eine kovalente Bindung? Bindung durch Teilen von Valenzelektronen
• Woraus setzt sich die Gesamtvergrößerung eines Mikroskops zusammen? Vergrößerung d. Okulars * Vergrößerung d. Objektivs
• Woraus sind Ribosomen aufgebaut, wo werden sie zusammengesetzt und welche Funktionen haben sie? Ribosomen bestehen aus zwei verschieden großen UntereinheitenEukaryoten: 40s UE + 60s UE = 80s Ribosom  Prokaryoten:30s UE + 50s UE = 70s Ribosom Sie werden im Nukleolus zusammengebaut und steuern während der Transkription das Zusammenspiel von tRNA, mRNA und RNA-Polymerase.
• Nennen Sie drei Gründe, die dafür sprechen, dass Mitochondrien Endosymbionten sind Doppelmembran, eigene DNA, eigene Transkription an eigenen Ribosomen
• Woraus bestehen jeweils ein Nukleosid, ein Nukleotid und ein Nukleosom? Nukleosid: Zucker und Base Nukleotid: Zucker und Base und Phosphat Nukleosom: 8 Histone und DNA
• Welche funktionellen Gruppen in der Seitenkette enthalten geladene Aminosäuren? positiv geladene und basische: NH3+ negativ geladene und saure: COO-
• Was versteht man unter der Sekundärstruktur eines Proteins? Die Orientierung der Aminosäurekette im Raum, Faltung durch Ausbildung von Wasserstoff- und Disulfidbrücken. Bildung von α-Helix, β-Faltblatt oder -Schleife.
• Nenne Sie drei Funktionen von Mikrotubuli Trennung der Chromosomen in Spindelapparat während der Zellteilung. Hierbewirken Kinesin Motorproteine das Aneinandervorbeigleiten zweier Mikrotubuli, diemit den Chromosomen verknüpft sind; diese werden gegeneinander verschoben. Kinesine transportieren Vesikel oder Proteine wie die Cellulosesynthase entlang derMikrotubuli (z.B. Vesikel, deren Inhalt sekretiert werden soll, oder Vesikel, dieMembranproteine zu einer Zielmembran bringen) Strukturgebung in Zellen Generell: Bewegung in Zellen
• Welches ist die Speicherform von Glukose in tierischen Zellen? Glykogen
• Was versteht man unter induced fit bei Enzymen? Änderung der strukturellen Eigenschaften der Bindungstasche des Enzyms durch Annäherung der Substrats, so dass es an das aktive Zentrum binden kann.
• Warum können Enzyme eine chemische Reaktion beschleunigen? Durch Herabsetzen der Aktivierungsenergie.
• Nennen Sie vier Möglichkeiten, wie ein Protein an der Membran verankert sein kann. Lipidmodifizierung (z.B. Farnesylierung)posttranslationale Modifikation von Proteinen, durch die unter anderemzytosolische Proteine über die angehängte Farnesylgruppe im Sinne einesMembranankers an der Zellmembran oder an anderen Biomembranen in einerZelle befestigt werden alpha-Helices, welche die Membran komplett oder teilweise durchspannenbeta-Fass-Strukturenein Proteinstruktur-Motiv, das besonders in porenbildenden Proteinenvorkommt. Es besteht aus mindestens fünf β-Faltblättern, die im Kreisangeordnet sind und so eine Röhre (die Pore) bilden, die meist für die Funktiondes Proteins als Transportprotein verantwortlich istüber Interaktion mit einem Membranprotein GPI-AnkerLipidanker bezeichnet man kovalente, posttranslationale Modifikationen vonProteinen mit Lipiden, Fettsäuren oder anderen Kohlenwasserstoffresten
• Was ist der Unterschied zwischen Mitose und Meiose? Mitose heißt die Teilung einer dipoloiden Zelle in zwei identische diploide Tochterzellen. Meiose heißt die Teilung einer diploiden Zelle unter Entstehung von vier nicht identischen haploiden Tochterzellen.
• Wie heißen Proteine, die den Ablauf des Zellzyklus kontrollieren und wie wird ihre Aktivität reguliert? Cykline und Cyklinabhängige-Kinasen.  Regulation durch: Phosphorylierung und De-Phosphorylierung der Cyklinabhängigen-KinasenProteinsynthese und Abbau von CyklinenInteraktion zwischen Cyklinabhänigen-Kinasen und Cyklinen
• Welche Funktion haben tRNAs? Bindung und Anlieferung der Aminosäuren während der Translation.
• Was versteht man unter einem induzierbaren Gen? Nicht alle Gene sind gleichzeitig gleich stark aktiv.Ein induzierbares Gen ist aktiviert und kann exprimiert werden.
• Was befindet sich am 5' bzw. am 3'-Ende der DNA? 5'-Ende -> OH-Gruppe 3'-Ende -> Phosphatgruppe
• Wie heißen die Schlüsselenzyme der Glykolyse? Hexokinase, Phosphofruktokinase, Pyruvatkinase
• Wie lautet die Nettoreaktionsgleichung der Glykolyse? Glukose + 2 (ADP+P) + 2NAD+ -> 2Pyruvat + 2ATP +2 (NADH+H+) +2H2O 
• Wie lautet die Nettoreaktionsgleichung der Glukoneogenese? 2Pyruvat + 4ATP + 2 (NADH+H+) + 2GTP + 2H2O -> Glukose + 2NAD+ + 4 ADP + 2GDP + 6P
• Wie heißen die Schlüsselenzyme der Glukoneogenese? Pyruvat-Carboxylase, Phosphoenolpyruvat-Carboxylase, Fruktose-1,6-Bisphosphophatase, Glukose-6-Phosphophatase
• Wie lautet die Nettoreaktion der oxidativen Decarboxylierung? Pyruvat + CoA-SH + NAD+ -> Acetyl-CoA + NADH+H+ + CO2
• Was sind die Regulatoren von Glykolyse und Glukoneogenese? Fruktose-1,6-Bisphophophatase und AMP -> aktiviert Glykolyse, hemmt Glukoneogenese Citrat -> hemmt Glykolyse, aktiviert Glukoneogense  ATP -> hemmt Glykolyse
• Wie wird die oxidative Decarboxylierung katalysiert? Über den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex (PDH) bestehend aus 3 Enzymen
• Wie lauten die drei Alternativen der Pyruvat-Umsetzung? Oxidative Decarboxylierung (aerob) alkoholische und Milchsäuregärung (anaerob) 
• Wie lautet die Nettoreaktion der alkoholischen Gärung? Glukose + 2 (ADP+P) + 2H+ -> 2Ethanol + 2CO2 + 2 ATP + 2H2O

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