Biologie (Fach) / Biochemie und Molekularbiologie (Lektion)

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Diese Lektion wurde von anna909 erstellt.

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• . Erklären Sie den Zusammenhand zwischen Enthalpie, Enthropie und freier Gibbs-Energie. ΔG = ΔH - TΔS Die freie Energie ist ein wichtiger Indikator bei einer chemischen Reaktion – man kann damit erkennen in welche Richtung die Reaktion ablaufen wird
• ΔG….Freie Gibbs Energie: Maß für die Differenz des Energiegehalts zwischen Ausgangs- und Endprodukten…. entspricht der maximal als Arbeit nutzbaren Energie
• H…Enthalpie: ΔH ist in etwa die maximal freiwerdende Hitze
• S…Entropie: ΔS Zunahme der Unordnung
• T ist die absolute Temperatur Temperatur in Kelvin (K = +273 °C)
• Was ist die Gibbs-Energie G und was sagt sie aus? Die Gibbs-Energie ΔG ist ein Maß für die Differenz des Energiegehalts zwischen Ausgangs- und Endprodukten. ΔG entspricht der maximal als Arbeit nutzbaren Energie.
• ΔG < 0 bedeutet, dass eine Reaktion freiwillig (spontan, von selbst) abläuft – man nennt sie exergonisch
• ΔG > 0 bedeutet, dass diese Reaktion nicht freiwillig (von selbst) abläuft, sie kann nur durch Zufuhr von Arbeit erzwungen werden – man nennt sie endergonisch
• ΔG = 0 bedeutet, dass sich die Reaktion im Gleichgewicht befindet
• Von welchen Faktoren hängt es ab, ob eine chemische Reaktion abläuft und unter welchen Bedingungen ist sie in der Zelle praktisch irreversibel? 1.Vom “Energiegehalt” der Ausgangs- und EndprodukteΔG < 0 …Reaktion läuft von selbst abΔG > 0 …man muss Energie zuführen, damit Reaktion abläuft 2. Von der Schwierigkeit der Umwandlung (kinetische Barriere) Ein Katalysator ermöglicht den Ablauf von Reaktionen, die normalerweise eine hohe „Aktivierungsenergie“ benötigen, indem er diesen Energiebedarf erniedrigt. Im Allgemeinen begünstigt ein Katalysator genau eine Reaktionsabfolge zwischen (zwei) Partnern, obwohl es zwischen organischen Molekülen meist viele mögliche Reaktionsprodukte gibt. In der Zelle sind die meisten Katalysatoren Proteine. Praktisch alle Reaktionen werden durch Katalysatoren „geleitet“. Die Aktivität von Enzymen ist abhängig von Temperatur und pH-Wert.
• Primärstruktur eines Proteins ist die Sequenz der Aminosäuren
• Sekundärstruktur eines Proteins  sind a-Helix und b-Faltblätter; Das Protein nimmt teilweise die Form von Schrauben (=a-Helix) oder die Gestalt eines Faltblattes an (=b-Faltblatt). Dies entsteht durch Wasserstoffbrückenbindungen benachbarter CO und NH Gruppen. Wo dies stattfindet, hängt von der Aminosäurensequenz -> also der Primärstruktur ab
• Tertiärstruktur eines Proteins ist die dreidimensionale Anordnung von Sekundärstrukturelementen wie α-Helix und β-Faltblatt
• Quartärstruktur eines Proteins ist die räumliche Anordnung mehrerer Peptidketten in Proteinkomplexen
• natives Protein ist der “natürliche” Zustand unter Ausbildung der oben genannten Strukturen.
• denaturiertes Protein ist die “Entfaltung” der nativen Konformation durch Änderung versch. Parameter (z.B. pH-Wert, Salzgehalt, Temperatur,…). Dadurch wird das Protein biologisch inaktiv. Die meisten Proteine denaturieren beim Übergang von wässriger in ein organisches Lösungsmittle (z.B. Ether oder Chloroform).  Dabei kehrt das Protein sein “Inneres” nach “Außen” – hydrophile und hydrophobe Abschnitte tauschen den Platz.
• Was versteht man unter einer Peptidbindung? Als Peptidbindung bezeichnet man die Reaktion der Carboxylgruppe (COOH) einer Aminosäure mit der Aminogruppe (NH2) einer anderen Aminosäure unter Abspaltung von Wasser.So können sich extrem lange Peptidketten bilden.
• Wie werden Aminosäuren eingeteilt und wodurch sind ihre chemisch-physikalischen Eigenschaften bestimmt? Die natürlich vorkommenden Aminosäuren werden eingeteilt in: neutrale Aminosäuren (eine Amino- und eine Carboxylgruppe), saure Aminosäuren (eine Amino- und zwei Carboxylgruppen) und basische Aminosäuren (eine Carboxylgruppe und zwei basische Funktionen). Bis auf Glycin sind alle 20 in Proteinen vorkommenden a-Aminosäuren chiral, weil das a-C-Atom ein Asymetriezentrum ist – sie sind dadurch optisch aktiv  
• Wie kann die Aktivität von Enzymen in der Zelle reguliert werden? kompetitive Hemmung nicht-kompetitiver Inhibitor Allosterische Kontrolle Feedback Hemmung
• Was sind allosterische Enzyme? Manche Enzyme ändern ihre Aktivität in Abhängigkeit von der Substratkonzentration. Solche Enzyme nennt man allosterische Enzyme
• kompetitive Hemmung : “falsches” Substrat setzt sich an das Enzym und kann nicht umgesetzt werden -> Blockierung des betroffenen Enzyms, da die Oberfläche nicht frei ist = reversibel
• nicht-kompetitiver Inhibitor bindet an einer vom aktiven Zentrum entfernten Stelle und verändert so das aktive Zentrum.
• Allosterische Kontrolle Regulationsmoleküle binden sich an das “allosterische Zentrum” -> kann entweder Hemmung oder Stimulation der Enzymaktivität sein
• Feedback Hemmung : ist das “Abschalten” des Stoffwechsels durch das Endprodukt – Endprodukt wirkt als allosterischer Inhibitor.
• Aus welchen Komponenten sind biologische Membranen aufgebaut, welche Eigenschaften haben sie? Biologische Membranen sind Phospholipide und Proteine, aber auch Kohlenhydrate, Cholesterin und Glykoproteine spielen eine wichtige Rolle.  Sie sind amphipathische Moleküle – (sie haben sowohl eine hydrophile als auch eine hydrophobe Region) dadurch können sie Membranen bilden. Eigenschaften: Geladene oder stark polare Teilchen können Membranen  nicht durchdringen(dazu gehören praktisch alle Zwischenprodukte des Metabolismus).flexibel, selektiv Permeabel (semipermeabel)
• . Was versteht man unter amphipatischen Molekülen und wie sehen sie aus? Solche Moleküle haben ein hydrophobes und ein hydrophiles Ende. Ihre hydrophilen Enden können über H-Brücken mit dem H2O binden, aber die hydrophoben Enden werden vom H2O abgestoßen, da sie die H2O Struktur zerstören würden. Das führt dazu, dass die hydrophoben Enden amphipatischer Moleküle an Luft-Wasser-Grenzflächen in die Luft gerichtet sind oder zusammenballen. z.B. Phospholipide
• Wieso können Triglyzeride (Fette) nicht Bestandteile von Membranen sein? Triglyzeride sind Lipide, die aus der Esterbindung von Fettsäuren mit dem Tri-Alkohol Glyzerin entstehen. Sie sind „Fette“ im engeren Sinne und dienen meist der Speicherung von Energie. Fette sind Lipide ohne polaren Anteil. Daher kommt es zu keiner Ausbildung der Membran. Membran wird von Fettsäuren und nicht von Fetten ausgebildet.
• Welche chemischen Vorgänge laufen in der Leber in ihrer Funktion als Glukostat ab? Glucostat-Funktion: Glucosespeicherung als Glycogen und Glucoseabgabe mir dem Ziel die Blutglucosekonzentration in engen Grenzen konstant zu halten (unabhängig von KH-Nahrungszufuhr). Chemische Vorgänge: KH aus Nahrung → Glucose → Glycogen (gespeichert in Leber) Glycogenreserve in Leber → Glucose umgewandelt als zur Energiegewinnung (hält 24h) Abgabe der Glucose ins Blut Weiters ist Leber ein Umschlagplatz für Lipide, besonders Cholesterin. Sie nimmt auch Freie Fettsäuren auf und wandelt sie in Ketonverbindungen um.  
• Was ist eine Pentose bzw. eine Hexose? Geben Sie Beispiele an! sind Kohlenhydrate CnH2nOn Pentose (n=5)                                    Bsp.: Arabinose, Ribose; Hexosen (n=6)                       Bsp. Glucose, Galactose; Hexosen und Pentosen bilden Ringe – 2 Darstellungsarten: Die tatsächliche Form des Ringes ist ein Sessel.
• Wie kann Glucose in Zellen aufgenommen werden und wird dabei Energie verbraucht? Wenn ja, in welcher Form? Glucose wird über einen Na+/Glucosesymporter (Transportprotein) gemeinsam mit Na+ durch die Zellmembran in die Zelle aufgenommen. Die geschieht passiv (also ohne zusätzliche Energiezufuhr) aber in Richtung des Konzentrationsgradienten. Erleichterte Diffusion
• Wo finden Glykolyse bzw. der Citrat-Zyklus in Eukaryoten statt? Glykolyse = Cytosol Citrat-Zyklus = Matrix der Mitochondrien Pro Molekül Glucose ca. 38 ATP
• . Wie wird in der Atmungskette der Mitochondrien die gewonnene Energie letztlich in die Energiewährung ATP übergeführt? Aufbau von einem Protonengradienten (ATP-Synthese) an der INNEREN Mitochondrienmembran. Bei der Atmungskette werden H+ von der Mitochondrienmatrix in den Intermembranraum gepumpt. Dieser Gradient wird dann in der oxidativen Phosphorylierung durch ATP-Synthasen wieder in die Matrix abgebaut und dabei ATP erzeugt
• Was passiert, wenn der Blutzuckerspiegel absinkt und keine Glykogenreserven mehr vorhanden sind? Hirnleistung nimmt ab, zittrige Hände und Adrenalinausschüttung
• Erklären Sie den Unterschied zwischen aerober und anaerober Glykolyse Der Abbau von Glucose erfolgt zuerst durch die Glykolyse (im Cytosol) zu 2x Pyruvat (anaerob). Dabei wird  NAD+ zum energiereicheren NADH reduziert wird. Weiters werden 2xATP erzeugt. Ist kein Sauerstoff vorhanden (anaerob), wird das Pyruvat im Cytosol zu Ethanol oder Laktat vergoren. Dabei wird das NADH wieder zu NAD+ oxidiert.  Ist Sauerstoff anwesend (aerob), wird das Pyruvat in den Mitochondrien über den Citratzyklus und der oxidativen Phosphorylierung in weitere 28-30 ATP verwertet. Somit kann man in Summe aus 1xGlucosemolekül anaerob 2 ATP (Glykolyse + Gärung) aerob 30-32 ATP (Glykolyse + Citratzyklus + oxidative Phosphorylierung) gewinnen
• Wie werden die Einzelstränge in einer DNA-Doppelhelix zusammengehalten? Einzelstränge sind  aneinandergelagert, und zwar in entgegengesetzter (=antiparalleler) Richtung: an jedem Ende der Doppelhelix hat einer der beiden Einzelstränge sein 3'-Ende, der andere sein 5'-Ende. Durch die Aneinanderlagerung stehen sich in der Mitte der Doppelhelix immer zwei bestimmte Basen gegenüber, sie sind „gepaart“. Über Wasserstoffbrücken zwischen den gepaarten Basen und durch hydrophobe Wechselwirkungen zwischen aufeinander folgenden Basen wird der Zusammenhalt der Doppelhelix stabilisiert.

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