Biochemie (Fach) / Fragenkatalog (Lektion)

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• Nennen Sie zwei Gründe, warum ATP ein hohes Phosphatgruppen=übertragungspotential besitzt. –  Hydrathülle –  elektrostatische Abstoßung benachbarter Phosphatgruppen –  Resonanzstabilisierung 
• Ordnen Sie die folgenden Verbindungen nach steigendem Phosphatgruppen= Übertragungspotoential: PEP, Glc=1=P, Glc=6=P, 1,3 Bisphosphoglycerat. Glc-6-p, Glc-1-p, 1,3-BPG, PEP
• Kann Glc=6=P oder Phosphoenolpyruvat unter Standardbedingungen ADP phosphorylieren (Begründung)? Phosphoenolpyruvat weil deltaG größer ist als das deltaG von ATP
• In der Glykolyse kommt es bei zwei Schritten zur Produktion von ATP durch Substratkettenphosphorylierung. Formulieren Sie diese Schritte mit Strukturformelt, beteiligten Enzymen und Co=Faktoren. von 1,3-Phosphoglycerat zu 3-Phospoglycerat (1,3-Phosphoglyerat-kinse) von Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat (Pyruvat-Kinase) Co-Faktoren: ATP und ADP
• In der Glykolyse kommt es bei zwei Schritten zum Verbrauch von ATP. Formulieren Sie diese Schritte mit Strukturformeln, beteiligten Enzymen un Co=Faktoren. Glucose --> Glucose-6-Phosphat (Hexokinase) Fructose-6-Phosphat --> Fructose- 1,6- bisphosphat (6-Phosphofructo-Kinase) Co Enzyme: ATP ADP
• Beurteilen Sie folgende Aussagen: a) Enzyme sind immer Proteine b) Enzyme verringern die Gleichgewichtskonstante c) Enzyme erniedrigen die Aktivierungsenergie einer Reaktion d) Die Michaelis-Menten Konstante ist ein Maß für die Affinität eines Enzyms zum Substrat e) Die Lineweaver-Burke Darstellung der Enzymkinetik ist der Michaelis-Menten Darstellung gleichwertig, aber sie ist einfacher auswertbar f) Enzyme können bei Substratbindung ihre Konformation ändern g) RNA kann enzymatische Aktivität haben a) Enzyme immer Proteine-NEIN (RIboenzyme) b) Enzyme verringern die Gleichgewichtskonstante c) Enzyme erniedrigen die Aktivierungsenergie einer Reaktion- JA d) Die Michaelis-Menten ein Maß für Affinität Enzyms zum Substrat-JAe) Die Lineweaver-Burke der Enzymkinetik ist der Michaelis-Menten Darstellung gleichwertig, aber sie ist einfacher auswertbar- JAf) Enzyme können bei Substratbindung ihre Konformation ändern-JA: holo- und heteroallosterische Regulation g) RNA kann enzymatische Aktivität haben - Ribisome
• Was versteht man unter Primär=, Sekundär=, Tertiär= und Quartärstruktur eines Proteins  Primär: Aminosäuresequenz, Aneinanderreihung Aminosäuren Sekundär: Wechselwirkungen zw. funktionellen Gruppen einzelner Peptide,                 alpha-Helix,beta-Falblatt. Tertiär: räumliche Ausrichtung der Sekundärstruktur, 3D Quartär: Mehrere Proteine können  Proteinkomplex bilden,               Protein, das aus mehreren Untereinheiten besteht.                                                                                                                   (Anlagerung mehrere Tertiärstrukturen, zB Hämoglobin)
• Skizzieren Sie die Verteilung von hydrophilen und hydrophoben Aminosäuren in einer amphipatischen Protein α=Helix. teil hydrophob, teil hyrdophil (polar)
• Von welchen Aminosäuren leiten sich viele aromatische Reste in der Biochemie ab Thyrosin, Tryptophan, Phenylalanin
• Wie gelangen ADP und Pi für die oxidative Phosphorylierung in die Mitochondrien? ADP/ATP Translokase Pi / H+ Symporter
• Die Pyruvat Dehydrogenase und die α=Ketoglutarat Degydrogenase aus Mitochondrien katalysieren oxidative Decarboxylierungen. Benennen Sie die drei Enzym= gebundenen Cofaktoren, die in beiden Reaktionen gleichermaßen beteiligt sind. Liponsäure FAD TPP NAD
• Die Pyruvat Dehydrogenase und die α=Ketoglutarat Dehydrogenase ähneln sich strukturell und in ihrer Aktivität. Welche grundsätzliche Reaktionen katalysieren diese beiden Enzyme? Welche Enzym=gebundenen Co=Faktoren findet man in beiden Enzymen?ox. Decarboxylierung FAD LiponsäureNADTPP
• Die Pyruvat Dehydrogenase katalysiert die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung benennen Sie ausserdem mindestens zwei Enzym=gebundene Cofaktoren, die beteiligt sind. Welches andere Enzym des Citratzyklus katalysiert eine Decarboxylierung nach dem gleichen Prinzip wie die Pyruvat Dehydrogenase? → Pyruvat + NAD+ + CoA-SH → Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+ Cofaktoren: FAD, TPP, Liponsäure. Die alpha-Ketoglutaratdehydrogenase katalysiert nach dem gleichen Prinzip wie die PDH. 
• Welches Enzym katalysiert im Citratzyklus die Umwandlung von Citrat in Isocitrat? Welche weitere Funktion erfüllt die cytoplasmatisch lokalisierte Form dieses Enzyms? → Die Aconitase -RNA-bindender Regulator in der Genexpression. 
• Nennen Sie drei Enzyme, deren Regulation eine wesentliche Kontrolle über den Stofffluss durch den Citrat-Zyklus erlaubt. → Citrat-Synthase, die Isocitrat-Dehydrogenase und die alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase. 
• 18) Welches Enzym ist Bestandteil des Citratzyklus und der Atmungskette? Formulieren Sie die entsprechende Reaktion mit Strukturformeln. Succinatdehydrogenase FAD wird in der Atmungskette in Komplex II regeneriert.Das Enzym Succinatdehydrogenase ist in der inneren Mitochondrienmatrix lokalisiert
• ) Nennen Sie jeweils ein Leitenzym für Glyoxysomen und Peroxisomen. → Glyoxysomen: Isocitratlyase oder Malatsynthase; Peroxisomen: Katalase 
• 21) Nennen Sie die beiden Leitenzyme der Glyoxysomen. → Isocitratlyase, Malatsynthase 
• 23) In der Atmungskette wirken zwei mobile Elektronenträger. a) Benennen Sie diese. b) Zwischen welchen Komplexen transportieren sie die Elektronen? c) Welcher der beiden Elektronenträger ist wasserlöslich? d) Welcher der beiden Elektronenträger ist in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert? a) Benennen Sie diese. → Ubichinon und Cytochrom c b) Zwischen welchen Komplexen transportieren sie die Elektronen? → Ubichinon: Komplex I/II und Komplex III; Cytochrom c: Komplex III und Komplex IV c) Welcher der beiden Elektronenträger ist wasserlöslich? → Cytochrom c d) Welcher der beiden Elektronenträger ist in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert? → Ubichinon. 
• Sie messen den Sauerstoffverbrauch von Mitochondrien. Erklären Sie kurz die unmittelbaren Effekte, die die Zugabe von ___ auf diesen Verbrauch haben. Glutamat ADP Dinitrophenol a) Glutamat: keine Veränderung  b) ADP: verbrauch steigt, da die Atmungskette angekurbelt wird. ADP signalisiert, dass ATP gebraucht wird. c) Dinitrophenol: ist Elektronenakzeptor, nimmt Elektronen der Atmungskette auf, entkoppelt Sauerstoffverbrauch und ATP-Synthese, kein Protonengradient aufgebaut.Wärme entsteht. Die Zelle erkennt, dass kein ATP mehr synthetisiert wird und kurbelt die Atmungskette an, dabei steigt der Sauerstoffverbrauch.
• Welche drei Komplexe der Atmungskette transportieren Protonen über die innere Mitochondrienmembran? → Komplex I, III und IV
• 26) Aus welchen zwei prinzipiellen Komponenten setzt sich die protonenmotorische Kraft zusammen? → Aus dem Protonengradienten und dem chemiosmotischen Druck. 
• 9) In welche Verbindung wird das Kohlenstoffgerüst der AS der C3-Familie (zB Serin, Alanin, Cystein) abgebaut? → Pyruvat 
• 30) Wie können Pflanzen Wärme produzieren? → durch eine alternative Oxidase (AAO). Es wird dabei kein ATP produziert sondern Wärme. 
• 31) Welche Funktion erfüllt die alternative Oxidase (AOX) bei Pflanzen? → Sie ist für die Wärmeproduktion zuständig. Dabei wird kein ATP gebildet. 
• 32) Was versteht man unter dem Q-Zyklus am Cytochrom bc1 Komplex der Atmungskette?  Die Übertragung der Elektronen von QH2 auf das Cytochrom c und Aufbau bzw Verstärkung des Protonengradienten.
• 33) Die mitochondriale ATP-Synthase wandelt einen Protonengradienten in eine Drehbewegung um. Skizzieren Sie kurz das Prinzip dieser Umwandlung. skizze
• 34) Welche sind die Substrate und Produkte der Ribulosebisphosphat-Carboxylase- Oxygenase? (Neme + Struktur) Ribulose-1,5 bisphosphat + Co2+ H2O-->2x phosphoglycerat ODER Ribulose-1,5 bisphosphat + O2+H2O --> phosphatglycerat 
• 35) Was versteht man unter respiratorischer Kontrolle? → Die Menge an ADP kontrolliert die Atmungskette
• 36) Welche Zellkompartimente sind an der Photorespiration beteiligt? → Chloroplasten, Peroxisomen und Mitochondrien 
• 37) Der oxidative Pentosephosphatweg produziert in seiner oxidativen Phase NADPH und Ribose-5-Phosphat. Wozu werden diese beiden Verbindungen im weiteren Stoffwechsel benötigt? → NADPH: Oxidationsschutz in anderen Biosynthesewegen -->Ribose-5-Phosphat: in der Nukleotidsynthese 
• 39) Wie viele Elektronen werden von den unten aufgeführten Redox Carriern in jeweils einem Zyklus übertragen? CytC FAD Q Eisen-Schwefelprotein Cu Cyt c: 1 e- FAD: 2 e- Ubichinon: 2 e- Eisen-Schwefelprotein: 1 e- Cu: 1 e- 
• 40) Nennen Sie einen Vertreter der Sterole. → Cholesterol 
• 41) Wodurch unterscheiden sich strukturell ein Phospholipid von einem Triacylglycerid? → Triacylglycerid: Glycerol + 3 Fettsäuren → Speicherlipide Phospholipid: Glycerol + 2 Fettsäuren + Phosphat und Rest (wie zB Cholin) → Membranlipide 
• 42) Skizzieren Sie schematisch den prinzipiellen Aufbau der Membranlipide MGDG und DGDG. skizze
• 43) Worin unterscheiden sich die ersten Reaktionen der Fettsäurebiosynthese vom letzten Schritt der beta-Oxidation der Fettsäuren Acetyl-CoA? → Abbau: zu Acyl-CoA aktivierte Fettsäure wird in Acetyl-CoA zerlegt. → Spaltung, findet in der Mitochondrienmatrix statt. Aufbau: Acetyl-CoA wird zu Malonyl-CoA aktiviert → Kondensation, findet im Cytosol statt. 
• 44) Die Acetyl CoA Carboxylase katalysiert den Geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Fettsäurebiosynthese. a) Wo ist dieses Enzym in Tieren bzw in Pflanzen lokalisert? b) Welche Reaktion katalysiert das Enzym? c) Welchen Co-Faktor enthält das Enzym? a) Wo ist dieses Enzym in Tieren bzw in Pflanzen lokalisert? → bei Tieren im Cytosol, bei Pflanzen in den Plastiden b) Welche Reaktion katalysiert das Enzym? → Acetyl-CoA + HCO3- + ATP → Malonyl CoA + ADP + Pic) Welchen Co-Faktor enthält das Enzym? → Biotin 
• 45) a) Warum bestehen Fettsäuren im Regelfall aus einer geraden Anzahl von Kohlenstoffatomen? b) Nennen Sie drei Ihnen bekannte Fettsäuren. Warum bestehen Fettsäuren im Regelfall aus einer geraden Anzahl von Kohlenstoffatomen? → Weil sie aus C2-Einheiten aufgebaut werden. b) Nennen Sie drei Ihnen bekannte Fettsäuren. → Palmithinsäure, Linolensäure, Ölsäure
• 46) Geben Sie vier mechanistische Unterschiede zwischen Fettsäureabbau und Fettsäuresynthese an. Aufbau: im Cytosol, Aktivierung von Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA, Kondensation von Malonyl-CoA's, Redoxenzym ist NADPH + H+Abbau: in Mitochondrienmatrix, Spaltung in Acetyl CoA's, aktivierte Fettsäure zu Acyl-CoA, Redoxenzym ist NADH + H+
• 47) Lipide können sowohl gesättigte als auch ungesättigte Fettsäuren enthalten. Durch welche chemische Reaktion wurde der Anteil entsprechender Fettsäuren im Kurs nachgewiesen und wie ließ sich die Reaktion sichtbar machen? Additionsreaktion mit einem Halogen. In unserem Fall wurde Jod genutzt. Die Doppelbindung bei ungesättigten Fettsäuren geht mit dem Jod eine Additionsreaktion ein. Um so mehr ungesättigte Fettsäuren, um so mehr Jod wird sozusagen „aufgenommen“. Wenn man dann Stärke hinzufügt, ist kein Jod übrig, um einen Jod-Stärke-Komplex zu bilden. Somit kommt es nicht zu einer Blaufärbung. Wenn jedoch mehr gesättigte Fettsäuren anwesend sind, geht das Jod keine Reaktion ein und bildet stattdessen einen Jod-Stärkekomplex mit der Stärke → Blaufärbung
• 48) Welchen Einfluss haben ungesättigte Fettsäuren auf die Eigenschaften von Lipiden, die solche im Molekül enthalten? → Sie bewirken, dass ein „Knick“ entsteht, wenn die Doppelbindung in trans steht. Somit können sich dann Nachbarlipide nicht mehr parallel anordnen, was die Membran fluider macht. Öle, die viele ungesättigte Fettsäuren enthalten, sind meistens bei Raumtemperatur flüssig. Außerdem wird der Siedepunkt einer Substanz erniedrigt.
• 49) Wie werden Fettsäuren aktiviert? Benennen Sie die prinzipiellen Vorgänge sowie die beteiligten Enzyme und Co-Faktoren. → Fettsäure wird über eine Acyl-CoA Synthetase und ATP zu Acyl-CoA umgewandelt, dabei entsteht AMP und PPi. Acyl-CoA wird über eine Carnithin-Palmitoyl-Transferase I vom Cytosol in den Intermembranraum des Mitochondriums transportiert. Dabei wird Co-A abgespalten und es entstehn ein Acyl-Carnithin. Über eine Carnithin-Acylcarnithin-Translokase wird das Acyl- Carnithin über die innere Mitochondrienmembran in die Mitochondrienmatrix überführt. Über eine Carnithin-Palmitoyl-Transferase II wird Carnithin wieder durch CoA ersetzt und es entstehn wieder das Acyl-CoA, das dann weiter zu Acetyl-CoA abgebaut wird.
• 50) Benennen Sie die durch Glycolyse und Citratzyklus erzeugten Ausgangsmetabolite für die Aminosäurebiosynthese und geben Sie deren Strukturformel an. 3-Phosphoglycerat Phosphoenolpyruvat (PEP) Pyruvat Oxalat Alpha-Ketogluterat
• 51) Welches sind die beiden wichtigsten Formen anorganischen Stickstoffs, die die Pflanze aufnehmen kann? In Form welcher Aminosäure wird der Stickstoff dann zunächst assimiliert? → NO3- (Nitrat), NH4+ (Ammonium); Er wird zunächst als Glutamin assimiliert. 
• 52) Welcher wichtige Zyklus dient im tierischen Organismus der Stickstoffausscheidung, und in Form welcher Moleküle werden die beiden Sticktsoffatome diesem Zyklus zugeführt? Der Harnstoffzyklus. Carbamoylphosphat (NH2 – C– O-P)  Aspartat (NH2-R) 
• 53) Welche drei Substanzen dienen zur Ausscheidung von Stickstoff und welche Tiere verwenden was? → Harnstoff: ureotelische Tiere (terrestrische Wirbeltiere Harnsäure: uricotelische Tiere (Vögel und Reptilien) Ammoniak: ammoniotelische Tiere (meisten aquatischen Lebewesen) 
• 54) Zeichnen und benennen Sie eine Aminosäure mit unpolarer Seitenkette. alanin -CH3
• 55) Zeichnen und benennen Sie eine Aminosäure mit saurer Seitenkette. Glutamat ch2 ch2 c =o       -o-
• 56) Zeichnen Sie ein Dipeptid zweier beliebiger aber verschiedener Aminosäuren. serin alanin
• 57) Benennen Sie die drei alpha-Ketosäuren, sowie den Stoffwechselweg dem sie entstammen, die als Vorläufer für __ dienen. a) Alanin b) Asparaginäsure c) Glutaminsäure a) Alanin → Pyruvat aus der Glykolyse b) Asparaginäsure → Oxalacetat aus dem Citratzyklusc) Glutaminsäure → alpha-Ketoglutarat aus dem Citratzyklus 

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