Prüfungsrelevante Aufgaben 1. In der Glykolyse spielen

Prüfungsrelevante Aufgaben für 701-0255 Biochemie
Prüfungsrelevante Aufgaben
1. In der Glykolyse spielen verschiedene Isomerisierungsreaktionen eine
wichtige Rolle. Zeichnen und benennen Sie die Strukturformeln der
Substrate und Produkte von zwei solchen Isomerisierungsreaktionen und
benennen Sie die beteiligten Enzyme.
2. Fettsäuren sind für viele Organismen wichtige Brennstoffmoleküle und
werden oft als Tracylglycerine (Neutralfette) gespeichert. In Fig. 1 ist ein
typisches Triacylglycerin dargestellt. Benennen Sie die in diesem
Triacylglycerin enthaltene Fettsäure, erstellen Sie die Stöchiometrie der
Oxidation dieser Fettsäure und berechnen Sie die ATP-Bilanz für die
vollständigen Oxidation dieses Triacylglycerins.
Fig. 1. Typisches Triacylglycerin
3. Mikroorganismen oxidieren organische Verbindungen auch dann, wenn kein
Sauerstoff zur Verfügung steht. Anstelle von Sauerstoff nutzen und
reduzieren sie dabei andere oxidierte anorganische oder organische
Verbindungen als alternative Elektronenakzeptoren. Diese Prozesse werden
„anaerobe Atmung“ genannt. Zwei weit verbreitete Beispiele sind die Sulfatund die Eisenreduktion. Mit Sulfatreduktion bezeichnet man die Reduktion
von Sulfat zu Sulfid bzw. Schwefelwasserstoff durch bestimmte Bakterien.
Dreiwertiges Eisen ist eines der häufigsten Metalle in Boden und Gestein. Es
dient vielen Bakterien als Elektronenakzeptor und seine Reduktion ist eine
Hauptform der anaeroben Atmung. Acetat kann sowohl von Sulfatreduzierenden Bakterien, wie auch von Eisen-reduzierenden Bakterien
oxidiert werden.
a) Erstellen Sie korrekte Reaktionsgleichungen für die Oxidation von Acetat
sowohl mit Sulfat wie auch mit Fe3+ als terminalem Elektronenakzeptor.
Berechnen Sie mithilfe der unten angegebenen Eº’-Werte die freie
Reaktionsenthalpien (G0’) und die maximale theoretische ATP Ausbeute
pro Mol oxidiertes Acetat (unter Standardbedingungen) für beide Fälle.
Welche Reaktion liefert mehr Energie? Interpretieren Sie die Resultate.
b) Fe(OH)3, die in vielen natürlichen Systemen häufigste eisenhaltige
Verbindung, besitzt ein extrem niedriges Löslichkeitsprodukt. Die
Konzentration der Fe3+ Ionen liegt in solchen Systemen bei 10-18 M.
Berechnen Sie das G’ für die Oxidation von Acetat durch Eisenreduzierende Bakterien bei diesen Bedingungen (für alle andern
Reaktionspartner gelten Standardbedingungen). Interpretieren Sie das
Resultat.
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Hilfsgrössen für Aufgabe 3:
F = 96.5 kJ mol-1 V-1
R = 8.314 10-3 kJK-1mol-1
Gº’ für die Bildung von ATP: 30.5 kJ mol-1
SO42– + 9 H+ + 8 e–  HS– + 4 H2O; Eº’ = –0.22 V
Fe3+ + 1 e–  Fe2+; Eº’ = 0.77 V
2 CO2 + 8 e– + 7 H+  CH3COO– + 2 H2O; Eº’ = –0.28 V
Nernst Gleichung:
RT (aC )c  (aD )d
RT
E  E 0 '
ln
 E 0 '
lnQ
a
b
nF (aA )  (aB )
nF
4. (2 Punkte) Benennen Sie die wichtigsten Komponenten der ATP-Synthase
und erklären Sie die Funktionsweise dieses Enzymkomplexes.
5. H-Brücken
Bei welchen Naturstoffklassen sind H-Brücken wichtig?
Zu welchen Atomen werden bevorzugt H-Brücken gebildet?
6. Membranen
Welche Interaktionen halten Membranen zusammen?
7. Zucker
Formulieren Sie die Bildung von -D-Methyl-glucopyranosid (B) aus -Dglucose (A).
OH
OH
H+
HO
O
OH
HO
H3COH
O
HO HO
OCH3
OH
OH
(B)
(A)
8. Metabolismus
Formulieren Sie einen plausiblen Reaktionsmechanismus für die Bildung
von Glyoxylat (B) und Succinat(C) aus Isocitrat (A).
COOH
H
O
OH
COOH
HOOC
H
CH2
COOH
HOOC
+
H
COOH
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9. Formulieren Sie einen plausiblen Reaktionsmechanismus für die Bildung
von Malat (C) aus Glyoxylat (A) und AcetylCoA (B).
COOH
O
O
+
H
COOH
HO
H3C
SCoA
CH2
COOH
B
A
H
C
Was ist die treibende Kraft dieser Reaktion?
10. Formulieren Sie die Bildung von Acetyl-CoA aus Essigsäure und ATP.
ATP wird mit Vorteil etwa so abgekürzt (je nach Reaktion):
O
O

O
P
O
ADP
oder

O
P
O
O
O
P
O
AMP
+ CoASH