Musterlösung OC 3
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3. Klausur 1. Aufgabe a) Zeichnen Sie den Mechanismus für die säure-katalysierte Esterhydrolyse des unten gezeigten Carbonsäureesters. 1P 0.5 P 0.5 P H O O O H OH O O H2O 1P 1P OH OH HO O H H O OH H -shift O H H O O H 1P -H wenn nur die Produkte richtig sind: 2P O O 1P OH OH + HO b) Ein wichtiger Essigsäureester ist unter dem Namen Aspirin® bekannt. Zeichnen Sie ihn und benennen Sie die Alkoholkomponente. Zeichnung COOH O 1.5 P O Salicylsäure 1.5 P c) Die Wirkungsweise des Aspirins® beruht auf einer Übertragung des Acetylrestes auf das aktive Zentrum der Cyclooxygenasen COX-1 und COX-2. Die Seitenkette welcher Aminosäure wird hierbei verestert? Die Alkoholfunktion des Serins. 1 Punkt 3. Klausur 2. Aufgabe a) Zeichnen Sie die Formel eines Dipeptids, das nur aus L-Alanin besteht, sowie die mesomere Grenzstruktur dieses Dipeptids, die die Amidresonanz verdeutlicht. H N H2N O H OH N H2 N O O OH O 3 Punkte: alles richtig 2 Punkte: Stereochemie falsch oder Seitenkette nicht gewusst oder Mesomerie falsch 1 Punkt: nur allg. Dipeptid richtig COOH b) Zeichnen Sie die Fischer-Projektion von L-Tyrosin H3N H CH2 in der Form, die im sauren 3P Medium (pH = 1) überwiegend vorliegt. OH -1 P wenn Seitenkette oder Stereochemie oder Protonierung falsch c) Welche physikalische Eigenschaft ist für die Auftrennung von Aminosäuren bei der Chromatographie an Kieselgel bestimmend? Polarität oder Hydrophilie/Hydrophobie d) Bei welchem pH-Wert wandern elektrophoretischen Auftrennung nicht? isoelektrischer Punkt e) 1.5 Punkte Aminosäuren/Peptide/Proteine bei 1.5 Punkte Was ist der Unterschied zwischen "essenziellen" und "nicht-essenziellen" Aminosäuren (1-2 Sätze)? nicht-essenzielle Aminosäuren können von unserem Körper aufgebaut werden, essenzielle AS dagegen nicht 1 Punkt der 3. Klausur 3. Aufgabe a) Markieren Sie für beide Bausteine der Saccharose das anomere Zentrum (Pfeil) und geben Sie dessen Konfiguration (α oder β) an. OH O HO HO HO HO α O β O HO OH OH je 1 Punkt pro Pfeil und Konfiguration b) Handelt es sich bei der Saccharose um einen reduzierenden oder nicht-reduzierenden Zucker? nicht-reduzierend 1 Punkt c) Durch welche chemische Reaktion lassen sich reduzierende von nicht-reduzierenden Zuckern unterscheiden? Fehling- oder Tollens-Probe (Umsetzung mit Silber(I), Silberspiegel) 2 Punkte d) Zeichnen Sie die beiden Bausteine der Saccharose in der Fischer-Projektion (offenkettige Form) und benennen Sie jeweils die Monosaccharide. O H OH 1P H HO HO H H H OH H OH H OH H OH OH OH D-Glucose 1P O OH 0.5 P D-Fructose 0.5 P 3. Klausur 4. Aufgabe Die Saccharose wird in unserem Körper zunächst in ihre beiden Monosaccharid-Bausteine hydrolysiert. Die hieraus resultierende Glucose wird dann in der Glycolyse zunächst in Fructose-1,6-bisphosphat umgewandelt, welches dann durch Aldolase B in zwei C3Bausteine aufgespalten wird. 2- O PO3 2- O O PO3 HO Glucose O HO H Dihydroxyacetonphosphat H OH H OH OH H OH O PO32- O PO32- O OH H 2P O PO32- Fructose-1,6-bisphosphat Glycerinaldehyd3-phosphat a) Dihydroxyacetonphosphat wird zur weiteren Verwertung in der Glycolyse in Glycerinaldehyd-3-phosphat umgewandelt. Zeichnen Sie in das obige Schema das Intermediat, das hierbei durchlaufen wird. b) Wie nennt man die chemische Reaktion, in der die Fructose unter C-C-Bindungsbruch in die beiden C3-Bausteine gespalten wird? (Hinweis: Die Rückreaktion, d.h. die Kupplung von zwei Molekülen unter C-C-Bindungsbildung, wurde von Ihnen im Praktikum durchgeführt) Retro-Aldolreaktion 2 Punkte c) bei Aldolreaktion 1 Punkt Phosphoenolpyruvat ist ein sogenanntes "energiereiches" Phosphat, das in der Lage ist, sein Phosphat auf ADP zu übertragen. Vervollständigen Sie bitte das unten gezeigte Schema. 2P 2P O ADP O P O O ATP OH O O Phosphoenolpyruvat O O O O O Enolpyruvat Pyruvat d) Die Reaktion von Phosphenolpyruvat zu Pyruvat ist stark exotherm. Was ist die Ursache für den großen Energiegewinn (1 Satz)? Nach Übertragung des Phosphats kann das Enol in die energetisch viel günstigere Keto-Form tautomerisieren 2 Punkte 3. Klausur 5. Aufgabe a) Bennen Sie die eingekreisten funktionellen Gruppen des Oseltamivirs. A) Ether 1 Punkt B) Alken 1 Punkt C) Carbonsäureester 1 Punkt D) Amin 1 Punkt E) Carbonsäureamid 1 Punkt b) Zeichnen Sie die allgemeine Struktur eines Fettes. O O R O O O c) O R 2P R Aus welchen Untereinheiten sind die Bausteine (Nucleotide) der RNA aufgebaut? Phosphorsäure (-diester) 1 Punkt D-Ribose (Zucker) 1 Punkt Nucleobase 1 Punkt 3. Klausur 6. Aufgabe a) Zeichnen Sie von der unten gezeigten Verbindung alle möglichen Stereoisomere und kennzeichnen Sie eindeutig in welcher stereochemischen Beziehung (enantiomer, diastereomer) die Isomere zueinander stehen. enantiomer O O 1P 0.5 P 1P O OH OH OH NH2 NH2 NH2 diastereomer 1P diastereomer diastereomer 1P 1P O O OH OH NH2 NH2 enantiomer 0.5 P b) Bei der gezeigten Verbindung handelt es sich um die Aminosäure Isoleucin. Zeichnen Sie die beiden Isomere, die die L-Konfiguration aufweisen, in der Fischer-Projektion. COOH H H2N H3C H H CH2CH3 1.5 P c) COOH H2N H CH3 CH2CH3 1.5 P Was ist ein Racemat? 1:1-Gemisch aus 2 Enantiomeren 1 Punkt 3. Klausur 7. Aufgabe Für die Reaktion R-X + Nu → R-Nu + X findet man folgendes Reaktionsdiagramm: A jeweils 1 P G C A B B R R-X D R-Nu Reaktionskoordinate a) Vervollständigen Sie das Freie-Enthalpie-Diagramm der Reaktion, indem Sie den zutreffenden Buchstaben A – D in die leeren Kreise setzen: A - Übergangszustand B - Aktivierungsenergie C - Zwischenstufe D - Freie Reaktionsenthalpie b) Bei der obigen Reaktion handelt es sich um eine SN1-Reaktion (nucleophile Substitution). Geben Sie das Geschwindigkeitsgesetz der Reaktion für die Abnahme an R-X an. –d [R-X]/dt = k1 * [R-X] c) Die Reaktion läuft in zwei geschwindigkeitsbestimmend? Schritten 1.5 Punkte ab. Welcher dieser Schritte ist Der erste Schritt ist geschwindigkeitsbestimmend. 1.5 Punkte d) Wenn Sie in einer SN1-Reaktion ein enantiomerenreines Startmaterial R-X einsetzen, wird das Produkt R-Nu in Normalfall stereochemisch gesehen wie vorliegen? als Racemat 1 Punkt 3. Klausur 8. Aufgabe a) Wichtige Biomoleküle in der belebten Natur sind Peptide (A), Kohlenhydrate (B), Nukleinsäuren (C), Fette (D) und Phospholipide (E). Ordnen Sie bitte die folgenden funktionellen Gruppen bzw. Strukturelemente zu, die in den entsprechenden Verbindungsklassen enthalten sind, indem Sie den entsprechenden Buchstaben hinter die Namen schreiben. - Carbonsäureester D und E - Carbonsäureamid A - Halbacetal und Acetal je 1 Punkt 1 Punkt B 2 Punkte auch ok, wenn C angegeben wurde - Phosphorsäurediester D und E - Glycerintriester - Nukleobase C und E C je 1 Punkt je 1 Punkt 1 Punkt Für jeden falschen Buchstaben 1 Punkt Abzug b) Was ist der Unterschied zwischen "essenziellen" und "nicht-essenziellen" Aminosäuren und welche Folgen hat dies für die Ernährung des Menschen (1 - 2 Sätze) ? hier nicht beantworten, war schon Frage 2d 3. Klausur 9. Aufgabe a) Zeichnen Sie das Produkt der unten gezeigten Reaktion und benennen Sie die funktionellen Gruppen der Startverbindungen und des Produkts. H + O 0.5 P 1.5 P H H2N N Imin 0.5 P prim. Amin Aldehyd 0.5 P b) Im Verlauf des Aminosäure-Katabolismus wird der Stickstoff in einer Sequenz von Transaminierungsreaktionen von der Aminosäure auf α-Ketoglutarat übertragen, wobei der Cofaktor Pyridoxalphosphat als Shuttle dient. Vervollständigen Sie bitte das gezeigte Reaktionsschema und benennen Sie das aus α-Ketoglutarat entstehende Produkt. O R O R O NH3 2P O O Transaminierung + + O NH2 R´ R´ Cofaktor Cofaktor R' = O O O OH 2- O3PO O N O α-Ketoglutarat Transaminierung NH3 O O O 2P O Name ? Glutamat oder Glutaminsäure c) 1P Benennen Sie die Krankheit, die ihre Ursache im mangelhaften Abbau der Aminosäure Phenylalanin hat. Phenylketonurie 2 Punkte 3. Klausur 10. Aufgabe a) Zeichnen Sie die folgenden funktionellen Gruppen, wobei sie organische Reste mit R, R', etc. abkürzen können. - sekundärer Alkohol R OH 1P R' - sekundäres Amin R N H 1P R' - Hydrazon R'' N R N 1P R' - Carbonsäurechlorid O 1P R Cl - Halbacetal OH R OR' 1P H - Thioester O R S R' 1P b) Definieren Sie den Begriff "Katalysator". Ein Katalysator ist eine Substanz, die die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzt und damit die Gleichgewichtseinstellung beschleunigt. Sie geht unverändert aus der Reaktion hervor, verändert jedoch nicht die Thermodynamik der Reaktion 3 Punkte c) Welche Biomoleküle fungieren in der belebten Natur als Katalysatoren? Proteine bzw. Enzyme 1 Punkt
