Klausurfragen Biochemie I
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Fragen Biochemie 1, Ralf Ficner Block 1 Aminosäuren und Proteine 1) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Valin, Cystein, Phenylalanin, Leucin 2) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Serin, Asparagin, Tyrosin, Isoleucin 3) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Glycin Methionin Serin Tyrosin 4) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Glutamat, Glutamin, Threonin Arginin 5) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Histidin, Lysin Cystein, Leucin 6) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Aspartat, Asparagin, Arginin Alanin 7) Nennen Sie je zwei basische, zwei saure, aromatische und ungeladene Aminosäuren (ohne Strukturformel). 8) Bei einem pH Wert gleich dem pI (isoelektrischen Punkt) von Alanin beträgt die Nettoladung des Alanin Null. Es können zwei Strukturen gezeichnet werden, die einen Nettoladung von Null aufweisen (bitte zeichnen). 9) Am isoelektrischen Punkt liegt Alanin vorwiegend als Zwitterion vor. Warum ? 10) Zeichnen Sie schematisch die Dissoziationskurve der Asparaginsure 11) Zeichnen Sie schematisch die Dissoziationskurve des Lysins 12) Welche funktionellen Gruppen haben alle Aminosäuren gemeinsam, wie heißen diese und wie lautet die generelle Strukturformel (mit "R" für die Seitenkette)? 13) Wie heißen die vier aromatischen Aminosäuren? 14) Wie heißen die basischen Aminosäuren. 15) Wie heißen die sauren Aminosäüren. 16) Nennen Sie mindestens 4-6 hydrophobe Aminosäuren 17) Welche Aminosäuren bilden Disulfidbrücken aus? 18) Mit welchem Reagenz koennen Disulfid Bruecken reduziert werden? 19) Welche Aminosäuren zeigen eine UV Absorption bei einer Wellenlänge von ca 280 nm ? 20) Welche Aminosäuren spielen bei der UV Absoprtion von Proteinen eine entscheidende Rolle? 21) Malen Sie ein Tripeptid und benennen Sie den C und N Terminus. 22) Zeichen Sie die Dipeptide Ala-Val unf Ala-Pro und benennen Sie jeweils C- und N-Terminus. Welche Besonderheit hat eine Peptidbindung die aus dem Dipeptid Alanin-Prolin besteht gegenüber einer Peptidbindug von Ala-Val? 23)Ist Prolin eine Aminosäure?Wieso? Wieso nicht? 24) Wie lautet die Strukturformel einer Peptidbindung und welche besondere strukturelle Eigenschaft hat diese Bindung? 25) Was zeigt ein Ramachandran-Diagramm? 26)Was sind: Primärstruktur: Sekundärstruktur: Tertiärstruktur: Quartärstruktur: __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ 27)Nennen Sie die 2 klassischen Sekudärstrukturen. 28) Nennen Sie Merkmale der alpha Helix 29) Welche Formen von beta –Faltblaettern gibt es? Schematishce Zeichnung! 30) Wo sind Aminosaeuren im Ramachandran Plot zu finden, die Teil einer alpha Helix sind? 31) Wo sind Aminosaeuren im Ramachandran Plot zu finden, die Teil eines beta Stranges sind? 32) Welche Krankheiten werden durch eine Fehlfaltung von Proteinen hervorgerufen? 33) Welche physikalischen und chemischen Eigenschaften bestimmen die Faltung von Proteinen? 34) Glykosylierung von Proteinen wo an welcher AS 35) Phosphorylierung von Proteinen wo an welcher AS Block2 Methoden zur Analyse von Proteinen 1. Gelfiltrationschromatographie: Was bewegt sich schneller durch die Säule, kleine oder große Proteine? 2. Was fuer ein Prinzip nutzt die Affinitätschromatografie? 3. Aufgrund welcher Eigenschaften erfolgt die Trennung von Proteinen auf einem Ionentauscher. Was ist die Variable der Elution! Nennen Sie zwei Beispiele an Matrices. 4. Denaturierende Polyacrylamid-Gelektrophorese: Was bewegt sich schneller durch das Gel, kleine oder große Proteine? 5. Welche Parameter eine Proteine beeinflussen die Laufgeschwingigkeit bei der native PAGE? 6. Wie funktioniert 2D-PAGE (Zweidimensionale PA-Gelektrophorese)? 7. Wozu wird der EdmanAbbau verwendet? 8. Berechnen Sie den pH Wert einer Mischung, die 0,1 mol/l Essigsäure und 0,2 mol/l Natriumacetat enthält. Der pKa Wert von Essigsäure beträgt 4,76. 9.Welche Methode gehört jeweils zu den folgenden Trennungskriterien: a. Molekülgröße: ________________________________________ b. Oberflächenladung: ________________________________________ c. Länge der Peptidkette: ________________________________________ d. Sedimentationskoeffizient: __________________________________ e. Bindungseigenschaften des Proteins: _____________________________ 10. Welches Molekül initiiert die radikalische Polymerisation von Acrylamid? 11. Nennen sie Methoden zum Aufschluss von Zellen 12. Wie ist ein Molekül des Detergens Natriumlaurylsulfat (SDS) geladen? 13. Wie wird die Gesamt-Aminosäurenzusammensetzung eines Proteins bestimmt? 14. Gelfiltrationschromatographie: Was bewegt sich schneller durch die Säule, kleine oder große Proteine? 15. Denaturierende Polyacrylamid-Gelektrophorese: Was bewegt sich schneller durch das Gel, kleine oder große Proteine? 16. Wie funktioniert 2D-PAGE (Zweidimensionale PA-Gelektrophorese)? 17. Wozu wird 2D-PAGE benutzt? 18. Welche der folgenden Aussagen sind falsch? a. Proteine mit negativer Gesamtladung binden an einen Anionentauscher. b. An seinem isoelektrischen Punkt trägt ein Protein keinerlei Ladungen. c. Die Carboxymethylgruppe ist positiv geladen. d. Die Carboxymethylgruppe wird in Kationentauschern eingesetzt. 19. Welche Methode gehört jeweils zu den folgenden Trennungskriterien: a. Molekülgröße: ________________________________________ b. Oberflächenladung: ________________________________________ c. Länge der Peptidkette: ________________________________________ d. Sedimentationskoeffizient: __________________________________ e. Bindungseigenschaften des Proteins: _____________________________ 20. Acrylamid findet sich in SDS-PAGE-Gelen, Pommes frittes und Plexiglas und ist (als Monomer) ein starkes Nervengift. Wie lautet die generelle Formel für ein Amid? 21. Welches Molekül initiiert die radikalische Polymerisation von Acrylamid? 22. Wie ist ein Molekül des Detergens Natriumlaurylsulfat (SDS) geladen? 23. Wie wird die Gesamt-Aminosäurenzusammensetzung eines Proteins bestimmt? 24. Von welchem Ende wird die Peptidkette beim Edman-Abbau sequenziert? 25. Proteasen spalten Peptidbindungen. Wie erkennen sie ihre Schnittstellen? 26. Ist Bromcyan eine Protease? 27. Nennen Sie drei Methoden zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur von Proteinen. Block 3 Enzyme 1. Was besagt die RGT- Regel? 2. Welchen Einfluss hat ein Enzym auf die Energie des Übergangszustands der von ihm katalysierten Reaktion? 3. Wieso beschleunigen Enzyme chemische Reaktionen? 4. Spezifitaet von Enzymen 5. Was ist der Unterschied zwischen dem "Schlüssel-Schloß-Prinzip" und dem "Induced Fit"? 5. Nennen Sie drei Mechanismen der Enzymkatalyse 6. Wie lautet die Michaelis-Menten-Gleichung, und wie sieht ein durch sie beschriebenes Diagramm von Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Substratkonzentration aus (Parameter der Gleichung im Diagramm angeben!)? 7. In welchem Bereich liegen die KM Werte von Enzymen? 8. Was bezeichnet man als Lineweaver-Burke Diagramm? Zeichnen und beschriften sie den Graphen. 9. Welchen Vorteil bietet die doppelt logarithmische Auftragung eines derartigen Diagramms nach Lineweaver und Burke 10. Wie unterscheiden sich kompetitive und irreversible Inhibitoren in der doppelt-reziproken Auftragung der Enzymkinetik Diagramms nach Lineweaver und Burk (mit Zeichnung) ? (6 Punkte) 11. Was beschreibt kkat bei enzymatischem Reaktionen (mit Formel!) 12. . Die Hydrolyse von Pyrophosphat zu Orthophosphat wird in E.coli von einer Pyrophosphatase katalysiert, die ein Molekulargewicht von 120 kDa hat und aus sechs identischen Untereinheiten besteht. Für dieses Enzym ist eine Aktivitätseinheit (Unit) als die Enzymmenge definiert, die bei 37 Celsius in 15 Minuten 10 μmol Pyrophosphat hydrolisiert. Das gereinigte Enzym hat einen Vmax-Wert von 2.800 Einheiten pro Milligram Enzym. A) Wie viele Mole Substrat werden pro Sekunde von einem Milligramm Enzym hydrolisiert, wenn die Substratkonzentration viel grösser als der KM-Wert ist ? B) Welche Wechselzahl hat das Enzym ? C) Wie viele Mole aktives Zentrum besitzt 1 mg Enzym (jede Untereinheit soll ein aktives Zentrum haben) ? 13. Welche Reaktionsmechanismen werden bei Bisubstrat-Reaktionen beobachtet 14. A) Bei welcher Substratkonzentration erreicht ein Enzym mit einem kkat-Wert von 30 s-1 und einem KM –Wert von 0,005 M ein Viertel seiner maximalen Geschwindigkeit ? B) Bestimmen Sie den Bruchteil von Vmax , der bei folgenden SubstratKonzentrationen erreicht wird: 15. A. Welche Reaktion katalysiert die Carboanhydrase? B. Welche Rolle spielt das Zinkatom in reaktiven Zentrum der Carboanhydrase ? 16. Nach welchen verschiednenen Mechanismen koennen Enzyme inhibiert werden. Nennen sie diese und beschreiben Sie diese Kurz: 17. Wie verändert sich Vmax eines Enzyms bei kompetitiver Inhibition ? 18. Was versteht man unter „feedback“ Hemmung ? 19. Die kann die Aktivität eines Enzyms reguliert werden? 20. Betrachten Sie ein allosterisches Protein, das sich nach dem konzertierten Modell verhält. Nehmen Sie an, dass das Verhältnis T zu R ohne Ligand 105 beträgt, außerdem sei KT= 2mM, KR= 5μM. Das Protein enthält vier Ligandenbindungstellen. Welcher Anteil von Proteinmolekülen liegt in der R-Form vor bei i) keinem, ii) einem, iii) zwei, iv) drei oder v) vier gebundenen Liganden ? 21. In einer Enzymkinetik nach Michaelis-Menten zeigt sich kompetitive Hemmung a) durch Erniedrigung von vmax bei konstantem KM. b) durch Erhöhung von KM bei konstanter vmax. 22. Welche 3 Gruppen von irreversiblen Inhibitoren gibt es und wie sind sie definiert? 23. Zu welcher Gruppe gehören ß-Lactamantibiotika wie Penicillin, und welche Reaktion (oder welches Enzym) wird durch sie gehemmt? 24. Nennen Sie die verschiedenen Protease Familien 25. Aus welchen Aminosäuren besteht die katalytische Triade einer Serinprotease? 26. Woher kommt das "Oxyanion", das bei Proteasen in der Oxyaniontasche stabilisiert wird? 27. Welches Stück des gespaltenen Peptids bleibt bei Serinproteasen (und Cysteinproteasen) zunächst kovalent am Enzym gebunden? a) Das Aminoterminale Fragment. b) das Carboxyterminale Fragment. 28. Welche Rolle spielt das Zinkion im aktiven Zentrum für die Funktion der Carboanhydrase? 29. Wie lautet die von der Carboanhydrase katalysierte Reaktion? 30. Welche Rolle spielt das Zinkion im aktiven Zentrum für die Funktion der Carboanhydrase 31. Nennen Sie 4 verschiedenen Funktion von Proteinen 32. Welche chemische Reaktion wird von Proteinasen katalysiert ? 33. Welchen Einfluss hat ein Enzym auf die Energie des Übergangszustands der von ihm katalysierten Reaktion? 34. Wie erreicht ein Enzym diesen Effekt in den meisten Fällen? 35. Wie lautet die Definition für eine allosterische Hemmung? 36. Aspartat-Transcarbamoylase (ATCase) wird in E. coli durch CTP gehemmt und durch ATP aktiviert. Welche biologische Bedeutung haben diese Effekte? 37. Welche Rolle spielte das Reagens PALA (N-phosphonacetyl-L-Aspartat) bei der Aufklärung der Funktion der ATCase? 38. Was ist ein Zymogen? 39. Welche Funktion hat die Proteinase Thrombin in der Blutgerinnungskaskade? 40. Worin besteht die "Kooperativität" bei Hämoglobin und welche funktionelle Konsequenz hat sie? 41. Wie ist ein menschlicher Antikörper aufgebaut (Schema)? 42. Worin unterscheiden sich monoklonale und polyklonale Antikörper? 43. Welche chemische Reaktion wird von Proteinasen katalysiert ? 44. Funktion von Antikoerpern in der Bioanalytik Block 4 Kohlenhydrate 1. Wofür werden Kohlenhydrate in Organismen verwendet? 2. Wie lautet die empirische Summenformel für Kohlenhydrate ? 3. Was ist eine Aldose? (Strukturfromel, Beispiel) ? 4. Was ist eine Ketose? (Strukturfromel, Beispiel) ? 5. Zeichnen sie D glucose in der offenkettigen form und als a-D-Glucopyranose 6. Zeichen sie Fructose als adFructofuranose und ad Fructopyranose 7. Welche Aminosäuren von Proteinen können glykosyliert werden ? 8. Was ist ein Epimer ? Erklären Sie es anhand eines Beispiels (3) 9. Zeichen Sie D-Ribose und 2-Desoxy-Ribose 10. Was ist ein Anomer ? Zeichen Sie die entsprechenden Formen fuer glucose. 11. Zeichen sie 2 Koinformationen von Pyranoseringen und benennen Sie diese. 12. Welche der folgenden Zuckerpaare sind Anomere, Epimere oder Aldose-Ketose-Paare? A) D-Glycerinaldehyd und Dihydroxyacteon B) D-Glucose und D-Mannose C) D-Glucose und D-Fructose D) D-Ribose und D-Ribulose E) D-Galactose und D-Glucose F) α-D-Glucose und β-D-Glucose 13. Wie lauten die Strukturformeln von D-Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton in der FischerProjektion? 14. Zeichen sie 2 Koinformationen von Furanoseringen und benennen Sie diese. 15. Welche Funktionen haben Kohlenhydrate in der Natur? 16. Welche der folgenden Kohlenhydrate a) enthalten oder sind Pentosen: ____________ und Ketosen: _____________ ? b) enthalten die gleichen Monosaccharide? ____________ und ____________ Wie heißen diese Monosaccharide? _______________________________ c) enhalten ein -anomeres C-Atom? ____________________ d) können sich durch Mutarotation umlagern? __________________ e) sind Saccharose? _________________________________ f) werden beim Abbau von Stärke frei? ______________________ 17. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Lactose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 18. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Saccharose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 19. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Maltose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 20. Zeichnen die Strukurformel von D-ribose 21. Zeichnen die Strukurformel von 2-Deoxy-D-Ribose 22. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Lactose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 23. Aufbau von Polysacchariden 24. Welche Aminosaeuren koennen glykosyliert werden und wo findet dieses statt? 25. Welche Determinanten bestimmen die Blutgruppen und wie sind diese aufgebaut? Block 5, DNA, RNA, Replikation, Transkription 1.Wie lauten die Strukturformeln der Basen Adenin und Thymin? 2. Was unterscheidet Uracil von Thymin und wo kommen beide jeweils vor? 3. Welche der folgenden Punkte treffen auf die Watson-Crick DNA-Doppelhelix zu? a) Die beiden Polynukleotidketten winden sich um eine gemeinsame Achse. b) Wasserstoffbrücken zwischen A und C und G und T halten die beiden Ketten zusammen. c) Die Helix macht pro 34 Å eine komplette Drehung, da zwei Basenpaare um jeweils 36° gegeneinander verdreht sind und einen Abstand von 3.4 Å entlang der Helixachse haben. d) Die Purine und Pyrimidine sind auf der Innenseite der Helix und das Phosphatrückgrat außen. e) Analysen der Basenzusammensetzung von DNA-Doppelsträngen aus verschiedenen Organismen haben ergeben, dass die Mengen von A und T sowie die Mengen von G und C gleich sind. f) Die Basensequenz in einem Strang der Helix variiert unabhängig von der im anderen Strang. 4. Unterschied DNA-RNA Strukturformeln 5. Was ist der U(nterschied zwischen einem Nucleotid einem Nucleosid 6. Nucleinsaeure-Polymer: Zeichen Sie fuer 3 basen das ZuckerPhosphat Rueckgrat und beschriften sie dies (Basen als B abkuerzen!) 7. Beschreiben Sie den Aufbau einer DNA Doppelhelix 8. Wie heißen Enzyme, die die DNA-Helix entwinden? 9. DNA-Polymerase I benötigt für ihre Aktivität: a) eine DNA-Matritze b) einen Primer mit einer freien 5'-Hydroxylgruppe c) dATP, dGTP, dCTP und dTTP d) ATP e) Mg2+ 10. Welches ist die häufigste durch UV-Licht hervorgerufene Mutation von DNA? 11. Was ist eine Holliday-Junction? 12. RNA-Sekundärstrukturen: Was ist ein stem-loop? 13. Was macht die RNA-Polymerase und was ist ihr Produkt? 14 . Was ist GTP (Strukturformel !) und welche zellulären Funktionen besitzt GTP ? 15. Zeichnen Sie die Strukturformel eines Guanin – Cytosin Basenpaars („Watson-Crick Basenpaarung“) und markieren Sie die Wasserstoffbrückenbindungen. 16. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen den bevorzugten Konformationen von doppelsträngiger DNA und RNA (3)? 17. Was bezeichnet man als die DNA Superhelix 18. Zeichen sie eine Replikationsgabel und beschriften Sie diese. Wie ist die Richtung der DNAReplikation an den beiden Straengen? 19. Unterschiede PolI und PolIII 20. Typen von mRNA und Ihre Funktion 21. Welche Stoffe benötigt eine RNA-Polymerase für ihre funktion 22. Welcher Strang wird bei der m-RNA Synthese an der DNA als Vorlage benutzt? 23. Wieviele RNA-Polymerasen gibt es in Eukaryoten und was ist Ihre Funktionen, was wird Transkribiert? 24. Welche Elemente finden sich wo in einer DNA, die fuer einen Transkription Start benoetigt werden. Gibt es Unterschiede Pro und Eu? 25. Zeichen Sie den zweidimensionalen Aubau einer tRNA und beschriftensie diesen. 26. Was versteht man unterPosttranskriptionale RNA-Prozessierung 27. Zeichnen Sie schematisch den Aufbau eukaryotischer mRNA 28. Was versteht man unter Spleissen 28. Was sind Selbstspleissende RNAs Block 6 Transkription 1. 2. 3. Welche drei Merkmale unterscheiden eukaryontische von prokaryontischer mRNA? Wie heißt der Komplex, der die Spleißreaktion durchführt und wo findet diese statt? Was sind snRNPs und welche Rolle spielen sie beim Spleißvorgang? 4. Was ist alternatives Spleißen und welche Konsequenz hat es? 5. Wie ist das 5'-cap eukaryontischer mRNAs aufgebaut? Was ist seine Aufgabe? 6. Welche Prozesse der posttranskriptionaler Reifung von RNA kennen Sie? (2P) 7. Welcher Teil einer Spleißstelle wird zunächst erkannt und von welchem Teil des Spleißosoms wird er erkannt? 8. Was ist die Lasso ("Lariat") - Struktur und wie ist sie aufgebaut? 9. Was ist die Funktion der U2 snRNA? 10. Was sind selbst-spleißende RNAs? Wo kommen sie vor? 11. Welcher Gruppen von selbst spleissenden RNAs gibt es? 12. Was benötigt die RNA-Polymerase zum erstellen der mRNA? 13. Zeichnen Sie einen DNA Doppelstrang, beschriften sie diesen! Welcher Strang dient als Matrize und in welcher Richtung wird er transkribiert? 14. Zeichen sie zwei Ribosen wie sie in der RNA verknüpft sind und beschriften Sie die freien Enden! 15. In Eukaryoten gibt es drei RNA-Polymerasen. Was ist ihre jeweilige Funktion? (3) 16. Zeichen Sie schematisch eine euraryotische Promoterstelle und beschriften Sie die einzelnen Bereiche. 17. Zeichen Sie schematisch eine euraryotische Promoterstelle und beschriften Sie die einzelnen Bereiche. 18. Welche Modifikationen werden an einer eukaryotischen prä mRNA durchgeführt, bevor sie eine reife mRNA ist? Block 7 Translation 1. Warum bezeichnet man das Ribosom als ein „Ribozym“? (2) 2. Welchen der folgenden Aussagen zur Translation sind korrekt? a.Neue Aminosäuren werden an den Aminoterminus der wachsenden Polypeptidkette angehängt. b.Aminosäuren, die durch Anhängen an tRNA-Moleküle aktiviert werden, liegen als Acylester vor. c.Eine spezifische Initiator-tRNA sowie spezifische Sequenzen in der mRNA stellen sicher, dass die Translation am korrekten Codon beginnt. d.Peptidbindungen werden zwischen einer Aminoacyl-tRNA und einer Peptidyl-tRNA gebildet, die jeweils an den A- und P-Stellen des Ribosoms sitzen. e.Die Termination beinhaltet die Bindung einer Terminator-tRNA an ein Stopcodon der mRNA. 3.Was bedeutet „Wobble“-Basenpaarung? Worauf beruht sie und welche Konsequenzen hat sie? 4. Einige Aminoacyl-tRNA-Synthetasen besitzen keine Korrekturlesefunktion. Wieso erreichen sie trotzdem die benötigten, niedrigen Fehlerraten? 5.Das Gleichgewicht für die Reaktion der Aminoacyl-tRNA-Synthetasen liegt nahe bei 1. Was treibt die Reaktion dennoch an? 6.Was ist die Shine-Dalgarno-Sequenz und welche Funktion hat sie? 7.Welche Funktion hat Initiationsfaktor 2 (IF2) bei Prokaryonten? 8.EF-Tu ist eines der häufigsten Proteine in der Bakterienzelle. Was ist seine Funktion in der Translation? 9.Was bezeichnet man als "Wobble"-Basenpaarung? 10Welche Reaktion katalysiert eine Aminoacyl-tRNA-Synthetase? Wie viele davon gibt es in Eukaryonten? 11.Wie nennt man die "Bindestelle" des Ribosoms auf der mRNA, die von der ribosomalen 16S-rRNA erkannt wird? 12. Welches sind die drei Phasen der Translation? 13. Bei der Translationsinitiation in Prokaryonten spielen drei Initiationsfaktoren eine Rolle. Wo und in welcher Reihenfolge binden sie jeweils? 14.Wie heißen die drei tRNA-Bindestellen des Ribosoms und von welcher zu welcher der Stellen wird die Peptidkette während der Elongation übertragen? 15. Welche Aminosäure wird bei der Translation in Prokaryonten als erste eingebaut und wie ist sie modifiziert? 16. Wie viel Energie (und in welcher Form) wird pro Elongationszyklus in der Translation verbraucht? 17. Wie heißt bei der Translation das Startcodon und für welche Aminosäure codiert es? 19. Welche Tripletts kodieren für Stopcodons? 20. Beschreiben Sie die drei Schritte des ribosomalen Elongationszyklus ! 21. Beschreiben Sie die Schritte der Translokation 22. Wo wird bei einer tRNA durch die Aminoacyl-tRNA Synthetase die Aminosäure angehängt? 23. Zeichnen Sie die Sekundärstruktur der tRNA und beschriften Sie diese. 24. Beschreiben Sie den Vorgang der Translationstermination. (3) Block 8 Lipide & Biologische Membranen 1. Nennen Sie drei Membranlipide 2. Zeichen Sie schematisch die Struktur von Phospholipiden und beschriften Sie diese. 3. Allgemeine Strukturformel von Fettsaeuren 4. Strukturformel einer w3 Fettsaeure. Was sind die besonderen Merkmale? 5. Zeichnen Sie die Strukturformel folgender Phosphoglyceride: Phosphatidyl Serine Phosphatidyl Choline Phosphatidyl Ethanolamine Phosphatidyl Inositol Cardiolipin 6. Zeichnen Sie die Strukturformel von Cholesterin 7. Was versteht man unter Amphiphilie. Schematische Zeichnung! 8. Was entsteht bei der Selbstaggregation von Lipiden 9. Worauf bezieht sich das fluessig Mosaik Modell und was besagt es? 10. Nennen sie Variablen,die die Membranfluidität beeinflussen! Block 9 A. Kontrolle der Genexpression 1. Beschreiben Sie den schematischen Aufbau eines Operons. 2. An was und wie bindet der Lac-Repressor ? Wie wird diese Bindung geschwaecht? 3. Beschreiben Sie zwei DNA Erkennungsmotive und nennen Sie je ein Beispiel. 4. Was ist das Nukleosom, wie ist es aufgebaut und was ist seine Aufgabe? 5. Eukaryotische Genexpression erfordert eine Umgestaltung der Chromatin-Struktur. Wie kann diese erreicht werden? 6. Wie wird der Estrogen-Rezeptor aktiviert? 7. Kontrolle der Genexpression auf mRNA-Ebene 8. Was sind Antibiotika und wie wirken sie allgemein 9. Wie und bei welchen Organismen wirkt Rifamycin & Rifampicin Actinomycin D α-Amanitin (Amatoxine) Puromycin Chloramphenicol Tetracycline Streptomycin Diphterie-Toxin B. Methoden zur Analyse und Manipulation von DNA 10. Aufbau eines Vektors 11. Was ist ein Restriktionsenzym? Wie sehen deren zu erkennenden Schnittstellen aus? 12. Warum erfolgt in Bakteiren eine Methylierung von Basen 13. Gelelektrophorese, wie wirkt Ethidiumbromid 14. Wie funktioniert die Sequenzierung nach Sanger 15. Chemische Synthese von DNA. In welcher Richtung erfolgt sie und warum ist keine beliebige Laenge moeglich? 16. Chemische Synthese von Peptiden. Warum Laenge nicht beliebig moeglich? 17. Was ist der Southern Blot? 18. Was ist der Northern blot? 19. Was ist der Western blot? 20. PCR 21. In welchen Organismen werden rekombinante Proteine normalerweise überexprimiert? 22. Wie funktioniert die gerichtete Mutagenese? Block 10 Bioenergetik 1. Was besagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik 2. Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 3. Was ist eine endergone und was ist eine exergone Reaktion 4. Was versteht man unter einer exothermen Reaktion? 5. Was bedeute es wenn eine Reaktion endotherm abläuft 6. Was ist die Freie Enthalphie (Bedeutung, Formel). Wann ist eine Reaktion endergon oder exergon? 7. Die Freie Enthalphie dG einer chemischen Reaktion hängt von den Konzentrationen des Reaktionsgemisches ab. Stellen Sie diese Beziehung in einer Formel dar! 8. Das Enzym Phosphoglucomutase katalysiert die Reaktion: Glucose-1-phosphat Glucose-6-phosphat Eine chemische Analyse bei 25ºC und pH 7 ergab, dass die Gleichgewichtsmischung 19 mmol/L Glucose-6-phosphat und 1 mmol/L Glucose-1-phosphat enthält, unabhängig davon ob die Reaktion mit 20 mmol/L Glucose-6-phosphat (aber keinem Glucose-1-phosphat) oder mit 20 mmol/L Glucose-1-phosphat (aber keinem Glucose-6-phosphat) begonnen wurde. Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante Keq und die Änderung der Freien Standardenthalpie ΔG’º. 9. Der ΔG’º-Wert für die Hydrolyse von ATP zu ADP beträgt -30,5 kJ/mol und für die Hydrolyse von Phophocreatin zu Creatin -43,0 kJ/mol. Berechnen Sie den ΔG’º-Wert für die Reaktion Phosphocreatin + ADP → Creatin + ATP 10. Berechnen Sie den physiologischen ΔG-Wert (nicht ΔG’º !) für die Reaktion Phosphocreatin + ADP → Creatin + ATP bei 25ºC, wie sie im Cytosol von Neuronen abläuft. Hier beträgt die Konzentration von Phosphocreatin 4,7 mmol/L, von Creatin 1,0 mmol/L, von ADP 0,73 mmol/L und von ATP 2,6 mmol/L. Block 11 Glucose Stoffwechsel 1. Welche Reaktion katalysiert die Phosphofructokinase (mit Strukturformeln von Substrat und Produkt) ? 2. Der letzte Schritt der Glykolyse wird von der Pyruvatkinase katalysiert. Schreiben Sie die Reaktionsgleichung mit Strukturformel aller Substrate und Produkte. 3. Welche 2 Isomerisierungschritte kommen in der Glykolyse vor. Benennen Sie diese, das entsprechende Enzym und schreiben Sie die Formeln auf. 4. Welche Reaktion katalysier die Triosephosphat Isomerase (mit Strukturformeln von Produkt/Substrat (2) 5. Was versteht man unter Substratkettenhposphorylierung? 6. Welche Reaktion katalysiert die Pyruvat-Dehydrogenase (mit Strukturformel) ? 7. In welchen Molekülen wird Energie in der Glykolyse gespeichert, und wieviele dieser Moleküle werden beim Abbau eines Moleküls Glucose gebildet? 8. Welches Molekül wirkt als allosterischer Regulator der Phosphofructokinase? (1) 9. Welche beiden Gärungswege können von Pyruvat aus eingeschlagen werden? 10. Bei diesen Gärungen wird keine Energie gewonnen. Welchem Zweck dienen sie? 11. Welche Enzyme sind an der alkoholischen Gärung beteiligt und welche Reaktionen katalysieren sei (Mit Strukturformeln!). 12. Welche Enzyme sind an der Milchsäure-Gärung beteiligt und welche Reaktionen katalysieren sei (Mit Strukturformeln!). 13. Was ist das Endprodukt der alkoholischen Gärung? 14. Aufgrund eines Sauerstoffmangels leiden Schock-Patienten of an einer Lactacidose. Warum führt Sauerstoffmangel zu einer Milchsäureakkumulation? 15.Welche Vorteile bietet Glykogen als Energiespeicher gegenüber Fettsäuren? 16.Welcher Hauptnachteil steht dem gegenüber? 17.Zum folgenden Glykogenfragment: a) b) c) d) Welches sind nichtreduzierende Enden? ___________ Zwischen welchen Resten findet sich eine -1,6-glykosidische Bindung? ___________ Zwischen welchen Resten findet sich eine -1,4-glykosidische Bindung? ___________ Ist dies ein Substrat für Glykogen-Phosphorylase a? ___________ Warum? _________________________________________________________________ e) Ist dies ein Substrat für das debranching enzyme? ___________ Warum? _________________________________________________________________ f) Ist dies ein Substrat für das branching enzyme? ___________ Warum? _________________________________________________________________ 18.In welches Monomer wird Glykogen beim Abbau zerlegt und welches Monomer ist beim Aufbau Synthesebaustein? 19. Phosphorylase-Isoenzyme in Leber und Muskel: Welches wird durch AMP aktiviert? 20. Wie verläuft die Signalkaskade von Epinephrin bis zur Aktivierung von Phosphorylase b? 21. Die Wirkung welches Hormons führt zur Aktivierung der Proteinphosphatase 1? 22. Wie lauten die Strukturformeln der zentralen Soffwechselintermediate Glucose-6Phosphat, Pyruvat und Acetyl-CoA? 23. In welcher Form wird Glucose-6-Phosphat im Blut transportiert? 24.Welches Hormon hebt den Blutzuckerspiegel, welches senkt ihn? 25. Wie heißen die folgenden Intermediate der Glykolyse? A) _______________________________________________ B) _______________________________________________ C) _______________________________________________ D) _______________________________________________ E) _______________________________________________ In welcher Reihenfolge treten sie in der Glykolyse auf? Welche Enzyme produzieren die folgenden Intermediate: B) _______________________________________________ D) _______________________________________________ E) _______________________________________________ 26. In welchen Molekülen wird Energie in der Glykolyse gespeichert, und wie viele dieser Moleküle werden beim Abbau eines Moleküls Glucose gebildet? 27.Welches Molekül dient als allosterischer Regulator der Phosphofructokinase? 28.Welche beiden Gärungswege können von Pyruvat aus eingeschlagen werden? 29.Bei diesen Gärungen wird keine Energie gewonnen. Welchem Zweck dienen sie? 30. Was passiert am Pyruvatdehydrogenase-Enzymkomplex? Block 12 Citratzyklus 1. In welchen Zellkompartimenten finden bei Eukaryonten Glykolyse und Citratzyklus statt und welches Stoffwechselintermediat wird zwischen diesen Kompartimenten transportiert? 2. Welche Coenzyme finden sich in welchen Untereinheiten des Pyruvatdehydrogenasekomplexes und welche Reaktionen katalysieren sie? Bitte zuordnen: zym A + minpyrophosphat ruvatDH-Komponente E1 hydrolipoyltransacetylase E2 hydrolipoyldehydrogenase E3 nsäureamid diert Hydroxyethyl arboxyliert Pyruvat diert Dihydrolipoamid ernimmt Acetylgruppe diert FADH2 3. Welches ist die funktionelle Gruppe am Liponsäureamid und welche Rolle spielt der Lipoyllysinarm der Pyruvatdehydrogenase? 4. Das von der Pyruvatdehydrogenase gebildete Acetyl-CoA wird im Citratzyklus oxidiert. Welche Produkte werden dabei gebildet? 5. Citratsynthase bindet Acetyl-CoA, kondensiert es mit Oxalacetat zu Citryl-CoA und hydrolysiert erst dann den Thioester dieses Intermediats. Warum hydrolysiert das Enzym nicht Acetyl-CoA? 6. Aconitase katalysiert die Isomerisierung von Citrat zu Isocitrat über die Zwischenstufe cisAconitat. Wie lauten die Strukturformeln dieser drei Verbindungen? 7. Welche beiden Intermediate des Citratzyklus entstehen durch Decarboxylierung ihrer Vorläufer? 8. Welche Schritte im Citratzyklus (also nicht Pyruvat-DH) werden durch ATP und NADH negativ reguliert? 9. Welche Reaktion katalysiert die Citrat-Synthase (Mit Strukturformeln) (5)? 10. In welchen beiden Reaktionsschritten des Citratzyklus wird CO2 freigesetzt? 11. In welchemReaktionsschritt des Citratzyklus wird GTP freigesetzt? 12. Aus welchem Ausgangsprodukt entsteht im Citratzyklus das Oxalacetat und in welcher Form wird dabei Energie gespeichert? 13. Oxidierte und reduzierte Form des FAD 14. In welchem Reaktionsschritt des Citratzyklus wird FADH2 freigesetzt 15. In welchem Reaktionsschritt des Citratzyklus wird Wasser verbaut? 16. In welchem zellulären Kompartiment findet der Citratzyklus statt? 17. Aus welchen Bestandteilen ist Coenzym A aufgebaut? 18 Welche Rolle spielt NAD+ oder NADP+ und wie sind sie aufgebaut? 19. Stöchiometrie des Citratzyklus. Summe aller Edukte und Produkte 20. Welche Schritte des Citratzyklus unterliegen der Kontrolle und wie werden sie reguliert? 21. Welche Zwischenprodukte des Citratzyklus spielen für die Biosynthese anderer Stoffwechselprodukte eine Rolle? Block 13 Oxidative Phosphorylierung 1. Die Atmungskette besteht aus vier Enzymkomplexen in der inneren Mitochondrienmembran, die eine Transportkette bilden. A) Was wird entlang dieser Kette transportiert? B) Was ist die Triebkraft für diesen Transport? 2. Welche Enzymkomplexe der der Atmungskette sind in der Elektronentransport ausgehend von NADH involviert und welche ausgehend von FAD? 3. Was sind Cytochrome? 4. Wodurch wird die ATP Synthase der inneren mitochondrialen Membran angetrieben ? 5. Welchen zellulären Vorgang bezeichnet man als Thermogenese und was ist passiert in der Zelle? 6.a. In welcher Reihenfolge finden sich die folgenden Komponenten in der mitochondrialen Atmungskette (bitte Nummern vergeben). b.Welches sind mobile Elektronencarrier (bitte ankreuzen)? ____ ____ ____ ____ ____ Cytochrom c NADH:Chinon-Oxidoreduktase Cytochrom-c-Oxidase Ubichinon Cytochrom-c-Reduktase (Cytochrom bc1) 7. Elektronen fließen in der Atmungskette von NADH zu O2. Welches Ende der Kette hat das positivere Redoxpotential? 8. Warum sind FAD und Chinon gute Träger für ein oder zwei Elektronen? 9. Was ist der Unterschied zwischen einem [2Fe:2S]-Cluster und einem Rieske-Zentrum? 10. Was ist die besondere Gefahr bei der Reduktion von O2 zu H2O und wie wird diese Gefahr in der Cytochrom-c-Oxidase vermieden? 11. Ausgehend von den freien Enthalpien ΔG0’ von Atmungskette ( ½ O2 + NADH + H+ → NAD+ + H2O) und ATP-Synthese (ATP + Pi + H+ → ATP + H2O): Wie viele ATP-Moleküle könnten theoretisch maximal pro oxidiertem NADH gebildet werden? 12. Welcher Wert wird praktisch erreicht? (P/O-Quotient für NADH) 13. Für welchen Teilschritt der ATP-Synthese an der F0/F1-ATPase ist die durch Protonenfluß induzierte Konformationsänderung notwendig? 14. Wie wird das in den Mitochondrien gebildete ATP für die Zelle zugänglich gemacht? 15. An welchen drei Schritten kann die Atmungskette blockiert werden? Nennen Sie diese drei Schritte, sowie jeweils ein Beispiel für einen Inhibitor (3) 16. Elektronentransfer von cytosolischem NADH: 17. Zeichen sie die Strukturformeln von Chinon/Hydrochinon Block 14 Photosynthese 1. Die Grundgleichung der Photosynthese lautet: CO2 +H2OÆ (CH2O)n + O2. Was aber sind die Produkte der Lichtreaktion? 2. Wie wird Lichtenergie primär gespeichert und wo findet dieser Vorgang statt? 3. Welche Moleküle übernehmen die Elektronen aus a) Photosystem II, b) PS I? 4. An welcher Struktur wird bei der oxygenen Photosynthese O2 gebildet und wo findet sich diese Struktur? 5. Wie sind die Komplexe der oxygenen Photosynthese (schematisch) in der Membran der Thylakoide angeordnet, welche löslichen Elektronencarrier gibt es? 6. An welchem Komplex der Photosynthese findet ein Q-Zyklus zum H+-Transfer statt? 7. Wozu dient die Möglichkeit des zyklischen Elektronenflusses an PS I? 8. Welche Pigmente absorbieren in der „Absorptionslücke“ des Chlorophyllspektrums? 9. Wie werden Elektronen zwischen Lichtsammelkomplexen transportiert? 10. An welcher exakten Struktur findet lichtinduzierte Ladungstrennung statt? 11. Welchen Zweck erfüllen Lichtsammlerkomplexe und wie arbeiten sie? 12. Welche Moleküle sind Elektronendonor und -akzeptor im oxygenen photosynthetischen Elektronentransport? 13. Auf welche Seite der Thylakoidmembran werden in der Lichtreaktion im Chloroplasten Protonen gepumpt? 14. Wozu dienen Phycobiliproteine und was sind ihre Chromophore? 15. Welches sind die Produkte der Lichtreaktion, die für die Dunkelreaktion benötigt werden und welche Rolle spielen sie? 16. Welche Reaktion katalysiert RuBisCo? 17. Der Calvinzyklus besteht aus drei Stufen. Beschreiben Sie jede Stufe? 18. Wie viele Kohlenstoffatome werden durch eine Transketolase zwischen zwei Zuckern übertragen, wie viele durch eine (Trans-)aldolase ? 19. Wo findet die Photosynthese statt? 20. Allgemeine Reaktionsformel der Photosynthese! In welche Schritte kann Sie unterteilt werden?
