Stephan Gromers Biochemieskript 18. Auflage - Gromer
Werbung
www.biochemieskript.de Klebemarke Lesezeichen e i m e h c o 18 i B Skript Aktuell ! Einschließlich SS 2004 Ausführlicher Rechenweg zu allen Rechnungen Lösungen kommentiert Verständliche Theorie und Kurzwiederholung der benötigten Mathematik & Chemie • Erstellt mit OpenOffice.org und veröffentlicht unter der Creative Commons Lizenz • • • • COMMONS DEED 2004 Dr. med. habil. Stephan Gromer www.biochemieskript.de Biochemie-Skript impressum Zunächst einmal möchte ich mich bei Dir bedanken, dass Du die mittlerweile 18. Auflage des „Gromer“ gekauft hast. Vor fast 5 Jahren habe ich die Fronten gewechselt und bin vom Studenten zum Dozent mutiert. Daher kommt es leicht zu der falschen Annahme, dass dieses Skript ein offizielles Werk des Biochemiezentrums Heidelberg sei. Dem ist nicht so!! Es handelt sich dabei um mein ganz privates Hobby, das ich – auch wenn viele es nicht glauben – noch immer aus Idealismus mache; der Gewinn ist im Verhältnis zum (Zeit)aufwand lächerlich, der größte Teil des Preises entsteht durch die Druck- und Bindekosten. Dennoch habe ich beschlossen, auch als Dankeschön an all die Entwickler von OpenSource-Software (wie z.B. Linux, KDE, Gnome, GIMP und OpenOffice.org), die aktuelle Fassung unter die Creative Commons Lizenz zu stellen und das Skript für den nichtkommerziellen Gebrauch auch als PDF-Datei zum kostenlosen Download auf meiner Homepage bereitzustellen. Unter http://www.biochemieskript.de findet Ihr das PDF, aktuelle Informationen, Hintergründe und ggf. Korrekturen. Darüber hinaus könnt Ihr Euch dort in einen Newsletter eintragen und erhaltet dann bei Korrekturen oder aktuellen Informationen automatisch eine Email. Desweiteren gibt es ein Diskussionsforum, auf dem Ihr Fragen, Lust und Frust etc. mit mir und anderen online diskutieren könnt sowie weitere Skripte von mir zum kostenlosen Download. Ich wünsche Euch viel Vergnügen beim Durcharbeiten des Skriptes und viel Erfolg bei der Klausur! Über Fanpost, Kritik, Fehlerhinweise, Lob, neue Klausuren, Anregungen, Verbesserungen, Geschenke etc. freue ich mich immer sehr.... Dieses Skript lebt weiter von Eurem Feedback! Dies ist für mich umso wichtiger, als ich mittlerweile dem Studentenleben entwachsen bin und damit etwas den Bezug zu diversen kleinen Themen verliere. Mein besonderer Dank gilt meiner Frau Britta für ihre Toleranz für mein Hobby, sowie der Open Source-Gemeinde für all die schönen Programme wie Linux und OpenOffice. © 1995-2004 für Lösungen & Lerntexte by Dr. med. habil. Stephan Gromer · Sternallee 89 · 68723 Schwetzingen E-Mail: [email protected] Druck & Bindung: BAIER Digitaldruck, Mönchhofstr. 3 & Im Neuenheimer Feld 370 Tel.: 06221 – 6000 90 (INF 370) bzw. 06221 – 4577 0 (Mönchhofstr.) 18. überarbeitete und erweiterte Auflage Dieses Skript unterliegt in seiner 18. Auflage der Creative Commons Lizenz 2.0 (Namensnennung – Nicht kommerziell – Keine Bearbeitung ). Details zu dieser Lizenz finden Sie hier: COMMONS DEED http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/de/legalcode 2 Falzmarke Ankleben an Heftvorderseite Lesezeichen Antwortteil Lesezeichen Fragenteil BiochemieSkript 1 Ankleben an Heftrückseite Erläuterungen Umseitig BiochemieSkript Falzmarke Anleitung für die Nutzung der beiden Lesezeichen: Da Ihr beim Durcharbeiten des Skriptes immer zwischen Frage und Antwortteil hin- und her springen müsst, ist es hilfreich ein einfaches Lesezeichen zu verwenden, um die im jeweiligen Teil zuletzt bearbeitete Seite schnell wiederzufinden. Dazu sollen die umseitig abgedruckten Lesezeichen dienen. Nachdem Ihr die Anleitung vollständig gelesen habt (Ihr zerschneidet sie nämlich!) macht ihr der Reihe nach folgendes(siehe Abb.): Schritt 1: Schneidet die beiden Lesezeichen entlang der gestrichelten () Linien aus. Schritt 2: Knickt beide Lesezeichen anhand an der Falzmarke ( Falzmarke) Schritt 3: Klebt das Lesezeichen für den Fragenteil mit der markierten Klebefläche auf die ebenfalls markierte Fläche auf der Umschlagvorderseite Schritt 4: Klebt das Lesezeichen für den Antwortteil mit der markierten Klebefläche auf die Umschlagrückseite Schritt 5: Um die Lesezeichen für den Dauergebrauch zu stabilisieren, könnt Ihr sie mit Tesafilm® (o.ä.) bekleben. Dabei sollte das Klebeband auch noch auf die Umschlagseiten reichen, damit diese Verbindung ebenfalls stabilisiert wird. (in der Abbildung nur für Rückseite dargestellt) Schritt 6: Viel Spass damit !!! en ich l eze i Les gente Fra Les e Ant zeich w or en ttei l Bio ch -Sk emie rip t mie ch e Bio kript -S 2 3 Stephan Gromers Biochemie-Skript Inhaltsverzeichnis Ein kurzer Streifzug... .................................................................... 4 LOGARITHMEN..........................................................................................................................................................4 UMFORMEN..............................................................................................................................................................5 DAS MOL, MOLAR, AKTIVITÄTEN UND ANDERE GRAUSAMKEITEN................................................................................... 6 EIN PAAR WICHTIGE ZUSAMMENHÄNGE:........................................................................................................................7 HIERZU PASSEND: DAS THEMA VERDÜNNUNGEN & MISCHEN:........................................................................................7 PUFFER UND PH-WERT............................................................................................................................................. 8 PHOTOMETRIE...........................................................................................................................................................9 FILTER, FARBEN, FLEISSARBEIT.................................................................................................................................12 ENZYMAKTIVITÄTEN................................................................................................................................................ 12 MICHAELIS-MENTEN-KINETIK: ................................................................................................................................ 14 STOFFWECHSEL UND SONSTIGES................................................................................................................................. 15 Ein paar Tips und Informationen................................................. 16 ...ZUM PRAKTIKUM..................................................................................................................................................17 ...ZUR KLAUSUR IM WS 2004/2005.........................................................................................................................18 ...ZUM THEMA NACHHILFE....................................................................................................................................... 19 ...ZUM PHYSIKUM....................................................................................................................................................19 ...ZUM KLINISCHEN ABSCHNITT..................................................................................................................................20 ...ZUM THEMA DOKTORARBEIT..................................................................................................................................21 Aufgaben....................................................................................... 23 1 RECHNUNGEN: PH-WERT ETC............................................................................................................................... 23 2 RECHNUNGEN: KONZENTRATIONEN, MENGEN ETC.................................................................................................... 28 3 RECHNUNGEN: PHOTOMETRIE, ENZYMAKTIVITÄTEN ETC.............................................................................................36 4 PHOTOMETRIE ALLGEMEIN..................................................................................................................................... 49 5 MICHAELIS-MENTEN GLEICHUNG ETC.....................................................................................................................55 6 COENZYME, VITAMINE, SPURENELEMENTE...............................................................................................................66 7 AMINOSÄUREN, PROTEINE, HARNSTOFFZYKLUS........................................................................................................ 77 8 FETTE, FETTSÄUREN, CHOLESTEROL UND ANDERE LIPIDE...........................................................................................96 9 KOHLENHYDRATE.............................................................................................................................................. 116 10 ATMUNGSKETTE, CITRATZYKLUS, HÄMSTOFFWECHSEL...........................................................................................132 11 PROTEINBIOSYNTHESE, NUKLEINSÄURENSTOFFWECHSEL..........................................................................................137 12 HORMONE UND HORMONWIRKUNGEN..................................................................................................................167 13 BLUT, PLASMAPROTEINE UND IMMUNSYSTEM....................................................................................................... 177 14 VERDAUUNG................................................................................................................................................... 194 15 ANTIBIOTIKA, VIROSTATIKA, CYTOSTATIKA ETC................................................................................................... 202 16 STEPHANS GEMISCHTWARENLADEN..................................................................................................................... 208 TESTATE UND KLAUSUREN IM ÜBERBLICK................................................................................................................ 230 Lösungen..................................................................................... 233 1 LÖSUNGEN ZU „RECHNUNGEN: PH ETC.“.............................................................................................................. 234 2 LÖSUNGEN ZU „RECHNUNGEN: KONZENTRATIONEN UND MENGEN“...........................................................................244 3 LÖSUNGEN ZU „PHOTOMETRIE U. ENZYMAKTIVITÄTSRECHNUNGEN“........................................................................... 257 4 LÖSUNGEN ZU „ALLGEMEINE PHOTOMETRIE“.........................................................................................................273 5 LÖSUNGEN ZU „MICHAELIS-MENTEN KINETIK ETC.“.............................................................................................. 278 6 LÖSUNGEN ZU „COENZYME, VITAMINE, SPURENELEMENTE“.....................................................................................290 7 LÖSUNGEN ZU „AMINOSÄUREN, PROTEINE, HARNSTOFFZYKLUS“...............................................................................300 8 LÖSUNGEN ZU „LIPIDE“......................................................................................................................................317 9 LÖSUNGEN ZU „KOHLENHYDRATE“.......................................................................................................................335 10 LÖSUNGEN ZU „ATMUNGSKETTE, CITRATZYKLUS ETC.“......................................................................................... 351 11 LÖSUNGEN ZU „PROTEINBIOSYNTHESE, NUKLEINSÄUREN“...................................................................................... 355 12 LÖSUNGEN ZU „HORMONE UND HORMONWIRKUNGEN“..........................................................................................382 13 LÖSUNGEN ZU „BLUT, PLASMAPROTEINE, IMMUNSYSTEM“..................................................................................... 389 3 4 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14 LÖSUNGEN ZU „VERDAUUNG“........................................................................................................................... 405 15 LÖSUNGEN ZU „ANTIBIOTIKA, VIROSTATIKA, CYTOSTATIKA“................................................................................. 414 16 LÖSUNGEN ZU „STEPHANS GEMISCHTWARENLADEN“............................................................................................. 420 Ein kurzer Streifzug... In der Klausur ist kein Taschenrechner zugelassen. Darum solltest Du Dich gleich daran gewöhnen und die Aufgaben auch schon jetzt ohne diesen Segen der Technik zu lösen versuchen. Fairerweise muss man aber zugeben, dass die Rechnungen machbar sind. Bisher fanden immer bis zu 5 Stück davon ihren Weg in die Klausur. Ob dies im Rahmen der jetzt eingeführten Multiple-Choice-Klausuren so bleiben wird ist ungewiss. Beim Durcharbeiten der Rechnungen im Fragenteil wird Dir auffallen, dass das Schema immer das gleiche ist. Da das Abi meist schon ein wenig her ist (Mathe und so ...), hier ein paar Wiederholungen zum Thema Logarithmen sowie Rechentips die Du können solltest, da man sonst die Aufgaben nicht, oder nur schwer lösen kann. Logarithmen Der Logarithmus einer Zahl ergibt den Exponenten ("Hochzahl"), mit dem man die sogenannte Basis des Logarithmus potenzieren ("hoch nehmen") muss, um die Zahl, von der wir den Logarithmus suchen, zu erhalten. Alles Müller oder was??!! Okay, ein Beispiel: Beispiel: a = lg 100 Zunächst: lg 100 (oder auch log 100 ohne Index) ist die Kurzform für log10 100, d.h. wir suchen den Zehnerlogarithmus der Zahl 100. Die tiefgestellte 10 in der ausführlichen Schreibweise gibt uns die Basis, also 10, an. Für diesen Zehnerlogarithmus von 100 steht hier (willkürlich) die Variable a. Vergessen wir scheinbar für einen Augenblick diese Aufgabe und überlegen wir uns, mit welcher Zahl wir 10 potenzieren (also hochnehmen) müssen, um 100 zu erhalten. Also: 10? = 100. Erraten: 2, denn 102 = 10×10 = 100. Genau für diese 2 steht in unserem Beispiel die Variable a. Daß heißt: Der Zehnerlogarithmus von 100 ist 2. In unserem Beispiel ist 10 die Basis. Das ist der Regelfall in der Klausur (pH etc.)1. Per Definition ist der Logarithmus (übrigens zu jeder beliebigen Basis) von Eins Null. Also: lg 1= 0. (Da 100=1). Zu beachten ist noch, dass der Logarithmus eine Funktion ist. Du kannst ihn nicht einfach wegkürzen oder dergleichen: lg 10 10 Denn lg 20 ≈−0,301 ist eben ungleich lg 20 ≈0,769 Zwei weitere Beispiele: lg 1000 =? Antwort: 3, da 103 = 10×10×10 = 1000 lg 10 =? Antwort: 1, da 101 = 10 Bis jetzt solltest Du ungefähr verstanden haben, was z.B. log10 x bedeutet: Nämlich x = 10 lg x Im Gegensatz zur Klausur spielt in der Natur noch der Logarithmus zur Basis e = Eulersche Zahl (≈ 2,718) eine wichtige Rolle Die Kurzform für ihn ist ln, was gleichbedeutend ist mit loge 4 1 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5 Für das Rechnen gibt es ein paar Regeln die man kennen und anwenden können sollte. log ax = x log a Das heißt, dass man den Exponenten einer Zahl – von der der Logarithmus zu nehmen ist – vor den Ausdruck ziehen darf. Diese Regel ist ein absolutes MUSS. Beispiele: lg 53 = 3 × lg 5 lg 10-7 = -7 × lg 10 (= -7×1 = -7) Vorzeichen nicht vergessen! Um diese Regel Gewinn bringend einzusetzen, müssen wir nachher noch kurz wiederholen, wie man Zahlen geschickt in dieses Format umformt. log ab =log a−log b sowie log a⋅b=log alog b Diese zwei Regeln braucht man in der Klausur recht selten, aber öfter als nie. Auch hierzu ein paar (nicht sehr sinnvolle) Beispiele: 10 lg 100 =lg 10−lg 100=1−2=−1 20 lg 234 =lg 20−lg 234 (Das kann man vermutlich nicht ohne Taschenrechner) lg 20⋅13=lg 20lg 13 Werden in der Klausur ausgefallenere Logarithmen verlangt, ist in der Regel eine Auswahlliste angegeben. Diese kann man aber nur verwenden, wenn man das hier so ungefähr gepeilt hat. Don´t Panic! Übung macht den/die MeisterIn. Umformen Man spart viel Zeit und vermeidet Fehlerquellen, wenn man Zahlen rechtzeitig kürzt und/oder umschreibt. Ein Beispiel: 0,00016 16 16 1 Unlösbar!? Stünde hier 32 wäre das sicher kein Problem, denn 32 = 2 . 32 Hier kannst Du einfach so lange das Komma verschieben, bis im Zähler 16 steht, und dafür mit 10-5 multiplizieren. Wie kommt man nun auf diese 10-5? 0,0 0 0 1 6 = 16·10-5 1 2 3 4 5 ⇒ 10-5 Du gehst vom Komma aus und zählst die Ziffern ab, bis zu der Stelle, hinter der Du das Komma haben willst, kommst. Hier also fünf Stellen. Da Du das Komma nach Rechts verschoben hast, muss das Vorzeichen negativ sein ( Ein beliebter Fehler!). Hätte im Zähler 16000 gestanden, hättest Du 16×103 geschrieben, denn Du kannst das Komma dann um 3 Stellen nach links verschieben. Es empfiehlt sich – vor allem wenn man etwas unsicher ist – sich die Häkchen, aber auch weitere Nullen hinzuzumalen. Bei folgendem Beispiel kann man auch noch etwas anderes wiederholen: 4 = 2⋅104 =2⋅10 4 , denn Du kannst Faktoren die im Nenner stehen, durch Vorzeichenum0,0002 kehr ihres Exponenten in den Zähler holen. Hier also 10-4 → 104 ! Mit der Zeit bekommst Du darin Übung und einen "Blick" dafür. −4 5 6 Stephan Gromers Biochemie-Skript Das Mol, Molar, Aktivitäten und andere Grausamkeiten.... Einige Begriffe bereiten bekanntermaßen immer wieder Probleme. So zum Beispiel der Unterschied zwischen Mol und Molar: Der Begriff 1 Mol ( = mol ) steht für eine Anzahl von 6,023×1023 Teilchen. Dabei spielt es keine Rolex, ob es sich dabei um Moleküle, Eier, Küsse, Kaffeetassen oder sonst etwas handelt. In jedem Falle gibt ein Mol eine Menge an. Entnimmt man aus einem Gefäß, in dem sich 2 mol eines bestimmten Stoffes befinden 0,5 mol, so befinden sich hinterher nur noch 1,5 mol dieses Stoffes im Gefäß. mol Der Begriff 1 Molar ( = l = M) steht für eine Konzentration. Sie gibt das Verhältnis an, wie viele Mol, also Anzahl bestimmter Teilchen, sich in einem bestimmten Volumen befinden. Entnimmt man z.B. aus einer 2 Molaren Lösung etwas von der Lösung, so ändert sich die Molarität weder der entnommenen noch der im Gefäß verbleibenden Flüssigkeit. Die Anzahl Mole (s.o.) im Gefäß verringert sich jedoch entsprechend. (Anm.: Für mol/l schreibt man oft nur ´M´; z.B 1 mmol/l = 1 mM) Zur Verdeutlichung: Im 1. Gefäß befinden sich 6 Kugeln die zusammen 1 Mol symbolisieren sollen (1-a). Entnimmt man nun 3 Kugeln (1-b) , so befindet sich im Gefäß noch ½ Mol (1-c). 1-a 1-b 1-c a) 1 mol (=6 Kugeln) b) Entnahme ½ mol (=3 Kugeln) c) Rest: ½ mol (=3 Kugeln) Im 2. Gefäß befinden sich ebenfalls 6 Kugeln, die wiederum 1 Mol symbolisieren sollen (2-a); diesmal jedoch in einem Lösemittel gelöst. Entnimmt man nun die Hälfte der Lösung (2-b), so beeinflusst dies die Konzentration der verbliebenen Lösung im Gefäß natürlich nicht (da sich nun ½ Mol auf die Hälfte des ursprünglichen Volumens verteilt. Die Anzahl der Mole hat aber wie oben in 1) um die Hälfte abgenommen (2-c). 2-a 2-b 2-c a) 1mol in 1 Liter = 1 mol/l = 1 M b) Entnahme der halben Lösung c) 0,5 mol aber mit 1mol/l (weil 0,5 mol in 0,5 l = 1mol / l = 1 M) 6 7 Stephan Gromers Biochemie-Skript Ein paar wichtige Zusammenhänge: Die nachfolgenden Zusammenhänge zwischen Teilchenzahl, Konzentration, Molmasse, Volumen etc. in all ihren Variationen (Umformungen nach z.B. V oder m) sind unabdingbares Basiswissen: mol n (Anzahl Mole [mol]) ]= l V (Volumen Lösemittel [l]) m (Masse) [g] n (Anzahl Mole) [mol]= g M R (Mol masse)[ ] mol 6,023⋅10 23 Teilchen absolute Teilchenzahl=n (Anzahl Mole) [mol]× N A [ ] mol c (Konzentration)[ Hierzu passend: Das Thema Verdünnungen & Mischen: Hier entsteht meist deshalb Verwirrung, weil in der Umgangssprache verdünnen und mischen synonym gebraucht werden. Es dauert eine Weile, bis man sich an den im Folgenden näher erläuterten Unterschied gewöhnt hat. Eine Warnung ! Das Thema erscheint lächerlich. Tatsache ist aber, das viele Patienten im Krankenhaus und in der Praxis durch falsches Verdünnen entweder gefährliche Überdosen von Medikamenten (K+-Infusion, Cytostatika etc.) erhalten, oder aber z.B. bei Antibiotika durch Unterdosierung resistente Stämme herangezüchtet werden, die nicht nur das Leben dieses einen sondern ggf. auch weiterer Patienten gefährden. Richtig rechnen rettet Leben ! Wir haben uns eben (vor meinen mahnenden Worten) klar gemacht, was z.B. 1 Molar bedeutet, nämlich 1 mol Substanz pro 1 Liter Lösemittel. Was passiert nun, wenn wir zu dieser Lösung einen weiteren Liter Lösemittel hinzugeben? Dies bedeutet, dass wir unsere "Stammlösung" mit einem weiteren Liter Lösemittel mischen. Da wir einen Liter Stammlösung mit einem Liter reinem Lösemittel mischen, haben wir eine 1:1 Mischung hergestellt. Das Mischungsverhältnis gibt also an, wie viele Teile wir von einer Komponente wir mit wie vielen Teilen der anderen Komponente(n) vermischt haben. [Dabei wird i.d.R. vollständig gekürzt (also nicht 4:4 sondern 1:1).] Betrachten wir das Ganze aus der Sicht des Endproduktes, so haben wir unsere Stammlösung auf 2 Liter Endvolumen verdünnt. Unser Liter Stammlösung befindet sich nun in 2 Liter Endvolumen. Die Betonung liegt auf dem Wort "in" bzw. "auf". Man sollte sich dies zumindest gedanklich vor jede Verdünnungsangabe stellen. So bedeutet also hier 1:2 verdünnt, dass wir 1 Volumenteil einer Ausgangslösung hinterher in 2 Volumenteilen Endvolumen gelöst haben. 7 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8 Die Verdünnung gibt uns an, wie viele Volumenteile x wir von einer Komponente in welches Endvolumen y + x geben. Wir merken uns : Mischung x : y bedeutet Verdünnung: x + y : x Der Verdünnungsfaktor D errechnet sich aus Endvolumen / Ausgangsvolumen (dieses ohne weiteren Lösemittelzusatz). Beide Volumina in gleicher Volumeneinheit einsetzen. 2 Liter In unserem Falle also 1 Liter =2 . Multipliziert man die Konzentration der verdünnten Lösung mit dem Verdünnungsfaktor D, so erhält man die Ausgangskonzentration. cStamm = cVerdünnt × D Dieses Wissen kann (und muss) man auch nutzen, wenn man gefragt wird, wie man verdünnen muss, um eine bestimmte Konzentration zu erreichen. Erfolgen mehrere Verdünnungsschritte, so werden die Teilverdünnungsfaktoren zu einem Gesamtverdünnungsfaktor multipliziert. DGes= D1 × D2 × ... × Dx Puffer und pH-Wert Der pH-Wert ist definiert als: pH = - lg [H+]. Diese Definition hat den Sinn, die hässlichen Konzentrationsangaben für H+ etwas besser handhabar zu machen (Oder hältst Du [H+]= 3,1623 × 10-8 M für angenehmer als pH = 7,5). Nachteil: Zwischen pH-Werten wie 7,4 und 7,6 scheint kein grösserer Unterschied zu bestehen. Tatsächlich aber ist die [H+] um den Faktor 10 ≈1,58 verschieden (also nicht um 7,6 =1,03 ). 7,4 10 + HB H + B Hieraus folgt im Massenwirkungsgesetz: ]⋅[B ] K S = [H[HB] ∣ ⋅[HB] ÷[B- ] −7,4 −7,6 + - [H+ ]=K S⋅[HB] [B ] - pH=−lg K S⋅[HB] [B- ] ∣ - lg () ∣ Def.: pK S=−lg K S und unter Anwendung von−lg xy =lg yx folgt: pH=pK Slg [B- ] [HB] Dies ist die sog. Henderson-Hasselbalch Gleichung ("Puffergleichung"). Soll hiermit der pH eines Puffers berechnet werden, so wird die (Start-)Konzentration der Säure (z.B. Essigsäure) für [HB], die (Start-)Konzentration der konjugierten Base (zB. Acetat) für [B-] und die Säurekonstante der verwendeten Säure (z.B. 4,7 für Essigsäure) für pKS. Für einen Puffer ist die Verwendung einer sog. schwachen Säure bzw. deren Säureanion (wie eben Essigsäure) erforderlich. Beispiel: Mischt man 50 mmol 100%ige Essigsäure mit 10 mmol Natriumacetat und füllt auf einen Liter Wasser auf, so ist der pH der erhaltenen Lösung: [Acetat] mM pH = pK Slg [Essigsäure] = 4,76lg 10 =4,76lg 0,2=4 50 mM 8 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9 - [Acetat ] Beachte, das sich die Einheiten im Term [Essigsäure] wegkürzen. Man könnte also auch z.B. Volumenverhältnisse verwenden. Die Zugabe von 5 mmol Salzsäure pro Liter dieser Lösung würde dazu führen das die Essigsäurekonzentration um 5 mmol/l stiege (gebildet aus dem Acetat) und die Acetatkonzentration um 5 mmol/l fiele (aus ihr wurde ja die Essigsäure gebildet). Das pH würde hierdurch jedoch (im Vergleich zum pH einer 5 mM HCl-Lö5 mM sung von 2,3) nur gering verändert: pH = 4,76lg 55 mM =3,72 Starke Säuren (wie z.B. Salzsäure) deprotonieren (in Wasser) vollständig, die Konzentration von [HB] ist praktisch 0, das Säureanion nimmt freiwillig kein Proton mehr auf. Im Falle starker Säuren ist also der pH = -lg [HB(zu Beginn)]. Zugabe des Säureanions hat praktisch keinen Einfluss auf das pH. Beispiel: 10 mmol HCl in 1 Liter Wasser: pH = - lg (10 mmol/l) = - lg (10-2 mol/l) = 2. Daran würde auch die Zugabe von z.B. 20 mmol NaCl nicht viel ändern. Wer mit diesem Thema Schwierigkeiten hat, dem seien die entsprechenden Kapitel in Charles E. Mortimer, Chemie, Thieme-Verlag allerwärmstens ans Herz gelegt. Photometrie Der nun folgende Abschnitt beschreibt die absoluten Basics in Sachen Photometrie. Ohne ein grundlegendes Verständnis dieser Dinge wird man im Praktikum wirklich nur planlos pipettieren und hoffen auf einen gnädigen Assi zu stossen. Einiges ist hier etwas vereinfacht dargestellt, jedoch für uns als Mediziner mehr als ausreichend. Jede Substanz absorbiert in bestimmten Wellenlängenbereichen Energie elektromagnetischer Strahlung, wozu auch (aber eben nicht nur!) das sichtbare Licht gehört. Dies beruht auf der Fähigkeit von Atomen, durch Energieaufnahme in einen angeregten Zustand überzugehen. Insbesondere Systeme mit delokalisierten Elektronensystemen (z.B. Purine, Pyrimidine, Phenylreste, Azofarbstoffe etc.) sind hierzu besonders gut in der Lage. Schickt man "Licht" durch eine Substanz, die bestimmte Wellenlängen dieses Lichtes absorbieren kann, so wird von diesem eingestrahlten Licht, abhängig von der Schichtdicke, der Konzentration und den Stoffeigenschaften, nur noch ein – für diese Bedingungen charakteristischer – Bruchteil der ursprünglichen Lichtmenge diese Schicht verlassen. Das Verhältnis von eingestrahltem zu ausfallendem Licht kann man mit dem Photometer bestimmen. Diese Zusammenhänge wurden von den Herren Lambert und Beer untersucht. (Es handelt sich also nicht um einen der heute so beliebten Doppelnamen sondern um zwei Menschen, nämlich einen Mathematiker und einen Chemiker). Doch bevor wir uns der mathematischer Betrachtung nähern, will ich kurz zwei der verwendeten Photometertypen erklären (Schliesslich erklärt auch niemand die spezielle Funktion der Kardanwelle ohne vorher ein Auto gezeigt zu haben ). Lichtquelle Blende Filter/Monochromator Küvette Photozelle 0.523 I0 I d 9 Anzeige 10 Stephan Gromers Biochemie-Skript Man unterscheidet Einstrahl-Filter-Photometer und Spektralphotometer Einstrahl-Filter-Photometer Bei ihnen wird das von der Lichtquelle gelieferte Licht durch einen Filter geleitet, der nur eine ganz bestimmte Wellenlänge (in Wirklichkeit einen engen Bereich) hindurchlässt. Das Licht ist also hinterher: Monochromatisch und parallelisiert. Nachteil: Viele verschiedene Vorfilter nötig. Da oft eine Quecksilberdampflampe verwendet wird, sind nicht alle Wellenlängen (λ) verfügbar. Spektralphotometer Das Licht wird durch ein Prisma oder an einem opt. Gitter in seine spektralen Anteile zerlegt und mittels einer raffinierten Optik die gewünschte Wellenlänge weiterverwendet. Meist ist auch hier noch ein Vorfilter vorhanden. Nachteil: teuer. Da die Lampen selbst immer nur ein bestimmtes Spektrum abdecken, muss man für verschiedene Wellenlängenbereich verschiedene Lampen benutzen. So z.B. Wolfram-Lampe (sichtbar ±), Deuterium-Lampe (UV ab etwa 320 nm), Xenonlampe (sehr kurzwellig). Man mache sich klar, dass natürlich auch die Küvette selbst aus einer Substanz besteht, die in bestimmten Wellenlängenbereichen absorbierende Eigenschaften besitzt. Aus diesem Grunde muss man z.B. im UV-Bereich auf die wesentlich teureren Quarzküvetten (ab etwa 320 nm) zurückgreifen, da dieses im Gegensatz zu den preiswerten, im sichtbaren und runter bis 320 nm verwendeten Polystyrol- und gewöhnlichen Glasküvetten hier kaum absorbieren. (Es sei angemerkt, dass es mittlerweile auch spezielle Kunststoffküvetten gibt, die im UVBereich kaum absorbieren.) Doch nun .... Lambert & Beer: I = I0 × 10-c×d×ε Dabei ist I die Lichtintensität hinter der Küvette (sie wird gemessen), I0 die eingestrahlte Lichtintensität. c ist die Konzentration der Substanz in der Lösung, d die Schichtdicke, also die Strecke, auf der (nennenswerte) Absorption stattfindet. ε, der Absorptionskoeffizient, ist eigentlich ein Proportionalitätsfaktor. Er ist eine Materialeigenschaft (wie z.B. die Dichte) und nur abhängig von der Struktur des Stoffes und der Wellenlänge (d.h. ein Stoff hat für verschiedene Wellenlängen λ verschiedene Absorptionskoeffizienten ε !). Man bestimmt ihn experimentell ([ε] = M-1 × cm-1). 10 11 Stephan Gromers Biochemie-Skript I / I0 = T = Durchlässigkeit = Transmission, 0 bis 1 bzw. 0% = nichts kommt durch 100% = alles kommt durch ,d.h. keine Absorption I0 A = Absorption = Extinktion = lg T1 =lg I . Sie hat keine Einheit ! Sie steht für ein bestimmtes Transmissions / Absorptionsverhältnis Die Absorption erfolgt durch Moleküle, die bei der eingestrahlten Wellenlänge absorbieren. Je mehr dieser Moleküle auf dem Weg des Lichtes liegen, desto stärker wird der Lichtstrahl geschwächt, d.h. Licht absorbiert. Die Anzahl Moleküle auf dem Lichtweg lässt sich erhöhen, indem man die Schichtdicke vergrössert oder die Konzentration des Stoffes erhöht. A ist damit proportional zu Schichtdicke d und zur Konzentration c. ε ist eigentlich nur ein Proportionalitätsfaktor, der angibt, wie stark das Molekül bei gegebener Wellenlänge absorbiert. Setzen wir nun die Lambert-Beer-Gleichung in die Gleichung für A ein, so erhalten wir A = c ×d×ε Bitte merkt Euch diese Formel sowie die Beutung und Einheiten der Variablen !! Meistens bestimmt man zunächst den sog. Blindwert, d.h. die Absorption von Lösemittel und Küvette ohne den zu messenden Stoff und berechnet hieraus hinterher ∆A = AMesswert mit Substanz - ABlind Man sieht, dass die Absorption der Konzentration und der Schichtdicke proportional ist (ε ist ja konstant). Man kann also A halbieren, indem man c halbiert (1:2 Verdünnung). Absorption Achtung: Photometer messen Transmissionen. Die ausgegebene Absorption ist für uns nur praktischer, da A=cdε 1 ∞ so einfach ist. Da aber gilt A=lg T (siehe Abb.) und das Photometer technisch bedingt nicht beliebig genau misst, führen minimale Messschwankungen bei sehr niedrigen Transmissionen zu grossen Änderungen von A. Dies führt zu fälschlich zu deutlich zu hoch oder zu niedrig berechneten Konzentrationen. Bei hohen Transmissionen kommt es ggf. auch zu Fehlinterpretationen, da scheinbar fast identische Absorptionswerte sehr große Unterschiede in der Transmission bedeuten. Da die Technik nicht beliebig genau 100% misst, sollten die Absorptionswerte in einem stabilen Bereich Transmission von 0,2 - 1,5 liegen (gilt für Praktikum! Forschungsphotometer messen natürlich viel besser (bis etwa 2,5)). Beachte das 100% Transmission = 0 (= Keine) Absorption und 0 % Transmission = ∞ Absorption bedeuten. 11 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12 Filter, Farben, Fleißarbeit Wieder einmal macht die Umgangssprache Probleme: Wenn man im Alltag "etwas herausfiltert", so meint man damit gewöhnlich, dass das herausgefilterte das unnötige ist, bzw. ergibt sich der Sinn aus dem Zusammenhang. Nicht so in der Photometrie. Ein Filter ist danach benannt, welche Wellenlängen er passieren lässt. Ein Blaufilter lässt also blaues Licht passieren, grünes und rotes jedoch nicht. Machen wir uns die Filterfunktion noch an einem vereinfachten Schema klar: λ [nm] ~ Farbe Idealer Grünfilter 700 ~ rot 700 600 ~ orange Weißes Licht 600 500 ~ grün 500 Alle Wellenlängen 100% Intensität 400 ~ violett Grünes Licht bleibt 400 0% 25% 50% 100% Intensität 0% 25% 50% 100% Intensität Woher kommt nun die Farbe einer Substanz? Nehmen wir an, auf einen farbigen Gegenstand trifft weisses Licht. Wenn nun dieser Gegenstand rotes Licht absorbiert, so werden die blauen und die grünen Anteile reflektiert u. nur diese Anteile (blau & grün) treffen auf unsere Retina, um dann von uns als blaugrün wahrgenommen zu werden. Das ist nun genau die Komplementärfarbe von rot. Ein farbiger Stoff absorbiert immer die Komplementärfarbe seiner von uns wahrgenommenen Farbe. In einem anderen Beispiel wollen wir die Konz. eines gelben Stoffes photometrisch bestimmen. Wir werden (blau)violettes Licht verwenden, denn nur dieses Licht absorbiert ja dieser Stoff (das Gelb, das wir sehen lässt er ja "durch"); nur hier ist ein ∆A möglich. Für einige Aufgaben muss man die Wellenlängen der Farben kennen. Für die Allgemeinbildung und die Klausur genügt wohl die Kenntnis dieser "Ampel": rot orange/gelb grün violett ~ 700 nm ~ 600 nm ~ 500 nm ~ 400 nm dazu komplementär: grün dazu komplementär: blau/violett dazu komplementär: rot dazu komplementär: gelb (Na ja, besondere Ampel) Enzymaktivitäten Das Enzyme Biokatalysatoren sind, die die Reaktionsgeschwindigkeit um viele Grössenordnungen beschleunigen, weiss mittlerweile fast jeder. Da die Biochemie eine exakte Wissenschaft ist, will man natürlich auch wissen WIE schnell. Dazu dienen die Enzymaktivitäten: 12 13 Stephan Gromers Biochemie-Skript Die Enzymaktivität gibt an, welche Menge Substrat pro Zeiteinheit umgen setzt wird, also t . Dabei werden zwei Einheiten unterschieden: 1.) 1 U (international units; Enzymeinheit) = 1 µmol Substratumsatz pro Minute [1 U = 1 µmol×min-1] (entspricht I.E = Internationale Einheiten. Standardbed. 25oC; hat z.T. auch andere Bedeutung, vgl. Insulin) 2.) 1 Katal = 1 mol Substratumsatz pro Sekunde [1 kat = 1 mol×s-1]. (→ 30oC) Dies ist die aktuelle SI-Einheit, was aber offensichtlich niemanden daran hindert, in Praktikum und Klausur (und später in der Klinik) nur mit U rechnen zu lassen. Da wir das Volumen unseres Ansatzes kennen und wir die Konzentrationsänderung pro Zeit (dank Lambert-Beer) z.B. photometrisch gut messen können, n können wir unser t relativ leicht bestimmen da ∆n =∆c × V [ mol / l × l = mol ]. Die reine Enzymaktivität ist eine absolute Angabe, ähnlich wie die Angabe mol. Da wir aber nicht immer unsere gesamte Enzymlösung einsetzen wollen, empfiehlt es sich, die Aktivität pro Volumen, die sogenannte Volumenaktivität [U/ml] zu berechnen (vgl. Molar !). In der Praxis bestimmt man aus ∆A mittels des Lambert-Beer´schen Gesetzes A das entsprechende c= d⋅ und mit einer Stoppuhr (bzw. im Labor mit einem Schreiber oder direkt dem Computer) ∆t. Daraus berechnet man ∆c/∆t und multipliziert dieses mit dem Verdünnungsfaktor D(=VTest / VEnzymlsg.) für die Enzymlösung. (z.B. 2000 µl Gesamtvolumen in der Küvette ("im Test") davon 20 µl Enzymlösung: 2000 µl / 20 µl = 100). Da das Ergebnis ja in U/ml herauskommen sollte, muss man für ε anstelle von mM-1×cm-1 die Einheit ml×µmol-1×cm-1 verwenden, oder hinterher umrechnen (meist besser) Volumenaktivität A d⋅⋅ t [U/ml] : Beachte dabei, dass Du die Einheiten (wir wollen ja µmol×min-1×ml-1] korrekt anpasst und ggf. den Verdünnungsfaktor einrechnest. Meist wird nämlich nach der VolumenV aktivität der Stammlösung gefragt und dann ist D in der Regel = V Küvette eingesetzte Enzymlsg. Spezifische Aktivität [U/mg] : Sie gibt an, wieviel Enzymaktivität (µmol/min) pro mg Enzym geleistet werden. Erfreut sich einer gewissen Beliebtheit in Klausuren ( Bestimmung Proteingehalt, etc.) und ist in der Forschung relativ bedeutsam. Gesamtenzymaktivität [U] : Volumenaktivität × Volumen der Enzymlösung Turnover number (=Wechselzahl): Anzahl Mole Substrat, die von 1 mol Enzym pro Zeiteinheit (Sekunde oder Minute) umgesetzt werden. [s-1] oder [min-1] 13 14 Stephan Gromers Biochemie-Skript Michaelis-Menten-Kinetik: (übrigens: Maud Menten war eine (gutaussehende) Frau!) Es handelt sich dabei um eine kinetische Beschreibung. Nicht alle Enzyme folgen ihr. Da sie aber einfach ist und der Medizinstudent ja von allem mal etwas gehört haben soll, hier die Grundzüge (Herleitung bisher nicht relevant!): Eine wirklich sehr gute Beschreibung der Enzymkinetik und vor allem der Funktionsweise von Enzymen findet sich in Lehninger-Nelson-Cox, Prinzipien der Biochemie, Spektrum Verlag (Gut zu lesen und ausgesprochen hilfreich!!). Generell gilt vereinfacht für eine chemische Reaktion A B das Geschwindigkeitsgesetz: vB = kB×[A], d.h. die Geschwindigkeit der Bildung von B [∆c/∆t] erfolgt proportional der Konzentration von A, wobei kB die Geschwindigkeitskonstante ist. Für kB gilt die Arrhenius-Gleichung (in der k die Boltzmankonstante, h das Planck’sche Wirkungsquantum sowie R die allgemeine Gaskonstante (alles für uns unwichtig) repräsentieren. T ist die absolute Temperatur in Grad Kelvin und ∆G* die Aktivierungsenergie der Reaktion): k T k B = ⋅ − G h e R⋅T Wie man sieht, kann man kB vergrössern und damit die Reaktion beschleunigen, indem man T erhöht oder ∆ G* senkt. * Betrachten wir nun die katalysierte Reaktion (E=Enzym, S=Substrat, P=Produkt) k1 E+S k2´ k3 ES k –1 EP k -2´ E +P k -3 Wollte man diese Reaktion kinetisch beschreiben, wäre dies sehr umfangreich. Darum wurde sie zunächst durch folgende Annahmen vereinfacht. 1) Die Umwandlung von EP in E+P geschieht extrem schnell vernachlässigbar 2) Wir messen am Anfang der Reaktion. Da dann kaum P vorhanden ist, entfällt die Rückreaktion von E + P zu ES k1 k2 E + S ES → E +P k -1 3) Der Schritt ES→E+P ist der langsamste und damit geschwindigkeitsbestimmende Schritt.( k2) Die Maximalgeschwindigkeit wird erreicht wenn alle Enzymmoleküle mit Substrat besetzt sind vmax = k2× [E Total ]. Nichtkompetitive Inhibitoren verringern ETotal u. vermindern somit Vmax. (KM bleibt konstant) Kompetitive Inhibitoren streiten mit dem Substrat um das Enzym u. verringern so den Anteil der vom Substrat besetzten Enzyme. Bei Substratüberschuss spielt das keine Rolle, so dass Vmax konstant bleibt. Für die halbmaximale Geschwindigkeit wird jetzt aber mehr Substrat gebraucht KM steigt 14 15 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4) Wir befinden uns im steady state (Fliessgleichgewicht), d.h. dass Bildung und Zerfall von ES gleich schnell ablaufen und somit [ES] konstant bleibt. Die folgende Herleitung ist nur für Interessierte. Bisher kein Prüfungsstoff . v = k2 × [ES] und somit Vmax= k2 × [ETotal] [E] = [ETotal] - [ES] (folgt aus 3) ([E]= freies Enzym) vBildung-ES = k1×[E]×[S] = vZerfall-ES = k-1×[ES] + k2×[ES] = [ES]×(k-1+k2) (folgt aus 4) k1× [E] × [S] = [ES]×(k –1 + k2) | /k1 (k -1+k2)/ k1 × [ES] = [E] × [S] Definition der Michaelis- Konstante: KM = (k –1 + k2) / k1 KM × [ES] = [E] × [S] | × k2 und [E] ersetzen k2×[ES]× KM = v = [S]× k2× ([ETotal] -[ES]) v ×KM = ([S]×k2×[ETotal] - [S]×k2×[ES]) | / [S] und ersetzen k2×[ETotal] = Vmax & k2×[ES] =v v×KM / [S] = Vmax-v |+v v×(1+KM / [S]) = Vmax | / (1+KM / [S]) = ([S]+KM) / [S] [S] v =v max⋅ K M[S] : v = ½ vmax Michaelis-Menten Gleichung Wichtige Sonderfälle: [S] = KM [S] < KM [S] » KM [S] : v steigt annähernd ~ K M : V → Vmax Stoffwechsel und sonstiges Wichtige NADPH liefernde Stoffwechselwege: • Pentosephosphatweg • Malat Enzym (=malic enzym) • cytosolische Isocitratdehydrogenase (die mitochondriale verwendet NAD+) • [Glutamatdehydrogenase (kann mit beiden: NAD+ und NADP+) ] Wichtige NADPH verbrauchende Reaktionen: • allgemein "reduktive" Biosynthesen (hier nachfolgend z.T. auch einzeln angeführt) • Glutathion- und Thioredoxinreduktase • β-HMG-CoA-Reduktase → Cholesterol, Ubichinon, Dolicholpyrophosphat • Fettsäuresynthasekomplex • Dihydrofolatreduktase 15 16 • • • • • • • Stephan Gromers Biochemie-Skript Abbau von Häm und Biliverdin Hydroxylierungen (→ insbesondere Cytochrom P450-Systeme (diese werden übrigens z.T. durch Grapefruitsaft gehemmt. Dies kann beim Abbau von Medikamenten Probleme machen) Einführen von Doppelbindungen Abbau von Pyrimidinbasen (Bildung einer Dihydroverbindung) Abbau von ungesättigten Fettsäuren (2,4-DienoylCoA-Reduktase) β-Keto-Sphinganinreduktase [Chinonreduktase (Vit. K !)] C1-Stoffwechsel: • fast alle durch THF (=Tetrahydrofolat) (außer Carboxylierungen + best. Methylierungen) • SAM (= S-Adenosylmethionin): für Synthese von Adrenalin, Cholin, Kreatin, Melatonin .. • Carboxylierungen (-COO-) fast alle biotinabhängig (=Vit. H) außer • Purinbasen: C6 stammt aus CO2, Pyrimidinbasen C2 stammt aus CO2 • γ-Carboxylierungen die Vit. K abhängig. z.B Gerinnungsfaktoren 2,7,9,10 aber auch Protein S , Protein C, Osteocalcin und andere. Vit. B12 abhängige Enzyme beim Menschen: Davon sind nur zwei bekannt: • Methylmalonyl-CoA-Mutase: Wichtig für Abbau von ungeradzahligen Fettsäuren, sowie Met, Ile, Val. Evtl. Ursache für neurologischer Symptome bei Vit. B12 Mangel • Homocysteinmethyltransferase: benötigt desweiteren Methyl-THF ! Pyridoxalphosphat (PALP) ist DAS Coenzym des Aminosäurestoffwechsels: • Bildung biogener Amine (z.B. Histamin, GABA..) Decarboxylierungen • Transaminierungen (z.B. GOT=AST, GPT=ALT) • 5-Aminolävulinatsynthase (→ Hämbiosynthese) • aber auch Bildung von (β-Keto-)Sphinganin aus Palmitoyl-CoA+Serin • Glykogenphosphorylase Ein paar Tips und Informationen.... Für die Lehre im Fach Biochemie gibt es seit 2 Jahren eine hauptamtliche Koordinatorin und Ansprechpartnerin – Frau PD Dr. Cordula Harter. Bei ihr könnt Euere Verbesserungsvorschläge aber auch gerne Lob anbringen ([email protected]). Auch in diesem Semester ist durch die Umstellung im Curriculum, die Umbaumassnahmen in 328 (Hauptgebäude des Biochemiezentrums), die Folgen der Einführung des Studienjahres und personeller Veränderungen sicher einiges nicht so optimal zu organisieren wie wir das gewöhnt sind. Aktuelle Informationen findet ihr im Internet über 16 17 Stephan Gromers Biochemie-Skript die Homepage des BZH (http://www.bzh.uni-heidelberg.de) unter „Teaching at the BZH“ und „Medicine“ oder über den Newsletter von meiner Homepage (http://www.biochemieskript.de). Für das Physikum gibt es Infos von der Fachschaft (http://fsmed.uni-hd.de) ...zum Praktikum Generell sollte man das Skript und etwas Theorie zum jeweiligen Versuch vorher studiert haben (Wer völlig unvorbereitet erscheint, kann auch nach Hause geschickt werden!). Zwar gibt es zu jedem Versuch ein zweistündiges Einführungsseminar (10:00-12:15 Uhr), jedoch ist dieses ohne Vorbereitung wenig effektiv. Manche AssistenInnen wollen ein vorgefertigtes Pipettierschema sehen. Da im Praktikum selbst oft ziemlich Unruhe und Hektik herrscht, zahlt sich diese Vorbereitung nachher aus. Beim 1. Versuch sollte man sich auf jeden Fall nicht scheuen, sich das Photometer und weitere Geräte auch ein 10. Mal erklären zu lassen. Bei den weiteren Versuchen ist das sichere beherrschen dieser Instrumente Gold (=Zeit) wert. Merke: Man legt immer das grösste Volumen (in der Regel Puffer) vor. So gibt man in eine Küvette zuerst den Puffer und erst danach die weiteren Bestandteile. Dabei kann man die Pipettenspitzen sozusagen im Puffer „ausspülen“. Bei Verwendung der Pipetten immer die kleinstmögliche (d.h. dem gewünschten Volumen am nächsten kommende) verwenden (und nicht für 1900 µl 19× die 100 µl Pipette verwenden. Fehlermultiplikation!!). Außerdem sollte man vorher prüfen, ob die Pipettierhilfe funktioniert, sauber und trocken ist, denn nichts ist ärgerlicher, als wenn im 3. Verdünnungsschritt etwas schief läuft. Beim Aufsetzen der Pipettierhilfe, die Pipette immer möglichst nahe an dem Ende, an dem Du die Pipettierhilfe aufsetzt, festhalten. So wird Glasbruch vermieden und du kannst Dir ggf. nur leichte Schnittwunden zuziehen (Das ist besser als das ganze Teil in der Hand stecken zu haben). Auf jeden Fall vorsichtig sein! Bei Schnittwunden etc. UNBEDINGT (da Arbeitsunfall) die chirurgische Ambulanz aufsuchen (D-Arzt Bericht) und adäquat versorgen lassen (Auch wenn der/die AssistentIn dies vielleicht für lächerlich hält. Ggf. Rücksprache mit mir Tel.: (intern) 4291). Die Mikropipetten (1-1000 µl) haben zwei deutlich unterscheidbare Druckpunkte. Beim Ansaugen drückt man nur bis zum ersten Druckpunkt ein. Vorsichtig loslassen, sonst wird nicht nur mehr eingesaugt, sondern evtl. auch die Pipette verschmutzt. (Die Dinger sind schweineteuer und aufwendig zu reinigen!) Beim Ablassen wird dann ganz durchgedrückt (bis zum zweiten Druckpunkt). Die ganz neuen haben sogar 3 Druckpunkte. Der 3. wirft die Pipettenspitze ab! Also Vorsicht! (Die Einwegpipettenspitze nicht vergessen vorher aufzusetzen!) Niemals, aber auch wirklich niemals mit ein und derselben Spitze aus verschiedenen Proben pipettieren! Nicht aus Vorratsflaschen pipettieren, sondern Aliquots entnehmen! Verschüttete Lösungen etc. aufwischen und entsorgen! 17 18 Stephan Gromers Biochemie-Skript Die bisherigen Testate bei den AssistenInnen fallen weitgehend weg. Ihr müsst ihnen am Tag nach dem Versuch die Protokolle vorlegen. Man sollte etwas auf saubere Heftführung bedacht sein (nutzt auch für Klausurvorbereitung) und bei Unklarheiten und Verständnisproblemen ruhig nachfragen. Den meisten Assistenten ist eigentlich nur wichtig, dass Ihr am Schluss des Testats das ganze Thema so einigermaßen verstanden habt. Mit den Dozenten erfolgt dann die weitere Versuchsbesprechung im Seminar. Vorbereitung hat noch nie geschadet. Der Ablauf dieser Nachbesprechung ist sicher nicht überall gleich, zumal er in dieser Form erstmalig praktiziert wird. Es gibt eine Evaluation des Praktikums durch Euch, an der ich Euch bitten würde, konstruktiv mitzuwirken. Schreibt was und ggf. auch wer am Praktikum stört oder nervt, aber auch was und wer gut war. ...zur Klausur im Ws 2004/2005 Zunächst einmal wird es ab diesem Semester keine „normalen“ Klausuren mehr geben. Bedingt durch das Studienjahr (500 Studenten pro Semester und damit pro Kurs) und den integrierten Vorlesungsansatz ist eine Klausur wie bisher nicht mehr durchführbar. Daher gibt es jetzt auch in der Biochemie Multiple-Choice. In wieweit dieses Skript bei der gezielten Vorbereitung hilft bleibt abzuwarten, da MC-Fragen bei uns eben neu sind. Fangt rechtzeitig mit Lernen an. Nutzt dieses Skript bereits vorlesungsbegleitend. Besucht die Vorlesung. Ihr Inhalt ist auch Gegenstand der Klausurfragen. In letzter Zeit kommen auch verstärkt Fragen zum Praktikum. Bei der Wahl des Lehrbuches sollte man sich nicht nur vom Umfang leiten lassen. Der neue Kreuzig soll sich gemacht haben ist aber weiterhin da und dort zu knapp. Nehmt Euch die Zeit und seht Euch mal den Stryer, Lehninger/Nelson/Cox oder Voet-Voet an. Auch der neue große Löffler-Petrides ist nicht schlecht, meines erachtens jedoch besser zum Nachschlagen denn als Vorlesungs-begleitendes Opus geeignet. Der Taschenatlas ist zur Wiederholung sehr gut. Keinesfalls ersetzt er aber ein Lehrbuch oder die Vorlesung. Seit SS 2002 ist der kleine Löffler die offizielle Leitlinie für die Klausur. Alle Klausurfragen müssen mit Hilfe des kl. Löffler oder aus den Praktikumsversuchen beantwortet werden können. Am Tag der Prüfung nichts mehr lernen. Es ist erwiesen, dass dies eher schadet. Höchstens noch mal kurz etwas bereits Gelerntes wiederholen! In der Klausur sollte man zunächst all die Fragen beantworten, die man sicher lösen kann. Die Gültigkeit der sog. „Gleitklausel“ (Bestanden hat wer mehr als 60% der Punkte, mindestens aber soviele wie der Durchschnitt aller Teilnehmer hat) ist Gegenstand heftiger Auseinandersetzungen innerhalb des BZH und zwischen dem BZH und dem Dekanat. Und bitte die Aufgaben auch wirklich lesen. Wenn nach drei richtigen Antworten gefragt wird sollte man eben nicht nur zwei oder gar vier machen. Es halten sich hartnäckig die Gerüchte, dass bestimmte Dozenten (mich eingeschlossen) die Klausurfragen der aktuellen Klausur auf Nachfrage preisgeben würden. Dies entbehrt 18 19 Stephan Gromers Biochemie-Skript jeglicher Grundlage und ich bitte darum von entsprechenden Anfragen Abstand zu nehmen. Ihr gefährdet damit nur das Wohlwollen der entsprechenden Personen Euch gegenüber. Ganz wichtig ! Niemand will Euch bewusst reinlegen! Sucht nicht zu sehr nach Spitzfindigkeiten! Die meisten Aufgaben, die schwer erscheinen, haben oft fast triviale Lösungen. Fast jede Klausur enthält 2-3 außerordentlich schwere Fragen (bisweilen sogar unabsichtlich de facto unlösbare Aufgaben). Daran nicht festbeisen! Erst die Fragen lösen, die auf Anhieb klappen. Keine Panik wenn gleich die ersten 5 Fragen unlösbar scheinen. Wegen der Trennung in Block A und B ist die Verteilung manchmal unglücklich. Wenn der GAU eintritt und ihr (trotz dieses tollen Skriptes ;-) ) durchgefallen seit – geht zur Klausureinsicht. Zählt Eure Punkte nach. Überlegt ob sich feilschen überhaupt lohnt. Bei 5 von 50 Punkten nützen einem 1-2 Zusatzpunkte auch wenig. Bleibt höflich, auch wenn ihr Glaubt im Recht zu sein oder ihr die Welt einfach schlecht findet. Ihr müsst beim Feilschen dem Gegenüber die Möglichkeit lassen, auf Euch ohne Gesichtsverlust zuzugehen (z.B. „Na wenn Sie die Aufgabe so verstanden haben, hmm, na ganz richtig ist es nicht, aber nun gut vielleicht können wir da mal großzügig sein...“) ...zum Thema Nachhilfe Wer mit Biochemie so seine Schwierigkeiten hat, dem bieten sich verschiedene Möglichkeiten. Die sicher billigste Lösung ist eine Lerngruppe (die ich spätestens für das Physikum für unverzichtbar halte). Des Öfteren erhalte ich die Anfrage, ob ich selbst Nachhilfe gebe. Abgesehen davon, dass ich dafür keine Zeit habe, ist es auch nicht zulässig, da ich in die Lehre und das Prüfungswesen voll eingebunden bin. Von seinen Kursen für „Chemie für Mediziner“ ist dem ein oder anderen Dr. Rolf Schätz bekannt. Er bietet demnächst wohl auch in Biochemie Nachhilfe an ([email protected]). Wer weitere begabte Nachhilfelehrerinnen und –lehrer kennt möge mir das mitteilen. Wovon ich abraten möchte, sind kommerzielle Biochemie-„Nachhilfefirmen“. Diese sind zumeist deutlich überteuert. Falls ihr doch Interesse habt, informiert Euch gut über die Qualität. Alternative: Lerngruppe (s. auch unten) ...zum Physikum Neben den traditionellen Büchern der gelben und schwarzen Reihen gibt es mittlerweile auch entsprechende Computerprogramme. Diese haben neben dem enorm günstigen Preis auch den Vorteil, dass die Fragen immer neu gemischt werden (weniger Selbstbetrug möglich), Ihr eine sofortige Auswertung Eurer Leistung bekommt, Ihr unter Echtbedingungen üben könnt. Am wichtigsten sind die Examina der letzten zwei Semester. Oft werden im Folgeexamen die Fragen nur minimal modifiziert (jetzt Frage nach Alternativantwort etc.). Im Mündlichen ist auch der Gruppeneindruck wichtig. Viele Prüfer bilden mehr oder minder bewusst eine Gesamtnote und verteilen ±1 auf die Prüflinge. Lernt in Lerngruppen (3 Personen ideal), zumindest einmal wöchentlich. Nur so bekommt Ihr Routine im freien Sprechen über Fachwissen und einen Eindruck über Eueren Wissensstand im Vergleich zu anderen. Übrigens sollten Raucher zum einen das Rauchen sowieso aufgeben, zumindest aber dafür Sorge tragen, das sie in der Prüfung nicht nach Zigarette riechen. Einen rauchenden Prüfer stört das sicher wenig, einen Nichtraucher vielleicht aber schon. Auch sollte man auf „das Äußere“ achten. Im Zweifel lieber konservativ kleiden. Für die Damen gilt: „Ausschnitt nicht zu tief“. Vielleicht erfreut das sonst den Prüfer (wohl aber kaum eine Prüferin), allerdings liegt dann die Vermutung nahe, ihr wolltet von Euerem Unwissen ablenken und mit anderen Vorzügen punkten. Dieser Eindruck ist meist zu Euerem Nachteil. 19 20 Stephan Gromers Biochemie-Skript ...zum klinischen Abschnitt Wichtig: Erholt Euch nach dem Physikum! Ich selbst bin mittlerweile denn doch schon ein paar Semester mit dem Studium fertig und habe das neue Curriculum Heicumed nicht mehr in der Praxis erlebt. Von einigen weiss ich, dass es eine deutliche Verbesserung gegenüber dem früheren Studienverlauf darstellt (was nicht schwer war). Da mir aber ein eigener Einblick fehlt und ich auch von Eueren Vorgängern zuwenig Informationen bekomme (also, Ihr kennt jetzt Euere Aufgabe), beschränke ich mich hier auf einige eher allgemeine Tipps und Hinweise: So haben viele Dozenten in den klinischen Fächern wenig Informationen darüber, welches Wissen Ihr aus der Vorklinik mitbringt und vor allem, welches nicht. Ein weiterer lästiger Punkt ist die Anwesenheitskontrolle: Diese findet sich ab jetzt in vielen Kursen und Vorlesungen. Der Zugang zu sog. Fachinformationen (Medikamenteninformationen etc.) sind in Deutschland per Gesetz nicht für jedermann/frau zugänglich. Um zu diesen Informationen Zugang zu erhalten, verwenden viele Firmen mittlerweile das DocCheck®-Passwort. Ihr erhaltet diese sehr nützliche (kostenlose) Zugangsberechtigung nach Online-Anmeldung und Zusendung einer Kopie der Immatrikulationsbescheinigung (Achtung ! Diese muss das Studienfach (Zahn)Medizin ausweisen!!). Die Seite lautet: http://www.DocCheck.de Für den klinischen Abschnitt gibt es viele exzellente englischsprachige Bücher, die oft auch billiger sind als vergleichbare Deutsche. Diese sind auch im deutschen Buchhandel erhältlich (Bei Lehmanns im Feld (INF 370) viele sogar vorrätig) oder aber über das Internet (z.B. http://www. lob.de oder http://www.amazon.de). Meine persönliche kleine (Lehr)buchauswahl (ohne Anspruch auf Vollständigkeit): Pathologie: • Pathologic basis of disease, Robbins, Saunders (Exzellent !!!) Pharma: • Pharmacology, Rang-Dale-Ritter; Churchill-Livingstone (bis 1. Staatsexamen) • 100 wichtige Medikamente, E. Gysling, Infomed-Verlag-AG Will (ab dem 2.) Innere: • Harrisons - Principles of internal medicine; Fauci et al., McGraw Hill (eher zum Nachschlagen), neuerdings auch auf CD-ROM • Innere Medizin; Herold (Eben der Herold, Standard zum und ab dem 2. Staatsexaminen. Ihr kommt irgendwann nicht drumrum.) • EKG-leichtgemacht, Hampton (Für Einsteiger das Non-Plus Ultra !!!, 90 S.) • Der EKG-Trainer, Horaceck, Thieme (reicht zum/ab 2. Staatsexamen) Radiologie: • Radiologie; Squire-Novelline; Schattauer (Wie „liest“ man Röntgenbilder) Chirurgie: • Basiswissen Chirurgie; Hansis; Springer (reicht bis 2.Staatsexamen schriftlich) • Chirurgische Untersuchung, Hegglin,Thieme Urologie: • Urologie, Sökeland, Thieme Notfallmedizin: • Notfallmedizin, Ziegenfuß, Springer Kümmert Euch rechtzeitig um Famulaturen, eventuelle Auslandsaufenthalte (z.T. zwei Jahre Vorlaufzeit!) und Doktorarbeiten (bei einigen Instituten, aber auch über Frau Schneider gibt es Doktorarbeiten im Ausland!). Fragt Leute aus höheren Semestern was wo gut ist. Für spätere Bewerbungen sind kurze Zeugnisse über Eure Famulaturen, PJ-Tertiale etc. eventuell hilfreich. Beachte auch die diversen Beschränkungen bei der Famulatureinteilung (Studienleitfaden!). Erkundigt Euch auch wie das PJ wo ist. Aus leidvoller eigener Erfahrung in Bad M. kann ich gar nicht genug betonen, wie wichtig es ist, sich vorher gut zu überlegen was man wo macht. Denkt über Auslandstertiale nach! (In diesem Zusammenhang ein Hinweis: Das System in angelsächsischen Ländern ist anders. Die 20 21 Stephan Gromers Biochemie-Skript ersten zwei Wochen dort werden hart. Da muss man durch – es zahlt sich aber aus. Also, Folks länger bleiben.). Buchtipp: • Medical English, Gross-Baumgart, Thieme • House of God, Shem, Knaur (auf Englisch: Pinguin) Sollte jeder lesen !! Übrigens. Die Lehrkrankenhäuser bekommen für jeden von Euch im PJ zwischen € 7.500 und € 10.000 ! Nur für den Fall das Ihr Argumente für eine bessere Ausbildung braucht. Schaut diesbezüglich mal in den offiziellen Studienführer und seht worauf ihr Anspruch hättet (Man ist dann meist den Tränen nahe...) ...zum Thema Doktorarbeit Die besten Themen werden in aller Regel nicht über einen Aushang publik gemacht. Du musst zu den Gruppen gehen, zu denen Du willst und Dich erkundigen, was dort genau gemacht wird. Es ist übrigens sehr oft so, dass Du bei der ersten Bewerbung abgelehnt wirst. Die Argumentation ist folgende: "Nur ein Student, der sich mehrmals bewirbt, hat wirklich Interesse". Nach meinen Infos muss man sich deswegen z.B. in der Radiologie bis zu 4× bewerben. Bedenke, dass es gerade auch in Heidelberg außeruniversitäre Einrichtungen gibt: BZH, MPI, EMBL, ZMBH, DKFZ ... Über einige Institute und über Frau Schneider werden auch Doktorarbeiten im Ausland angeboten. Die meisten Leute freuen sich eigentlich darüber, wenn jemand vorbeikommt, um sich über das Arbeitsgebiet zu informieren und sich wegen Doktorarbeiten zu erkundigen. Bei dem Gespräch solltest Du nicht aus Angst vor Blamage nur so tun als würdest Du verstehen wovon der andere spricht. Nimmt sich der mögliche Betreuer Zeit für Dich? Wenn nein, bist Du Dir sicher, dass er später für Dich Zeit hat? Falsche Vorstellungen von Thema und Methodik können zu Frust führen, die durch ein offenes Gespräch vermeidbar gewesen wären. Auch solltest Du Dich mit Doktoranden (die schon länger als 14 Tage dort sind) unterhalten und sie (ALLEINE → Einladen zu Kaffee im Botanik o.ä.) über ihre Erfahrungen mit dem/der Doktorvater/mutter in spe und das Betriebsklima befragen. Wichtige Fragen sind z.B. ob die Methodik im Labor etabliert ist oder ob Du in einem anderen Labor eingelernt werden kannst. Sind die technischen AssitentInnen mit Routinejobs schon überlastet? Wenn Du dann mit den üblichen Anfängerproblemen kommst haben sie dann kaum Zeit für Dich. Hat der Doktorvater/mutter schon auf dem Gebiet gearbeitet oder betritt er Neuland? Wieviele Doktoranden „hält“ sich der Boss? Kann er die überhaupt noch richtig betreuen? Sind andere Doktoranden auf dasselbe oder ein überschneidendes Thema angesetzt? Das führt fast zwangsläufig zu Konflikten. Lass Dich mit Entscheidungen nicht zu sehr unter Druck setzen! Buchtipp: • Der Hund, der Eier legt, Beck-Bornholdt & Dubben, rororo (Pflichtlektüre!) Sieh Dir verschiedene Stellen an. Außerdem solltest Du Dich darüber informieren, ob die/der potentielle Doktormama/papa auch etwas in den letzten Jahren und Monaten publiziert hat. Publikationen sind zwar kein Beweis für Qualität aber keine Publikationen sollten Dich vielleicht etwas stutzig werden lassen. Bedenke, dass Deine Note auch von der Publikationen Deiner Ergebnisse abhängt (und auch davon wo Du in derAutorenliste stehst. Kein „Summa“ ohne Erstautorenschaft!). Informiere Dich wenn möglich auch, ob andere Gruppen auf demselben Gebiet arbeiten. Versuche herauszufinden, ob die Idee Deines Betreuers "Hand und Fuß" hat oder nur ein unausgegorener Gedanke ist. (Literatursuche im Internet z.B. über Pubmed möglich) Pubmed: • http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez Auch solltest Du Deine zeitlichen (Gesamt und Wochenarbeitszeit) sowie anderen Vorstellungen klar darlegen, um damit langfristig Ärger vorzubeugen. Experimentelle Arbeiten sind zeitlich nur selten sicher abzuschätzen. Faktor zwei ist immer im Bereich des Möglichen (Versuchstiere fallen aus, Geräte versagen den Dienst oder erweisen sich als 21 22 Stephan Gromers Biochemie-Skript unzureichend, Schwierigkeiten mit der Handhabung .....). Außerdem sind Laborarbeiten außerordentlich zeitintensiv; bei intensiver Beschäftigung bleibt häufig keine Zeit mehr für Vorlesungen oder Kurse. Ein, zwei Freisemester solltest Du ggf. einplanen. Wichtig ist das die Arbeit VOR dem PJ abgegeben ist. Im PJ werdet Ihr kaum noch Zeit finden (vom AiP will ich erst gar nicht reden). Unterschätze nicht den Zeitbedarf für das Schreiben und Gestalten der Arbeit. Nutzt ggf. kommerzielle Korrektur- und Layoutservicedienste. Nutze die Dir hier in Heidelberg offen stehenden Möglichkeiten ! Anyway, Locker bleiben – Ruhe bewahren ! Viel Erfolg Euer 22 23 Stephan Gromers Biochemie-Skript Aufgaben Der Rechenweg und die Einheiten sind generell anzugeben !!! 1 Rechnungen: pH-Wert etc. 1.1) Das Dihydrogenphosphat/Hydrogenphosphat-System ist ein wichtiges intrazelluläres Puffersystem mit einem pK-Wert von 6,8. a) Geben Sie für dieses Puffersystem die Henderson-Hasselbalch-Gleichung an: b) In welchem Verhältnis stehen Dihydrogenphosphat zu Hydrogenphosphat bei pH=7,8? 1.2) Beim Krankheitsbild des Diabetes mellitus ist der Ketonkörper β-Hydroxybuttersäure stark erhöht. Der pK-Wert für diesen Ketonkörper beträgt 4,4. Wie hoch ist das Verhältnis [Anion]/[undissoziierter Säure] beim physiologischen pH-Wert von 7,4? 1.3) Für die Gleichung NH4+ NH3 + H+ ist Kd = 1 nM = 10-9 M. Bei pH 7,0, d.h. bei [H+] = ....... nM, beträgt das Verhältnis [NH4+] : [NH3]= ...... : ...... 1.4) Das Dihydrogenphosphat/Hydrogenphosphat-System ist ein wichtiges intrazelluläres Puffersystem mit einem pK-Wert von 6,8. Von beiden Salzen stehen Ihnen 0,2 M Lösungen zur Verfügung. Wieviele ml der beiden Lösungen müssen gemischt werden, um 50 ml Pufferlösung mit einem pH-Wert von 7,8 zu erhalten? 1.5) Ihnen steht eine 0,1 M Essigsäurelösung und eine 0,1 M Natriumacetatlösung zur Verfügung. Der pK-Wert der Essigsäure ist 4,75. Wieviele ml der beiden Lösungen müssen gemischt werden, um 100ml Pufferlösung mit einem pH-Wert von 5,75 zu erhalten? 1.6) Eine organische Säuregruppe liegt bei pH 4,5 zu 50% in dissoziierter Form vor. Wie groß ist ihr pK-Wert? 1.7) Der pK-Wert einer schwachen Säure ist 5,0. Berechnen Sie mittels der Gleichung nach Henderson-Hasselbalch das Verhältnis [A-]/[HA] in einem Puffer von pH=6. 1.8) Der pK-Wert der Essigsäure beträgt 4,75. Welcher pH liegt vor, wenn die Konzentration an Acetationen zehnfach höher ist als die der Essigsäure? 1.9) Wie groß ist die molare H+-Konzentration einer 10 µM HCl-Lösung? ........ Wie groß ist das pH der Lösung? ....... 23 24 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.10) Der pK-Wert einer Säure ist 5,75. Wie ist das Verhältnis von Säure zu konjugierter Base bei pH 4,75? ......... : ......... 1.11) Sie mischen eine 0,15 M Na-Acetatlösung und eine 0,15 M Essigsäurelösung im Verhältnis 10:1 (Volumenanteile). Der pK Wert beträgt 4,8. Welcher pH-Wert des Puffers stellt sich ein? 1.12) Bei einer vergnügten Zecherin werden unmittelbar nach Wirtshausbesuch bei einer Alkoholkontrolle mit dem Alkomat eine Blutalkoholkonzentration von 0,9 %o festgestellt. Sie gibt an 3 Glas Pils (0,3 l / Glas) getrunken zu haben. Sagt sie die Wahrheit (Ja/Nein) Sie hat mindestens ....... Glas Pils getrunken. Widmarkformel: A = c×p×r Dabei sind A: Im Körper vorhandene Alkoholmenge in Gramm c: Blutalkoholkonzentration p: 67 kg Körpergewicht r: Verteilungsfaktor 0,6 Vollständige Resorption und noch keine Elimination von Ethanol. Pils je 0,3l : Ethanol 5% (v/v); Dichte Ethanol: 0,8 g/ml 1.13) Der pH-Wert des Magens liegt bei 2.0, der pH-Wert der Dünndarmflüssigkeit bei 8.0. Um welchen Faktor unterscheiden sich die Protonenkonzentrationen dieser beiden Flüssigkeiten? 1.14) Die pKS-Werte der Phosphorsäure sind pKS1 = 2.0; pKS2 = 7.2 und pKS3 = 12.3. In welchen Ladungszuständen liegt die Phosphorsäure bei pH 12.3 vor (Formeln)? Geben Sie das Konzentrationsverhältnis der Ladungsträger an, das bei diesem pH vorliegt. 1.15) Zu 1 Liter 0,2 M Acetatpufferlösung vom pH=4,75 werden 10 ml 1 M HCl gegeben. Wie ändert sich der pH-Wert des Puffers? (pK der Essigsäure=4,75 ; lg 1,0 = 0; lg 0,8 = -0,1; lg 1,2 = 0,08) Welcher pH-Wert stellt sich im Vergleich dazu ein, wenn 10 ml 1 M HCl mit Wasser auf 1 Liter aufgefüllt werden? 1.16) Berechnen Sie den pH-Wert eines Gemisches aus gleichen Teilen Essigsäure (0.2 M) und Natriumacetat (0.1 M). pK-Wert Essigsäure 4.75. (log 0.2 = -0.70; log 0.3 = -0.52; log 0.5 = -0.30; log 1 = 0; log 2 = 0.30; log 4 = 0.60) 24 25 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.17) In einer Lösung mit einer Konzentration an freier Milchsäure von 100 mM und an Lactat von 10 mM beträgt der pH-Wert 2.9. Berechnen Sie daraus den pK-Wert der Milchsäure. 1.18) Ein Liter einer wässrigen Lösung enthält 200 ml 1 M HCl. Wie groß ist die [H+] der Lösung und welchen pH-Wert hat sie? (log 2 = 0.3) 1.19) NH3 (Ammoniak) ist die konjugierte Base zum Ammonium-Ion NH4+. Wie groß ist das Verhältnis von [NH4+] zu [NH3] bei [H+] = 100 nM (pH=7)? (KD= 1 nM (pKD=9)) 1.20) Eine Mischung aus 10 ml 0.1 M Na2HPO4 und 1 ml 0.1 M NaH2PO4 ergibt ein pH von 7.8. Berechnen Sie mit Hilfe der Henderson-Hasselbalch-Gleichung das pK. Das pK des Systems Dihydrogenphosphat/Hydrogenphosphat beträgt .............. 1.21) Zur Protonierung der Carboxylgruppe einer neutralen Aminosäure werden bei einem Einsatz von 0,2 g Aminosäure 5 ml 0,1 M HCl benötigt. Berechnen Sie die Molmasse der Aminosäure: + + NH3 NH3 - H C COOH + Cl H C COO + HCl - R R 1.22) Die Base RNH2 hat einen pK-Wert von 9,7. Bei welchen pH-Werten liegt die ungeladene Form von RNH2 zu 1%, 50% und 99% vor? Zu 1% bei pH-Wert .... Zu 50% bei pH-Wert .... Zu 99% bei pH-Wert .... 1.23) Die zweite Stufe der Dissoziation der Phosphorsäure hat einen pK von 7,2. Welche Phosphationen sind an dieser Dissoziation beteiligt und in welchem Verhältnis liegen sie bei pH 7,6 vor? (Hinweis: 100,1 = 1,26; 100,2 = 1,58; 100,3 = 1,99; 100,4 = 2,51) 1.24) Wie hoch ist das Verhältnis Base zu Säure bei pH 4, 5, 6, 7 und 8 für eine Säure mit einem pK = 6? Berechnen Sie die Verhältnisse an Hand der Henderson-Hasselbalch-Gleichung. pH Base/Säure 4 5 6 7 8 25 26 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.25) Bei einer neutralen Aminosäure beträgt der pK-Wert der Carboxylgruppe 3,0 und der der α-Aminogruppe 9,0. Geben Sie den Ionisierungszustand an, in dem die Aminosäure bei den gegebenen pH-Werten überwiegend vorliegt. H H3C pH 2,0: C CH3 R H H3C pH 6,0: C CH3 R H H3C pH 10,0: C CH3 R 1.26) (3 Punkte ohne Teilpunkte). Die pK-Werte der Phosphorsäure sind 2.2, 7.2 und 12.3. a) Benennen Sie die überwiegend vorliegende lonenform der Phosphorsäure bei: pH 0 ……… pH 4 ……… pH 9 ……… pH 14 ……… b) Welchen pH-Wert hat eine äquimolare Mischung von NaH2PO4 und Na2HPO4? 1.27) Berechnen Sie den pH-Wert einer 5×10-3 M wässriger NaOH-Lösung. (3 Punkte ohne Teilpunkte). (log 2 = 0.3 log 4 = 0.6 log 3 = 0.48 log 5 = 0.7) 1.28) Das pH einer wässrigen Lösung ist 0. Wie groß ist die H+- und OH--Konzentration der Lösung? 1.29) Sie möchten einen Puffer herstellen, der nahe am physiologischen pH puffert. Alles was Sie außer NaOH und HCl zur Verfügung haben sind die Aminosäuren Glycin pK1 = 2.3 pK2 = 9.7 Histidin pK1 = 1.8 pK2 = 6.1 pK3 = 9.2 Tyrosin pK1 = 2.2 pK2 = 9.1 pK3 = 10.0 Glutaminsäure pK1 = 2.1 pK2 = 4.0 pK3 = 9.5 26 27 Stephan Gromers Biochemie-Skript Welche Aminosäure wählen Sie für Ihren Puffer? 1.30) Je stärker eine Säure ist, umso .......... ist ihr pKS-Wert. Vom pKS-Wert ist der isoelektrische Punkt (I.P.) eines Moleküls klar zu unterscheiden. Er entspricht dem pH-Wert, bei dem das Molekül .................. ist und deshalb nicht im elektrischen Feld nicht wandert. Bei pH > I.P. ist das Molekül ............. geladen. 1.31) Sie mischen eine 0,15 M Na-Acetat-Lösung und eine 0,15 M Essigsäurelösung im Verhältnis 10:1. Der pKS-Wert der Essigsäure beträgt 4,75. Welcher pH-Wert stellt sich ein? 1.32) Wie groß ist die Konzentration an Pufferanion, wenn der pK-Wert einer Säure 5 ist und 0,1 mol/l undissoziierte Säure bei einem pH des Puffers von 4 vorliegen? (2 Punkte ohne Teilpunkte) 1.33) 5 ml 50 mM Phosphatpuffer pH 7,4 werden mit 2 ml 15 mM Phosphatpuffer pH 7,4 gemischt. Wie konzentriert ist der erhaltene Puffer (2 Punkte ohne Teilpunkte)? 1.34) Essigsäure hat einen pK-Wert von 4,75 und wird im Bereich von 3,75 bis 5,75 gerne als Puffer verwendet. Wie gross ist der Anteil an undissoziierter Essigsäure bei einem 0,2 M Acetatpuffer von pH = 5,75? 1.35) Ihnen liegt ein Na-Acetatpuffer vor, der sich aus der konjugierten Base in einer Konzentration von 50 mM und der Säure in einer Konzentration von 100 mM zusammensetzt (pKS = 4.75). (2 Punkte, Je ein Teilpunkt; Bitte Rechenweg und Formeln angeben) A. Welchen pH-Wert hat der Puffer? (log 0,5 = -0,3; log 1 = 0; log 2 = 0,3) B. Sie verdünnen diese Pufferlösung um den Faktor 10. Wie verhält sich der pH-Wert? a) wird wesentlich niedriger Richtige Antwort: …. b) bleibt im wesentlichen unverändert c) wird wesentlich höher Kurze Begründung: ………… 1.36) Sie sollen 22 ml eines Na-Acetatpuffers mit einem pH-Wert von 5.75 herstellen. Ihnen stehen äquimolare Lösungen an Essigsäure und Na-Acetat zur Verfügung. Der pKS-Wert der Essigsäure beträgt 4.75. Wieviele Milliliter Essigsäure benötigen Sie? …. ml (2 Punkte ohne Teilpunkte) 1.37) Einführungsversuch (2 Punkte) - Eine Lösung, die 10 mM Milchsäure und 100 mM Lactat enthält, hat einen pH-Wert von 4,9. Berechnen Sie daraus den pK-Wert der Milchsäure. 27 28 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2 Rechnungen: Konzentrationen, Mengen etc. 2.1) Die Cholesterolkonzentration im Blutplasma ist 5 mM(=5 mmol/Liter). Geben Sie die Cholesterolkonzentration in der Einheit mg/100 ml an ! Die relative Molekülmasse Mr (= Molekulargewicht) des Cholesterols ist etwa 400. 2.2) Wieviele µmol Albumin pro ml enthält eine 7%ige Albuminlösung? Die relative Molekülmasse Mr des Albumins ist etwa 70.000. 2.3) Beim normalen Erwachsenen beträgt die Konzentration von Glucose (Molekulargewicht = 180) im Blut 0,9 mg/ml Berechnen Sie die millimolare Konzentration. 2.4) Von 750 Litern Sauerstoff, die der Erwachsene pro Tag aufnimmt, wird 5% zunächst zu toxischen Sauerstoffmetaboliten (z.B. H2O2) reduziert. Das Molvolumen des O2 beträgt bei 37oC 25 Liter; das Molekulargewicht 32 Da. Wieviel O2 wird pro Tag in toxische Metabolite umgewandelt? In der Einheit a) Liter b) mol c) Gramm 2.5) Sie hydrolysieren 1,62 mg Glykogen mit Amyloglucosidase. Wieviel µmol Glucose ermitteln Sie im anschließenden Test mit Hexokinase und Glucose-6-Phosphatdehydro-genase? (Molmasse Glucose: 180; Molmasse Wasser: 18) 2.6) Sie haben 2 Lösungen, eine Serumprobe (1) und einen verdünnten Gewebeextrakt (2). Lösung 1 hat die [K+]=0,2g/l und die Lösung 2 die [K+]=0,056g/l. Wie groß ist die millimolare [K+] der beiden Lösungen. Für Ihre Berechnungen legen Sie bitte eine Molekulargewicht von 40 zugrunde. (1) = ......... (2) = .......... Die physiologische [K+] im Gewebe kennen Sie. Wie ist der Gewebeextrakt verdünnt? 1:10; 1:100; 1:10000? 1: .......... 2.7) In einer Blutprobe haben Sie 160 g Hb /l Blut und einen Hämatokrit von 0,5 (50%) gemessen. Mr des Hb: 64000 Dalton. Berechnen Sie aufgrund dieser Angaben a) die Hb-Konzentration in den Erythrozyten. Sie beträgt ..........g/l b) die Hb-Konzentration in den Erythrozyten. Sie beträgt ..........mmol/l 2.8) Sie verdünnen eine 2M NaCl Lösung, indem Sie 20 ml dieser Lösung zu 180 ml Wasser geben. Aus dieser verdünnten Lösung entnehmen Sie 5 ml u. geben 95 ml Wasser hinzu. Wie groß sind die Verdünnungsfaktoren der beiden Verdünnungsschritte? 1.: ...... 2.: ..... Wie hoch ist die Konzentration der NaCl Lösung nach der zweifachen Verdünnung? 28 29 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.9) Pro Tag scheidet der erwachsene Mann insgesamt etwa 1 mg Eisen aus. Wieviel mg Eisenionen verliert ein Patient zusätzlich, wenn ihm 20 ml Blut entnommen werden? (1 Liter Blut enthält 2,5 mmol Hb-Fe4, also 10 mmol Eisenionen. Mr des Eisens: 56) Der Patient verliert durch die Blutentnahme ..........mg Eisen. 2.10) Eine Blutprobe enthält 2.3 g/Liter (2.3%o w/v) Alkohol. Geben Sie die Ethanolkonzentration in mmol/l an! Mr von EtOH = 46. Die Ethanolkonzentration ist ........... 2.11) Sie verdünnen eine Lösung zweimal hintereinander. Zuerst nehmen Sie 5 ml der Ausgangslösung und geben dazu 195ml H2O. Aus dieser Lösung entnehmen Sie dann 5 ml und geben 45 ml H2O dazu. Die 1. Verdünnung ist .........., die 2. Verdünnung ist ........... Wie hoch ist die Konzentration der zweimal verdünnten Lösung, wenn die Ausgangslösung eine Konzentration von 1 M (mol/Liter) hatte? 2.12) Das Molekulargewicht von Glucose ist 180. Wie groß ist das Molekulargewicht von a) Rohrzucker = Saccharose b) Lactose 2.13) Ein Molekül Ferritin kann bis zu 4000 Fe3+-Ionen transportieren. Wieviele µmol Ferritin sind nötig um 22 mg Fe3+ (Mr=55) zu transportieren? 2.14) Sie neutralisieren 10ml einer genau 50% w/v Schwefelsäure mit 2M NaOH. Wie groß ist der Verbrauch? (Mr H2SO4 = 100) 2.15) a) Wieviel Gramm NaCl (Mr = 60) werden benötigt, um 500 ml einer 0,15 M Lösung zu bereiten? b) Wieviel prozentig ist diese Lösung? c) Wieviel Mikromol NaCl enthält diese Lösung in 1 ml? 2.16) Bei der Ermittlung des Biuretfaktors wurde aus 5 Bestimmungen ein arithmetischer Mittelwert von 20 ermittelt. Einer der Werte betrug 28; er fiel aus der Streuung der anderen Werte heraus und sollte nicht berücksichtigt werden. Wie groß war der Mittelwert des Faktors, wenn der Wert nicht berücksichtigt wurde? 2.17) Eine Blutprobe enthält 1,9%o (=1,9 ml / 1000ml) Alkohol. Geben Sie die Ethanolkonzentration in mmol/l an. (Mr von EtOH = 46 ; Dichte = 0,8 g/ml ; Berechnung auf 1 Dezimale) 29 30 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.18) Bei der Analyse des Blutes eines Patienten wurden folgende Konzentrationen ermittelt: Glucose (Mr = 180) Albumin (Mr = 60.000) Hämatokrit K+-Ionen (Mr = 39) Hämoglobin (Mr = 64.000) Ethanol (Mr = 46) Welcher Wert ist sicher falsch? 5 mmol/l 0,5 mmol/l 45% 50 mmol/l 2,5 mmol/l 20 mmol/l = 5 mM = 0,5 mM = 50 mM = 2,5 mM = 20 mM 2.19) Die Hämoglobinkonzentration im Blut beträgt 15%=(15g/dl). Wieviel mg Hämoglobin ist in 1 ml Blut enthalten? 2.20) 2 mg Insulin (entspricht 22 Internationalen Einheiten) sind in 5 ml 0,9 % Kochsalzlösung enthalten. Bei einem 80 kg schweren Patienten muss ein Insulin-Glucose- Toleranztest durchgeführt werden. Dafür müssen dem Patienten 10 µg (=0,01 mg) Insulin je kg Körpergewicht gespritzt werden. Das Gesamtvolumen der Injektionslösung soll 5 ml betragen. a) Wieviel ml der Insulinausgangslösung werden benötigt? b) Wieviel ml 0,9% Kochsalzlösung werden zum auffüllen auf 5ml benötigt? 2.21) Sie geben von einer 0,342 %igen (w/v) Maltoselösung 1 ml in eine Gäransatz. Wieviel µmol Ethanol entstehen hieraus, wenn die Gärung zu 70% abläuft? Molgewicht der Glucose: Mr=180 2.22) Ein Patient hat einen Blutalkoholspiegel von 0,92 %o (w/v). rechnen Sie diese Konzentrationsangabe in mmol/l (mM) um ! Mr des Ethanols = 46. 2.23) Die Aminosäurenkonzentration im Blutplasma beträgt 2,4 - 3,2 mmol/l. 25% davon entfallen auf Glutamin, die Aminosäure mit der höchsten Plasmakonzentration. Geben Sie den Konzentrationsbereich für Glutamin in µmol/l an. 2.24) Ein ruhender Mensch wandelt pro Tag 38 kg ATP in ADP+Pi um. Wieviel Gramm Glucose müssen zu CO2 und H2O metabolisiert werden, um das ATP zu regenerieren? Mr ATP ~500 Mr Glucose = 180 (Cytoplasmatisch gebildetes NADH wird über den Malat-Aspartat-shuttle in die Mitochondrien transloziert). 2.25) Das Molgewicht von Kochsalz (NaCl) ist 58.5. Wie hoch ist die millimolare Konzentration einer physiologischen NaCl-Lösung (9 mg NaCl/ml)? 30 31 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.26) Das Volumen einer Zelle mit einem Durchmesser von 20 µm ist ca. 4000 µm3. Wie groß ist ihr Volumen in Liter? 2.27) Der Tagesbedarf an Riboflavin (Vitamin B2) liegt bei 1.6-2.0 mg/d. Wie hoch ist die Konzentration (in µM) einer 100ml Infusionsflasche, die 1.88 mg Riboflavin (Mr 376) enthält? 2.28) Das durchschnittliche Volumen eines roten Blutkörperchens beträgt 90 µm3. Die mittlere Konzentration von Hämoglobin in Erythrocyten liegt bei 34 g / 100 ml. Wieviel Hämoglobin enthält ein Erythrocyt? 2.29) Bei vollständiger Oxidation von 100 ml Glucoselösung entstehen 132 mg CO2. Wieviel mg Glucose enthält die Lösung? (MCO2 = 44; MGlucose = 180) 2.30) ie haben eine physiologische Kochsalzlösung (0,9% [w/v]). Welcher Konzentration in mg/ml entspricht dies? 2.31) Die Atommasse des Eisens beträgt 56 g/mol. Wie hoch ist die millimolare Konzentration der Eisenlösung, die 2,8 mg/ml hat. 2.32) 2 mg kristallines Insulin (entsprechend 22 Internationalen Einheiten), sind in 10 ml 0,9% Kochsalzlösung enthalten. Bei einem 80 kg schweren Patienten muss ein Insulin-Glucosetoleranztest durchgeführt werden. Dafür müssen dem Patienten 0,11 Internationale Einheiten Insulin pro kg Körpergewicht injiziert werden. Das Gesamtvolumen der Injektionslösung soll 5,0 ml betragen. a) Wieviel ml Insulinlösung muss man von der Ausgangslösung einsetzten? b) Wieviel ml 0,9%NaCl-Lösung benötigt man zum Auffüllen der Injektionslösung? 2.33) In der Klinik bekommen Sie eine Ampulle, die 400 mg eines Cytostatikums enthält. In der Anweisung steht, dass die Gesamte Substanzmenge in 5 ml Ethanol gelöst werden soll. Von dieser Lösung sollen dem Patienten 100 mg/m2 Körperoberfläche injiziert werden. Wieviel ml der Lösung spritzen Sie dem Patienten (Körperoberfläche= 2m2) 2.34) Zum Zeitpunkt t beträgt die Konzentration eines spezifischen IgG 120 mg/l Plasma. Es wird kein weiteres IgG dieser Spezifität mehr gebildet. Die Halbwertszeit von IgG im Blutplasma beträgt 3 Wochen. Wie hoch ist die Konzentration des IgG 6 Wochen später? 2.35) Berechnen Sie die Glycerinkonzentration einer 20%igen (w/w) wässrigen Glyerinlösung in mol/l. (d = 1,050 g/ml; Mr = 92) 31 32 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.36) Wieviel µmol Ethanol wird durch Hefe aus 90 mg Fructose gebildet unter der Annahme, dass die Gärung zu 25% abläuft (Mr Fructose =180)? 2.37) Eine Zelle hat die Oberfläche von 1,2 × 10-9 m2. Wie groß ist ihre Oberfläche in µm2 und wie groß ist ihr Radius r in µm? O = 4×r2×π; Verwenden Sie für π = 3 2.38) 500 ml 0,9 M NaCl soll mit Puffer verdünnt werden, so dass die Endkonzentration 0,15 M NaCl beträgt. a) Welchen Wert hat der Verdünnungsfaktor? b) Wie groß ist das Volumen nach der Verdünnung? ...... ml c) Wieviel Verdünnungspuffer muss man zugeben? ........ ml 2.39) 1 ml Blut enthält 160 mg Hämoglobin (Hb). Wieviel µg O2 kann dieses Hb maximal binden? Mr(Hb) = 64000 2.40) 70 g Albumin binden 0,51 g Fettsäure. Wie ist das molare Verhältnis von Albumin : Fettsäure. Mr(Albumin) = 70000; Mr(Fettsäure) = 255 2.41) Das Mr des Hämoglobins (Hb) beträgt 64000 Da. Wie hoch ist die millimolare Konzentration des Hb in Erythrocyten bei einem Patienten mit 16 g Hb/100 ml Blut und einem Hämatokrit von 0,5(=50%)? ....... mM Wie hoch ist die Konzentration an Häm-gebundenem Eisen? ..... mM 2.42) Sie verdünnen eine Kochsalzlösung um den Faktor D=5 und mischen 100 µl dieser verdünnten Lösung mit 900 µl Puffer. Wie groß ist die Gesamtverdünnung DGes? 2.43) Welche Molarität besitzt eine 30%ige (w/w) wässrige Schwefelsäurelösung. Die Dichte dieser H2SO4-Lösung ist 1.25 g/ml. Zur Vereinfachung Mr(H2SO4) = 100 in die Rechnung einsetzen. 2.44) Einem Diabetiker sollen 25 IE (Internationale Einheiten) Insulin injiziert werden. Zur Verfügung stehen eine Insulin-Lösung mit 100 IE/ml u.physiologische Kochsalzlösung. Die Dosis von 25 IE soll in einem Gesamtvolumen von 2 ml injiziert werden. Dazu werden in der Spritze ....... ml der konzentrierten Insulinlösung und ......... ml mit Kochsalzlösung vermischt. 32 33 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.45) 0,5 l Bier enthalten nach Angabe 4,6 Vol % (v/v) Ethanol. Wieviel Gramm Ethanol enthält die Flasche? (Dichte von Ethanol = 0,8 g/ml) 2.46) Zur HCl-Sekretion: 150 ml 1 M HCI werden mit Wasser auf 1 Liter aufgefüllt (isotone HCl). Diese Lösung hat das gleiche pH wie das Sekret der Belegzellen des Magens. Welchen pH-Wert hat diese Lösung? pH = ........ (log 1.5 = 0.17) 2.47) Bei Muskelarbeit werden 90 g Glucose zu C02 und H20 verbrannt. Wie viel Liter 02 werden dazu benötigt: (Molmasse der Glucose = 180 g). Es werden ....... Liter benötigt 2.48) Zum Zeitpunkt t beträgt die Konzentration eines IgG 60 mg/Liter Plasma. Es wird kein weiteres IgG dieser Spezifität mehr gebildet. Die Halbwertzeit von IgG im Blutplasma beträgt 3 Wochen. Wie hoch ist die Konzentration des IgG 6 Wochen später? mg/l 2.49) Wie viel l O2 werden zur vollständigen Verbrennung von 1 mol Acetyl-CoA in Citratzyklus und Atmungskette benötigt? (1 mol O2 bei 30°C ≅ 25 l O2) 2.50) Im Muskel eines Wals sind 90g Myoglobin/kg enthalten. Wieviel O2 (in ml oder l) können bei O2-Sättigung des Myoglobins in 1 kg Walmuskel gebunden werden? MR Myoglobin = 18.000; Molvolumen O2 bei 30°C = 25 l 2.51) Ein Protein enthält 0,4% (w/w) Tryptophanreste (MR=200). Die molare Masse des Proteins beträgt 50.000. Wie viele Tryptophanreste enthält ein Molekül des Proteins? 2.52) Die Konzentration einer Substanz in wässriger Lösung ist 40 g/l (MR = 200). Wie hoch müssen Sie die Lösung verdünnen, um einem Patienten 1 µmol pro 10 ml zu injizieren? 2.53) 1 ml 50 mM Glucoselösung wird mit 5 ml 20 mM Glucoselösung gemischt. Berechnen Sie die Glucosekonzentration in der Mischung. (3 Punkte ohne Teilpunkte) 2.54) Angenommen, ein Erwachsener nimmt pro Tag zur Deckung seines Energiebedarfs Nahrung auf, die 1,2×104 kJ äquivalent ist u. 50% dieser Energie werden für die Synthese von ATP aus ADP und Pi verwendet. ∆G für die Reaktion ADP+Pi→ATP ist gleich 55 kJ/mol. Wie groß ist die Gesamtmenge an ATP in g, die pro Tag synthetisiert wird? Mr ATP = 550 2.55) Das Volumen einer Zelle beträgt 5×10-12 l, ihr ATP-Gehalt 4 mM. Wie viele ATP-Moleküle enthält eine Zelle? (1 mol = 6×1023 Moleküle) 33 34 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.56) Sie haben eine 0,2 % (w/v) Glucoselösung. Welcher Konzentration in mg/ml entspricht dies? ...... mg/ml. Geben Sie die millimolare Konzentration (mM) dieser Lösung an. (MR Glucose = 180 g/mol) 2.57) Zum Einführungsversuch: A. Ihnen steht eine 12%ige Essigsäure (w/v = Gewicht pro Volumen) zur Verfügung. Sie sollen 100 ml einer 0.4 M Essigsäure herstellen. Wieviel Milliliter der 12%igen Essigsäure benötigen Sie hierfür? (Molekulargewicht der Essigsäure = 60). B. Sie mischen 100 ml einer 0.2 M Essigsäure mit 100 ml einer 0.4 M Na-Acetatlösung. Wie hoch ist der pH-Wert der Lösung? pKs der Essigsäure = 4.75. log 1 = 0; log 2 = 0.3; log 3 = 0,48; log 4 = 0,6; log 0,25 = -0,6; log 0,5 = -0,3 2.58) Bei einer Alkoholbestimmung wurde eine 20 µl-Probe, die zuvor 10-fach verdünnt wurde, in den 1 ml-Test eingesetzt, der NAD+ und Alkoholdehydrogenase enthielt. Gemessen wurde bei 340 nm A=0.62 Berechnen Sie mit Hilfe folgender Angaben und unter Berücksichtigung der Verdünnung: d = 1 cm ε von NADH bei 340 nm = 6.2 mM-1 cm-1 V = 1 ml Molekulargewicht des Ethanols = 46 A. die Konzentration des Ethanols in der Probe in der Einheit mM. (1 Teilpunkt) B. die Konzentration des Ethanols der Probe in g pro Liter. (1 Teilpunkt) 2.59) Einem Patienten werden 20 ml Blut entnommen. Die Hämoglobinkonzentration im Erythrozyten beträgt 5 mM. Der Hämatokrit beträgt 0,5. A. Wieviele Milligramm Eisen werden dem Patienten entnommen (Atommasse von Eisen 56, der Eisengehalt des Plasmas und anderer Erythrozytenproteine ist vernachlässigbar)? Es werden … mg entnommen (Rechenweg angeben; 1,5 Teilpunkte) B. Wieviele Gramm Eisen sind bei diesem Patienten in der gesamten Blutmenge von 6 l enthalten? (0,5 Teilpunkte) 2.60) A. Ihnen stehen 2 ml einer 0.01 mM NADH-Lösung zur Verfügung. Zu dieser Lösung geben Sie 10 µl einer Mischung aus Pyruvat und Lactatdehydrogenase. Die Pyruvatkonzentration in dieser Mischung beträgt 0.2 µM Pyruvat. Wieviel nmol NADH können durch die Pyruvat-/LDH-Zugabe umgesetzt werden? (1 Teilpunkt) Wieviel Prozent der gesamten Menge an NADH entspricht dies? (0.5 Teilpunkte) B. Bitte vervollständigen Sie nachfolgende Reaktionsgleichung: (0,5 Teilpunkte) Pyruvat + NADH + H+ → 34 ……….. + ……….. 35 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.61) Ihnen steht eine 10 mM NADH-Lösung zur Verfügung. Sie sollen 1 ml einer Lösung mit einer Endkonzentration an NADH von 50 µM herstellen. Wieviel der NADH-Lösung benötigen Sie? Volumen bitte in Milliliter oder Mikroliter angeben. (2 Punkte) 2.62) Ihnen steht 60%ige (w/v) Essigsäure zur Verfügung. Sie sollen 100 ml 10 mM Essigsäure herstellen. Wie viel Milliliter der 60%igen Essigsäure benötigen Sie? Mr = 60 g/mol, Dichte = 1.0 g/ml. 2.63) Wie hoch ist die millimolare Konzentration des Hb in Erythrocyten bei einem Patienten mit 16 g Hb/100 ml Blut und einem Hämatokrit von 0.5 (Hk =50%). Wie hoch ist die Konzentration an Häm-gebundenem Eisen? Das Mr des Hämoglobins beträgt 64 000 Da. 2.64) Anaerobe Glykolyse (2 Punkte) - Ihnen steht 1 ml einer 18%igen Glucoselösung (w/v) zur Verfügung. Wieviel Millimol Ethanol entstehen bei vollständiger Vergärung der Glucose in dieser Lösung? MR von Glucose 180 g/mol. 35 36 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3 Rechnungen: Photometrie, Enzymaktivitäten etc. 3.1) Setzen Sie für die angegebenen Größen, die Sie im Praktikum kennengelernt haben, sinnvolle Einheiten ein: Absorptionskoeffizient : .................... Volumenaktivität : .................... KM-Wert : .................... Enzymaktivität (U) : .................... Spezifische Aktivität : .................... Absorption : .................... 3.2) 20 µl Enzymlösung setzen unter definierten Bedingungen 1 µmol Substrat pro Minute um. Wie hoch ist der Proteingehalt der Enzymlösung (mg/ml) bei einer spezifischen Aktivität von 200 µmol×min-1×mg-1? 3.3) 10 µl Enzymlösung setzen 120 µmol×min-1×ml-1 Substrat um. Wie muss ich die Lösung verdünnen, um eine Volumenaktivität von 1 U×ml-1 zu erreichen? 3.4) Eine Farbstofflösung ist gelb gefärbt. Nach Verdünnung von 100 µl Farbstofflösung mit H2O ad 2 ml Gesamtvolumen beträgt ihre Absorption im Absorptionsmaximum ∆A = 0.6. a) Welcher der aufgeführten Absorptionskoeffizienten passt zum Farbstoff? ε = 6 mM-1×cm-1 bei 366 nm ε = 4 mM-1×cm-1 bei 405 nm ε = 2 mM-1×cm-1 bei 546 nm ε = 3 mM-1×cm-1 bei 691 nm b) Berechnen Sie die Konzentration der Farbstoffstammlösung in mM mittels des passenden Absorptionskoeffizienten (d = 1cm). 3.5) Sie möchten die Konzentration einer Substanz, die bei 450nm ein Absorptionsmaximum besitzt (ε450nm = 5 mM-1cm-1), in einer Lösung bestimmen. Sie pipettieren 50 µl der zu messenden Lösung in eine Küvette, die 950 µl Puffer enthält, und messen bei 450 nm eine Absorption von ∆A = 0,5. a) Welche Farbe hat die Lösung? b) Wie hoch ist die Konzentration der Ausgangslösung? 3.6) Konzentrationsbestimmung einer rotgefärbten Lösung im Photometer: Sie messen eine Transmission von 0,01. a) Wie hoch ist die Absorption? b) Wie stark müssen Sie verdünnen, um eine Absorption von 0,1 zu erhalten?....1ml + ........ ml 36 37 Stephan Gromers Biochemie-Skript c) Welche Farbe hat der Filter? d) In welchem Wellenlängenbereich wird gemessen? 3.7) Eine riboflavinhaltige Infusionslösung wird photometrisch bei 450 nm überprüft. Bei einer Schichtdicke von 1cm beträgt die Absorption 0,55. Der Absorptionskoeffizient des Riboflavins ist 11 mM-1×cm-1.Die Farbe der Lösung ist ............. Die Riboflavinkonzentration ist ......... mM. In 500 ml Infusionslösung sind ..........µmol enthalten. 3.8) Wieviel Prozent des einfallenden Lichtes (Lichtintensität) werden von der Absorption lg 1 = 0 lg 4 = 0,60 a) ∆A = 2,0 absorbiert? ..........% lg 10 = 1,0 lg 2 = 0,30 b) ∆A = 0,95 absorbiert? ..........% lg 8 = 0,90 lg 3 = 0,48 c) ∆A = 0,3 absorbiert? ..........% lg 9 = 0,95 d) ∆A = 1,0 absorbiert? ..........% einer Lösung mit lg 7 = 0,85 lg 5 = 0,70 lg 6 = 0,78 3.9) Eine 0,05mM FAD-Lösung hat bei der Wellenlänge λ = 450 nm eine Absorption von ∆A = 0,55. Die Schichtdicke der Küvette beträgt d = 1 cm. Wie groß ist der molare Absorptionskoeffizient des FAD? 3.10) 10 µmol einer Substanz werden in 1,0 ml H2O gelöst. Diese Lösung wird 1:50 verdünnt und in einem Photometer bei der Wellenlänge λ = 340 nm gemessen. Die gegen reines Wasser gemessene Absorption beträgt ∆A = 0,6. Die Schichtdicke der Küvette beträgt d = 0,5cm. Berechnen Sie den millimolaren Absorptionskoeffizienten. 3.11) Eine Küvette enthält in 3 ml Gesamtvolumen 2,8 ml 1mM BAPNA ( ein synthetisches Substrat des Trypsins) in Puffer pH 7,0 und 0,2 ml Trypsinlösung. p-Nitroanilin, das nachzuweisende Produkt der Trypsinaktivität, hat ein ε1mM,405nm = 9,6 mM-1cm-1. Sie messen ein ∆A405 / min von 0,064. Wie hoch ist die Volumenaktivität des Trypsins? 3.12) Für die quantitative Bestimmung von 2-Oxoglutarat (enzymatisch-optisch) setzen Sie im Test NADH in einer Konzentration von 0,1 mM ein. a) Sie gehen von einer 10 mM NADH-Lösung aus. Wieviel µl NADH dieser Lösung müssen Sie in den Test geben, wenn das Endvolumen 2,0 ml beträgt? b) Wie groß ist die Absorption (A) des NADH im Test, wenn Sie bei λ340nm messen? (ελ340nm = 6,2 mM-1cm-1; d = 1cm) 3.13) Eine Substanzmenge von 40mg wird in 10 ml Wasser gelöst. Nach einer 1:50 Verdünnung wird bei 280 nm und d = 1 cm nach Abzug der Lösungsmittelabsorption eine Absorption von 0,15 ermittelt. Welches Molekulargewicht hat die Substanz bei einem millimolaren 37 38 Stephan Gromers Biochemie-Skript Absorptionskoeffizienten von 15 mM-1cm-1? 3.14) Die Lösung einer Substanz von 40 mg/ml soll bei 691 nm zur photometrischen Bestimmung eingesetzt werden; die Substanz besitzt einen millimolaren Absorptionskoeffizienten von 2 mM-1cm-1 bei dieser Wellenlänge u. eine Molmasse von 200 g/mol. Wie muss die Lösung verdünnt werden (Verdünnungsfaktor), um eine Absorption von 1,0 zu erreichen? 3.15) Im Praktikum haben Sie die Aktivität der LDH optisch bei 366 nm und d = 1cm gemessen. Bei dieser Wellenlänge ist εNADH = 3,3 mM-1cm-1. Für den Test haben Sie 10µl einer Stammlösung auf 1 ml verdünnt und 5 µl der Verdünnung eingesetzt. Ihr Messwert beträgt ∆A/min = 0,066. Berechnen Sie die LDH- Aktivität (U) in 1ml der Stammlösung. 3.16) Der millimolare Extinktionskoeffizient hat bei einer bestimmten Wellenlänge den Wert ε = 6 mM-1cm-1. Um welchen Faktor müssen Sie eine 10 mM Lösung des Farbstoffes verdünnen, um bei dieser Wellenlänge und 1 cm Schichtdicke die Absorption ∆A = 0,3 zu erhalten? 1:......... 3.17) Bei der Aktivitätsbestimmung der LDH finden Sie eine Volumenaktivität von 2 U/ml. Wieviel µl Enzymlösung haben Sie in den Test pipettiert? Testvolumen: 2,0 ml ; ελ366 = 3,3×103 M-1cm-1 = 3,3 mM-1cm-1; d = 1cm ; ∆A/min = 0,033 3.18) Bei einer Blutglucose-Bestimmung mit dem enzymatisch optischen Test bringen Sie 50 µl Serum, die vorher 3-fach verdünnt wurden, in ein Testvolumen von 2,0 ml ein. Sie messen ein ∆A von 0,132, Schichtdicke d = 1 cm. ε366 = 3,3×103 M-1cm-1. Wie hoch ist der Blutzuckerwert? 3.19) Bei einer Blutglucose-Bestimmung mit dem enzymatisch optischen Test bringen Sie 50 µl Serum, die vorher 5-fach verdünnt wurden, in ein Testvolumen von 2,0 ml ein. Sie messen ein ∆A von 0,124, Schichtdicke d = 1 cm. ε340 = 6,2×103 M-1cm-1. Wie hoch ist der Blutzuckerwert? 3.20) Berechnen Sie die Absorption einer Myoglobinlösung (0,6 mg/ml) bei 580 nm. ε580 = 15×103 M-1cm-1; d = 1cm; Molekulargewicht von Myoglobin = 18.000. 3.21) Die Volumenaktivität einer Enzymlösung beträgt 0,5 U/ml. In die Küvette ( d = 1cm ; 2 ml Volumen des Küvetteninhalts) werden 0,2 ml der Enzymlösung pipettiert; der millimolare Absorptionskoeffizient beträgt 5 ml×µmol-1×cm-1. Wie groß ist die in einer Minute gemessene Absorptionsänderung? 38 39 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.22) In einer Serumprobe soll der Ethanolgehalt bestimmt werden. Dazu werden 10µl eines 1:10 verdünnten Serums in eine Küvette (d = 1cm) pipettiert, die Puffer und NAD+ enthält. Nach Zugabe von 5µl einer Alkoholdehydrogenase-Lösung steigt die Absorption bei 340 nm von 0,11 auf 0,73 an ( ε340 von NADH = 6,2 mM-1cm-1). Das Endvolumen beträgt 1ml. Welche Ethanolkonzentration lag vor?Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung: Ethanol + NAD+ ....................+ ....................+ .................... 3.23) 20 µl Enzymlösung setzen unter definierten Testbedingungen 2 µmol Substrat pro Minute um. Wie hoch ist die spezifische Aktivität des Enzyms, wenn der Proteingehalt der Enzymlösung 10 mg/ml ist? 3.24) Sie möchten die Konzentration einer Substanz, die bei 450 nm ein Absorptionsmaximum besitzt (ε450nm = 5 mM-1cm-1), in einer Lösung bestimmen. Sie pipettieren 50 µl der zu messenden Lösung in eine Küvette, die 950 µl Puffer enthält, und messen bei 450 nm eine Absorption von ∆A = 0,5. a ) Welche Farbe hat die Lösung? b ) Wie hoch ist die Konzentration der Ausgangslösung? 3.25) 3 mmol Ca2+ und 10.000 U eines Ca-abhängigen Enzyms werden zur Injektion in 5 ml Wasser gelöst. (Ca2+: Mr = 40) a) Wie hoch ist der Ca-Anteil in der Injektionslösung in Prozent? b) Wieviel µmol/min werden von 1000 µl umgesetzt? 3.26) Beim KM-Wert von 0,1 mM einer Enzymreaktion wird ein Substratumsatz von 10 µmol×min-1×mg-1 gemessen (spez. Aktivität). Wie hoch ist die spezifische Aktivität unter Substratsättigung? .......... Bei welcher Substratkonzentration werden 90% der maximalen Aktivität gefunden? .........mM 3.27) Eine Substanz besitzt einen molaren Absorptionskoeffizienten von 2 mM-1cm-1 bei 691 nm und ein Molekulargewicht von 200. Wievielfach muss eine Lösung von 40 mg/ml dieser Substanz verdünnt werden (Verdünnungsfaktor), um eine Absorption von 1,0 zu erreichen? 3.28) Der Absorptionskoeffizient für Myoglobin bei 580 nm ist 15 mM-1cm-1. Welche Absorption besitzt eine 1 mg/ml Myoglobinlösung gemessen bei einer Schichtdicke von 1cm. Mr (Myoglobin) = 20.000. 3.29) Eine Lösung besitzt im Absorptionsmaximum eine Absorption von 3,0. Welche Transmission (in %) besitzt sie? 39 40 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.30) Bei der quantitativen Alkoholbestimmung (enzymatisch-optisch) mittels ADH wurden 100 µl einer 10fach verdünnten Probenlösung eingesetzt. Das Testvolumen betrug 2,0 ml. Die bei 340 nm ermittelte Absorptionsänderung ergab ∆A = 0,31. Die Schichtdicke der Küvette ist 1 cm u. ε340 = 6,2 mM-1cm-1. Wie hoch ist die EtOH-Konzentration der Probe? 3.31) Die Aktivität der Lactatdehydrogenase (Pyruvat- + NADH + H+ Lactat- + NAD+) soll bestimmt werden. Die Enzymlösung hat eine Proteinkonzentration von 2 mg/ml. Für die enzymatische Bestimmung werden in 1ml Gesamtvolumen in der Küvette 10 µl Enzymlösung, 100 µl NADH- und 200 µl Pyruvatlösung und 690 µl Puffer eingesetzt. Sie messen bei 340 nm ein ∆A/min von 0,124. Der millimolare Absorptionskoeffizient von NADH beträgt bei 340 nm 6,2 mM-1cm-1; d = 1 cm. Berechnen Sie a) die Volumenaktivität der Lactatdehydrogenase (U/ml) b) die spezifische Aktivität der Lactatdehydrogenase (U/mg) 3.32) Der millimolare Absorptionskoeffizient von Myoglobin bei 580 nm beträgt ε580 = 15,0 mM-1cm-1. Sie lösen 3,6 mg Myoglobin in 1 ml Puffer, mischen 100 µl dieser Lösung mit 900 µl Puffer und messen in einer Küvette mit 1 cm Schichtdicke ein ∆A580 = 0,300. Wie groß ist das Molekulargewicht von Myoglobin? 3.33) Eine Substanzmenge von 24 mg wird in 10ml Wasser gelöst. Nach einer 1:50 Verdünnung wird bei 546 nm und d = 1 cm nach Abzug der Lösemittelabsorption eine Absorption von 0,25 ermittelt. Welches Molekulargewicht hat die Substanz bei einem millimolaren Absorptionskoeffizienten von 2,5 mM-1cm-1? 3.34) Bei einer Alkoholbestimmung (enzymatisch-optisch) wurde eine 20 µl Probe, die zuvor 1:10 verdünnt worden war, in den Test eingesetzt. Gemessen wurde ein ∆A = 0,62. Das Volumen in der Küvette war 2 ml. Wie hoch ist die Molarität des Alkohols in der Probe? (d = 1 cm; ε340nm(NADH) = 6,2 mM-1cm-1) 3.35) Die Lactatkonzentration im enzymatisch optischen Test soll zwischen 50 und 200 µM betragen. Sie bestimmen die Konzentration mit Hilfe der Lactatdehydrogenasereaktion in 1ml Testvolumen und finden eine Absorptionsdifferenz bei 366 nm von 0,9 ε366nm(NADH) = 3,3 mM-1cm-1). Liegt die ermittelte Lactatkonzentration innerhalb des erlaubten Konzentrationsintervalls? 40 41 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.36) Zum Lambert-Beerschen Gesetz: Der millimolare Absorptionskoeffizient des FAD bei 450 nm beträgt ε450nm= 11,3 mM-1cm-1. Sie mischen 10 µl einer FAD-Lösung mit 990 µl Puffer und messen in einer Küvette mit 1 cm Schichtdicke ein ∆A = 0,226. Wie groß ist die Konzentration der eingesetzten FAD-Lösung (in molarer Konzentration)? 3.37) Eine Substanz besitzt einen millimolaren Absorptionskoeffizienten von 2 mM-1cm-1 bei 691 nm und ein Molekulargewicht (Mr) von 200. Wievielfach muss eine Lösung von 10 mg / ml dieser Substanz verdünnt werden (Verdünnungsfaktor) um bei einer Schichtdicke von 1 cm eine Absorption von 0,5 zu erreichen? 3.38) Sie möchten die Konzentration des FAD, das bei 450 nm ein Absorptionsmaximum besitzt (ε450nm = 11.0 mM-1cm-1), in einer Lösung bestimmen. Sie pipettieren 100 µl der zu messenden Lösung in eine Küvette, die 1900 µl Puffer enthält und messen bei 450 nm eine Absorptionsänderung A = 0,55. Die Schichtdicke ist d = 2 cm. Wie hoch ist die Konzentration der Ausgangslösung? Welche Farbe hat die untersuchte Lösung? 3.39) Ein Patient mit einer schweren Lebererkrankung soll auf die Intensivstation verlegt werden, sobald die LDH-Aktivität im Blutplasma einen Wert von 500 U/l erreicht. (LDH = Lactatdehydrogenase). Im enzymatisch-optischen Test wird für LDH folgender Wert bestimmt: ∆A340/min = 0,124. a) Errechnen Sie die Volumenaktivität der LDH in U/ml und U/l anhand folgender Angaben: ε340 = 6,2 mM-1cm-1; Schichtdicke d = 1 cm; Testvolumen VT = 2 ml; Serumprobe: VP = 50 µl b) Muss der Patient auf die Intensivstation verlegt werden (ja/nein)? 3.40) Ein Hersteller bietet Alkoholdehydrogenase (ADH) mit folgenden Spezifikationen an : ADH: spezifische Aktivität 400 U / mg Enzymprotein (Ethanol als Substrat) Im enzym.-opt. Aktivitätstest findet man ∆A/min = 0,62. Für den Test gelten folgende Daten: Testvolumen 2ml; Probenvolumen ADH 10 µl; Vorverdünnung ADH 1:1000, ε340nm= 6,2 mM-1cm-1; Schichtdicke 1 cm. a) Wie groß ist die Volumenaktivität der ADH-Lösung? b) Wieviel Enzymprotein enthält sie pro ml (wenn der Hersteller Recht hat)? 3.41) Bei einem Anstieg der LDH-Aktivität im Blutplasma (LDH=Lactat-Dehydrogenase) über 1000 U /l ist mit einer Letalität von ca. 50% zu rechnen. Bei einem Patienten wird im enzymatisch optischen Test für LDH folgender Wert bestimmt: ∆A366/min=0.165. Errechnen Sie die Volumenaktivität der LDH anhand folgender Angaben: ε366 = 3.3 mM-1 cm-1; Schichtdicke: d = 1.0 cm; Testvolumen: VT=2.0 ml; Serumprobe: VP = 50 µl 41 42 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.42) 0,5 g eines Gemisches aus Farbstoff und nicht absorbierender Verbindung werden in 50 ml gelöst. 100 µl der Lösung werden auf 5 ml aufgefüllt und die Absorption dieser Lösung bei 405 nm und d=1 cm zu 0,51 ermittelt. Unter gleichen Bedingungen beträgt die Absorption des Wassers 0,11. Der Absorptionskoeffizient des Farbstoffs ist 2 mM-1cm-1, seine Molmasse 200. Berechnen Sie den Prozentgehalt des Farbstoffes im Gemisch. 3.43) 1 U Glutamatdehydrogenase bewirkt unter geeigneten Testbedingungen eine Zunahme der Absorption bei 366 nm von 3,3 pro min. a) Wie stark muss die Enzymlösung verdünnt werden, damit eine Absorptionsänderung pro min von 0,1 gemessen wird? b) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der Glutamatdehydrogenase. 3.44) Der millimolare Absorptionskoeffizient des FAD bei λ450nm beträgt ελ450 = 11.3 mM-1cm-1. Sie mischen 10 µl einer FAD Lösung mit 990 µl Puffer und messen in einer Küvette mit 1 cm Schichtdicke ∆A450=0.339. Wie groß ist die Konzentration der eingesetzten FAD-Lösung? 3.45) Die Lösung eines Flavoproteins (1 mg/ml) zeigt bei 460 nm ein ∆A von 0.2, wenn die Lösung bei einer Schichtdicke von 1 cm gemessen wird. Das Molekulargewicht des Proteins beträgt 50.000. Wie hoch ist der millimolare Absorptionskoeffizient bei 460 nm? 3.46) Wieviel Prozent des eingestrahlten Lichtes werden von einer Lösung in der Küvette absorbiert, wenn die am Photometer angezeigte Absorption 1 beträgt? 3.47) Ein Enzym hat einen KM-Wert von 0.2 mM für sein Substrat und setzt bei dieser Konzentration 2 µmol Substrat x min-1 um. Wieviel Substrat wird pro min umgesetzt, wenn die Substratkonzentration 0.6 mM ist? (Michaelis-Menten-Gleichung: v=vmax×[S]/KM + [S]) 3.48) Zur Transmission und Absorption: Vorausgesetzt: I= I0/100 1.) Wie groß ist die Transmission (in %) 2.) Wieviel vom eingestrahlten Licht wird absorbiert (in %) 3.) Wie groß ist die Absorption? 3.49) Eine Substanzmenge von 24 mg wird in 10 ml Wasser gelöst. Nach einer 20-fachen Verdünnung wird bei 546 nm und d = 1cm nach Abzug der Lösungsmittelabsorption eine Absorption von 0,5 ermittelt. Welches Molekulargewicht hat die Substanz bei einem millimolaren Absorptionskoeffizienenten von 2 mM-1cm-1? 42 43 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.50) Eine Substanz in Lösung absorbiert bei λ=310 nm. Trägt diese Absorption für das menschliche Auge zur Farbe der Substanz bei? (Begründung) 3.51) Der millimolare Absorptionskoeffizient des FAD bei λ450nm beträgt ε450 = 11,3 mM-1cm-1. Sie mischen 50 µl einer FAD-Lösung mit 950 µl Puffer und messen in einer Küvette mit 1 cm Schichtdicke (d) A450 = 0,355. Der Blindwert beträgt A450 = 0,016. Wie groß ist die Konzentration der eingesetzten FAD-Lösung? 3.52) ε405 von p-Nitroanilin ist 9,6 mM-1cm-1. Um welchen Wert ändert sich die Absorption, wenn in 2 ml Testlösung 100 nmol Benzoylarginyl-p-nitroanilid durch Trypsin gespalten werden? 3.53) Die Absorption einer Lösung ist 0.30. Wie groß ist die Transmission? 3.54) 10 µl Serum eines Patienten mit Diabetes mellitus werden in den Test eingesetzt. Gesamtvolumen: 1 ml; d= 1 cm. Millimolarer Absorptionskoeffizient: 6,21×mM-1×cm-1. Gemessene Absorptionsdifferenz: 0,62. a) Wie groß ist die Glucosekonzentration im Serum des Patienten (mmol/l)? b) Wieviel mg Glucose/100 ml Serum entspricht dies (Mr Glucose =180)? 3.55) Der millimolare Absorptionskoeffizient einer Substanz mit einem Molekulargewicht von 400 beträgt 4 mM-1cm-1 bei 420 nm. Ihnen steht eine Lösung dieser Substanz von 8 mg/ml zur Verfügung. Um welchen Faktor müssen Sie die Substanz verdünnen, um eine Absorptionsdifferenz von 0.4 zu erhalten. (Schichtdicke der Küvette = 1 cm) 3.56) Bei einer Alkoholbestimmung wurde eine 20 µl-Probe, die zuvor 10-fach (D = 10) verdünnt wurde, in den Test eingesetzt. Gemessen wurde ∆A = 0.62. Berechnen Sie mit Hilfe von d = 1 cm; ε von NADH bei 340 nm = 6.2 mM-1cm-1; V = 1 ml a) die Konzentration des Ethanols in der Probe in mM b) die Konzentration des Ethanols der Probe in g pro Liter (,,g promille"); die Molekülmasse des Ethanols beträgt 46 Da Die Ethanolkonzentration beträgt … mM. Die Ethanolkonzentration beträgt ... g pro Liter 3.57) Enzyme sind biologische Katalysatoren. Wie beeinflussen sie die Geschwindigkeit einer Reaktion ............................ Wie beeinflussen sie das Gleichgewicht einer Reaktion ............................ Enzymaktivitäten werden in internationalen Einheiten (units) angegeben, damit wird ein Substratumsatz von ............................ bezeichnet. 43 44 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.58) Zur Aktivierung von Fettsäuren (RCOO-): ∆G0’ der Teilreaktion RCOO- + ATP + CoA-SH → RCO-S-CoA + AMP + PPi ist –0,9 kJ×mol-1. 1.) Erklären Sie, warum ∆G0’ dieser Teilreaktion so klein ist 2.) Welche weitere Reaktion macht den Gesamtprozess stark exergonisch und damit praktisch irreversibel? 3.59) Für einen enzymatischen Test, der zur Bildung von NADH führt, werden 300 µM Substrat eingesetzt. Gemesssen wird in einem Testvolumen von 2 ml bei 366 nm und d = 1 cm. Der millimolare Absorptionskoeffizient ε für NADH beträg ε366 = 3,3 mM-1×cm-1. Welche Absorption wird gemessen? 3.60) 0,01 ml Blutplasma wird zur Glucosebestimmung mit Hexokinase und Glucose-6-phosphatdehydrogenase im gekoppelten Test bei λ = 340 nm, 1cm Schichtdicke und 2 ml Testvolumen eingesetzt. Im Blutplasma werden 90 mg Glucose / 100 ml gefunden (MR Glucose = 180) a) Ergänzen Sie die Reaktionsgleichungen: Glucose + ............................ HK ........................... + ......................... .......................... + ............. G6PDH 6-P-Glucono-δ-lacton + ........................ b) Welche Absorptionsdifferenz wird unter den genannten Bedingungen im optischen Testgemessen (ε340nm = 6,2 mM-1cm-1) 3.61) Nennen Sie zwei Möglichkeiten, die in der Zelle zur Verfügung stehen, um ein Enzym zu aktivieren. 3.62) Sie bestimmen die Konzentration einer blau gefärbten Lösung photometrisch und messen dabei eine Transmission von 0,1. Wie hoch ist die Absorption dieser Lösung? ...... Wie müssen Sie verdünnen, um eine Absorption von 0,1 zu erhalten? 1 ml + .... ml ..................... ≡ Verdünnungsfaktor ...... Welchen Filter (Farbe) ........... wählen Sie für Ihre Messung? 3.63) Sie geben zu einer NADH-Lösung in einer Küvette eine Pyruvat/Lacatdehydrogenase (LDH)-Mischung. a) Bei welcher Wellenlängenlänge verfolgen Sie die Reaktion? ........... b) Nimmt die Absorption zu oder ab? Die Absorption nimmt zu ab 44 45 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.64) Unter den Bedingungen der Trypsinkinetik (Testvolumen = 2 ml; d = 1 cm) geben Sie unter vmax-Bedingungen 0,1 U Trypsin zum Test. Wie ändert sich die Absorption bei 405 nm in 1 min (2 Punkte ohne Teilpunkte)? ε (BAPNA, 405 nm) = 9,6 mM-1 cm-1 3.65) Eine GSSG-Lösung (oxidiertes Glutathion) von ca. 3 mM soll quantitativ mit Glutathionreduktase bestimmt werden. (2 Punkte ohne Teilpunkte) a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung: b) Wieviel ml der GSSG-Lösung müssen Sie einsetzen, um eine Absorption von ca. 1,2 zu erhalten? (Testvolumen = 2 ml; d = 1 cm; ε = 4 mM-1 cm-1) 3.66) Im Praktikum haben Sie für die Trypsinreaktion mit Benzoylarginin-p-Nitranilid (BAPNA) ein KM von 1 mM ermittelt. Welche BAPNA-Konzentration müssen Sie einsetzen, um 80% von vmax zu erreichen (2 Punkte ohne Teilpunkte)? 3.67) Es stehen Ihnen die Cofaktoren NAD+, NADH, NADP+, NADPH, ATP, ADP und die Enzyme Lactatdehydrogenase, Hexokinase, Glycerinaldehyd-3-phosphatdehydrogenase und Glucose-6-Phosphatdehydrogenase zur Verfügung. Wählen Sie daraus die Enzyme und Cofaktoren, die Sie zur quantitativen Bestimmung von Glucose nach dem optischen Test benötigen. Geben Sie ein einfaches Reaktionsschema an! 3.68) Ein rotes Protein hat ein Molekulargewicht von 18000. Eine Lösung dieses Proteins (1.8 mg/ml) wird nun im Photometer bei 500 nm untersucht. Bei einer Schichtdicke von 0.5 cm erhalten sie eine Absorption von 0.75. Wie hoch ist der millimolare Absorptionkoeffizient dieses Proteins bei 500 nm? 3.69) Zur Enzymkinetik: A. Trypsin ist eine Protease, die Peptidbindungen spaltet, deren Carbonylfunktion von der Aminosäure ……………….. oder ……………….. stammt. (0.5 Teilpunkte) B. Im Praktikum wurde zur Bestimmung der kinetischen Konstanten KM (MichaelisMenten-Konstante) und vmax (maximale Reaktionsgeschwindigkeit) einer von Trypsin-katalysierten Reaktion die Reaktionsgeschwindigkeit der Hydrolyse eines synthetischen Substrates (BAPNA) gemessen. KM und vmax wurden grafisch aus der doppelt-reziproken Auftragung nach Lineweaver und Burk ermittelt. Bezeichen Sie in unten stehender Abbildung Abszisse (x-Achse) und Ordinate (y-Achse) sowie die Schnittpunkte der Geraden mit der Abszisse und Ordinate. Wie ändert sich der Verlauf der Geraden bei Verdoppelung der Enzymkonzentration? Bitte in das Diagramm skizzieren. (1 Teilpunkt) 45 Stephan Gromers Biochemie-Skript 46 C. Wie hoch ist die spezifische Aktivität einer Trypsinlösung (Konzentration: 5 mg/ml), die in der Minute 5000 µmole an Substrat umsetzt? (Angabe in Units/mg) (0.5 Teilpunkte) 3.70) Enzymatisch-optischer Test Die Gleichgewichtskonstante der folgenden Reaktion ist bei pH 7.0 (Keq.) = 2,76 x 10 –6 H O O H3C + OH O NAD + H3C - + O O NADH + H + - a) welches Enzym katalysiert die Reaktion? (0.5 Teilpunkte) b) auf welcher Seite liegt das Gleichgewicht? Auf der rechten/linken Seite (bitte falsche Antwort streichen) (0.5 Teilpunkte) c) unter welchen Bedingungen ist es möglich eine quantitative Bestimmung des links dargestellten Substrates durchzuführen? (1 Teilpunkt) 3.71) Zum Einführungsversuch (Je 1 Teilpunkt) - Eine Substanz besitzt bei der Wellenlänge λ=400 nm einen millimolaren Extinktionskoeffizienten von 15 mM-1×cm-1. Ihr Molekulargewicht beträgt 10.000 Da. Ihnen steht eine Lösung dieser Substanz in einer Konzentration von 1 mg/ml zur Verfügung. a. Welchen Wert hat die Absorption dieser Lösung (Schichtdicke der Küvette = 1 cm) b. Wie muss die Lösung verdünnt werden, um eine Absorption von 0,5 zu erhalten? Bitte geben Sie den Verdünnungsfaktor u. die Konzentration der verdünnten Lösung in mM an. 3.72) Alkoholische Gärung – Ihnen steht Alkoholdehydrogenase (ADH) mit einer spezifischen Aktivität von 100 U/mg zur Verfügung (bei Substratsättigung, Ethanol als Substrat). Im 46 47 Stephan Gromers Biochemie-Skript enzymatisch-optischen Aktivitätstest messen Sie ∆A/min = 0.62. Für den Test gelten folgende Bedingungen. (Bitte verwendete Formeln, Rechenweg und Dimensionen angeben!) Testvolumen: 1 ml Probenvolumen (ADH): 10 µl Vorverdünnung der ADH: 1:50 ελ340 nm = 6.2 mM-1×cm-1 Schichtdicke d = 1 cm A. Wie groß ist die Volumenaktivität der ADH? (1,5 Teilpunkte) B. Wie groß ist die Konzentration an ADH (in mg) pro ml? (0,5 Teilpunkte) 3.73) Zur Ethanolbestimmung steht Ihnen das Enzym Alkoholdehydrogenase zur Verfügung. A. Die zur Verfügung stehende ADH-Lösung hat eine Proteinkonzentration von 2 mg/ml und eine Volumenaktivität von 800 U/ml. Wie hoch ist die spezifische Aktivität? (1 Teilpunkt) B. Ergänzen Sie die Reaktionsgleichung: ADH Ethanol + + → 3.74) Enzymkinetik (2 Teilpunkte) A. Welche Dipeptide können durch Spaltung des Hexpeptids Asp-Lys-Ser-Arg-Gly-Trp mit Trypsin entstehen? (1 Teilpunkt) a) Asp-Lys b) Ser-Arg c) Lys-Ser d) Arg-Gly e) Gly-Trp B. Ihnen stehen eine Trypsinlösung und zwei unterschiedliche Substratlösungen zur Verfügung. Für Substrat A beträgt der KM-Wert 0,1 µM, für Substrat B 0,2 µM. Gegenüber welchem Substrat hat die Trypsinlösung die höhere Affinität? (1 Teilpunkt) 3.75) Bitte setzen Sie die fehlenden Begriffe ein: (A und B je 1 Teilpunkte) A) Die spezifische Aktivität eines Enzyms wird in ……. (Einheit; Bezeichnung) angegeben. Sie hat die Dimension ………… B) Der KM-Wert eines Enzyms wird in ……(Einheit) angegeben. Er ist definiert als …… 3.76) Bei einer Alkoholbestimmung wurden 5 µl der Probe zum Testansatz gegeben, der NAD+ und Alkoholdehydrogenase enthielt. Gemessen wurde bei 340 nm ∆A= 0.31 (Blindwert ist bereits berücksichtigt). A) Berechnen Sie (2 Teilpunkte) mit Hilfe von d = 1cm; V = 1 ml und ε von NADH bei 340 nm = 6.2 mM–1cm –1; die Konzentration des Ethanols in der Probe unter Berücksichtigung des Verdünnungsfaktors in der Einheit mM B) Weshalb wurde bei 340 nm gemessen? (1 Teilpunkt) 47 48 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.77) Eine Küvette enthält in einem für die LDH-Reaktion geeigneten Puffer, NAD+ und Lactatdehydrogenase (LDH). Nach Zusatz von Serum lässt sich in diesem Ansatz bestimmen: (1 Punkt) A) LDH-Aktivität im Serum B) Lactatkonzentration im Serum C) Pyruvatkonzentration im Serum D) NADH-Konzentration im Serum E) Keine der Aussagen (A) - (D) trifft zu 3.78) Enzymatisch optischer Test A. Bitte ergänzen Sie die Reaktionsgleichung (1 Teilpunkt) Acetoacetat + NADH + H+ → + B. Die Absorption welcher Verbindung wird im enzymatisch-optischen Test direkt verfolgt, um die die Acetoacetatkonzentration zu bestimmen? (1 Teilpunkt) C. Welchen Organen kann Acetoacetat und das daraus gebildete Produkt als Energielieferant dienen? Nennen Sie zwei Beispiele. (1 Teilpunkt) 48 49 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4 Photometrie allgemein 4.1) Kennen Sie zelleigene Moleküle, die gelb oder rot gefärbt sind? a) Nennen Sie je zwei Beispiele b) Welche Farbe wird von gelben, welche von roten Molekülen absorbiert? 4.2) Welche Aussage zum Thema Photometrie ist falsch? A) Die Absorption ist eine dimensionslose Größe B) Die Zunahme der Absorption bei der Reduktion des NAD+ beruht auf einer strukturellen Veränderung des Pyrimidinrings. C) Der Zahlenwert des molaren Absorptionskoeffizienten gibt die Absorption einer 1 M Lösung bei einer bestimmten Wellenlänge und einer Schichtdicke von 1cm an. D) Die Absorption einer grünen Lösung wird im Photometer mit grünem Licht gemessen. E) Der millimolare Absorptionskoeffizient hat die Einheit mM-1cm-1. 4.3) Der molare dekadische Absorptionskoeffizient ist abhängig von welchen Größen: A) Wellenlänge B) Küvettendurchmesser C) Konzentration D) Photometer E) Struktur des gelösten Stoffes 4.4) Auf welche Strukturkomponente sprechen die folgenden Nachweis- oder Meßmethoden an? Nachweis/Meßmethode: Strukturkomponente: A) Biuret-Methode a) aromatische Seitenketten b) Peptidbindung c) -SH Gruppen B) Absorption bei 260 nm a) Zuckeranteil der Nukleinsäuren b) Basen der Nukleinsäuren c) 3´-5´-Phosphorsäurediesterbindung C) Absorption bei 280 nm a) Peptidbindung b) aromatische Seitenketten c) Seitenketten der Aminosäure Lysin D) Reaktion nach Seliwanoff dient zur Unterscheidung von a) α- oder β- Anomerie b) reduzierende oder nichtred. Zucker c) Furanosen oder Pyranosen 4.5) Absorptionsmessungen bei 260, 280 und 340 nm sind in der Biochemie häufig verwendete Bestimmungsmethoden. Welche Verbindungen oder Verbindungsklassen werden bei diesen Wellenlängen gemessen und welche Bestandteile sind für die Absorption verant49 50 Stephan Gromers Biochemie-Skript wortlich (Chromophore)? (3 Punkte, je 1 Punkt pro Paar) Verbindung/Verbindungsklasse Chromophor a) bei 260 nm ......................................................... .................................. b) bei 280 nm ......................................................... .................................. c) bei 340 nm ......................................................... .................................. 4.6) Sie erwärmen eine DNA-Lösung im Photometer vorsichtig von 25oC auf etwa 90oC. Gemessen wird bei einer Wellenlänge von λ=..........nm. Die Absorption nimmt temperaturabhängig ............. Diesen Effekt nennt man den ..............................Effekt. Die Doppelhelix wird bei diesem Experiment ............................... 4.7) Im Praktikum bestimmt ein Student die Transaminaseaktivität seiner Enzymlösung. Dazu pipettiert er Puffer, NADH, 2-Oxoglutarat(=α-Ketoglutarat) und Aspartat in die Küvette (Volumen 1,95ml). Nach Zugabe von 0,05 ml verdünnter Transaminaselösung beobachtet er keine Absorptionsänderung. Warum? 4.8) Welche Zuordnungen beschreiben die Enzymbestimmung im gekoppelten enzymatisch optischen Test richtig? (Mehrere Zuordnungen von a,b zu A-E möglich !) a Hauptreaktion b Hilfsreaktion A Meist NAD+/NADH abhängig B Geschwindigkeitsbestimmende Reaktion C Optisch messbare Reaktion D optisch nicht zu verfolgen E Enzym arbeitet unter vMax Bedingungen (1) Aa | Ba | Cb | Da | Eb (2) Ab | Ba | Ca | Db | Ea (3) Ab | Ba | Cb | Da | Ea (4) Aa | Bb | Cb | Da | Eb (5) Ab | Bb | Ca | Da | Ea 4.9) Die Darstellung zeigt das elektromagnetische Spektrum. (Darstellung nicht maßstabsgetreu). Wie nennt man die Spektralbereiche A-D? A B C D 0,1-1 10-300 400-800 1000-10000 nm ? ............... ? ............... ? ............... ? ............... 4.10) Zur Transmission und Absorption: Vorausgesetzt: I = I0 / 10. Wie groß ist die Transmission? Wieviel vom eingestrahlten Licht wird absorbiert (in %)? 50 51 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4.11) Wie lautet das Lambert-Beer´sche Gesetz? Geben Sie die Einheiten der einzelnen Größen an ! Größe: Einheit: ........... ........................................ ........... ........................................ ........... ........................................ ........... ........................................ 4.12) Im Labor stehen Küvetten aus Plastik, Glas und Quarzglas zur Verfügung. Welche Küvetten verwenden Sie für Absorptionsmessungen bei λ = 450 nm und welche für Absorptionsmessungen bei λ = 280 nm? λ = 450 nm: λ = 280 nm: 4.13) Spektren der Wasserstoff übertragenden Coenzyme bei Dehydrogenasereaktionen. Ergänzen Sie die fehlenden Begriffe in den freien Kästchen. 1)/ A 2)/ 3) λ [nm] 4.14) Wie lautet das Lambert-Beer´sche Gesetz? Ist der molare Absorptionskoeffizient ε abhängig von (ja / nein): a) der gelösten Substanz b) der Wellenlänge (λ) c) der Schichtdicke (d) d) der Konzentration des gelösten Stoffes 4.15) Zeichnen Sie in das Koordinatensystem die Absorptions-spektren von NADP+ und von NADPH ein und kennzeichnen Sie deutlich die Zuordnung. A 240 51 280 320 360 400 nm 52 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4.16) Sie haben von einer Farbstofflösung ein Spektrum aufgenommen. Der molare Absorptionskoeffizient des Farbstoffes beträgt ελ366 = 2.2 M-1cm-1. Wie groß ist ελ420? Welche Farbe hat der Farbstoff? A 1.4 0.7 366 420 λ [nm] 4.17) Ordnen Sie den folgenden Bauelementen eines Filterphotometers die Zahlen 1-5 sinnvoll zu: Photozelle: .. Kondensorsystem (Sammellinse): .. Lichtquelle: .. Filter (zur Erzeugung monochromatischen Lichtes): .. Küvette (für die Messprobe): .. 4.19) Spektren der Wasserstoff übertragenden Coenzyme bei Dehydrogenasereaktionen. Ergänzen Sie die fehlenden Begriffe in den freien Kästchen. Absorption 4.18) Wenn Sie dieselbe NADH-Probe bei λ366 nm messen und die erhaltenen Daten mit der Messung im Maximum bei λ340 nm vergleichen, was ändert sich nicht? (ankreuzen) Absorption [] molarer Absorptionskoeffizient [] Konzentration [] Schichtdicke [] Wellenlänge [nm] 52 53 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4.20) In der Praktikumvorschrift wird Ihnen gerätebedingt empfohlen, nur Absorptionsänderungen zwischen 0,3 und 1,5 zu berücksichtigen. Welchen Konzentrationen entsprechen diese ∆A-Werte bei einem Testvolumen von 2 ml und einem ε-Wert von 5 mM-1cm-1 (2 Punkte ohne Teilpunkte). 4.21) Zu Enzymen (2 Punkte ohne Teilpunkte): Welche der folgenden Antworten sind richtig? A. Enzyme beeinflussen die Geschwindigkeit der Hin- und der Rückreaktion gleichermaßen B. Die Größe der Änderung der freien Energie (∆G) einer chemischen Reaktion erlaubt Rückschlüsse auf die Reaktionsgeschwindigkeit C. Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen, weil sie die Gleichgewichtslage beeinflussen D. Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen, weil sie die Aktivierungsenergie erniedrigen 4.22) A. Im Praktikum haben Sie die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit v von der Substratkonzentration S bestimmt. Durch die Darstellung nach Lineweaver–Burk haben Sie den Wert für KM ermittelt. a) Welchen Wert hat KM im dargestellten Lineweaver-Burk-Diagramm? b) Welche Dimension hat KM? c) Bitte beschriften Sie die Achsenabschnitte. 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 -0.2 B. Welche Substratspezifität hat Trypsin? Bitte richtige Antwort ankreuzen. a) spaltet Peptidbindungen, unabhängig von den Aminosäurenseitenketten b) spaltet nur Peptidbindungen, die auf der carboxy-terminalen Seite basische Seitenketten tragen c) spaltet überhaupt keine Peptidbindungen d) spaltet Peptidbindungen, die auf der carboxy-terminalen Seite hydrophobe Aminosäuren tragen e) spaltet nur die N-terminale Aminosäure des Peptids ab 4.23) Enzyme (4 Punkte): A. Welche 3 Aussagen zur Michaelis-Konstante (KM) von Enzymen treffen zu? (2 richtige = 1 Teilpunkt) 53 54 Stephan Gromers Biochemie-Skript a.) Die Michaelis-Konstante entspricht der Substratkonzentration, bei der die halbmaximale Geschwindigkeit einer enzymkatalysierten Reaktion erreicht ist. b.) Die Michaelis-Konstante hat die Dimension einer Konzentration c.) Die Michaelis-Konstante hängt von der Enzymkonzentration ab. d.) Isoenzyme haben für das gleiche Substrat den gleichen KM-Wert. e.) Der KM-Wert ist unter bestimmten Bedingungen ein Maß für die Affinität eines Substrates zum Enzym. B. Welche 3 Aussagen zu Trypsin treffen zu? a.) Trypsin katalysiert die Spaltung von Proteinen im Magen b.) Trypsin wird im Pankreas als inaktiveVorstufe (Trypsinogen) gebildet. c.) Trypsin katalysiert die Aktivierung von Zymogenen des Pankreas d.) Trypsin wird durch Carboxypeptidase A aus Trypsinogen freigesetzt e.) Trypsin ist eine Serinprotease, weil es im aktiven Zentrum einen Serinrest enthält. 54 55 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5 Michaelis-Menten Gleichung etc. 5.1) Der KM-Wert der Alkoholdehydrogenase (ADH) für Ethanol beträgt KM = 13 mM. Für die Aktivitätsbestimmung der ADH sollte die Ethanolkonzentration im Test 10×KM betragen. Das Testvolumen beträgt 2,0 ml. Zur Verfügung steht eine Alkohollösung der Konzentration 5,2 M. Wieviel µl dieser Lösung müssen Sie in den Test geben, um die gewünschte Substrat-Konzentration zu erhalten? 5.2) Ein Enzym hat eine KM von 0,1 mM für ein Substrat und setzt bei dieser Konzentration 2 µmol Substrat × min-1 um. Wieviel Substrat wird pro min umgesetzt, wenn die Substrat[S] konzentration 0,3 mM ist? (Michaelis-Menten-Gleichung: v=v max× [S] +K ) M 5.3) Die Abbildung rechts zeigt ein Lineweaver-Burk-Diagramm zur Charakterisierung eines Enzyms. a) Welche Dimensionen haben Abszisse und Ordinate (bitte eintragen)? b) Bezeichnen Sie die Schnittpunkte der Geraden mit der Ordinate und Abszisse mit den enzymcharakteristischen Konstanten. c) Wie ist der Geradenverlauf, wenn durch kompetitive Hemmung KM verdoppelt wird? Bitte einzeichnen ! 5.4) Ergänzen Sie im Schaubild die entsprechenden Parameter der Ordinate und Abszisse. Um welchen Typ Enzym-regulation handelt es sich? ......................... Welche Kurve relativ zu b entspricht einer Aktivierung, welche einer Hemmung der Enzymregulation? Aktivierung: ........ Hemmung: ........ a 55 b c 56 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.5) Die Phosphofructokinase, das Schrittmacherenzym für die Glykolyse, wird allosterisch durch ATP und AMP reguliert. Ergänzen Sie im Diagramm die Beschriftung der Achsen und geben Sie an, welche Kurve in Gegenwart von ATP, welche in Gegenwart von AMP und welche in Abwesenheit beider Regulatoren gemessen wurde. a) .......................... b) .......................... c) .......................... a 5.6) [S] Die Michaelis-Menten Gleichung lautet: v=v max⋅[S] +K M b c Wie groß ist v, wenn [S]=4×KM? 5.7) Wie ändert sich im Lineweaver-Burk-Diagramm die Steigung der Geraden für den Fall a) höherer Affinität des Enzyms zum Substrat (Vmax = const.) b) höherer maximaler Geschwindigkeit des Substratumsatzes bei ansonsten unveränderter Michaeliskonstanten? 5.8) Enzymaktivitäten und Proteinfunktionen können in unterschiedlicher Art reguliert werden. Geben Sie je ein Beispiel eines Enzyms oder Proteins an, das auf diese Art reguliert wird: a) Phosphorylierung b) Proteolyse c) Allosterische Wechselwirkung 5.9) Sie messen die Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit eines Enzyms in Abhängigkeit von der Substratkonzentration und erhalten das abgebildete Diagramm nach Lineweaver-Burk. a) Wie groß ist die Michaeliskonstante des Enzyms für das eingesetzte Substrat? Geben Sie auch die Einheit an ! b) Wieviele U/ml enthält die Enzymstammlösung, wenn Sie 10 µl dieser Lösung eingesetzt haben? m in µ m ol 15 10 5 -15 -10 -5 0 5 10 15 ml µm o l 5.10) Zwei prinzipielle Möglichkeiten der Modifikation von Enzymaktivitäten sind dargestellt. Geben Sie jeweils ein typisches Beispiel (Enzymname). 56 57 Stephan Gromers Biochemie-Skript ........................ ........................ + ATP → → .................. + Peptid .................. + ADP 5.11) Enzymaktivitäten können durch verschiedene Mechanismen reguliert werden. Ordnen Sie den Enzymen die folgenden Regulationsmechanismen zu a) Phosphorylierung b) Endprodukthemmung c) limitierte Proteolyse Phosphoribosylpyrophosphatamidotransferase ........ Glykogensynthase Acetyl-CoA-Carboxylase ........ Chymotrypsinogen ........ ........ 5.12) Das Schaubild zeigt den kinetischen Verlauf einer enzymkatalysierten Reaktion in Gegenwart a) eines kompetitiven, b) eines nicht-kompetitiven, c) in Abwesenheit eines Inhibitors. 1.) Ergänzen Sie im Schaubild die Beschriftung der Achsen. 2.) Bezeichnen Sie mit a) die kompetitiv gehemmte b) die nicht-kompetitiv gehemmte c) die ungehemmte Reaktion. 3.) Welche der beiden Hemmungen kann durch Substratüberschuss wieder aufgehoben werden? 5.13) a) Welche Gleichung (Name) liegt dem Schaubild zugrunde? 2 b) Welche der Reaktionen läuft bei gegebener Substratkonzentration langsamer ab? 1 c) Welche Dimension hat KM? − K1M 1 57 − K1M 2 Stephan Gromers Biochemie-Skript 58 5.14) Die Michaelis-Menten-Gleichung beschreibt die Abhängigkeit der Geschwindigkeit v einer enzymatischen Reaktion von der Substratkonzentration [S]. v=v max × [S][S]+K (Wobei vMax = Maximalgeschwindigkeit; KM = Michaelis Konstante) 1) Vereinfachen Sie die Gleichung für den Fall KM = [S]. v= .......... 2) Vereinfachen Sie die Gleichung für den Fall KM « [S]. v= ......... M 5.15) Welche der drei folgenden Größen ist für die Reaktionsgeschwindigkeit einer Reaktion bestimmend? Aktivierungsenergie ∆G* Freie Gibbs´sche Energie ∆G Freie Standardenergie ∆G0´ 5.16) Welche der drei folgenden Größen bestimmt, ob eine Reaktion spontan abläuft, vorausgesetzt, die Aktivierungsenergie ist niedrig genug? Entropie ∆S* Freie Gibbs´sche Energie ∆G Freie Standardenergie ∆G0´ 5.17) Aus der Messung der Anfangsgeschwindigkeit bei verschiedenen Substratkonzentrationen und konstanter Enzymkonzentration ist nachfolgendes Lineweaver-Burk-Diagramm erhalten worden. Wie ändert sich die Gerade, wenn alle Messungen bei doppelter Enzymkonzentration durchgeführt werden? (Bitte einzeichnen) 1 v 1 [S ] 5.18) Der Glucosetransporter Isoform 3 (GLUT 3) ist für die Versorgung der Nervenzellen des Gehirns mit Glucose verantwortlich. Der Transporter hat die Halbsättigungskonstante (KM) von 2 mM. Wieviel % der maximalen Transportrate werden bei einer Blutglucosekonzentration von 6 mM erreicht? Anzuwenden ist die Michaelis-Menten-Gleichung: v=v max × [S][S]+K M 58 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.19) Die Phosphofruktokinase (PFK) wird durch ATP allosterisch reguliert. Beschriften Sie die Kurve mit "ATP hoch" bzw. "ATP niedrig", so wie sich hohe bzw. niedrige ATP Konzentrationen auf die PFK-Aktivität in Abhängigkeit von der F-6-P-Konzentration auswirken. 100 % Aktivität [Vrel.] 59 1 50 2 0 [F-6-P] 5.20) Aus der Messung der Anfangsgeschwindigkeit bei verschiedenen Substratkonzentrationen und konstanten Enzymkonzentrationen ist nachfolgendes LineweaverBurk-Diagramm erhalten worden a) Wie ändert sich die Gerade in Gegenwart eines Kompetitiven Inhibitors? b) Wie verläuft sie bei Verdoppelung der Enzymmenge c) Bei Zugabe eines Inhibitors verläuft die Gerade von B durch F. Um was für einen Inhibitor handelt es sich? 1 v F E D A B 1 [S ] C 5.21) Die KM-Werte der Glutathionreduktase betragen für GSSG 65 µM und für NADPH 8 µM. Welche Substratkonzentration setzen Sie in einem Assay ein, bei dem Sie die Maximalaktivität des Enzyms messen wollen? GSSG: NADPH: 5.22) Sie wollen für ein Enzym einen enzymatisch optischen Test aufbauen, mit dem Sie die Maximalgeschwindigkeit (Vmax) des Enzyms bestimmen wollen. Welche Substratkonzentration (a-d) setzen Sie ein? a) KM b) ½ KM c) 10×KM d) 2×KM 5.23) E+S k1 k2 ES k3 → E+P Wir nehmen an, dass diese allgemein formulierte Enzymreaktion einer Michaelis-Menten Kinetik unterliegt. Was bedeutet k? Welches k ist geschwindigkeitsbestimmend? Welcher Reaktionsordnung unterliegt die durch k3 bestimmte Teilreaktion. 59 60 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.24) Bei der Messung der Geschwindigkeit v zweier Enzyme mit KM1 = 25 und KM2 = 0,5 mM beobachten Sie gleiche Geschwindigkeiten. Sie wissen, dass beide Enzyme gleiche VmaxWerte aufweisen. Um welchen Faktor unterscheiden sich die Substratkonzentrationen in den beiden Enzymansätzen? 5.25) Bestimmte Enzyme (Proteine) zeigen die Eigenschaft, dass nach Bindung eines Substratmoleküls die Bindung weiterer Substratmoleküle erleichtert wird. Wie nennt man diese Enzyme? Stellen Sie die V/[S] Abhängigkeit eines solchen Enzyms im folgenden Diagramm dar (Vergessen Sie nicht Ordinate und Abszisse zu benennen). Nennen Sie ein Beispiel. 5.26) Wodurch erreichen Sie die Verdopplung der Geschwindigkeit einer bei Substratsättigung ablaufenden Reaktion? 5.27) Die Geschwindigkeitskonstanten zweier Reaktionen sind mit k1 = 800 µM-1×s-1 und k2 = 600 s-1 angegeben. Formulieren Sie eine Reaktion erster und eine Reaktion zweiter Ordnung und geben Sie an, welche der obigen Geschwindigkeitskonstanten erster bzw. zweiter Ordnung ist. Reaktion erster Ordnung: Geschwindigkeitskonstante: Reaktion zweiter Ordnung: Geschwindigkeitskonstante: 5.28) Vereinfachen Sie die Michaelis-Menten Gleichung für den Fall [S]«KM. In dieser Gleichung ist Vmax | KM eine Variable | Konstante Die Reaktionsgeschwindigkeit direkt | umgekehrt proportional zur Substratkonzentration Die Reaktion erster | zweiter Ordnung in Bezug auf Substrat Bitte jeweils die falsche Antwort ausstreichen. 5.29) Welche der folgenden Aussagen trifft zu, wenn eine enzymatische Reaktion mit Maximalgeschwindigkeit (v = Vmax) abläuft? 1.) Die Umsetzungsgeschwindigkeit ist direkt proportional zur Enzymkonzentration 2.) Die Konzentration an freiem Enzym ist nahezu 0 3.) Bei einer Substratkonzentration von 2×KM wird Vmax gemessen 4.) Die Umsetzungsgeschwindigkeit ist der Substratkonzentration proportional 5.30) [S] Die Michealis-Menten Gleichung lautet v=v max × [S] +K Wie hoch muss [S] sein (Vielfaches von KM) um 90% Vmax zu erreichen? M 60 Stephan Gromers Biochemie-Skript 61 5.31) Die Isoform 3 (Glut 3) des Glucosetransporters ist für die Versorgung der Nervenzellen des Gehirns mit Glucose verantwortlich. Der Transport hat eine Halbsättigungskonstante (KM) von 1.5 mM. Wieviel % der maximalen Transportrate werden bei einer Blutglucosekonzentration von 6 mM erreicht. Anzuwenden ist die Michaelis-Menten-Gleichung: v=v max × [S][S]+K M 5.32) Die Michaeliskonstante (KM) eines Enzyms ergibt sich aus dem Quotienten der Geschwindigkeitskonstanten der Teilreaktionsschritte.Unter welchen Bedingungen beschreibt KM die Dissoziation des ES-Komplexes und ist damit ein Maß für die Affinität des Enzyms zu seinem Substrat? k1 k3 k k K M= k E + S ES → E + P k2 2 3 1 5.33) Dargestellt ist der Lineweaver-Burk Plot für ein Enzym in Abwesenheit und Anwesenheit zweier Konzentrationen eines Inhibitors. Welche der Geraden 1-3 entspricht der Messung: Ohne Inhibitor ...., niedriger Inhibitorkonzentration ...., hoher Inhibitorkonzentration .... . Um welchen Hemmtyp handelt es sich? (Kompetitiv – nicht kompetitiv – unkompetitiv) 1 1 v 2 3 1 [S ] 5.34) Eine 1 nM Lösung eines Enzyms setzt unter Sättigungsbedingungen 0,5 mM Substrat pro Sekunde um. Berechnen Sie die Wechselzahl (turnover number): ....... sec-1 5.35) Dargestellt ist der Lineweaver-Burk Plot für ein Enzym in Abwesenheit und Anwesenheit zweier Konzentrationen eines ......... Inhibitors. Welche der Geraden (A, B oder C) entspricht der ungehemmten Reaktion? ..... . Berechnen Sie aus dem Diagramm den KM-Wert und vMax der ungehemmten Reaktion. 1 µ m o l m in A 1.0 0.8 0.6 0.4 B C 0.2 -0.08 -0.04 -0.02 61 0 1 µ M Stephan Gromers Biochemie-Skript 62 5.36) Die Michaelis-Menten-Gleichung beschreibt die Abhängigkeit der Geschwindigkeit v einer enzymatischen Reaktion von der Substratkonzentration [S]. v=v max × [S][S]+K 1. Vereinfachen Sie die Gleichung für den Fall KM = [S] 2. Vereinfachen Sie die Gleichung für den Fall KM « [S] M 5.37) Ein Enzym mit Michaelis-Menten-Kinetik besitzt ein Vmax = 3 µmol/min und zeigt bei einer Substratkonzentration von 6 mM einen Substratumsatz von 0.6 µmol/min Berechnen Sie den KM-Wert des Enzyms! Antwort: ………………………….. 5.38) Zur Enzymkinetik. Welche der folgenden Aussagen treffen zu, wenn eine enzymatische Reaktion mit Maximalgeschwindigkeit (v=vmax) abläuft? .Zu treffen: ............ A. Bei einer Substratkonzentration von 2×KM wird vmax gemessen. B. Die Umsatzgeschwindigkeit ist der Substratkonzentration proportional. C. Der Umsatz ist direkt proportional zur Enzymkonzentration. D. Die Konzentration an freiem Enzym ist nahezu Null. 5.39) Die Glucokinase der Leber besitzt einen KM-Wert von 10-2 M. Die Glucosekonzentration im Pfortaderblut nüchtern ist ca. 5 mmol/l (90 mg / 100 ml). Nach Aufnahme von 50 g Glucose steigt sie in einem Probanden auf das dreifache an. Berechnen Sie den relativen Anstieg der Glucokinaseaktivität nach Glucosebelastung mit Hilfe der Michaelis-MentenGleichung. 5.40) Wir nehmen an, dass ein Enzym zwei Substrate mit gleicher Vmax umsetzen kann. KM für Substrat 1 = 1 µM, für Substrat 2 = 1 mM. 1. Für welches der beiden Substrate hat das Enzym höhere Affinität? 2. Angenommen, die Konzentration der beiden Substrate in der Zelle sind Substrat 1 = 100 µM, Substrat 2 = 10 µM. Berechnen Sie mit Hilfe der Michaelis-MentenGleichung das Geschwindigkeitsverhältnis der beiden Reaktionen. 5.41) Dem Lineweaver-Burk Diagramm liegt eine doppelt-reziproke Umformung der MichaelisMenten-Gleichung zu Grunde. K 1 = V ⋅[S] × V1 v 1. Welche Größen werden im Diagramm auf der Abszissenachse und Ordinatenachse aufgetragen? Abszisse: ............... Ordinate: ............. 2. Durch welche Größe wird die Steigung der Geraden im Diagramm ausgedrückt? 3. Wie ändern sich KM, Vmax und Steigung bei kompetitiver Hemmung? 4. Wie ändern sich KM, Vmax und Steigung bei nicht kompetitiver Hemmung? M max max 62 63 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.42) Durch die Triosephosphatisomerase wird das Gleichgewicht zwischen Dihydroxyacetonphosphat (DAP) und Glycerinaldehydphosphat (GAP) beschleunigt eingestellt. Die freie Gibbs’sche Energie der Reaktion ∆G errechnet sich aus folgender Gleichung G= G 0´2,3×RT×log [GAP] [DAP] Bei definierten Ausgangskonzentrationen von DAP und GAP hat sich ein Wert von ∆G = -0,3 kJ/mol ergeben. 1.) Wie ist unter den gegebenen Bedingungen der Reaktionsverlauf (a-c)? a) spontan (exergonisch) b) keine Reaktion, System befindet sich im Gleichgewicht c) endergonisch 2.) Woran können Sie dies erkennen? 5.43) Zur Energetik biochemischer Reaktionen. Die Freie Energie einer biochemischen Reaktion unter Standardbedingungen (∆G0’) stellt einen positiven Zahlenwert dar. Kann diese Reaktion in einer Zelle ablaufen? Begründen Sie Ihre Antwort (2 Punkte ohne Teilpunkte) 5.44) Zu Enzymreaktionen (1 Punkt ohne Teilpunkte) Beschreiben Sie kurz die Merkmale einer phosphorolytischen Enzymreaktion. Geben Sie für diese Reaktion ein Beispiel. Phosphorolyse : ................ Beispiel: .......................... 5.45) Wie wird die Geschwindigkeit einer enzymatischen Reaktion ausgedrückt? (1 Teilpunkt) Enzymaktivitäten können durch unterschiedliche Messgrößen charakterisiert werden. Geben Sie eine Ihnen bekannte Messgröße und deren Definition an. Messgrösse : ........... Definition : ………. (zusammen 1 Teilpunkt) 5.46) Die Glucokinase der Leber phosphoryliert Glucose, ihr KM-Wert ist 1×10-2 M. Die Glucosekonzentration im Pfortaderblut ist nüchtern 5 mmol/l und steigt nach Aufnahme von 50 g Glucose auf das Dreifache an. Eine rasche Gleichgewichtseinstellung zwischen intrazellulärer und extrazellulärer Glucose wird durch Glucosetransporter gewährleistet. Berechnen Sie den relativen Anstieg der Glucokinaseaktivität. (3 Punkte ohne Teilpunkte) 5.47) Zur Michaeliskonstante KM (2 Punkte ohne Teilpunkte) A) Je höher KM ist, desto niedriger ist im Allgemeinen die Affinität des Enzyms zu seinem Substrat B) Die Einheit von KM ist mol/l (M) C) Für jedes unterschiedliche Substrat, das ein bestimmtes Enzym umsetzt, existiert ein eigener KM-Wert Welche Antworten sind richtig? ............ 63 Stephan Gromers Biochemie-Skript 64 5.48) Sie geben in eine Küvette eine bestimmte Menge einer Dehydrogenase, Substrat gelöst in Puffer und NAD+ als Coenzym im Überschuss. Durch die NAD+-Zugabe wird die Reaktion gestartet. Sie messen die Änderung der Absorption bei 340 nm und verfolgen die Reaktion bis alles Substrat verbraucht ist. Zeichnen Sie den Absorptionsverlauf mit der Zeit (rechts; 1 Teilpunkt). Können Sie anhand dieses Diagramms die Michaeliskonstante ermitteln (mit Begründung) (1 Teilpunkt)? ∆A t 5.49) Enzymkinetik Welche Aussagen treffen zu (Mehrere Antworten sind möglich)? (2 Punkte ohne Teilpunkte) A. Ein nicht-kompetitiver Hemmstoff führt unabhängig von der Substanzkonzentration zu einer Erniedrigung von vmax. B. Bei sehr kleinen Substratkonzentrationen bezogen auf den KM-Wert steigt bei konstanter Enzymmenge die Reaktionsgeschwindigkeit proportional zur Substanzkonzentration C. In Gegenwart eines kompetitiven Hemmstoffs ändert sich der KM-Wert des entsprechenden Substrates für ein Enzym nicht D. Je höher der KM-Wert eines Substrates ist, desto geringer ist seine Affinität zum Enzym E. Die Wirkung eines kompetitiven Hemmstoffs kann nicht durch die Erhöhung der Konzentration des entsprechenden Substrates überkommen werden. 5.50) Die Michaelis-Menten-Glkeichung beschreibt die Anbhängigkeit der Geschwindigkeit v einer enzymatischen Reaktion von der Substratkonzentration [S]. v=v max × [S][S]+K mit vmax = Maximalgeschwindigkeit; KM = Michaelis-Konstante A. Vereinfachen Sie für den Fall das [S] » KM. (0,5 Teilpunkte) B. Vereinfachen Sie für den Fall das [S] « KM. (0,5 Teilpunkte) C. Vereinfachen Sie für den Fall das [S] = KM. (0,5 Teilpunkte) D. Wie ändert sich der KM-Wert in Gegenwart eines kompetitiven Inhibitors? a) wird kleiner b) wird größer c) bleibt unverändert Richtig ist …. . Bitte kurze Begründung! M 64 65 Stephan Gromers Biochemie-Skript E. Skizzieren Sie in das angegebene Koordinatensystem die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Substratkonzentration und zeichnen Sie die in B) beschrieben Situation ein V [µM/min] Substratkonzentration S [mM] 65 66 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6 Coenzyme, Vitamine, Spurenelemente 6.1) a) Nennen Sie ein Protein, das Vitamin K-abhängig posttranslational modifiziert wird. b) Geben Sie die Modifizierungsreaktion (keine Formel) und den modifizierten Aminosäurerest an. c) Welche physiologische Wirkung haben Antagonisten des Vitamin K? 6.2) Nucleosidtriphosphate haben als Coenzyme im Stoffwechsel wichtige Funktionen. Verknüpfen Sie die folgenden Nucleosidtriphosphate mit den zutreffenden Biosynthesen: A Cytidintriphosphat a Proteinbiosynthese B Guanosintriphosphat b Biosynthese von Oligo- und Polysacchariden C Uridintriphosphat c Phospholipidbiosynthese 6.3) Ergänzen Sie den Text sinnvoll ! H3C C CH3 O CH C N OH H O O Die Formel zeigt das Vitamin Pantothensäure. Diese Verbindung kann mit dem biogenen Amin ....... zusammentreten und bildet in dieser Form einen Bestandteil des ............................ sowie des Multi-EnzymKomplexes für die Synthese von ............................ . Die ..........-Gruppe ist die wirksame Gruppe des Coenzyms. HOCH2 6.4) Im Praktikum haben Sie die Aktivität des Enzyms Glutathionreduktase (GR) in Erythrocyten gemessen. Für dieses Enzym gilt folgendes Gleichgewicht: Apoenzym + ............................. Holoenzym (prosthetische Gruppe) Aktivitätszustand: ................. ................... Ergänzen Sie die fehlende Verbindung und geben Sie an, ob die Enzymform aktiv oder inaktiv ist. Vervollständigen Sie die von der GR katalysierte Reaktion: ................ + H+ + GSSG .................. + 2 GSH 6.5) Carboxybiotin, Methylen-Tetrahydrofolat und S-Adenosylmethionin sind für Biosynthesen wichtige C1-Lieferanten. Ordnen Sie diese den folgenden Reaktionen zu: a ) Acetyl-CoA → Malonyl-CoA b ) dThymidin-5´-phosphat Synthese c ) Kreatinsynthese d ) Propionyl-CoA → Succinyl-CoA : ......................................... : ......................................... : ......................................... : ......................................... 6.6) Nennen Sie drei Coenzyme, die aus ATP gebildet werden : a)......................... b) ............................... c)......................... 66 67 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.7) Vitamine ermöglichen als Teil von Coenzymen wichtige Reaktionen im Stoffwechsel. Ordnen Sie die Vitamine der Liste 1 den entsprechenden katalysierten Reaktionen der Liste 2 zu. Liste 1 Liste 2 A Pyridoxin a Carboxylierungen B Phyllochinon (Vitamin K) b Hydroxylierungen C Riboflavin c Wasserstoffübertragung D Ascorbinsäure d Transaminierung 6.8) Nennen Sie 3 der 5 Coenzyme, die Pyruvatdehydrogenase und Ketoglutaratdehydrogenase - ein Enzym des Citratzyklus - gemeinsam haben. 6.9) Transaminasen katalysieren folgende allgemeine Reaktion: ......................... + ............................. ........................... + ........................... Coenzym der Transaminasen ist .................................... Nennen Sie eine Reaktion als Beispiel: .................... + ................... ................. + .................... 6.10) Zur Synthese der aufgeführten Verbindungen sind welche Ein- Kohlenstoff- Donatoren notwendig? a) Oxalacetat : ............................ b) Thymin : ............................ c) Phosphatidylcholin : ............................ d) Purine : ............................ e) Pyrimidine : ............................ f) Malonyl-CoA : ............................ 6.11) Nennen Sie je ein Beispiel für eine Verbindung, für deren Bildung die folgenden Coenzyme notwendig sind. a) Tetrahydrofolat b) Liponsäure c) Biotin 6.12) Die dargestellte Verbindung ist das Coenzym für viele Carboxylierungsreaktionen. Wie heißt Sie? ................ Nennen Sie zwei von diesem Coenzym abhängige Reaktionen aus dem Intermediärstoffwechsel. O - OOC N NH O S (CH2)4 C N Lysin-Enzym H 6.13) Welches Krankheitsbild verursacht ein Vitamin B12 Mangel? ..................................... . Dieses wird durch ein Fehlen von ................................ im ................................ verursacht. Welches Metall ist Bestandteil des Vitamin B12? ...................... 67 Stephan Gromers Biochemie-Skript 68 6.14) Ist Pantothensäure ein Vitamin (Ja/Nein)? Sie ist ein essentieller Nahrungsbestandteil für die Synthese von ....................................... . 6.15) Ordnen Sie die Vitamine Thiamin (=B1),A,E,K u. Pantothensäure folgenden Aussagen zu: Mangel an .............. schränkt die Glucoseoxidation ein (Beri-Beri). ............. ist ein Bestandteil des CoA , ................. ist Cofaktor bei posttranslationalen Carboxylierungen von Glutamatseitenketten, ............. ist essentiell für die Bildung von Rhodopsin und ............... schützt Membranlipide vor Oxidation. 6.16) Bei der dargestellten Verbindung handelt es sich um ............................ .Nennen Sie eine enzymatische Reaktion, an der diese Verbindung beteiligt ist: ........................... NH2 H + N N H3C O S O O P P N O H3C O - O O - - 6.17) Es sind 3 Coenzyme dargestellt. Kreisen Sie jeweils die Atomgruppierung (Max. 3 Atome enthaltend) ein, die während enzymkatalysierter Prozesse chemisch verändert wird. NH2 N N N N O HS a) O H3C CH3 N N H H - O OH O P O - O O P O O O - O OH PO32 - O O b) S S O O P O H OH O + O 6.18) Die gezeigte Verbindung, ...................... (Name) ist die prosthetische Gruppe von Carboxylasen. Sie ist über ihre Carboxylgruppe in einer .........-Bindung (Art der Bindung) an einen ...........-Seitenrest des Enzyms kovalent gebunden. Nennen Sie ein Enzym, an das dieses Coenzym gebunden ist. ................... N - CH3 H c) O - OOC N NH O - S (CH2)4 C O 6.19) Das Wasserstoff übertragende Coenzym, das im Pentosephosphatweg gebildet wird, ist ....................... . Welche der folgenden Enzyme verwendet spezifisch dieses Coenzym? A) Fettsäuresynthase B) Glutathionreduktase 68 69 Stephan Gromers Biochemie-Skript C) α-Ketoglutaratdehydrogenase D) β-HMG-CoA-Reduktase 6.20) Bei dieser Verbindung handelt es sich um ................. . Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Hydroxylierung von Lysin- und Prolinresten im Rahmen der ..........- biosynthese. Massiver Mangel dieser Substanz führt zum Krankheitsbild ................ . COOH HO CH HO O HO H OH OH HO CH HC OH O HO CH CH2OH + Wasser 6.21) Bei der gezeigten Verbindung handelt es sich um .............. . Sie ist Bestandteil der Coenzyme a) ...........und b)............ . CH2OH HO CH HO CH HO CH CH2 H3C H3C N N O NH N O 6.22) Pyridoxalphosphat ist das universelle Coenzym des Aminosäurenstoffwechsels. 1) An welchen 2 Reaktionstypen von Aminosäuren ist Pyridoxalphosphat beteiligt? ........................................ ..................................... 2) Wie nennt man die Zwischenverbindung, die Pyridoxalphosphat und die Aminosäure während dieser Reaktionen ausbildet? ............................................ 6.23) Anorganische Ionen spielen als Molekülbausteine oder als prosthetische Gruppe in der Biochemie eine entscheidende Rolle. Geben Sie je ein entsprechendes Beispiel für 1) Co2+ 2) Ca2+ 3) Fe2+ oder Fe3+ 4) Zn2+ 6.24) Zu der Synthese folgender Verbindungen sind Ein-Kohlenstoff-Donatoren nötig. C1-Donatoren sind: Carboxybiotin; N5,N10-Methylentetrahydrofolat; S-Adenosyl-methionin; Formyltetrahydrofolat. Schreiben Sie hinter die Verbindungen den jeweils entsprechenden C1-Donator: Phosphatidylcholin : .................................................... Oxalacetat : .................................................... dTMP (Thymidylat) (aus UDP) : .................................................... Purine : .................................................... Methylmalonyl-CoA (aus PropionylCoA) : .................................................... Adrenalin (aus Noradrenalin) : .................................................... 69 70 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.25) NAD+/NADH und NADP+/NADPH sind Cofaktoren in Redoxsystemen. Das NAD+/NADH-System ist vorwiegend in katabolen, das NADP+/NADPH-System überwiegend in anabolen Prozessen beteiligt. Geben Sie die in der Zelle vorherrschenden Konzentrationsverhältnisse von oxidierter und reduzierter Form an. Verwenden Sie hierzu die Symbole: > (größer als); < (kleiner als); = (gleich) a) [NAD+] ... [NADH] b) [NADP+] ... [NADPH] 6.26) Wie heißt der Cofaktor der Transaminasen: Welches Organ hat die höchste Transaminasenaktivität : Nennen Sie eine Transaminase dieses Organs: ........................ ........................ ........................ 6.27) Ordnen Sie den folgenden Enzymen ihre Coenzyme zu: Alkohol-Dehydrogenasee : ........................... Glucose-6-Phosphatdehydrogenase : ........................... Lactat-Dehydrogenase : ........................... Glutamat-Oxalacetat-Transaminase: ........................... Acetyl-CoA-Carboxylase : ........................... Homocysteinmethyltransferase : ........................... Noradrenalintransmethylase : ........................... 6.28) Stimmt es, dass die Pentosebereitstellung vermindert wird, wenn das Verhältnis NADPH/NADP+ ansteigt? Begründung ! 6.29) Die aufgelisteten Enzyme bzw. Enzymklassen benötigen für ihre Funktion Coenzyme bzw. prosthetische Gruppen. Nennen Sie jeweils ein zugehöriges Coenzym bzw. eine prosthetische Gruppe. a) Kinasen :........................... b) Dehydrogenasen :........................... c) Acetyl-CoA-Carboxylase :........................... d) Acyl-CoA-Synthetase :........................... e) Fettsäuresynthase :........................... 6.30) Nennen Sie 2 Reaktionen des Zellstoffwechsels, bei denen anorganisches Phosphat Substrat ist. 6.31) Beriberi beruht auf einem Mangel an .......... . Nennen Sie zwei Enzyme, die diese Verbindung als Coenzym haben. 70 71 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.32) Der Aufbau langkettiger Fettsäuren erfordert Vitamine. Nennen Sie 2 beteiligte Vitamine. 6.33) Welche Verbindung stellt die Abbildung dar? An welcher Art von Reaktionen ist diese als Cofaktor beteiligt? (Nennen Sie die allgemeine Reaktionsart oder ein Beispiel) H H2N N N H H H HN N O H H - O H COO N N O CH2 CH2 C OH n 6.34) Viele Enzyme benötigen für ihre katalytische Aktivität die Anwesenheit von Metallionen. Ordnen Sie den folgenden Enzymen die Metall(ionen) Fe2+, Zn2+, Mg2+ und Selen zu. Carboanhydrase: ... Katalase: .... Hexokinase: .... Glutathionperoxidase: ... 6.35) Vitamin B12: Vitamin B12 wird in Pflanzen/Tieren/Bakterien synthetisiert (falsche Aussagen streichen). Zur Aufnahme von Vitamin B12 benötigt der Mensch den ,,intrinsic factor". Dabei handelt es sich um ………………………….. (chem. Natur), das in ………… ……………….. (Organ) gebildet wird. Die Aufnahme des Komplexes aus ,,intrinsic factor" und Vitamin B12 erfolgt in ………………………….. 6.36) Ordnen Sie die folgenden Coenzyme den entsprechenden Enzymen zu: A) Thiaminpyrophosphat B) Pyridoxalphosphat C) Liponsäure D) CoA E) FAD Aminosäuredecarboxylasen: .................. Pyruvatdehydrogenase: ................... 6.37) Zum anabolen Stoffwechsel. An der Synthese folgender Verbindungen sind C1-Kohlenstoffdonatoren beteiligt. Schreiben Sie hinter die Verbindung den entsprechenden C1Donator. Phosphatidylcholin aus Phosphatidylethanolamin : ......................................... Oxalacetat aus Pyruvat : ......................................... dTMP aus dUMP : ......................................... 71 Stephan Gromers Biochemie-Skript 72 6.38) Welche Verbindung ist in der Abbildung dargestellt? ................................ . Diese Verbindung wird im Darm rasch resorbiert und vorwiegend in der Leber in ihr Pyrophosphat überführt. CH3 CH2 N H3C N CH2 OH + N NH2 CH2 S Bei welchen der aufgeführten Reaktionen bzw. Enzymen ist es als Coenzym beteiligt (Antworten Sie mit richtig/falsch)? 1. Acetyl-CoA → Malonyl-CoA 2. Pyruvat → Oxalacetat 3. Transketolase 4. Pyruvat → Acetyl-CoA 6.39) Welche der folgenden Stoffwechselwege werden durch Thiaminmangel beeinträchtigt? A) Glucose-6-phosphat → 2 Lactat (Glykolyse) B) Pyruvat → Acetyl-CoA C) Pentosephosphatweg D) Abbau von Acetyl-CoA im Citratzyklus E) Pyruvat → Glucose (Gluconeogenese) 6.40) Zur Bildung und Funktion von Coenzymen. Ergänzen Sie. Ausgangsverbindung Coenzym Eine Funktion Methionin Methylgruppendonator Pyridoxin Riboflavin Wasserstoffübertragung/Elektronentransfer 6.41) Benennen Sie das Vitamin und das durch Reduktion dieses Vitamins entstehende Coenzym. O OH O O N N H2N N CH2 NH C - NH N O - O Vitamin:........................................ ↓ 1. Reduktion ↓ 2. Reduktion 72 73 Stephan Gromers Biochemie-Skript O OH CH2 N H2N N N H O O H N NH C - NH CH2 O - O Coenzym: ........................................... Wie heißt jene Gruppe von Antibiotika, die den Einbau von p-Aminobenzoësäure bei Bakterien hemmt und dadurch bakterizid wirkt? ..................................... 6.42) Zu Vitamin K: Nennen Sie ein Protein, das Vitamin K abhängig modifiziert wird: ................................. In diesem Protein werden Vitamin K abhängig .......................... posttranslational carboxyliert. Welche Wirkung haben Vitamin K-Antagonisten wie beispielsweise Dicumarol (Marcumar®)? ............................ Tritt diese Wirkung innerhalb von Minuten oder Tagen ein? ............................. 6.43) Welches reduzierende Vitamin ist für die Kollagenbiosynthese essentiell? ................... An welcher Reaktion ist diese Verbindung beteiligt? ....................................... 6.44) Wie heißt das zentrale Coenzym für den Stoffwechsel lang- und kurzkettiger Fettsäuren? .......... Aus welcher Aminosäure stammt die funktionelle Gruppe dieses Coenzyms? ........ 6.45) Welche der folgenden funktionellen Gruppen werden durch Tetrahydrofolat-abhängige Enzyme übertragen? Welche Antworten sind richtig? ............. (1 Punkt) A B C D Funktionelle Gruppe C O H -CH3 -CH2-CH3 O C CH3 6.46) Zum Vitamin A: Vitamin A ist ein fettlösliches Vitamin und gehört zur Stoffklasse der …… . Der menschliche Organismus kann Vitamin A aus .............. herstellen, die mit der Nahrung aufgenommen werden. Vitamin A kann vom Organismus umgewandelt werden in .................. (Zusammen 1 Punkt). Nennen Sie zwei Körperfunktionen, für die Vitamin A oder dessen Oxidationsprodukte essentiell sind. (1 Punkt) 73 74 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.47) Coenzyme: Bitte ordnen Sie den folgenden Reaktionen, die für den Reaktionsablauf benötigten Coenzyme zu. 1. Pyruvat → Oxalacetat 2. Pyruvat → Acetyl-CoA 3. Pyruvat → Lactat 4. Succinat → Fumarat 5. HMG-CoA → Mevalonat a) FAD, b) NADPH, c) Biotin, d) NADH, e) Thiaminpyrophosphat (3 Richtige Zuordnungen 1 Teilpunkt, max. 2 Punkte) 6.48) Ordnen Sie die folgenden Modifizierungen von Proteinen den entsprechenden Aminosäuren zu (2 Punkte, je 2 Richtige Antworten 1 Teilpunkt): (A) Phosphorylierung 1. Asparagin (B) Palmitoylierung 2. Glutamat (C) N-Glykosylierung 3. Serin (D) Carboxylierung 4. Cystein 6.49) Vitamine sind als Bestanteile von Coenzymen an wichtigen enzymkatalysierten Reaktionen beteiligt. Bitte ordnen Sie nachfolgenden Vitaminen die unten angegebenen Reaktionen zu (2 Punkte; Je 2 Richtige 1 Teilpunkt) A. Riboflavin (Vit. B2) …………………………………… B. Pyridoxal (Vit. B6) …………………………………… C. Ascorbinsäure (Vit. C) …………………………………… D. Phyllochinon (Vit. K) …………………………………… Enzymkatalysierte Reaktion: a) Carboxylierung, b) Hydroxylierung, c) Wasserstoffübertragung, d) Transaminierung 6.50) Bitte ordnen Sie der Synthese folgender Substanzen die unten aufgeführten Coenzyme sinnvoll zu (2 Punkte; 3 Richtige = 1 Teilpunkt): A. Thymidylat …………………….. B. Succinyl-CoA …………………….. C. Steroidhormone …………………….. D. Oxalacetat …………………….. E. ∆2-trans-Enoyl-CoA …………………….. Coenzyme: a) FAD, b) Thiaminpyrophosphat, c) Tetrahydrofolat, d) Biotin, e) NADPH 6.51) Coenzyme (2 richtige Antworten = 1 Punkt, Maximal 2 Punkte) Welche drei Stoffwechselwege werden durch Thiaminmangel (Vitamin B1-Mangel) direkt beeinträchtigt? 74 75 Stephan Gromers Biochemie-Skript A. Pentosephosphatweg B. Beta-Oxidation von Fettsäuren C. Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA D. Gluconeogenese E. Citratcyclus 6.52) Welche beiden Aussagen zur Vitamin B2-Gruppe treffen zu? (2 Punkte) A) Die Vitamin-B2-Gruppe umfasst FAD, FMN und Riboflavin B) Die Vitamin-B2-Gruppe umfasst Thiamin und Thiaminpyrophosphat C) Die Vitamin-B2-Gruppe umfasst NADH und NADPH D) Durch ausreichende Zufuhr von Nicotinamid mit der Nahrung kann ein Vitamin-B2Mangel behoben werden E) Vitamin-B2 absorbiert unter anderem im sichtbaren Wellenlängenbereich 6.53) Fettlösliche Vitamine (2 Punkte; 1 richtige Antwort =1 Teilpunkt) Welche beiden der folgenden Aussagen über fettlösliche Vitamine sind richtig? A) Vitamin K ist ein Cofaktor für die Carboxylierung von Glutamatseitenketten und spielt eine wichtige Rolle bei den molekularen Vorgängen des Sehvorgangs. B) Vitamin D ist als einziges Vitamin ein Derivat des Cholesterins C) Vitamin E ist eine vom Cholesterin abgeleitete Verbindung, die eine entscheidende Rolle beim Schutz von biologischen Membranen vor hochreaktiven Sauerstoffradikalen spielt. D) Bei der enzymatischen Bildung von Vitamin K wird UV-Licht benötigt, ein Vorgang dem Vitamin K Antagonisten entgegenwirken. E) Nach der Bildung von Vitamin A aus β-Carotin kann durch Oxidation auch Retinsäure gebildet werden, die als Signalmolekül die Genexpression beeinflussen kann. 6.54) A. Ordnen Sie folgende Begriffe sinnvoll zu: Ascorbinsäure, Calciol (Cholecalciferol), Cobalamin, Phyllochinon und Retinol Vitamin A ist .................. Vitamin B12 ist ................ Vitamin C ist ................. Vitamin D ist .................. Vitamin K ist ................. B. Ordnen Sie die klinischen Begriffe den entsprechenden Vitaminmangel-Zuständen zu Klinischer Begriff Vitaminmangelzustand 1. Rachitis und Osteomalazie A. Vitamin A-Mangel 2. Scorbut B. Vitamin B12-Mangel 3. Xerophthalmie und Nachtblindheit C. Vitamin C-Mangel 4. Blutgerinnungs-Störungen D. Vitamin D-Mangel (= UV-Mangel) 5. Funiculäre Myelose und „perniziöse“ Anämie E. Vitamin K-Mangel 75 76 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.55) A. Nennen Sie 3 Coenzyme des Pyruvatdehydrogenase-Komplexes B. Welches Produkt entsteht bei der durch den Pryuvatdehydrogenase-Komplex katalysierten Umsetzung von Pyruvat? 6.56) Coenzyme (2 Punkte; 2 richtige = 1 Teilpunkt): In welchen 2 Reaktionswegen wird Biotin als Coenzym benötigt? A. Glucose → Pyruvat B. Pyruvat → Glucose C. Acetyl-CoA → Cholesterol D. Acetyl-CoA → Fettsäuren E. Oxalacetat → Glucose 6.57) Eisenstoffwechsel (3 Punkte, je 1 Teilpunkt) A. Die Gesamtmasse an Eisen in einem gesunden Europäer beträgt etwa a. 0.3 – 0.5 mg b. 3 – 5 mg c. 30 – 50 mg d. 300 – 500 mg e. 3 – 5 g B. Etwa 2/3 des Körpereisens sind im Blut an ........... (Protein) gebunden C. Das Transportprotein für Eisen im Blutplasma ist ................ 76 77 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7 Aminosäuren, Proteine, Harnstoffzyklus 7.1) Aus welchen Aminosäuren besteht das folgende Tripeptid? + NH3 H N O - O H O O CH2 SH N H O - O (1) (2) (3) Die drei Aminosäuren sind an ihrem α-C-Atom mit den Ziffern 1,2 und 3 gekennzeichnet. Nennen Sie ihre Namen: 1:......................... 2:......................... 3:......................... Zwischen welchen Aminosäuren tritt eine atypische Peptidbindung auf? 7.2) Ein gekoppelter enzymatisch optischer Test zur quantitativen Bestimmung von L-Aspartat enthält in einem geeigneten Puffer L-Aspartat und 2-Oxoglutarat. Formulieren Sie die Reaktionsfolge, nach der die Bestimmung abläuft. Ergänzen Sie die Reaktionsgleichung und geben Sie die Enzymnamen an. L-Aspartat + 2 Oxoglutarat 7.3) Zur Synthese von Glykoproteinen: Welche Aussage ist falsch? 1. An O-glykosidischen Bindungen sind Serin- und Threoninseitenketten des Proteins beteiligt. 2. Glykoproteine können nur in der Leber synthetisiert werden. 3. N-glykosidische Bindungen werden durch Übertragung der Kohlenhydratkette von Dolicholphosphat auf bestimmte Asparaginreste des Proteins geknüpft. 4. Der Proteinanteil wird in das endoplasmatische Reticulum transloziert. 7.4) Zur Struktur des Kollagens: Für den Aufbau der Kollagentripelhelix ist es Voraussetzung, dass jede 3. Aminosäure ein ................ ist. Eine andere häufige Aminosäure ist Hydroxyprolin. Hydroxyprolin entsteht aus ................... durch ...................... . Cofaktor für diese Reaktion ist ....................................... 7.5) Wie entsteht ein biogenes Amin? ................................................ . Nennen Sie zwei biogene Amine und deren Funktion. ............................................. . 77 78 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.6) Benennen Sie die beiden abgebildeten Aminosäuren. OH + O + H3N - N H H - OH O O + O H3N 1) ............................. 2) ............................. In welchem Protein sind sie typischerweise enthalten? ............. .An der posttranslationalen Modifikation der beiden Aminosäuren sind zwei Enzyme beteiligt, die den gleichen Cofaktor zur Reaktion benötigen. Nennen Sie diesen Cofaktor. ............................ 7.7) Die dargestellte Aminosäuresequenz enthält die Aminosäuren: 1 2 3 OH O NH O NH NH O S NH CH3 + NH2 H2N 1.) ......................... 2.) ............................. 3.) ............................... Viele Enzyme werden durch cAMP-abhängige Phosphorylierung mit ATP in ihrer Aktivität beeinflusst. An welcher Aminosäure (1-3) könnte in der dargestellten Teilsequenz durch eine cAMP-abhängige Kinase phosphoryliert werden? 7.8) Ordnen Sie die Aminosäuren Methionin, Aspartat, Glutamin, Tyrosin, Cystein den entsprechenden Stoffwechselreaktionen zu. Synthese von GMP aus IMP : ..................................... Synthese von Glutathion : ..................................... Methylierung : ..................................... Noradrenalinsynthese : ..................................... Harnstoffzyklus : ..................................... 7.9) Geben Sie für die folgenden Plasmaproteine den Ort ihrer Synthese an: Ort der Synthese (Organ) Albumin γ-Globuline Caeruloplasmin Transferrin Fibrinogen Plasminogen 78 79 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.10) An welcher Aminosäure wird bei der N-Glykosylierung von Proteinen der Zuckerrest addiert? ...................... An welchen zwei Aminosäuren wird bei der O-Glykosylierung von Proteinen der Zuckerrest addiert: 1)......................... 2.) ........................ 7.11) In fast allen eukaryontischen Zellen finden sich langgestreckte hohlzylinderförmige Proteine mit einem Querschnitt von ~ 30 nm, die an mannigfachen Gestalts- und Kontraktionsprozessen beteiligt sind. Sie werden aus den beiden globulären Untereinheiten ...................... und ......................... gebildet. Die Bildung ist ein ......... abhängiger Prozess, der durch das Gift der Herbstzeitlosen, das ................. gehemmt wird. 7.12) Viele Neurotransmitter und Gewebshormone sind biogene Amine. Biogene Amine entstehen durch .......... aus ........., z.B. aus .......... γ-Aminobutyrat. Coenzym ist ........... 7.13) Nennen Sie drei verschiedene chemische Wechselwirkungen bzw. Bindungen, die an der Ausbildung der Tertiärstruktur eines Proteins beteiligt sind. 7.14) Kollagen ist ein Strukturprotein. Seine Quartärstruktur setzt sich aus ..... Polypeptidketten zusammen. Typisch ist der Gehalt an der Aminosäure ..............., für deren Bildung das Vitamin ...... benötigt wird. 7.15) Ordnen Sie die Proteinstrukturmerkmale: Peptidbindung, Tryptophanrest, Asparaginrest, Serinrest, Glutamatrest und Lysin- und Argininreste sinnvoll zu: a) Absorption bei 280 nm b) N-Glykosylierungsstellen c) Carboxylierungsstellen bei Blutgerinnungsproteinen d) Phosphorylierungsstellen e) Reaktion mit Biuret-Reagens f) Spaltstelle für Trypsin und andere Serinproteasen 7.16) Geben Sie zu folgenden biogenen Aminen die zugehörenden Aminosäuren an. a) Ethanolamin: .............. b) Cysteamin: ........... c) γ-Aminobutyrat: ........... 7.17) Proteasen sind bei der gastro-intestinalen Verdauung wesentlich. Nennen sie zwei davon prinzipiell unterschiedliche biologische Prozesse, bei denen Proteasen eine Rolle spielen. 1)..................................... 2.)............................. 7.18) Formulieren Sie die von Glutamat - Oxalacetat-Transaminase und von Glutamat - Pyruvat - Transaminase katalysierten Reaktionen: 79 Stephan Gromers Biochemie-Skript 80 Glutamat + Oxalacetat Glutamat + Pyruvat Welches Coenzym ist an beiden Reaktionen beteiligt? ............................... 7.19) Benennen Sie die mit 1 und 2 bezeichneten Verbindungen: - + H3 N COO - COO + S CH3 Ad Rib + H3 N HN - COO - COO + NH2 S + NH2 H3C N + Ad Rib (1) ....................... Guanidinoacetat S-Adenosylhomocystein NH2 NH2 (2) .......................... 7.20) Proteine (z.B. Fibrinogen) enthalten Sulfatester. a) Nennen Sie die aromatische Aminosäure, die mit dem Sulfatrest verestert ist: ............... b) Wie heißt die aktivierte Verbindung, die den Sulfatrest bereitstellt? ..................... 7.21) Es werden ketoplastische und glucoplastische Aminosäuren unterschieden. Das Kohlenstoffgerüst glucoplastischer Aminosäuren kann zur Neubildung von Glucose herangezogen werden. a) Nennen Sie 2 glucoplastische Aminosäuren: 1.) ................... 2.) ..................... b) Nennen Sie das Molekül des Citratzyklus, über welches die Kohlenstoffatome dieser Aminosäuren in die Gluconeogenese eingeführt werden. ....................... 7.22) Ordnen Sie die Proteinstrukturmerkmale: Asparaginreste, Serinreste und Glutamatreste sinnvoll zu : a ) N-Glykosylierungsstellen b ) Carboxylierungsstellen in Gerinnungsproteinen c ) Phosphorylierungstellen (durch Proteinkinasen) 7.23) Wie groß ist die Nettoladung (+, - oder 0) des Lysins bei: a) pH = 5: .... pH = 6: .... pH = 9: .... b) Bei welchem pH-Wert ist die Carboxylgruppe in der Hälfte der Moleküle disozziiert? - + COO H3 N + NH3 pK1=2 pK2=8 pK3=10 7.24) Die Aminosäure Serin spielt bei zellulären Prozessen wie z.B der O-Glykosylierung von Proteinen oder der Aktivität von Serin-Proteasen eine wichtige Rolle. Schreiben Sie die chemische Formel von Serin auf und markieren Sie die funktionelle Gruppe, die an den 80 81 Stephan Gromers Biochemie-Skript oben genannten Reaktionen beteiligt ist. 7.25) Proteine haben unterschiedliche Funktionen. Sie haben enzymatische Funktion, Transportfunktion, sie sind Bestandteil des Cytoskeletts oder membranständige Rezeptoren. Geben Sie für jede der oben genannten Funktionen je ein Beispiel: 7.26) Aspartat ist eine Aminosäure, die bei so wichtigen Stoffwechselreaktionen wie Pyrimidinund Purinsynthese oder Harnstoffzyklus beteiligt ist. Asparagin, ein Derivat des L-Aspartats, ist Oligosaccharidakzeptor bei N-Glykosylierungen von Proteinen im endoplasmatischen Retikulum. Zeichnen Sie die chemischen Formeln von Aspartat und Asparagin auf. 7.27) Ein Proteindimer wird durch 4 Disulfidbrücken zusammengehalten. Welche Aminosäure ist an der Ausbildung der Disulfidbrücken beteiligt? ........ . Welchen Bindungstyp repräsentiert die Disulfidbrücke? ................ Durch welche der angegebenen Verbindungen kann die Disulfidbrücke nichtenzymatisch gespalten werden? a) HO-CH2-CH2-SH (β-Mercaptoethanol) b) NADH c) Glutathion d) Glutathiondisulfid 7.28) Glutamat steht im Mittelpunkt des Aminosäurestoffwechsels. Ergänzen Sie die fehlenden Verbindungen. Welches Coenzym ist an den Transaminase-reaktionen beteiligt? Aspartat Pyruvat α-Ketoglutarat α-Ketoglutarat Glutamat ATP ADP + Pi 7.29) Ergänzen Sie das Schema: 1 Im Falle einer Blockierung der Reaktion, die zu Verbindung 1 führt, werden die Verbindungen 2) und 3) vermehrt gebildet. Um welches Krankheitsbild handelt es sich dabei? NH3 Phenylalanin α-Ketoglutarat Glutamat 2 NADH + H+ NAD+ 3 7.30) Benennen Sie die Aminosäuren im folgenden Proteinsequenzauschnitt (siehe nächste Seite).Viele Proteine enthalten Oligosaccharidreste (Glykoproteine). An welchen funktionellen Gruppen in der dargestellten Teilsequenz könnte glykosyliert werden? (Bitte funktionelle Gruppen durch Einkreisen eindeutig markieren.) 81 82 Stephan Gromers Biochemie-Skript O NH O NH NH O H3C O NH2 7.31) Zum Stoffwechsel der α-Aminogruppe von Amino-säuren. Ergänzen Sie die im Reaktionsschema fehlenden Verbindungen. 7.32) Ergänzen Sie das Stoffwechselschema an 3 Stellen. Aus welchem Stoffwechselweg stammt dieser Auschnitt: .................... Wo finden die dargestellten Reaktionen statt? Organ: ........... Zelluläre Lokalisaton: ............ 7.33) Kreatinphosphat stellt für den Muskel eine wichtige Energiereserve dar. Ergänzen Sie das Schema zu seiner Synthese an 3 Stellen (1,2,3) 7.34) Ergänzen Sie das Schema an 2 Stellen. Welcher Stoffwechselweg ist ausschnittsweise dargestellt? ....................... Finden die dargestellten Reaktionen in einem oder in mehreren Geweben statt? .................. In welchem Zellkompartiment laufen diese Reaktionen ab? ........................... 82 OH 83 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.35) In diesem cyclischen Stoffwechselprozess wird welche Verbindung gebildet? .......... Wie heißen die beiden Stoffe, die je ein NAtom für diese Verbindung zur Verfügung stellen? Tragen Sie diese drei Namen in die leeren Kästchen (1-3) ein. 7.36) Wie wandern die folgenden drei Proteine in der Elektrophorese bei pH = 7,5? LDH: IP = 5; Globin: IP = 7,5 ; Lysozym: IP = 11 (IP: Isoelektrischer Punkt). Zutreffende Lösung (A-E) auswählen. Wanderung zur A B C D E Kathode (-) --LDH Globin,LDH --Lysozym Keine LDH Globin --Globin Globin Anode (+) Globin,Lysozym Lysozym Lysozym Lysozym,LDH LDH 7.37) Welchen isoelektrischen Punkt besitzt eine Monoaminodicarbonsäure mit folgenden pKWerten: pKSäure1 = 2,5; pkSäure2 = 4,5; pKBase = 8,5? 7.38) Die Aminosäuresequenz des gefragten Proteins kann durch eine wiederholte Tripeptidsequenz Gly-X-Pro bzw. Gly-X-Hyp beschrieben werden (X=beliebige Aminosäure; Hyp = Hydroxyprolin) 1) In welchem Protein kommen diese sich wiederholenden Tripeptidsequencen vor? 2) Welche Sekundärstruktur besitzt das Protein? 3) In welchem Gewebe ist dieses Protein Hauptbestandteil? 7.39) Das Enzym Glutaminsynthetase ist wesentlich an der Beseitigung von metabolischem Stickstoff beteiligt. Für seine Reaktion benötigt das Enzym 2 Substrate und 1 Coenzym. 1) Wie heißen die beiden Substrate? ........................... , .................... 2) Welches für Synthetasen charakteristische Coenzym wird benötigt? ............ 7.40) Die gezeigte Aminosäure hat pKWerte von pK1= 2,5 und pK2= 9,5. Geben Sie die ungefähren pH-Werte an, bei denen der entsprechende Ionisierungsgrad der Aminosäure vorherrscht. + NH3 H C COOH + - H + +H R 83 + NH3 + -H - H C COO R + +H NH2 H C COO R 84 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.41) Ammoniumionen werden unter Energieaufwendung zu Harnstoff als Ausscheidungsprodukt umgewandelt. Wieviele Phosphorsäureanhydrid-Bindungen werden gespalten um 1 Molekül Harnstoff zu bilden? .......... (Kästchen müssen nicht ausgefüllt werden) 7.42) Welche der folgenden Aussagen ist falsch? Glutamin ist direkter Stickstoffdonator für die A. Bildung von Glucosamin-6-Phosphat B. B. Synthese von CTP aus UTP C. Synthese von Harnstoff D. Bildung von 5-Phosphoribosylamin (Purinnukleotidsynthese) E. Synthese von Carbamoylphosphat im Cytosol. 7.43) Nennen Sie die α-Ketosäure, die bei der Transaminierung der folgenden Aminosäuren entsteht: a) Aspartat : ................................. b) Glutamat : ................................. c) Alanin : ................................. 7.44) Welche der folgenden Aminosäuren sind für den Menschen essentiell? a) Leucin b) Lysin c) Phenylalanin d) Alanin e) Tryptophan f) Glutaminsäure 7.45) Warum heißen die Mitglieder der Serinproteasenfamilie Serinproteasen? Nennen Sie ein Beispiel einer Serinprotease. 7.46) Proteine können aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften voneinander getrennt werden. Ordnen sie die folgenden maßgeblichen Eigenschaften den folgenden Trennverfahren zu: Löslichkeit, Ladung, Molekülgröße, Antigenität Immunpräzipitation ? ........................................................... Gelpermeationschromatographie ? ........................................................... Neutralsalzfällung ? ........................................................... Ionenaustauschchromatographie ? ........................................................... 84 85 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.47) Ergänzen Sie das Schema an 4 Stellen: Welche beiden Reaktionen (1;2) führen zur Verbindung 3 (allgemeine Bezeichnung) Wie nennt man die Verbindungen (4), die durch Decarboxylierung aus Aminosäuren entstehten? 7.48) Nennen Sie zwei Aminosäuren, die unmittelbar aus einem Metaboliten des Citratcylus synthetisiert werden können und den entsprechenden Metaboliten. 1. 2. Aminosäure .................... .................... Metabolit .................... .................... 7.49) Was versteht man 1) unter einem homooligomeren u. 2) einem heterooligomeren Protein? 7.50) Wie heißt das rechts abgebildete Molekül? In welchem Gewebe kommt es hauptsächlich vor? Welche beiden Aminosäuren sind an seine Biosynthese beteiligt? Welcher C1-Überträger stellt die Methylgruppe zur Verfügung? + NH2 P NH N CH3 - COO 7.51) Zwei prinzipielle Möglichkeiten der Modifikation von Enzymaktivitäten sind dargestellt. Tragen Sie jeweils ein typisches Beispiel in die leeren Kästchen ein. Peptid 1 2 3 4 ATP 85 ADP 86 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.52) Sie haben unter Praktikumsbedingungen Glutamat, Leucin und Alanin auf einer DC-Platte aufgetrennt und vergessen, die Vergleichsaminosäuren mitlaufen zu lassen. Nach Ihren Erfahrungen aus dem Praktikum, können Sie die Flecken den entsprechenden Aminosäuren zuordnen. Schreiben Sie die Namen der Aminosäuren neben die Flecken 7.53) Die pK-Werte einer neutralen Aminosäure sind pK1=2.5, pK2=9.5. 1.) Welchen isoelektrischen Punkt hat die Aminosäure? ........... 2.) Wie ist der Ladungszustand der Carboxylgruppe (Angaben beziehen sich auf % geladene Gruppe)? Bitte richtige Antwort ankreuzen ! a) pH 2.5 [ ] 25 % [ ] 50 % [ ] >99% b) am I.P. [ ] 0% [ ] 50 % [ ] >99% c) bei pH 9.5 [ ] 10% [ ] 50 % [ ] >99% 3.) Bei welchem pH-Werten puffert diese Aminosäure am stärksten? 7.54) Biogene Amine entstehen aus Aminosäuren durch ........... (Reaktionstyp). Cofaktor der Reaktion ist ............... . Wie heißen die aus folgenden Aminosäuren abgeleiteten biogenen Amine: Glutamat: ............... Serin ............. 7.55) Wie heißt das Enzym, das diese Reaktion katalysiert? In welchem Gewebe kommt das Enzym in hoher Aktivität vor? Welche Energie (∆G0´) wird bei der Hydrolyse des Enzymsubstrates frei (ungefähr in kcal oder kJ/mol)? - - COO COO N C NH PO32H3C + NH2 N C NH2 + + ADP + H ATP + H3C + NH2 7.56) Wie heißt die abgebildete Verbindung: H3N+-CH2-COONennen Sie zwei niedermolekulare Biomoleküle, an deren Synthese diese Verbindung beteiligt ist. 7.57) Geben Sie die Ladung der folgenden Aminosäuren bei pH 6,1 an. Glutamin IP=6,1 ........ Asparaginsäure IP=3,2 ....... Histidin IP=7,0 ........ Lysin IP=9,9 ....... 86 Stephan Gromers Biochemie-Skript 87 7.58) Setzen Sie das beteiligte Coenzym im entsprechenden Oxidationszustand in nebiger Reaktion ein. Wie heißt das Enzym, das diese Reaktion katalysiert? Zu welcher Enzymhauptgrupe zählt das Enzym? - + H3 N - COO COO O + H2O + ........ + NH4 + ....... + - - COO COO 7.59) Zwischen zwei benachbarten Peptidketten eines Proteins kann es zur Ausbildung von Wechselwirkungen bzw. chemischen Bindungen kommen. Benennen Sie die folgenden Bindungstypen: A B C D O H N H3C + CH HC NH3 - OOC S S H3C 7.60) Wie heißt die folgende Verbindung? ......... H2N-CO-NH2 In welchem Organ wird sie gebildet?.......... Welche Verbindung ist die direkte Vorstufe bei ihrer Bildung? .................. 7.61) Aus überschüssigen Aminosäuren und Glucose werden in der Leber ............ gebildet, aus denen nach Veresterung mit Glycerin .................... entstehen. 7.62) Überschüssiger Aminostickstoff wird beim Menschen in Form von Harnstoff ausgeschieden. Wo findet die Harnstoffsynthese statt (Organ und das/die Zellkompartiment(e))? Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Harnstoffsynthese ist die Bildung von ................. . 7.63) Nennen Sie vier hydrophobe Aminosäuren, die z.B. häufig in Transmembrandomänen von Membranproteinen vorkommen. 7.64) Die folgenden räumlichen Strukturen eines Proteins sind den aufgeführten Konformationen zuzuordnen: α-Helix, Domaine, β-Faltblatt, Aminosäurensequenz, dimeres Protein Konformationsformen: Quartärstruktur .................... Tertiärstruktur .................... Primärstruktur .................... Sekundärstruktur .................... 7.65) Zu Membranproteinen: Membranproteine werden durch hydrophobe Transmembrandomänen stabil in biologische Membranen verankert. Nennen Sie eine weitere Möglichkeit der Membranverankerung von Proteinen. 87 88 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.66) Polypeptide können α-Helix- und/oder β-Faltblattstrukturen ausbilden. 1.) Wodurch werden diese Strukturen stabilisiert? 2.) Welche Bauteile der Aminosäuresequenz ist daran beteiligt? 7.67) L-Lysin besitzt folgende pK-Werte (gerundet): pKa =2.2; pKb1 = 9,0; pKb2 = 10,5. Berechnen Sie den isoelektrischen Punkt mit Angabe des Rechenweges. 7.68) Zur Kollagenbiosynthese: Die Reifung des Kollagens benötigt intrazelluläre und extrazelluläre Reaktionen. Ordnen Sie den folgenden Reaktionen ihre Lokalisation zu. Extrazellulär Intrazellulär a) Hydroxylierung von Prolyl- und Lysylresten b) Tripelhelix- und Disulfidbildung c) Glykosylierung d) Wirkung der Lysyloxidase e) Mikrofibrillenbildung und Quervernetzung 7.69) Die fibrilläre Struktur des Fibrinogens wird durch die abstoßende Wirkung von Tyr-OSulfatresten aufrecht erhalten. Wie heißt die aktivierte Form des Sulfats, die in vivo das Sulfat auf die aromatische Hydroxylgruppe eines Tyrosinrestes in Fibrinogenmoleküle überträgt und über welchen Bindungstyp ist der Sulfatrest in der aktivierten Form verknüpft? Aktivierte Form des Sulfates (Name):....................... Bindung des Sulfats in diesem Molekül: ..................................... 7.70) Zu Membranproteinen Membranproteine sind wasserunlöslich. Benennen Sie den Grund für diese Wasserunlöslichkeit: (1 Teilpunkt) ....... Welche Substanzen vermitteln Wasserlöslichkeit von Membranproteinen im Reagenzglas? (1 Teilpunkt) 7.71) Nennen Sie drei Aminosäuren in Enzymen oder Proteinen, die durch Phosphorylierung modifiziert werden können. 1. .......... 2. ......... 3. .......... Führt diese Proteinphosphorylierung in jedem Falle zu einer Aktivierung des Enzyms? 7.72) Die hier gefragte Sekundärstruktur wurde zuerst in fibrillären Proteinen der Seide entdeckt. In dieser Struktur ist die Polypeptidkette in Zickzack-Form gefaltet und miteinander interagierende Polypeptidketten können sowohl parallel wie antiparallel angeordnet sein. Wie nennt man diese Sekundärstruktur? ........................ (1 Punkt) 88 89 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.73) Bei der Desaminierung von Aminosäuren anfallender Ammoniak wird als Harnstoff ausgeschieden. Welche Aminosäuren sind unmittelbare Lieferanten der beiden NH2-Gruppen im Harnstoffmolekül und über welche Reaktion werden die Aminogruppen der anderen Aminosäuren auf die entsprechende α-Ketosäure übertragen? Aminosäuren: 1)............. 2)................ (Zusammen 1 Teilpunkt) Reaktion: ................................ (1 Teilpunkt) 7.74) Wieviele Bindungsstellen hat ein allosterisch reguliertes Enzymmolekül mindestens? Begründen Sie Ihre Aussage und nennen Sie ein Beispiel. 7.75) Zur Struktur von Proteinen: Die Quartärstruktur eines Proteins macht Aussagen über (Falsche Aussagen streichen) A) Die Länge der Proteine Richtig Falsch B) Die Faltung der Proteine Richtig Falsch C) Die Anzahl an Proteinuntereinheiten Richtig Falsch Nennen Sie ein Beispiel für ein Protein mit Quartärstruktur 7.76) Zum Phenylalanin A. Phenylalanin ist eine nicht-essentielle Aminosäure richtig/falsch Phenylalanin ist eine glucogene Aminosäure richtig/falsch (1 Teilpunkt) B. Der Abbau von Phenylalanin verläuft über die Aminosäure ............ (1 Teilpunkt) 7.77) Zur Proteinstruktur A. Nennen Sie mindestens zwei Arten kovalenter oder nicht-kovalenter Bindungen oder Wechselwirkungen, die an der Faltung von Proteinen beteiligt sind. (1 Teilpunkt) B. Nicht korrekt gefaltete Proteine können intrazellulär abgebaut werden. Dieser Vorgang ist von ...................als Energiequelle abhängig und findet in einem cytosolischen Partikel statt, welches als ....................................bezeichnet wird. Die zum Abbau vorgesehenen Protein müssen vorher mit dem Protein...........................markiert werden. (1 Teilpunkt) 7.78 Zur Harnstoffbiosynthese A. Sinn und Zweck des Harnstoffcyclus ist .......... Ort der Harnstoffbiosynthese ist .........................(Organ).(1 Teilpunkt) B. Der erste Schritt des Harnstsoffcyclus ist die Bildung von ...............und findet im .................(Zellkompartiment) statt.(0.5 Teilpunkte) C. Im Harnstoffcyclus wird ATP verbraucht richtig/falsch Im Harnstoffcyclus wird ATP gebildet richtig/falsch.(0.5 Teilpunkt) 89 90 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.79) Glykoproteine A. Welche Aussagen zu Glykoproteinen sind richtig (Mehrfachnennungen sind möglich) a) Glykoproteine enthalten Zuckerstrukturen, die sich aus mehreren unterschied-lichen Zuckern zusammensetzen b) Glykoproteine werden im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert c) Die Anheftung von Zuckerresten erfolgt an der Plasmamembran d) Die Glykosylierung erfolgt teilweise cotranslational (1 Teilpunkt) B. Welche Aminosäuren können der Verknüpfung mit Zuckerresten dienen? C. Nennen Sie 2 Beispiele für Glykoproteine (B & C je 0.5 Teilpunkte) 7.80) Zum Aminosäurenstoffwechsel A. Bei der durch Transaminasen katalysierten Übertragung von ............. (chemische Gruppe) aus Aminosäuren wird .................... als Coenzym benötigt. (1 Teilpunkt) B. Als Substrat oder Produkt ist bei Transaminierungen stets die Aminosäure ................... beteiligt. Aus dieser Aminosäure entsteht bei der Transaminierung ................ (Reaktionsprodukt) (1 Teilpunkt) 7.81) Proteine Welche Aussagen zu Proteinen sind richtig (2 Punkte ohne Teilpunkte) a) Die physikalischen Eigenschaften von Proteinen hängen von der Aminosäuresequenz ab b) Proteine sind grundsätzlich wasserlöslich c) Proteine können durch Austausch einer einzigen Aminosäure ihre Funktionalität verlieren d) Plasmamembranproteine werden im Cytoplasma synthetisiert 7.82) Proteingemische können durch Elektrophorese aufgetrennt werden (Je 1 Teilpunkt). A. Aufgrund welcher Eigenschaft werden Proteine bei der SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese aufgetrennt? Begründen Sie Ihre Antwort B. Bei welchen Molekulargewichten detektieren Sie im SDS-Gel Proteinbanden, wenn Sie Immunglobuline der Klasse G (Molekulargewicht ca. 150 kDa) in Gegenwart von Mercaptoethanol analysieren? Skizzieren Sie bitte schematisch die Struktur eines IgG-Moleküls und bezeichnen Sie die Untereinheiten. 7.83) Im Praktikum haben Sie Proteine durch SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese aufgetrennt. Welche drei Antworten treffen für die Rolle von SDS bei dieser Methode zu? A. Gibt Proteinen eine negative Gesamtladung. B. Erlaubt Auftrennung von Proteinen aufgrund ihrer Eigenladung. C. Denaturiert Sekundär- und Tertiärstruktur von Proteinen 90 Stephan Gromers Biochemie-Skript 91 D. Spaltet Disulfidbrücken E. Erlaubt Auftrennung von Proteinen aufgrund der Grösse ihrer Untereinheiten. Richtig sind …….. (2 Punkte; 2 Richtige 1 Teilpunkt) 7.84) Proteine gehören zu den natürlichen Puffersubstanzen. Ihre Pufferfähigkeit bei physiologischem pH-Wert ist überwiegend bedingt durch: Richtig ist……. (2 Punkte) A. Ihre Disulfidbrücken B. Die Aminosäuren Glycin und Alanin C. Die Aminosäuren Glutaminsäure und Asparaginsäure D. Die Aminosäure Histidin E. Ihre Peptidbindungen 7.85) Welche Aussage ist falsch? (2 Punkte ohne Teilpunkte) Zum Einbau einer Aminosäure im Verlauf der Proteinbiosynthese am Ribosom werden benötigt: Falsch ist: …. A. Eine Aminoacyl-tRNA in der Akzeptorstelle (Aminoacyl-Stelle) B. Eine jeweils für eine Aminosäure spezifische Peptidyltransferase C. Eine mit der Aminosäure oder Peptidkette beladene tRNA in der Donatorstelle (Peptidyl-Stelle) D. Elongationsfaktoren E. GTP 7.86) A. Ordnen Sie die Aminosäuren Isoleucin, Threonin, Aspartat und Lysin den folgenden Eigenschaften zu (1 Teilpunkt) Polar Sauer Hydrophob Basisch B. Welche zwei Aminosäuren besitzen eine Säureamidgruppe in der Seitenkette (bitte Namen ausschreiben, keine Abkürzung; 1 Teilpunkt): ……………. + …………… 7.87) Metabolitenbestimmung (2 Punkte ohne Teilpunkte). Formulieren Sie die beiden Gleichungen zur Bestimmung von Aspartat mittels enzymatisch-optischem Test. Asparat + + → + → Malat + 7.88) Polypeptide können α-Helix- und/oder β-Faltblattstrukturen ausbilden. (2 Punkte) A. Wodurch werden diese Strukturen stabilisiert? (1 Teilpunkt) B. Die Sekundärstruktur beruht auf Wasserstoffbrücken zwischen Hauptkettenatomen / Seitenkettenatomen (richtige Antwort unterstreichen; 0,5 Teilpunkte) C. Nennen Sie eine Krankheit, die auf einer Veränderung der Sekundärstruktur des Proteins beruht. (0,5 Teilpunkte) 91 92 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.89) Sie haben einen Zellextrakt aus Kaninchenleber mit Hilfe der SDS-Gelelektrophorese aufgetrennt und die Proteine auf eine Membran transferiert. Für den spezifischen Proteinnachweis eines Proteins auf der Membran stehen Ihnen Lösungen mit folgenden Komponenten zur Verfügung: a) Substrat, das mit der Peroxidase reagiert und ein Detektionssignal liefert b) Serum eines Kaninchens, das mit dem nachzuweisenden Protein immunisiert wurde c) Anti-Kaninchen-Immunglobulin aus der Ziege, mit Peroxidase gekoppelt d) Serum einer Maus, die mit dem nachzuweisenden Protein immunisiert wurde. Welche drei Komponenten benötigen Sie? Bitte geben Sie die Reihenfolge an, in der Sie die einzelnen Komponenten mit der Membran inkubieren (2 Punkte ohne Teilpunkte) Komponente 1: ……………………………. Komponente 2: ……………………………. Komponente 3: ……………………………. 7.90) Mittels SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese analysieren Sie ein Protein, das aus 2 Untereinheiten besteht, die über Disulfidbrücken miteinander verknüpft sind. A. Mit welchen zwei der nachfolgenden Substanzen können Sie Disulfidbrücken spalten? (1 Teilpunkt) a) b) c) d) e) SDS Trypsin Mercaptoethanol DNAse I Glutathion B. Die Spaltung einer Disulfidbindung in 2 SH-Gruppen stellt chemisch eine Oxidation/Reduktion dar. (0,5 Teilpunkte) C. An der Bildung von Disulfidbrücken in Proteinen ist die Aminosäure ………… beteiligt. (0,5 Teilpunkte) 7.91) Zur Harnstoffbiosynthese. Welche beiden Aussagen sind falsch? (2 Punkte) A. Die Harnstoffsynthese dient der Ausscheidung von Aminostickstoff B. Harnstoff wird vor allem in den Nieren gebildet C. Der erste Schritt der Harnstoffbiosynthese findet in den Mitochondrien statt D. Beide Stickstoffatome des Harnstoff stammen von Ammoniak E. Der geschwingkeitsbestimmende Schritt des Harnstoffcyclus ist die Bildung von Carbamoylphosphat 7.92) Welche zwei Aussagen zu Lysin sind richtig? (1 Punkt) A. Lysin wird beim Menschen aus Phenylalanin synthetisiert B. Lysin kommt in hydroxylierter Form in Kollagen vor C. Lysin ist eine aromatische Aminosäure D. Lysin ist an der Quervernetzung mancher Proteine beteiligt 7.93) A) Welche der aufgeführten Methoden ist geeignet, um das relative Molekulargewicht von 92 93 Stephan Gromers Biochemie-Skript Proteinen zu bestimmen? (1 Teilpunkt) a) Enzymatisch-optischer Test b) Proteolytische Spaltung mit Trypsin c) SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese d) Agarosegelelektrophorese e) Mit dem Lichtmikroskop B) Sie möchten mittels Immunoblot (Westernblot) ein bestimmtes, menschliches Protein nachweisen. Ihnen steht hierfür ein spezifischer Antikörper zur Verfügung, der in Mäusen produziert wurde (primärer Antikörper). Welchen sekundären Antikörper benötigen Sie für einen Immunnachweis? (1 Teilpunkt) a) In der Ziege produziertes Anti-Maus Immunglobulin b) In der Maus produziertes Anti-Ziege Immunglobulin c) In der Maus produziertes Anti-Mensch Immunglobulin 7.94) Welche Aussage zur Proteinstruktur trifft nicht zu? (2 Punkte) A. Der Austausch einer einzigen Aminosäure hat prinzipiell keinen Einfluss auf die Tertiärstruktur eines Proteins B. Die Primärstruktur eines Proteins ist in der Regel genetisch kodiert C. Durch Änderung der Tertiärstruktur können zuvor lösliche Proteine unlöslich werden D. Proteine mit Quartärstruktur bestehen aus mindestens zwei Untereinheiten E. Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Hauptkettenatomen sind maßgeblich an der Sekundärstruktur beteiligt 7.95) Aminosäuren: Welche Aussage zu Methionin trifft nicht zu? (2 Punkt) A. Ist eine essentielle Aminosäure B. Dient nach Aktivierung dem Stoffwechsel als Methylgruppendonor C. Bildet mit seinem Disulfid ein biologisch wichtiges Redoxsystem D. Kann mit ATP zu S-Adenosylmethionin aktiviert werden E. Findet sich bei Eukaryonten am N-terminalen Ende des Proteins 7.96) Bei der oxidativen Desaminierung von Glutamat entsteht Ammoniak, dessen Konzentration in den Zellen durch den Harnstoffcyclus gering gehalten wird. In welchem Zellkompartiment erfolgt dabei die Fixierung des Ammoniaks? (2 Punkte) A. Cytoplasma B. Mitochondrien C. Zellkern D. Endoplasmatischen Retikulum E. Lysosomen 7.97) A. Welches ungefähre Molekulargewicht besitzt ein Protein mit 500 Aminosäuren in einer einzigen Polypeptidkette? 93 94 Stephan Gromers Biochemie-Skript a) 5.000 b) 25.000 c) 55.000 d) 100.000 e) 200.000 B. Wieviel Fragmente entstehen bei der Spaltung von IgG mit Papain unter nicht reduzierenden Bedingungen? Bitte geben Sie das ungefähre Molekulargewicht der Fragmente an. IgG hat ein Molekulargewicht von ungefähr 150.000 Da (jede schwere Kette ca. 50.000 Da, jede leichte Kette ca. 25.000 Da). Bitte skizzieren Sie ein IgG Molekül und zeichnen Sie die Papainspaltstelle ein. 7.98) Enzymatisch-optischer Test A. Ergänzen Sie bitte nachfolgende Reaktionen zur Bestimmung von Aspartat: 1. Messreaktion: Aspartat + α-Ketoglutarat → Glutamat + ................. 2. Indikatorreaktion ................. + NADH + H+ → ................. + NAD+ B. Wie heissen die beiden Enzyme, die diese Reaktionen katalysieren? 7.99) Aminosäuren A. Welchen Wert hat der isolektrische Punkt (pI) von Glycin (pK1 = 2.4, pK2 = 9.8)? Bitte verwendete Formel angeben . B. Welche drei Aussagen zu Glycin treffen zu? a) Ist Voraussetzung für die Ausbildung der Tripelhelix in Kollagenen b) Besitzt ein chirales C-Atom c) Ist ein Substrat bei der Purinbiosynthese d) Kann zu einem gefäßaktiven Gewebshormon decarboxyliert werden e) Kann mit Cholsäure konjugiert werden 7.100) Welche drei Aussagen zur Proteinstruktur treffen zu? A. Wasserstoffbrücken stabilisieren die Sekundärstruktur (α-Helix, β-Faltblatt) eines Proteins B. An der Ausbildung der Quartärstruktur sind stets Cysteinreste beteiligt C. Der Austausch einer einzigen Aminosäure kann eine Änderung der Proteinstruktur bewirken D. Die Peptidbindung ist frei drehbar und ermöglicht die Vielfalt der Proteinstrukturen E. Aminosäuren mit hydrophoben Seitenketten sind in globulären Proteinen vorwiegend im Innern des Moleküls angeordnet 7.101) Aminosäuren (1 Punkt) - Welche Aussage zum Glutamat trifft nicht zu? A. Kann durch Transaminierung in α-Ketoglutarat umgewandelt werden B. Kann zu Homocysteine demethyliert werden C. Kann zu γ-Aminobutyrat (GABA) decarboxyliert werden D. Kann mit NH3 zu Glutamin umgesetzt werden E. Spielt in Form von Acetylglutamat eine Rolle bei der Regulation des Harnstoffcyclus 94 95 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.102) Proteine (1 Punkt) - Welche Aussage zur Proteinbiosynthese trifft zu? A. Da der genetische Code degeneriert ist, können auch nicht proteinogene Aminosäuren codiert werden. B. Nicht-proteinogene Aminosäuren sind essentielle Aminosäuren C. Die Aktivierung der Aminosäuren erfordert ATP D. Aminosäuren werden unspezifisch auf tRNAs übertragen E. Die Proteinbiosynthese erfolgt ausgehend vom C-terminalen Ende zum N-terminalen Ende des Proteins 7.103) Proteine (2 Punkte; 2 richtige = 1 Teilpunkt) - Welche 3 Aussagen zur Rolle des SDS (Natrium-Dodecylsulfat) bei der Auftrennung von Proteinen durch Polyacrylamidgelelektrophorese treffen zu? A. SDS entfaltet die Tertiärstruktur von Proteinen B. SDS spaltet Disulfidbrücken in Proteinen C. In Gegenwart von SDS wird die die Nettoladung von Proteinen negativ D. SDS erlaubt die Auftrennung von Proteinen aufgrund des relativen Molekulargewichtes E. SDS bewahrt die native Struktur von Proteinen 95 96 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8 Fette, Fettsäuren, Cholesterol und andere Lipide 8.1) Die nebenstehende Verbindung kommt nach längerem Fasten in hoher Konzentration im Blut vor. a) Bei dieser Verbindung handelt es sich um .......................... . b) Geben Sie die Sequenz der beiden Reaktionen an, mit denen sie in den oxidativen Stoffwechsel geschleust wird. H | CH3-C-CH2-COO| OH 8.2) Der Ketonkörper mit dem höchsten Blutspiegel ist .................................., welches aus ................................ und ................................ gebildet wird und durch .............. (Organ) ans Blut abgegeben wird. Der physiologische Nutzen des Ketonkörpers ............... ist gering, er wird z.T. über die Lunge ausgeschieden. 8.3) Der Transport von Lipiden zwischen Leber und den extrahepatischen Geweben erfolgt mit Hilfe von Proteinen.Geben Sie jeweils die wichtigste Transportform an für: a) Triglyceride : ................................ b) Cholesterin : ................................ c) Phospholipide : ................................ d) Fettsäuren : ................................ 8.4) In welchen der folgenden Verbindungen besitzt der Fettsäurerest ein hohes Gruppen übertragungspotential (energiereiche Verbindung)? a) Acyl-Adenylat: ................. b) Acyl-Coenzym A: ...................... c) Ceramid : ................. d) Triacylglycerin : ...................... 8.5) Nennen Sie die Transportformen bzw. den Transporteur für folgende Verbindungen im Blut. a) langkettige Fettsäuren : ................................ b) in der Darmmucosa synthetisierte Triglyceride : ................................ c) Cholesterin aus der Leber : ................................ d) in der Leber synthetisierte Triglyceride : ................................ 8.6) Bei welcher Reaktion des Lipidstoffwechsels entsteht die folgende Verbindung als Zwischenprodukt? Wie heißt das Enzym, das zur Bildung dieser Verbindung führt? O O H3C (CH2)14 C O P Ribose Adenin - O 8.7) Das Gehirn adaptiert sich im Hungerzustand auf die Verwertung von Ketonkörpern. Welche beiden anderen Organe können Ketonkörper normalerweise verwerten? Wie wird Acetacetat in den Stoffwechsel eingeschleust?: 96 97 Stephan Gromers Biochemie-Skript Acetacetat + ........................... → ................................ + ......................... Das aus Acetacetat gebildete Produkt wird anschließend in 2 Moleküle ........... gespalten. 8.8) Die familiäre Hypercholesterinämie ist durch eine starke Erhöhung der ...................... Konzentration im Serum gekennzeichnet, die mit der Erhöhung der Lipoproteinfraktion ........................ einhergeht. Nach Untersuchungen von Brown und Goldstein liegt der Hypercholesterinämie ein Defekt der ............................... zugrunde. 8.9) Freie Fettsäuren werden im Cytosol der R-C = O + ATP .................... + PPa \ Zelle durch Thiokinasen aktiviert. Welche OVerbindung entsteht im ersten Schritt der Enzymreaktion? Ergänzen Sie das Formelschema ! Durch welche Folgereaktion wird das Gleichgewicht zu Gunsten der Produktbildung verschoben? 8.10) Im Blutplasma werden die Anionen der Fettsäuren an .................. gebunden transportiert. Diese Bindung verhindert, dass die Fettsäureanionen mit dem Kation ....... schwerlösliche Salze bilden, und dass sie als ....................................... Zellmembranen lysieren. 8.11) Wie heißen die 3 wichtigsten am Aufbau der Zellmembran beteiligten Lipidklassen? 1.) ............................... 2.).............................. 3.)...................................... 8.12) Welches der beiden Moleküle ist am Stoffwechsel freier Fettsäuren beteiligt ...... und wie heißt es ? ......... Beschreiben Sie mit wenigen Worten die Funktion des Moleküls. a) b) CH3 + H3C N CH3 CH2 C OH + O H CH2 COO - O - H2N P O N - H C N CH2 COO - CH3 8.13) Die Biosynthese der Prostaglandine und Leukotriene geht von ....................... aus, die im Organismus des Menschen aus ........................... gebildet werden kann. Ein verbreitetes Arzneimittel ...........................(Name) hemmt die Synthese der Prostaglandine. 8.14) Welche Aussage zur Ketogenese ist falsch? A) Die Ketonkörpersynthese erfolgt in Mitochondrien. B) Die Ketonkörper werden in vielen Organen gebildet C) Aus 14C-markiertem Leucin kann 14C-markiertes 3-Hydroxybutyrat entstehen. D) 3-Hydroxybutyrat ist der Ketonkörper mit der höchsten Serumkonzentration. 8.15) Arachidonsäure ist Ausgangsverbindung für die Synthese verschiedener Mediatoren. Das 97 98 Stephan Gromers Biochemie-Skript Enzym Cyclooxygenase leitet die Synthese der ............................... ein. Das Enzym Lipoxygenase ist das erste Enzym bei der Synthese der ...................... . 8.16) Fettsäuren werden durch Adenosintriphosphat, Coenzym A und Carnitin aktiviert. Geben Sie die chemische Bindung der Fettsäure in den folgenden energiereichen Verbindungen an. A) Acyl-Adenylat: ........... B) Acyl-Coenzym A: .......... C) Acylcarnitin: ............ 8.17) Biologische Membranen enthalten Lecithin und Sphingomyeline. Wie heißen die Alkoholkomponenten, durch welche sich die beiden Lipide unterscheiden? ....................... ist im Lecithin enthalten, ..................... ist im Sphingomyelin enthalten. 8.18) Unterschiedliche Stoffwechselwege sind oft kompartimentiert. In welchem Kompartiment findet die Fettsäuresynthese statt? ................ . Der regulierte Schritt hierbei ist die ............. von Acetyl-CoA zu .............. Das Enzym heißt ............. und besitzt ................. als Coenzym. Dieses Enzym wird durch ............... inhibiert. Die Reaktion ist ....... abhängig. 8.19) Beschreiben Sie die Reihenfolge der Ereignisse bei der Fettsäurebiosynthese aus Kohlenhydraten: a) Spaltung von Citrat im Cytosol b) Carboxylierung von Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA c) Pyruvatbildung im Cytosol d) Bildung von Citrat aus Acetyl-CoA und Oxalacetat in den Mitochondrien e) Synthese von Acetoacetyl-ACP (Acyl-Carrier-Protein der Fsr.synthase) 8.20) Wie wird 3-Hydroxybutyrat in Acetoacetyl-CoA umgewandelt und damit als Energiequelle zugänglich gemacht? 3-Hydroxybutyrat + ..................... ......................... + ..............+ ........ ........................... + ..................... Acetoacetyl-CoA + ....................... 8.21) Cholesterin wird über ..........................-Rezeptoren in die Zelle aufgenommen. Es hemmt die zelleigene Synthese von ......................... und erniedrigt den Gehalt an ................... auf der Plasmamembran der Zellen. Diese Regulation findet auf der ..................-Ebene statt. 8.22) Nennen Sie drei verschiedene Steroide und jeweils die zugehörige Funktion. 8.23) Chylomikronen werden in ................ gebildet. Sie bestehen überwiegend aus ........... Ihre Funktion ist ............................................ . 98 Stephan Gromers Biochemie-Skript 99 8.24) Wie heißt diese Substanz?................................. . Im Mitochondrium dient sie als Ausgangssubstanz zur Synthese von ....................... . Im Cytoplasma (am endoplasmatischen Retikulum ) dient sie als Ausgangssubstanz zur Synthese von .................. - COO HO O CH3 S CoA 8.25) Adipozyten sind beim Menschen die hauptsächlichen Fettspeicher. Fett ist in Adipozyten in Form von ............................ gespeichert. Aus diesem werden Fettsäuren durch die Wirkung von ............................. freigesetzt. Die Fettsäuren gelangen ins Blut und werden im Blut gebunden an ............................transportiert. 8.26) Nennen Sie 3 Lipidklassen, zu deren Aufbau langkettige Acyl-CoA-Verbindungen benötigt werden. 1.) ............................. 2.) ......................... 3.) .............................. 8.27) 3-Hydroxy-3-Methyl-Glutaryl-CoA (β-HMG-CoA) ist in der Leber Intermediat für 2 wichtige Substanzklassen. Nennen Sie die beiden Substanzklassen und die Orte (Zellkompartimente) ihrer jeweiligen Biosynthese. 8.28) Drei Reaktionen zur Triacylglycerinbildung (TAG) laufen im Organismus ab. Geben Sie an, in welchen Geweben die einzelnen Reaktionswege ablaufen. a) β-Monoacylglycerin + 2 Acyl-CoA → TAG + 2 CoA b) Glucose → → → Glycerin-3-Phosphat Glycerin-3-Phosphat + 3 Acyl-CoA → TAG + Pi + 3 CoA c) Glycerin + ATP → Glycerin-3-Phosphat + ADP Glycerin-3-Phosphat + 3 Acyl-CoA → TAG + Pi + 3 CoA 8.29) Als Ketonkörper bezeichnet man die Verbindungen 1)........................, 2)................... und 3)..................... . Sie werden im Organ ............. aus .......................gebildet. Stark erhöhte Konzentration der Ketonkörper bei insulinabhängigem Diabetes mellitus führt zur Störrung des Säure-Base-Haushaltes und damit zur ............................. . 8.30) Zur Struktur von Membranbausteinen: Benennen Sie die 3 Verbindungen. HO COOH (CH2)16 CH3 HO CH2OH O + H NH3 H3C (CH2)12 C C CH CH CH2OH OH OH H OH a)......................... b).......................... c)................................ Wie heißt der Membranbaustein, der diese 3 Verbindungen enthält? ...................... 99 100 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.31) Die Grundbausteine biologischer Membranen sind amphipathische Lipide, wie z.B Phospholipide oder Glycolipide. Nennen Sie je einen Vertreter der genannten Lipidklassen und den zugrunde liegenden mehrwertigen Alkohol. Phospholipid : ................................... , .............................. Glykolipid : ................................... , .............................. 8.32) Arachidonsäure ist eine ....................... Fettsäure, sie kann beim Menschen aus ........................ synthetisiert werden. Arachidonsäurehaltige Phosphatidverbindun- gen werden überwiegend in .......................... gefunden. Nennen Sie zwei Verbindungstypen, die aus Arachidonsäure gebildet werden. 1.) ............... 2.)..................... 8.33) Die Abbildung zeigt zwei ungesättigte Fettsäuren. A B Welche von beiden ( A oder B) kommt als Bestandteil von Phospholipiden in der Zellmembran vor? .............. Wie heißt diese Fettsäure? ......................... Um welches Strukturisomeres handelt es sich bei dieser Fettsäure .................? H H - O H H O - 8.34) 1.) Wie nennt man die durch die Abbildung dargestellte Substanzklasse? .............. 2.) Welche chemischen Reste stellen die mit A-C bezeichneten Felder dar? A)..................... B)......................... C)...................... 3.) Wie heißen die Enzyme, die diese Verbindungen spalten? ........ 8.35) Wie heißt das Molekül, dessen chemische Formel hier abgebildet ist? ................. . Zellen decken ihren Bedarf an dieser Verbindung durch Eigensynthese und Aufnahme aus dem Blut. In welchen komplexen Strukturen wird die Verbindung im Blut transportiert? .................... Wofür benötigen Zellen diese Verbindung? Geben Sie 2 funktionell unabhängige Beispiele. 1.) ................................ 2.) ................................ O O Glycerin B A C HO 8.36) Vervollständigen Sie das Schema zur Biosynthese von Phosphatidylcholin (Lecithin). 100 A Stephan Gromers Biochemie-Skript 101 Cholin Phosphatidylcholin ATP CMP ADP 8.37) Bei der angegebenen Struktur handelt es sich um ein ............................ .Es besteht aus dem Aminoalkohol ............., der in Amidbindung eine lange ................... und in glykosidischer Bindung das Monosaccharid ........... trägt. OH CH2OH HO OH O O OH NH (CH2)n CH3 O 8.38) Zur β-Oxidation von Fettsäuren: Setzen Sie die fehlenden Reaktionspartner in den Reaktionen 1, 2, 3 ein. In der Reaktion 4 erfolgt eine ................................-Spaltung. 8.39) Bei der Biosynthese der Fettsäuren aus Glucose spielen die Kompartimente Cytosol und Mitochondrien zusammen. Ergänzen Sie das Schema. 101 102 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.40) Wie heißt die folgende Verbindung? ............................ Welcher Stoffwechselweg benützt diese Ausgangssubstanz? - COO S CoA O 8.41) Cholesterin, das z.B von absterbenden Zellen in das Blutplasma freigesetzt wird, wird von zirkulierenden ................. die von ........................ (Organ) abgegeben werden, durch das Enzym ....................................... in Cholesterinester umgewandelt. 8.42) C=O a) Wie heißt der Stoffwechselweg, dessen Einstiegsreaktionen oben dargestellt sind? b) Ergänzen Sie die Kästchen im Reaktionsschema c) Nennen Sie eine Reaktion, bei der das Reaktionsprodukt aus der 1. und 3. Reaktion benötigt wird. 8.43) Über die Nahrung aufgenommene Triglyceride werden in Form von .................... im Blut transportiert. Welches zelloberflächenständige Enzym erlaubt die Verwertung der transportierten Triglyceride? .............................. 8.44) Nenne Sie die beiden Lipoproteinklassen, die in der Leber gebildet werden und die von ihnen hauptsächlich transportieren Lipidkomponenten. 102 103 1. 2. Stephan Gromers Biochemie-Skript Lipoproteinklasse ............................... ............................... Lipidkomponente .......................................... .......................................... 8.45) Glycerin-3-Phosphat (=α-Glycerophosphat) ist Ausgangsmetabolit für die Synthese von Triacylglycerolen und Glycerophospholipiden. Glycerin-3-Phosphat kann über 2 verschiedene Reaktionen bereitgestellt werden: a) ........................... + ...... → ......... + Glycerin-3-Phosphat b) ............ + ....... + ................................. → ......... + Glycerin-3-Phosphat Ordnen Sie den folgenden Geweben zu über welche dieser Möglichkeit(en) sie zur Gewinnung von Glycerin-3-Phosphat sie verfügen: Leber : Fettzellen: 8.46) Hauptabbauort des Ethanols ist ......................... (Organ). Dort wird Ethanol durch das Enzym ............................... zu Acetaldehyd und anschliessend weiter zu ............... dehydriert. Dieses wird mit Hilfe der Thiokinase unter ATP-Verbrauch in .................... überführt ; hierdurch ist der Anschluss an den Intermediärstoffwechsel vollzogen. 8.47) Lipoproteine der Klasse .......... werden von Zellen, die Cholesterol aufnehmen, nach Bindung an spezifische Rezeptoren mittels ............................. (Vorgang) aufgenommen. Die Aufnahme findet in grubenförmigen Bereichen der Membran, den sogenannten .............. statt; diese sind auf der Innenseite der Membran mit einem Protein, dem ...................., umkleidet. 8.48) Wie heißt die Verbindung? .............. Wichtige Membranlipide (z.B im ZNS) sind Derivate dieser Verbindung. Nennen Sie 2 Gruppen solcher Membranlipide: 1. .......... 2. ............... O || HN-C-(CH2)7 - CH=CH-(CH2)9 -H | HO-CH-CH-CH=CH-(CH2)13 - H | OH 8.49) Welche Verbindung entsteht durch Carboxylierung aus Acetyl-CoA? Bitte den Namen in das Kästchen eintragen. Nennen Sie zwei Funktionen, die diese Verbindung im Stoffwechsel besitzt. 8.50) Zum Stoffwechsel des Cholesterins. Welches Lipoprotein transportiert das meiste Cholesterin im Blut? ........... In die Zelle aufgenommenes (exogenes) Cholesterin reguliert die in103 Stephan Gromers Biochemie-Skript 104 trazelluläre Cholesterinsynthese, indem es die Biosynthese der HMG-CoA-Reduktase .................. und die AcylCoA-Cholesterin-Acyltransferase (ACAT) ......................... . 8.51) Nennen Sie eine Verbindung, die den dargestellten Aminoalkohol enthält u. wie heißt er? NH2 | HO-CH2-CH-CH-CH=CH-(CH2)13 -H | OH 8.52) Nennen Sie den gebräuchlichen Namen der ∆5,8,11,14-Eicosantetraensäure:............... . Diese kann im menschlichen Organismus aus ............... synthetisiert werden. In welchem Organ erfolgt die Synthese ungesättigter Fettsäuren hauptsächlich? .... 8.53) Farnesylpyrophosphat ist eine Zwischenverbindung der Cholesterinbiosynthese. Zu welchen drei Synthesen wird es außerdem verwendet (Namen von Verbindungen oder Angabe der Funktion) CH3 H2C O PP 3x Farnesylpyrophosphat Isopentenylpyrophosphat "Aktives Isopren" 2x Squalen 1 2 3 8.54) Plasmamembranen nehmen bei niedriger Temperatur einen quasi-kristallinen Zustand an, der bei Erhöhung der Temperatur in einen Gel-Zustand übergeht. 1.) Wie heißt die Membrankomponente, die entscheidend diese Phasenübergangstemperatur beeinflusst? 2.) In welche Richtung verschiebt diese Komponente die Phasenumwandlungstemperatur? 8.55) 1.) Aus welchem Zellkompartiment wird in der Zelle Arachidonsäure freigesetzt? 2.) In welcher Form liegt Arachidonsäure dort vor? 3.) Nennen Sie 2 Mediatoren, die aus Arachidonsäure synthetisiert werden. 8.56) Zu Phospholipiden: Phospholipide bilden in wässrigen Lösungen ............ im Unterschied zu Detergentien, die in wässrigen Lösungen .............. bilden. Glycerinphosphatide enthalten am mittleren C-Atom des Glycerins häufig eine ungesättigte Fettsäure. Nennen Sie drei mögliche ungesättigte Fettsäuren. 104 105 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.57) Arachidonsäure ist Vorstufe für Gewebsmediatoren. a) Wo in der Zelle wird Arachidonsäure gespeichert? b) Durch welches Enzym wird sie freigesetzt? c) Nennen Sie zwei Gewebsmediatoren, die aus Arachidonsäure synthetisiert werden. 8.58) Für die Biosynthese von Fettsäuren benötigt die Zelle große Mengen Acetyl-CoA. In welchem subzellulären Compartiment wird dieses Acetyl-CoA aus Pyruvat gebildet? In welcher Form gelangt es in das Cytosol? Welche 2 Coenzyme sind dort für die Resynthese des Acetyl-CoA notwendig? 8.59) Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Phospholipiden werden hauptsächlich durch ihre Fettsäurereste bestimmt. 1) Wie ändert sich die Fluidität von Membranen, wenn die Fettsäureketten länger werden (erhöht, erniedrigt)? 2) Wie ändert sich die Fluidität, wenn die Anzahl der Doppelbindungen in den Fettsäuren größer wird (erhöht, erniedrigt)? 3) Können Triglyceride Phospholipide funktionell als Membranbausteine ersetzen (mit Begründung) 8.60) Enthalten Cholesterinester, die aus der von der Lecithin-Cholesterin-Acyltransferase (LCAT) katalysierten Umsetzung entstehen überwiegend gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren (mit Begründung)? 8.61) Das wichtigste Organ für die Biosynthese ungesättigter Fettsäuren im Säugerorganismus ist .......? Welche der folgenden Reaktionen kann/können nicht ablaufen? a) Aus Oleyl-CoA kann Linoleyl-CoA gebildet werden. b) Aus Stearyl-CoA kann Oleyl-CoA gebildet werden. c) Aus Linolely-CoA kann Arachidonyl-CoA gebildet werden. 8.62) Bitte falsche Antworten ausstreichen. Fettsäuren die im Blut zirkulieren liegen unverestert / als CoA-Ester vor, stammen überwiegend aus der Nahrungsaufnahme / Freisetzung aus dem Fettgewebe sind kovalent /nicht kovalent an Lipoproteine / Albumin gebunden 8.63) Ordnen Sie bitte die folgende Liste von Reaktionen, die von der Aufnahme der von Fettsäuren bis zur β-Oxidation in einer Zelle ablaufen, in die richtige Reihenfolge. 105 106 Stephan Gromers Biochemie-Skript ❏Reaktion mit Carnitin ❏Aktivierung von Fettsäuren durch Verknüpfen mit CoA ❏Hydratisierung ❏NAD+-abhängige Oxidation ❏Thiolyse ❏Acyl-CoA-Bildung im Mitochondrium ❏FAD-abhängige Oxidation 8.64) Die Dehydrogenierung von Acyl-CoA wird durch Acyl-Dehydrogenase (mitochondrial) und Acyl-CoA Oxidase (peroxisomal) katalysiert. Welches Coenzym (prosthetische Gruppe) haben beide Enzyme gemeinsam und wie heißt der, dem Coenzym nachgeschaltete Elektronenakzeptor im Peroxisom? 8.65) Fettsäuren sind schwache Säuren, sie können trotzdem die Plasmamembran durchdringen. Begründen Sie diese Aussage. 8.66) Beschreiben Sie kurz die Ursache, die zum Ranzigwerden von Fetten führt. Durch Zusatz welcher Substanz kann das Ranzigwerden verhindert werden? 8.67) Bitte ordnen Sie den folgenden Lipiden die jeweils am besten zutreffende Funktion zu. A. 2,3-Diacylglycerol B. Sphingolipide C. Triacylglyerine D. Aktives Isopren E. Gallensäuren F. Phospholipiden a) Zwischenprodukt der Cholesterinbiosynthese ... b) Speicherfett ... c) Aufbau von Micellen ... d) Aufbau von Lipiddoppelschichten ... e) Second messenger ... f) Besonders beteiligt am Aufbau von Nervenzellmembranen ... 8.68) Palmitat gelangt durch Abbau aus Lipoproteinen in eine Zelle und wird sofort in Palmitoyl-CoA umgewandelt. Geben Sie die Reaktionsschritte an, die von Palmitat zu Palmitoyl-CoA führen (keine Formeln). 106 107 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.69) Zur β-Oxidation der Fettsäuren. Ergänzen Sie: A) Wie heißt das an der Reaktion beteiligte Coenzym? B) Wie heißt das hier fehlende Substrat? C) Wie heißt das Produkt der Reaktion? 8.70) Welche Aussagen über ungesättigte Fettsäuren treffen zu? a) Arachidonsäure kann im menschlichen Körper aus Linolsäure synthetisiert werden. b) Stearinsäure hat einen höheren Schmelzpunkt als Ölsäure. c) Die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren in Phospholipiden der Zellmembran besitzen Trans-Konfiguration. d) Alle ungesättigten Fettsäuren sind für den Menschen essentiell. 8.71) Hypercholesterinämie: Ein Therapieprinzip zur Senkung der Hypercholesterinämie ist die Hemmung des Schlüsselenzyms der endogenen Cholesterinsynthese. Wie heißt das Enzym? ........ Die Aufnahme exogenen Cholesterins hat u.a. folgende Wirkung auf den intrazellulären Cholesterinstoffwechsel (Streiche falsche Antworten): Sie bewirkt eine vermehrte/verminderte Synthese des Schlüsselenzyms der Cholesterinsynthese. Sie führt zu einer vermehrten/verminderten Synthese des LDL-Rezeptorproteins. 8.72) Welche Aussagen über ungesättigte Fettsäuren treffen zu? (Streichen Sie jeweils die falsche Antwort) Ungesättigte Fettsäuren sind die Hauptkomponente des Speicherfettes im Fettgewebe. Linolensäure kann beim Menschen aus Ölsäure synthetisiert werden. An der Synthese ungesättigter Fettsäuren ist NADPH beteiligt. Linolsäure ist eine zweifach ungesättigte Fettsäure mit 18 C-Atomen. 8.73) Spezifische Funktionen von Phospholipiden Ordnen Sie die Begriffe A) Surfactant (Lungenreifung) B) Bestandteil der Gallenflüssigkeit 107 108 Stephan Gromers Biochemie-Skript C) Ausgangsverbindung für die Synthese von Molekülen der Signaltransduktion (second messenger) D) akute Entzündungsreaktionen (anaphylaktischer Schock) den folgenden Phospholipiden zu: Phospholipid Begriff Phosphatidylcholin Dipalmitoyllecithin Platelet activating factor (PAF) Phosphatidyl-inositol-4,5-bisphosphat ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 8.74) Welche Aussagen zur Ketogenese sind richtig? A) Ausgangsverbindung zur Synthese der Ketonkörper ist Acetyl-CoA. B) Eine Ketoacidose beruht auf hohen Acetonspiegeln im Blut. C) Die Ketonkörpersynthese erfolgt in Mitochondrien. D) Ketonkörper werden in allen Organen gebildet. 8.75) Welche Aussagen zu Cholesterin treffen zu? A) Cholesterin ist ein ubiquitärer, d.h. in Bakterien, Pflanzen und Tieren vorkommender Bestandteil der Plasmamembran. B) Cholesterin wird aus Acetyl-CoA synthetisiert. C) Cholesterin ist Ausgangsverbindung für die Synthese von Steroidhormonen. D) Überschüssiges Cholesterin wird in der Leber zu Acetyl-CoA abgebaut. 8.76) Welche Aussagen über Steroidhormone sind richtig? a) Steroidhormone werden aus Cholesterol gebildet b) Tocopherol ist ein Steroidhormon c) Säugetiere können das Steroid-Grundgerüst nicht abbauen d) Steroide können über Urin und Galle ausgeschieden werden 8.77) Zum anabolen Stoffwechsel: Wie heißen die aktivierten Verbindungen, die zu den folgenden Produkten führen? Produkte aktivierte Verbindung Beispiel: Phosphatidylcholin aus Cholin ......CDP-Cholin...................... Cerebrosid aus Ceramid ........................................... Ceramid aus Sphingosin ........................................... Phosphatidylserin aus Serin ........................................... 8.78) Welches Enzym ermöglicht die Fettspaltung in Adipozyten? Durch welchen Mechanismus wird das Enzym aktiviert/deaktiviert? 108 .................. .................. 109 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.79) Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin sind zwei Hauptphospholipide biologischer Membranen. Nennen Sie die 4 Moleküle, aus denen Phosphatidylcholin formal aufgebaut ist. 1.) .................2.) ................3.) ....................... 4.) .................... Wie nennt man die Strukturen, die diese Phospholipide in wässriger Lösung einnehmen? ........ Welche Kraft ist hauptsächlich für die Stabilität dieser Strukturen verantwortlich? ........... 8.80) Die Fettsäurebiosynthese startet mit der Bildung von Malonyl-CoA aus HCO3- und Acetyl-CoA. Wie heißt das Enzym, das diese Reaktion katalysiert? ................. Welche prosthetische Gruppe trägt das Enzym?............. Wozu dient die prosthetische Gruppe? ................ 8.81) Welche Aussagen zur Ketogenese sind falsch? A. Die Ketonkörpersynthese erfolgt in den Mitochondrien. B. Ketonkörper werden in allen Organen gebildet. C. Ausgangsverbindung zur Synthese der Ketonkörper ist Acetyl-CoA. D. 3-Hydroxybutyrat ist der Ketonkörper mit der höchsten Plasmakonzentration. E. Bei der Verwertung der Ketonkörper tritt Acetoacetyl-AMP als Zwischenprodukt auf. 8.82) Zur Fettsäuresynthese. Wie viele Moleküle Acetyl-CoA, ATP und NADPH werden benötigt um ein Molekül Palmitat zu synthetisieren? .... Moleküle Acetyl-CoA .... Moleküle ATP .... Moleküle NADPH + H+ 8.83) Zur Aktivierung freier Fettsäuren durch Thiokinasen. 1.) Welche Verbindung entsteht im ersten Schritt? Name: ..................... O COO + ATP PPa + C O P O Ribose Adenin O O 2.) Das Gleichgewicht dieser Reaktion liegt auf der Seite der Ausgangsverbindungen. Welche Folgereaktion ermöglicht eine Verschiebung des Gleichgewichts?. 8.84) Angegeben sind die Schmelzpunkte von vier Fettsäuren. Ordnen Sie diese Schmelzpunkte den angeführten Fettsäuren zu.: -9°C, +13°C, +63°C, +69°C Palmitinsäure : .... °C Stearinsäure : …. °C Ölsäure : …. °C Linolsäure : …. °C Welche der aufgeführten Fettsäuren sind ungesättigt? ......................... In welcher Konfiguration liegen die Doppelbindungen in den ungesättigten Fettsäuren vor? ... 109 110 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.85) Zur Fettsäurebiosynthese (3 Punkte ohne Teilpunkte) Für die Fettsäurebiosynthese benötigt die Zelle Acetyl-CoA, das in den Mitochondrien gebildet wird. Beschreiben Sie die Reaktionen die zum Erscheinen von Acetyl-CoA im Cytoplasma führen. 8.86) Zur Acetyl-CoA-Carboxylase (2 Punkte ohne Teilpunkte) Welche Reaktion katalysiert das Enzym (geben Sie das Endprodukt an)? Welche prosthetische Gruppe trägt das Enzym? Welches Coenzym ist an der Reaktion beteiligt? 8.87) Wodurch unterscheiden sich Fette, die bei Raumtemperatur fest sind, von solchen, die bei Raumtemperatur flüssig sind? Feste Fette: ............................ Flüssige Fette: ............................ 8.88) Lipoproteine sind komplexe Strukturen, die für den Transport wasserunlöslicher Lipide im Blut verantwortlich sind. Auf Grund ihrer unterschiedlichen Dichte und Syntheseorte werden Lipoproteine in vier Hauptklassen eingeteilt. Nennen Sie diese Hauptklassen in der Reihenfolge ihrer zunehmenden Dichte. 1. ......... 2. .......... 3. ........... 4. ............. (zusammen: 1 Teilpunkt) Begründen Sie die unterschiedliche Dichte im Hinblick auf die chemische Zusammensetzung der Lipoproteine (1 Teilpunkt). 8.89) Oligosaccharide enthaltende Lipide werden als ………………. Bezeichnet. Sie treten nur im inneren / äußeren Teil der Plasmamembran auf (nichtzutreffendes streichen). (Für 2 Antworten 1 Teilpunkt) Tritt im Zuckerteil Sialinsäure (N-Acetylneuraminsäure) auf werden sie als ...................... bezeichnet (1 Teilpunkt). 8.90) Beim Abbau von ungeradzahligen Fettsäuren und von einigen Aminosäuren z.B. Isoleucin, entsteht Propionyl-CoA. Dessen Umwandlung zu ................. benötigt die Mitwirkung von zwei Coenzymen: 1) ......................... 2) ................... 8.91) Zur Energiegewinnung aus Fettsäuren müssen diese zuvor aktiviert werden. Die Aktivierung läuft in zwei Stufen ab. Beschreiben Sie diese: 1. Stufe (1 Punkt): 2. Stufe (1 Punkt): 8.92) Lipoproteine 110 111 Stephan Gromers Biochemie-Skript A. Welche Aussagen zu Lipoproteinen sind richtig? (Mehrfachnennungen sind möglich) (1 Teilpunkt) a) Cholesterolester findet man im Plasma nur in LDL-Partikeln b) HDL-Partikel transportieren Cholesterol im Plasma in Form von Cholesterolestern c) Die intrazelluläre Aufnahme der LDL-Partikel erfolgt nach Bindung des Apo-Lipoproteins B100 an den LDL-Rezeptor d) Die Cholesterolaufnahme aus dem Blut erfolgt aus Lipidmicellen e) Die intrazelluläre Cholesterolkonzentration reguliert die Cholesterol-Neusynthese f) Die intrazelluläre Cholesterolkonzentration reguliert die Expression von LDL-Rezeptoren B. Begründen Sie die Aussage: Erhöhte Konzentrationen an LDL-Lipoproteinen begünstigen die Entstehung von Atherosklerose, während hohe HDL-Lipoproteine sich günstig auf die Vermeidung einer Atherosklerose auswirken. (0.5 Teilpunkte) C. Nennen Sie zwei therapeutische Möglichkeiten der Senkung des Cholesterinspiegels bei Hypercholesterinämie.(0.5 Teilpunkte) 8.93) Zum Fettsäureabbau A. Der Abbau langkettiger Fettsäuren erfordert deren Aktivierung. Diese läuft in zwei Schritten ab. Bitte beschreiben Sie die Reaktionen der Fettsäureaktivierung und benennen Sie die Ausgangs- und Endverbindungen: .......................... ................................. Die Fettsäureaktivierung findet im ....................(Zellkompartiment) statt. (1 Teilpunkt) B. Der Fettsäureabbau findet in ...................................................(Zellkompartiment). Für den Fettsäureabbau werden die Cofaktoren .................... und ..................... benötigt.(1 Teilpunkt) 8.94) Fettsäurestoffwechsel: Ordnen Sie den Stoffwechselwegen A. Fettsäureabbau B. Fettsäuresynthese Folgende Begriffe sinnvoll zu: a) AcetylCoA, b) geschieht im Cytosol, c) benötigt NAD+, d) benötigt FAD, e) unter Beteiligung einer SH-Gruppe (Pantetheinrest), f) Malonyl-CoA, g) Acylcarrierprotein, h) Carnitinacyltransferase. Hinweis: Einzelne Begriffe können beiden Stoffwechselwegen zugeordnet werden Fettsäureabbau: ................... Fettsäuresynthese: .......................... (je 1 Teilpunkt) 8.95) Lipide: Ordnen Sie den folgenden Lipiden A. Sphingomyelin B. Phosphatidylserin C. Arachidonsäure D. Cerebrosid die folgenden Substanzen sinnvoll zu (2 Punkte, keine Teilpunkte) a) Glycerin, b) Glucose, c) Cholin, d) Prostaglandine 8.96) Cholesterin – Welche beiden Aussagen treffen zu (2 Punkte ohne Teilpunkte)? 111 112 Stephan Gromers Biochemie-Skript A. Die Cholesterinbiosynthese erfordert NADPH. B. Die vollständige Biosynthese von Cholesterol erfolgt nur in der Leber. C. Cholesterin kann in Gallensäuren umgewandelt werden. D. Cholesterin wird in der Leber zu Acetyl-CoA abgebaut. Zutreffend sind: ………… 8.97) Welche Aussagen sind richtig (2 Punkte ohne Teilpunkte) A. Ungesättigte Fettsäuren befinden sich in Phospholipide stets am C3-Atom des Glycerins. B. Ungesättigte Fettsäuren biologischer Membranen kommen meist in der cis-Konfi-guration vor. C. Arachidonsäure kann vom Menschen aus Ölsäure synthetisiert werden. D. Arachidonsäure ist die Ausgangsverbindung für die Biosynthese von Eicosanoiden. E. Arachidonsäure ist die Ausgangsverbindung für die Biosynthese von Steroidhormonen Richtig sind…… 8.98) A. Der Abbau von Fettsäuren erfordert deren vorherige Derivatisierung. Dabei gehen die Fettsäuren verschiedene Bindungen ein. Bitte ordnen Sie sinnvoll zu (1 Teilpunkt) Coenzym A …………………… ATP …………………… Carnitin …………………… Zuzuordnende Begriffe: Ester, Acyladenylat, Thioester B. Welchem Zweck dient die Derivatisierung mit Carnitin? (1 Teilpunkt) C. Welches CoA-Derivat entsteht als Endprodukt beim Abbau geradzahliger, gesättigter Fettsäuren und welches beim Abbau ungeradzahliger? Beim Abbau geradzahliger Fettsäuren entsteht ……………… Beim Abbau ungeradzahliger Fettsäuren entsteht ……………… 8.99) A. Beschreiben Sie die Startreaktion der Fettsäurebiosynthese ausgehend vom Acetyl-CoA mit den daran beteiligten Komponenten (1 Teilpunkt). Acetyl-CoA + + + → B. Welches Enzym katalysiert die Reaktion? ……………….. (0,5 Teilpunkte) C. Welchen Cofaktor benötigt dieses Enzym? ……………….. (0,5 Teilpunkte) 8.100) Membranlipide enthalten als Grundgerüst entweder ………… oder …………… (Name bestimmter Alkohole) (zusammen 1 Teilpunkt). Als Kopfgruppe in Membranlipiden kommen vor: (Zwei Antworten sind richtig. 1 Teilpunkt) a) Phosphorylcholin b) Sulfat c) Acetat d) Glucose 112 113 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.101) Ketonkörper (3 Punkte; Je 1 Teilpunkt) A. Nennen Sie eine physiologische und eine pathologische Stoffwechsellage, bei der der Organismus verstärkt Ketonkörper bildet. 1. ………………………. 2. ………………….. B. Welcher Metabolit ist die Ausgangsverbindung für die Synthese aller Ketonkörper? C. Welche zwei der folgenden Organe sind vor allem auf Ketonkörper als Energiequelle angewiesen? Richtig sind ……… a) Herzmuskel b) Erythrozyten c) Gehirn d) Leber 8.102) Alkoholische Gärung A. Ethanol wird durch Alkoholdehydrogenase zu .............. oxidiert | reduziert (bitte richtige Antwort unterstreichen). Als Cofaktor dient ………….. . (1 Teilpunkt) B. Glycerinaldehyd-3-phosphatdehydrogenase (GAPDH) katalysiert die Oxidation von 3Phosphoglycerinaldehyd zu ………….. . Irreversibler Hemmstoff für GAPDH ist ……… ….. (Name der chemischen Verbindung). (Je 0,5 Teilpunkte) 8.103) Lipide (je 0,5 Teilpunkte) A. Wo in der Zelle kommt Arachidonsäure hauptsächlich vor? B. In welcher Form liegt Arachidonsäure vor (Lipidklasse)? C. Wie heißt das Enzym, das für die Freisetzung von Arachidonsäure aus diesem Lipid erforderlich ist? D. Wie heißen die Signalstoffe (Sammelbegriff), die aus Arachidonsäure gebildet werden? 8.104) Fettsäuren werden in Form von ................ (Lipidklasse) gespeichert. Speicherlipide werden in ............................(Zelltyp) gespeichert. (1 Teilpunkt) Die Freisetzung von Fettsäuren erfolgt durch das Enzym …………. , welches durch den Second Messenger ………… stimuliert wird. (1 Teilpunkt) 8.105) Lipide (Je 1 Teilpunkt) A. Welche zwei der folgenden Verbindungen kommen in Phosphatidylcholin vor? a) Glycerin-Gerüst b) Serin-Rest c) Acetyl-Rest d) Glucose-Rest e) Acyl-Rest B. Wo kommt Phosphatidylcholin hauptsächlich vor? a) Im Cytoplasma b) In der extrazellulären Matrix c) Im Matrixraum der Mitochondrien d) In der Plasmamembran e) Im Zellkern 8.106) Zur Biosynthese von Cholesterin. Welche zwei der folgenden Aussagen sind falsch: (2 Punkte; 1 richtige = 1 Teilpunkt). (A) Alle Kohlenstoffatome des Cholesterins stammen aus Acetyl-CoA. 113 114 Stephan Gromers Biochemie-Skript (B) HMG-CoA kann im Zytosol in Mevalonat, in den Mitochondrien in den Ketonkörper Acetoacetat umgewandelt werden. (C) Im Zuge der Cholesterin-Biosynthese wird Mevalonat in Isopentenylpyrophosphat umgewandelt, die aktivierte Form der Isoprengrundeinheit des Cholesterins. (D) In Gegenwart hoher Konzentrationen von Mevalonat-Derivaten und Nahrungs-Cholesterin wird die Expression der HMG-CoA Reduktase unter anderem durch die Hemmung der Translation ihrer mRNA gesenkt. (E) Bei der Biosynthese von Cholesterin werden Reduktionsäquivalente überwiegend in Form von NADH benötigt. (F) Der entscheidende Regulator der Cholesterin-Biosynthese ist die HMG-CoA Synthase, ein Enzym das aus Acetyl-CoA und Acetoacetyl-CoA die Verbindung 3-Hydroxymethyl-glutaryl-CoA (HMG-CoA) herstellt. 8.107) Welche beiden Aussagen zum Fettsäurestoffwechsel sind falsch? (2 Punkte) A. Fettsäureaufbau und Fettsäureabbau finden durch denselben Multienzymkomplex statt B. Beim Abbau ungesättigter Fettsäuren werden die trans-Doppelbindungen in cisDoppelbindungen umgewandelt C. Die vom Körper gebildeten Fettsäuren sind in der Regel ungeradzahlig, weil als Ausgangsverbindung Malonyl-CoA dient D. Fettsäuren werden im Fettgewebe in Form von Triacylglyceriden gepeichert E. Fettsäuren dienen als Lieferant für Acetyl-CoA 8.108) Lipide - Ordnen Sie den Phospholipasen A2 und C jeweils das passende der folgenden Reaktionsprodukten zu: Inositoltrisphosphat, Ceramid, α-Glycerophosphat, Phosphatidsäure, Arachidonsäure Phospholipase A2 erzeugt ................... Phospholipase C erzeugt ................... 8.109) Der Abbau von Fettsäuren (β-Oxidation) erfolgt in den ................... (Zellkompartiment). Hierfür müssen die Fettsäuren zu ................... aktiviert werden. Die Aktivierung erfolgt an der äusseren/inneren Seite der Organellenmembran (bitte korrekte Aussage unterstreichen). Der Abbau geradzahliger Fettsäuren liefert ..................., beim Abbau ungeradzahliger Fettsäuren entsteht außerdem .................... Coenzyme der β-Oxidation sind ................... , ................... (mind. 2 nennen) 8.110) Ordnen Sie den aufgeführten Lipoproteinen die passende Eigenschaft zu Lipoprotein Eigenschaft A. Chylomikronen a) Cholesterintransport von der Leber zu extrahepatischen Geweben B. VLDL b) Transport exogener Triacylglyceride C. LDL c) enthalten Lecithin-Cholesterin-Acyltransferse (LCAT) D. HDL d) Transport endogener Triacylglyceride 114 115 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.111) Lipide (2 Punkte, 2 richtige = 1 Teilpunkt) Welche 3 Aussagen zu Glykolipiden treffen zu? A. Glykolipide können Galaktose enthalten B. Aus Glykolipiden kann Inositoltrisphosphat (IP3) freigesetzt werden C. Glykolipide enthalten den Aminoalkohol Sphingosin als Baustein D. Glykolipide können N-Acetylneuraminsäure enthalten E. In der Plasmamembran befinden sich Glykolipide vorwiegend auf der cytoplasmatischen Seite der Lipidschicht. 8.112) Fettsäuren (2 Punkte; je 1 Teilpunkt) A. Wieviele Runden der β-Oxidation sind erforderlich, um Arachidonsäure vollständig zu Acetyl-CoA zu oxidieren? B. Aus welcher Fettsäure kann der Mensch Arachidonsäure synthetisieren? a. Buttersäure b. Palmitinsäure c. Stearinsäure d. Ölsäure e. Linolsäure 8.113) Cholesterin (2 Punkte; 2 richtige = 1 Teilpunkt) - Welche 3 Aussagen zu Cholesterin treffen zu? A. Cholesterin wird aus Acetyl-CoA synthetisiert B. Cholesterin besitzt eine OH-Gruppe, die verestert werden kann. C. Cholesterin wird in der β-Oxidation vollständig zu Acetyl-CoA abgebaut D. Cholesterin wird überwiegend in VLDL (Very-Low-Density-Lipoprotein)-Partikeln zu den Zielmembranen transportiert. E. Cholesterin ist Ausgangsverbindung für die Biosynthese von Steroidhormone 115 116 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9 Kohlenhydrate 9.1) Die folgenden Disaccharide sind Bestandteil unserer Nahrung. Bezeichnen Sie ihre Zusammensetzung: Lactose : ....................................... + ........................................ Maltose : ....................................... + ........................................ Saccharose: ....................................... + ........................................ 9.2) Nummerieren Sie die Zwischenprodukte der Glykolyse in der richtigen Reihenfolge: Glucose-6-Phosphat : ........... 2-Phosphoglycerat : ........... Fructose-1,6-bisphosphat : ........... Glycerinaldehydphosphat : ........... Phosphoenolpyruvat : ........... 9.3) Ergänzen Sie die Reaktionsfolge eines gekoppelten, enzymatisch-optischen Tests zur Bestimmung von Glucose. Reaktion 1: Glucose + ATP → .................................. + .............................. Reaktion 2: ............. + ................... → 6-Phosphogluconolacton + ................. Nennen Sie das an der zweiten Reaktion beteiligte Enzym: ....................................... 9.4) Iodacetat hemmt die Glykolyse. Welches Enzym wird gehemmt? ............................. Handelt es sich um eine reversible oder irreversible Hemmung? .............................. Mit welchem Aminosäurerest des Enzyms reagiert Iodacetat? .................................. 9.5) Fructose-2,6-bisphosphat ist (F-2,6-BP) ein wichtiger Regulator des Glucosestoffwechsels in der Leber. - F-2,6-BP............... die Phosphofructokinase 1 und somit die Glykolyse. - F-2,6-BP............... die Fructose-1,6-bisphosphatase und somit die Gluconeogenese. - Erhöhte cAMP-Konzentrationen führen zu einer ........... der F-2,6-BP Konzentration. 9.6) Der normale Blutglucosespiegel beträgt etwa: a) 5 mM b) 500 µM c) 50 µM Welche Antwort ist richtig? ...................... . Ein Anstieg der Glucosekonzentration im Blut führt zur Freisetzung von .............................. aus .............................. (Organ). 9.7) Kohlenhydrate, die sich nur in der Konformation an C1 unterscheiden, werden als Anomere bezeichnet. Epimere besitzen eine unterschiedliche Konfiguration an einem anderen CAtom als C1. Welche der folgenden Paare von Kohlenhydraten sind Anomere, Epimere 116 117 Stephan Gromers Biochemie-Skript oder Aldose-Ketose-Paare? a) D-Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton b) D-Glucose und D-Fructose : c) D-Glucose und D-Mannose : d) α-D-Glucose und β-D-Glucose : e) D-Galaktose und D-Glucose : : ............................... ............................... ............................... ............................... ............................... 9.8) Vervollständigen Sie bitte die Aussagen zur Glykogensynthese: Die Glykogensynthase verknüpft ........... unter Freisetzung von .............. in ...........-Bindung mit einem GlykogenStartermolekül ("Primer"). Das Enzym wird in der Zelle durch ............... inaktiviert 9.9) Die dargestellte Reaktion ist Teil des Stoffwechselweges ............ . Das Enzym ist die ........... .Nennen Sie das Produkt, das aus (2) durch Phosphorolyse freigesetzt wird: ........... Enzymprotein-Cystein (1) S HO C H Enzymprotein-Cystein (2) + + NAD H C OH -CH2 O PO3 + NADH + H + S O C H C OH -CH2 O PO3 9.10) Den Hexosemonophosphatweg kann man in 2 Abschnitte unterteilen. Im ersten Abschnitt liefert er ................... für die Synthese von ..................... und ................... . Im zweiten Abschnitt liefert er ..........................für die Synthese von ................ . Für den Ablauf des zweiten Abschnittes wird das Coenzym ............................ benötigt. 9.11) Warum kann Muskelglykogen nicht zur Regulation des Blutglucosespiegels beitragen? Es fehlt das Enzym ........................... . 9.12) a) Welches Enzym der Glykolyse wird durch Iodacetat gehemmt? .......................... b) Welcher Aminosäurerest dieses Enzyms wird durch Iodacetat gehemmt? .......... 9.13) Der Abbau der Glucose erfolgt in der Glykolyse, bei der folgende Reaktion einer strengen Kontrolle unterliegt: Fructose-6-P+ATP → Fructose-1,6-Bisphosphat +ADP Diese Reaktion wird durch das Enzym ......................... katalysiert, dieses wird z.B durch .................. allosterisch inhibiert und z.B durch ............. allosterisch aktiviert. 117 118 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.14) Der dargestellte Stoffwechselweg ist die .................... Die Bereitstellung von Glucose ist eine Hauptfunktion des Organs ........ Das mit (A) bezeichnete Enzym enthält als prosthetische Gruppe kovalent gebundenes ............ Das mit (B) bezeichnete Enzym heißt ............ 9.15) Vervollständigen Sie das folgende Schema des Cori-Zyklus.(Dieser Zyklus ist nach dem tschechoslowakischen Wissenschaftler-Ehepaars Carl und Gerti Cori benannt.) Glykolyse Wo ? Gluconeogenese Organ: Organ: 9.16) In einem zellfreien Extrakt, in dem die durch LDH katalysierte Reaktion gehemmt ist, akkumuliert Glycerin-3-Phosphat. Schreiben Sie die durch LDH katalysierte Reaktion auf: und begründen Sie die Anhäufung von Glycerin-3-Phosphat. 9.17) Im Skelettmuskel kann die Glykogenolyse stimuliert werden durch (Geben Sie zwei Beispiele)? 1.) ............................... 2.) ................................... 9.18) Welche Auswirkungen hätte die Hemmung der folgenden Enzyme: a) Fructose-1,6-Bisphosphatase in der Leber : ................................... b) Lactat-Dehydrogenase im Muskel : ................................... c) Lactat-Dehydrogenase in der Leber : ................................... 118 119 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.19) Am C-Atom 1 mit dem Isotop 14C markierte Glucose wird mit glykolytischen Enzymen und den notwendigen Coenzymen inkubiert. a) An welcher Stelle des Pyruvats findet sich die Radioaktivität, wenn die Umwandlung von Dihydroxyacetonphosphat zu Glycerinaldehyd-3-Phosphat sehr rasch verläuft? b) Wenn die spezifische Radioaktivität der obigen 14C-Glucose 10mCi/mmol ist, wie groß ist dann die spezifische Radioaktivität des gebildeten Pyruvats (mit Begründung)? 9.20) Im folgenden ist der enzymatische Glykogenabbau dargestellt. Wie heißt das Enzym (1), welches Produkt (2) entsteht? Welcher Metabolit (3) wird für die Reaktion benötigt? CH2OH OH CH2OH O HO OH CH2OH O O OH O OH OH (1) Enzymname n O OH OH (3) Substrat CH2OH OH O O PO32 OH HO (2) Produkt 9.21) Glucose-6-Phosphat (Glu-6-P) ist ein Zwischenprodukt folgender Reaktionen: a) Glykolyse : ................... b) Gluconeogenese : .......................... c) Glykogensynthese : ................... d) Pentosephosphatweg.: .......................... Nennen Sie die in obigen Reaktionswegen direkt aus Glu-6-P entstehenden Produkte. 9.22) Fructose ist ein wesentlicher Kohlenhydratbestandteil der Nahrung (ca. 100g/d). Mit welcher Reaktion wird Fructose in der Leber in den Stoffwechsel eingeführt? Fructose + .............. → ....................................... + ........... Wie heißt das beteiligte Enzym? ....................................... 9.23) Zuckermoleküle werden durch unterschiedliche Nucleosidtriphosphate aktiviert; z.B Glucose durch UTP unter Bildung von UDP-Glucose. In welcher Verbindung liegen folgende Verbindungen im aktiven Zustand vor? a) Neuraminsäure b) Mannose 119 120 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.24) Der 1. Schritt der Gluconeogenese läuft im Mitochondrium ab. Das aus Pyruvat gebildete Oxalacetat kann nur nach Umwandlung in andere Verbindungen ins Cytosol transportiert werden. Dabei wirken mitochondriale und cytoplasmatische Isoenzyme mit. Ergänzen Sie bitte das Schema an 2 Stellen. 9.25) Welche Kohlenstoffatome eines Glucosemoleküls findet man nach Ablauf der Glykolyse als Carboxylatgruppen in den beiden entstehenden Lactatmolekülen? Nummerieren Sie die Kohlenstoffatome im Glucosemolekül und geben Sie die Nummern der Kohlenstoffatome an, die zu Carboxylatgruppen werden: ..., .... CH2OH O H H OH H H OH HO 2 OH 9.26) Ergänzen Sie das Schema zum Kohlenhydratstoffwechsel an 3 Stellen. Funktion / Organ 2: Vitamin 3: L-Gulonat D-Glucuronat - UDP Glucuronat 1: Glc-1-P 120 CH3 H C OH O C - O Stephan Gromers Biochemie-Skript 121 9.27) Zur Gluconeogenese. Tragen Sie die Namen der 5 Verbindungen in die Kästchen unter den Strukturformeln ein. O - OOC N NH S - + - COO H3 N O (CH2)4 C O R - COO COO O CH3 O CH3 - - -- COO O3P O CH2 OOC 9.28) Der Mensch kann polymere Kohlenhydrate tierischen und pflanzlichen Ursprungs als Nahrungsstoffe aufnehmen und verwerten. Das tierische polymere Kohlenhydrat heißt ............... . Das pflanzliche polymere Kohlenhydrat heißt ............. .Beide werden im Intestinaltrakt durch das im Pankreas gebildete Enzym ............. zu ............. gespalten. 9.29) Für die Synthese von Glykogen ist die Glykogensynthase, für seinen Abbbau die Glykogenphosphorylase verantwortlich. 1) In welchem Zustand (aktiv/inaktiv) liegen die beiden Enzyme im Hungerzustand vor? Synthase: ..................... Phosphorylase: ....................... 2) Durch welche chemische Modifikation der Enzyme werden die obigen Aktivitätszustände bewirkt? Synthase: ............................. Phosphorylase: ........................ 9.30) Durch die abgebildeten Reaktionen 1 und 2, die Teil einer Reaktionskette sind, wird einmal eine C2-Einheit und einmal eine C3-Einheit übertragen. A) Wie heißen die Enzyme, die die Reaktion 1 u. 2 katalysieren? 1)........ 2) .............. B) Zu welchem Stoffwechselweg gehören diese Enzyme? ............................. C) Mit welchem weiteren Stoffwechselweg ist dieser verbunden? .............. 121 122 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.31) a)Wie heiß das Enzym, das die abgebildete Reaktion katalysiert? .............. b) Wie heißt die an der Reaktion beteiligte Aminosäure im aktiven Zentrum des Enzyms? ........... Enzym Enzym Enzym CH2 CH2 CH2 O OH O - - PO32 HO HO PO32 CH2OH O CH2OPO32O HO HO OH HO HO CH2OPO32O OH OPO32- OH OPO32- Glucose-1-P OH Glucose-1,6-BP 9.32) Die Ursache der Erkrankung Galaktosämie liegt in einem Mangel des Enzyms, das Schritt .... katalysiert. Das Enzym in Reaktion (2) ........................... (Name) ist in seiner Aktivität normal, d.h. es reichert sich in der Zelle ............................... stark an. Den Reaktionstyp, der Schritt (3) zugrunde liegt nennt man ............................. . ATP Glucose-6-P ADP (2) Gal Gal-1-P UDP-Glu (4) (3) UDP-Gal Glu-1-P (1) Glu-6-P 9.33) Die folgende Reaktion kommt in (Stoffwechselweg) ........................... vor. Ergänzen sie das Schema an 4 Stellen (3 Namen von Verbindungen, 1 Enzymname) CH2 O PO32C O HO C H (1 ) H C OH H C OH PO32- CH2 O (2 ) En zym O C H H C OH CH2 O CH2 O PO32C O PO32- HO CH2 (3) 9.34) Wie heißt die dargestellte Verbindung und wozu dient sie im Stoffwechsel? 9.35) Welche 3 Verbindungen bezeichnet man als Ketonkörper? 1)............... 2.)........... 3.)............... . 122 (4 ) - OOC H2C O PO32- 123 Stephan Gromers Biochemie-Skript Bei welchen der folgenden Bedingungen kommt es zu einem starken Anstieg der Ketonkörperkonzentration im Blut? Fasten, Diabetes mellitus, vegetarische Ernährung, Gicht. Welche beiden Antworten sind richtig? ...................................... 9.36) Fructose-2,6-bisphosphat aktiviert die Phosphofructokinase 1: Es wird durch einen interkonvertierbaren Enzymkoplex gebildet und abgebaut. Tragen Sie in die Kästchen (A,B) ein, welcher Phosphorylierungszustand (phosphoryliert / dephosphoryliert ) zur Bildung bzw. zum Abbau von Fructose-2,6-BP führt. Fördert ein niedrieger Blutglucosespiegel die Bildung oder den Abbau von Fructose-2,6-BP? Anwort: Es wird .......................... gefördert. ATP ADP A Phosphofructokinase 2 Fructose 6-P Fructose-2,6BPase Fructose 2,6-BP B Pi 9.37) Welche Metabolite lassen sich mit Hexokinase und Glucose-6-Phosphatdehydrogenase bei Verwendung geeigneter Substrate und Coenzyme quantitativ bestimmen. ....................... ........................ ....................... 9.38) Nennen Sie die drei Enzyme, die nötig sind, um Glycerin in die Gluconeogenese einzuschleusen. 9.39) Das Fehlen der Galactose-1-phosphat-uridyltransferase ruft ........... hervor. Die Erkrankten sind imstande, UDP-Galactose aus ............... zu synthetisieren, da die ......................-aktivität normal ist. 9.40) Die Glykolyse wird durch verschiedene Metabolite reguliert. Geben Sie an, welche der aufgeführten Verbindungen die Glykolyse aktivieren und welche sie hemmen. 1.) ATP 2.) Fructose-2,6-bisphosphat 3.) AMP 4.) Citrat 9.41) Viele Menschen vertragen Milch und Milchprodukte nur sehr schlecht, weil sie milchspezifisches Kohlenhydrat nicht spalten können. Um welches Kohlenhydrat handelt es sich? Wie heißt das defiziente Enzym? 9.42) Zur Biosynthese von Glykogen aus Glucose muss das Monosaccharid aktiviert werden. Geben Sie die drei Reaktionschritte an, die zur Bildung von aktivierter Glucose führen (Enzymnamen müssen nicht genannt werden). 123 124 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.43) Nennen Sie zwei Enzyme, die an der Einschleusung des Pyruvats in die Gluconeogenese beteiligt sind. 9.44) Wieviel mol ATP gewinnt die Zelle, wenn 1 mol Glucose-1-Phosphat durch anaerobe Glykolyse zu Laktat oxidiert wird (mit Begründung)? 9.45) Um bei hohen Blutglucosekonzentrationen vermehrt Glucose in den Muskel aufnehmen zu können, könnten der Zelle prinzipiell verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung stehen. Welche Möglichkeit trifft zu? 1) Die Diffusion wird durch die Erweiterung der Poren erleichtert. 2) Für den aktiven Eintransport wird vermehrt ATP bereitgestellt. 3) Die Anzahl der Glucosetransportmoleküle in der Membran wird erhöht. 9.46) Synthese und Abbau von Glykogen (Glucose)n erfolgt auf unterschiedlichen Wegen. Ergänzen Sie die Reaktionsgleichungen: Synthese : (Glucose)n + .................... → (Glucose)n+1 + ................ (1 Punkt) Abbau → (Glucose)n-1 + ................. (1 Punkt) : (Glucose)n + .................... 9.47) Asp, Ala und Glu sind glucogene Aminosäuren. Die Umwandlung welcher Aminosäure in Glucose wird im Zuge der Gluconeogenese durch Avidin biotinabhängig gehemmt? Begründen Sie Ihre Antwort. 9.48) Aldolase kommt beimMenschen in Form von Isoenzymen vor. Der Muskel enthält Typ A Aldolase. Diese katalysiert die Spaltung von ............. zu .......... und .......... . Die Leber enthält Typ B Aldolase. Diese katalysiert zusätzlich die Spaltung von ........... in ................... und ............... . 9.49) Im Erythrocyten endet der Glucoseabbau auch unter aeroben Bedingungen beim ..........., da die enzymatische Ausstattung der Erythrocyten eine oxidative Decarboxylierung des ............. nicht gestattet. Damit deckt der Säugetiererythrocyt seinen Energiebedarf ausschließlich durch ......................... . 9.50) Die Aufnahme von Glucose in die Leber wird durch einen ..................... vermittelt. Ist das gleiche Protein auch an der Ausschleusung von Glucose aus der Leber beteiligt (mit Begründung). 124 125 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.51) Zur Phosphorylierung von Glucose gibt es Glucokinase und Hexokinase. Geben Sie an, welches der beiden Enzyme in den folgenden Organen/Geweben überwiegend vorliegt. Herzmuskel: ........... Skelettmuskel: ........... Gehirn: ........... Makrophagen: ........... Leberparenchym: ........... 9.52) Im Kohlenhydratstoffwechsel gibt es Phosphatasen, Mutasen, Dehydrogenasen und Epimerasen. Welche dieser Enzymgruppen wirkt nicht auf Glucose-6-Phosphat? 9.53) Polyglucane (Amylose, Amylopektin, Cellulose und Glykogen) sind in der Natur weitverbreitet. Sie unterscheiden sich in der Verknüpfung ihrer Bausteine. Ordnen Sie die folgenden Verknüpfungen den dafür zutreffenden Polysacchariden zu. Verknüpfung Name des Polysaccharids α (14 Glc); α (16 Glc) alle 8-12 Reste β(14 Glc) α(14 Glc); α(16 Glc) alle 24-30 α(14 Glc) linear 9.54) Parenchymzellen der Leber und β-Zellen des Pankreas besitzen nur Glucokinase. Begründen Sie diese Aussage. 9.55) Welche der folgenden Aussagen zum Pentosephosphatweg (PPW) sind richtig? a) Der PPW liefert Ribose-5-phosphat für die DNA-Synthese. Daher kommt der PPW nur in kernhaltigen Zellen vor. b) Das Schlüsselenzym des PPW ist die Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase. c) Der PPW kann als Nebenweg der Glykolyse bezeichnet werden. d) Produkt des PPW ist u.a. 2,3-Bisphosphoglycerat. 9.56) Wieviel ATP werden aus 1 mol Glucose in der anaeroben Glykolyse gebildet? ... mol ATP. Nennen Sie eine Reaktion oder entsprechendes Enzym (dazu), bei der ATP entsteht (keine Formeln). .......... Welche Zellen sind auf rein anaerobe Glykolyse zur Energiegewinnung angewiesen? 9.57) Ordnen Sie die Begriffe Stereoisomerie, Epimerie, Anomerie und Enantiomerie zu. a) Die beiden Grenzformen können über eine gemeinsame Zwischenform ineinander übergehen (z.B. Mutarotation von α- und β-Glc.) b) Gleiche Summenformel, jedoch unterschiedliche räumliche Anordnung. c) Das Substanzpaar verhält sich wie Bild und Spiegelbild. d) Unterschiedliche räumliche Anordnung an einem von mehreren chiralen C-Atomen. 125 Stephan Gromers Biochemie-Skript 126 9.58) Welche der folgenden Aussagen zum Pentosephosphatweg (PPW) sind richtig? a) Beim Durchlaufen des PPW werden in der Regel 2 Moleküle NADPH produziert. b) Das gewonnene NADPH liefert Reduktionsäquivalente für die Atmungskette c) Der PPW kommt nur in kernlosen Zellen – wie den Erythrocyten – vor. d) Je nach Stoffwechselsituation und Bedarf an Produkten können Teilreaktionen des PPW in beiden Richtungen beschritten werden. 9.59) Zum zellulären Abbau von Glykogen: Ergänzen Sie das Schema: Glykogenn + ................... → Glykogenn-1+ ...................... Das Schrittmacherenzym des Glykogenabbaus, das diese Reaktion katalysiert, wird durch cAMP abhängige Phosphorylierung aktiviert | inaktiviert (streichen Sie die falsche Antwort). 9.60) Zum Energiestoffwechsel. Fructose-2,6-bisphosphat ist ein wichtiger Regulator des Glucosestoffwechsels in der Leber. Erhöhte cAMP-Konzentrationen führen zu einer ................. der Fructose-2,6-bisphosphat-konzentration. Fructose-2,6-bisphosphat .................... die Fructose-1,6-bisphosphatase und somit die Gluconeogenese. Fructose-2,6-bisphosphat ................... die Phosphofructokinase 1 und somit die Glykolyse. 9.61) Welche der folgenden Reaktionen fehlt beim Menschen und bewirkt, dessen Unfähigkeit, aus Fettsäuren Glucose zu synthetisieren? a) Oxalacetat + Acetyl-CoA → Citrat b) Phosphoenolpyruvat → Oxalacetat c) Oxalacetat → Pyruvat d) Acetyl-CoA → Pyruvat e) Pyruvat → Phosphoenolpyruvat 9.62) OH H HO H OH H OH OH H H OH H OH O H OH H OH O OH A R H B HO H OH H H OH + OH H - O O HO P OH O - O H OH H H OH O OH C Glykogenn Glykogenn-1 126 R Stephan Gromers Biochemie-Skript 127 A: Welches Molekül ist an der Abspaltung des endständigen Glucoserestes beteiligt? B: Welches Enzym katalysiert die obige Reaktion? C: Benennen Sie das gefragte Produkt. 9.63) In Hefen wird Pyruvat zu Ethanol abgebaut. - O O H+ C CH3 O CO2 H+ + NADH NAD+ H C O H HC CH3 OH CH3 Pyruvat Acetaldehyd Ethanol Wie heißen die Enzyme, die die beiden Reaktionen katalysieren? 9.64) Um wie viel mol/l steigt der Blutlaktatspiegel, wenn unter anaeroben Bedingungen durch Muskelarbeit 81 g Muskelglykogen in Laktat umgewandelt werden? Extrazellulärvolumen: 40 l; MR Glucose: 180 MR Glykogenolyse: …….. 9.65) Zur Glykolyse (2 Punkte davon 2 Teilpunkte) Das aktive Zentrum der Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase kann durch Iodacetat blockiert werden. Nennen Sie die Aminosäure und ihre funktionelle Gruppe, die mit Iodacetat reagiert. Aminosäure : ............................................................ Funktionelle Gruppe : ............................................................ (zusammen 1 Teilpunkt) Ist die Reaktion mit Iodacetat reversibel? (1 Teilpunkt) 9.66) Zum Glykogen (2 Punkte ohne Teilpunkte) A) Glykogen besteht nur aus Glucoseresten B) Die Glucosereste sind überwiegend durch α(1-4)-glykosidische Verbindungen verknüpft. C) In der Leber wird Glykogen durch Amylase (α-1-4-Glucosidase) in Glucose gespalten D) Ein Grund, warum die Zelle Glykogen anstelle freier Glucose speichert, liegt darin, dass die entsprechende Konzentration an freier Glucose eine zu hohe zelluläre Osmolarität verursachen würde. Welche Aussagen sind richtig? ........... 9.67) Galaktosämie ist eine Erkrankung, bei der Galaktose nicht verwertet werden kann. Nennen Sie einen Nahrungsbestandteil, der Galaktose enthält. ........... Nennen Sie ein Enzym, dessen Defekt zu Galaktosämie führt. ............. 127 128 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.68) Zur Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels in der Leber Welchen Effekt hat eine Erhöhung der Konzentration von Fructose-2,6-Bisphosphat (F2,6-BP) auf die Aktivität der Phosphofructokinase? ........ Unter welchen Bedingungen kommt es zu einer Erhöhung der F-2,6-BP-Konzentration? 9.69) Erythrozyten, die in ihrem Metabolismus von Glucose abhängig sind, geben Lactat ans Medium ab. Geben Sie die Reaktion an, in der Lactat entsteht und begründen Sie, warum diese Reaktion für den Erythrocyten essentiell ist. (2 Punkte ohne Teilpunkte) Reaktion: Begründung: 9.70) Wieviele mole ATP (ATP + GTP) werden benötigt, um 1 mol Glucose aus Pyruvat im Zuge der Gluconeogenese in der Leber zu bilden (1 Teilpunkt)? ......... Geben Sie eine der ATP-benötigenden Reaktionen an (1 Teilpunkt). 9.71) Kohlenhydratstoffwechsel (2 Punkte) Welche Aussage ist falsch? a) Glykogenphosphorylase katalysiert die Bildung von α-D-Glucose-1-Phosphat aus Glykogen, das dabei um eine Glucose-Einheit verkürzt wird. b) Die Phosphatgruppe des durch Glykogenphosphorylase aus Glykogen freigesetzten Glucose-Phosphats stammt aus ATP. c) Glykogenphosphorylase enthält ein kovalent gebundenes Pyridoxal-5’-phosphat im aktiven Zentrum, das die Phosphorylierungsreaktion unterstützt. d) Glykogenphosphorylase wird durch ATP unter Katalyse von PhosphorylaseKinase an einem Serinrest phosphoryliert. e) Die phosphorylierte Form von Glykogenphosphorylase ist katalytisch aktiv. 9.72) Zum Pentosephosphatweg: Der Pentosephosphatweg läuft in zwei Phasen ab: einer oxidativen und einer nicht-oxidativen Phase. A. Welcher enzymatische Defekt des Pentosephosphatweges führt zur Zellschädigung, v. a. bei Erythrocyten. Begründen Sie Ihre Aussage. (0.5 Teilpunkte) B. Nennen Sie zwei Reaktionsprodukte der oxidativen Phase des Pentosemonophosphatweges. (1 Teilpunkt) C. Nennen Sie mindestens ein Gewebe oder Organ, in dem der Pentosephosphatweg besonders aktiv ist. (0.5 Teilpunkte) 9.73) Zur Glykolyse: Die Glykolyse wird durch verschiedne Metabolite reguliert. Geben Sie jeweils an, ob die Verbindung die Glykolyse aktiviert oder hemmt.(2 Punkte) Fructose-2,6-bisphosphat ............... 128 129 ATP AMP Citrat Stephan Gromers Biochemie-Skript ............... ............... ............... 9.74) Zum Kohlenhydratstoffwechsel: Bei einem Patienten werden Symptome einer Störung des Kohlenhydratstoffwechsels (Glykogenose) beobachtet. Die Analyse eines Homogenates aus Leberzellen dieses Patienten ergab folgendes Ergebnis: A. Es baut Glykogen zu Glucose-6-phosphat ab B. Es synthetisiert kein Glykogen – gleichgültig welches Monosaccharid eingesetzt wurde C. Es konnte Galaktose nicht als Energiequelle verwerten D. Es synthetisierte Glucose-6-phosphat aus Laktat Welches der folgenden Enzyme fehlte? a) b) c) d) Glykogenphosphorylase Glykogensynthase UDP-Glucose-Pyrophosphatase (Glucose-1-phosphat-UTP-Transferase) Fructose-1,6-Bisphosphatase Antwort: ... (1 Teilpunkt) Begründen Sie Ihre Antwort: (1 Teilpunkt) 9.75) Zur Regulation der Phosphofructokinasen: Welche beiden Antworten sind richtig (2 Punkte ohne Teilpunkte): a) Insulin führt über cAMP-Bildung zur Phosphorylierung der PFK-2 b) Die phosphorylierte Form der PFK-2 ist aktiv c) Fructose-2,6-bisphosphat stimuliert die Glykolyse durch Aktivierung der PFK-1 d) Glucagon führt über cAMP-Bildung zur Phosphorylierung der PFK-2 e) Durch die phosphorylierte Form der PFK-2 wird die intrazelluläre Konzentration an Fructose-2,6-bisphosphat erhöht. 9.76) Zuckerbestimmung Im Praktikum haben Sie verschiedene Monosaccharide analysiert. A. Aufgrund welcher chemischen Reaktion können Sie Glucose und Fructose nachweisen Bitte geben Sie das Reaktionsprinzip und den Namen der Reaktion an. Reaktionsprinzip: (½ Teilpunkte) Reaktion: (½ Teilpunkte) B. Welches Endprodukt entsteht in der Hefezelle unter anaeroben Bedingungen aus Glucose? (½ Teilpunkte) C. Welches Endprodukt entsteht bei der Glykolyse unter aeroben Bedingungen? (½ Teilpunkte) 129 130 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.77) Metabolitenbestimmung (2 Punkte ohne Teilpunkte): A. Mittels des enzymatisch-optischen Tests können Sie die Konzentration von Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP) bestimmen. Ergänzen Sie nachfolgende Reaktionsgleichung: + Pi GAP + + → B. Welches Produkt wird gemessen? …………….. C. In welchem physiologischen Stoffwechselweg kommt diese Reaktion vor?............. 9.78) Zum Glykogenabbau (2 Punkte; Je 1 Teilpunkt) A. Bitte ergänzen Sie folgende Gleichung Glykogenn+ Glykogenn-1 + → B. Wie heißt das Enzym, das diese Reaktion katalysiert? …………………. 9.79) A. Glucose geht in Form von …………. in die Glykolyse ein. (1 Teilpunkt) B. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Glykolyse ist die Umsetzung von ……… … zu ……….. und wird durch das Enzym ………… katalysiert. (1 Teilpunkt) C. Der effektivste Aktivator dieser Reaktion ist …………… . (1 Teilpunkt) 9.80) Enzymatisch-optischer Test A. Ergänzen Sie nachfolgende Reaktion: (1 Teilpunkt) Dihydroxyacetonphosphat + ……….. → Glycerin-3-phosphat + ……….. B. Wie heisst das Enzym, welches obige Reaktion katalysiert? (0,5 Teilpunkte) C. Nennen Sie eine Stoffwechselreaktion, bei welcher Dihydroxyacetonphosphat als Zwischenstufe auftritt. (0,5 Teilpunkte) 9.81) A. Welche beiden Aussagen sind falsch? (1 Teilpunkt) a) Glykogen und Amylose sind Speicherkohlenhydrate b) Amylopektin unterscheidet sich von Amylose durch zusätzliche α-1,6-verknüpfte Glucoseeinheiten c) Glykogen unterscheidet sich von Amylopektin durch die Art der Verknüpfung der Glucoseeinheiten d) β-1,4-verknüpfte Glucoseeinheiten können vom Menschen nicht gespalten werden. e) α-1,6-vernüpfte Glucoseeinheiten können vom Menschen nicht gespalten werden B. Für die Spaltung von Glykogen in der Leber wird ATP | anorganisches Phosphat | Wasser benötigt (richtige Antwort bitte unterstreichen). Als Hauptprodukt entsteht dabei............................ (B: 1 Teilpunkt) 130 131 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.82) Welche der folgenden Verbindungen ist Glykolyse und Pentosephosphatweg gemeinsam? (1 Punkt) A) Glucose-6-phosphat B) Fructose-1,6-bisphosphat C) NAD+ D) Pyruvat E) 3-Phosphoglycerat 9.83) Gärung A. Bitte ergänzen: Glucose wird in Säugerzellen unter anaeroben Bedingungen zu .......... umgesetzt. In Hefe wird Glucose unter anaeroben Bedingungen zu .......... abgebaut. B. Das in der Glycolyse gebildete NADH wird unter aeroben Bedingungen in der Atmungskette zu NAD+ reoxidiert. Elektronenempfänger am Ende der Atmungskette ist ...... 9.84) Welche Aussage zur Gluconeogenese trifft nicht zu ? a) Beinhaltet die Bildung von Oxalacetat b) Kann durch Glucagon gesteigert werden c) Kann Palmitinsäure als Substrat verwenden d) Kann Alanin als Substrat verwenden e) Findet teilweise in Mitochondrien statt 9.85) Welche drei Aussagen zu Glykosaminoglykanen (Mucopolysacchariden) treffen zu? A. Sind aufgrund ihres basischen Charakters mit DNA assoziiert B. Sind Bestandteile der extrazellulären Matrix C. Enthalten aus Disaccharideinheiten aufgebaute Kohlenhydratketten D. Können kovalent mit Proteinen verknüpft sein E. Sind Bestandteil des Zytoskeletts 9.86) Glucosestoffwechsel (2 Pkte; 2 richtige = 1 Teilpunkt) – Welche drei Aussagen treffen zu? A. Durch Umsetzung von Glucose-6-Phosphat kann NADPH gewonnen werden B. Hohe Insulinspiegel führen zur Freisetzung von Glucose-1-Phosphat aus Glykogen C. Aus Glucose-6-Phosphat kann Glycerin-3-Phosphat gewonnnen werden D. Fructose-2,6-Bisphosphat aktiviert die Fructose-1,6-Bisphosphatase E. Glucagon induziert Schlüsselenzyme der Gluconeogenese 9.87) Welche Aussagen zur Glykogenbiosynthese trifft nicht zu?(1 Punkt) A. Die Glykogensynthase ist im dephosphorylierten Zustand aktiv B. Die Biosynthese von Glykogen erfordert UDP-Glucose C. Substrat für die Glykogensynthese ist freie Glucose D. Ein Verzweigungsenzym überträgt ein Oligosaccharid aus α-1,4-verknüpften Glucoseeinheiten auf eine C6-Hydroxylgruppe der Glykogenkette E. Der Aufbau der Glykogenkette benötigt als Startermolekül das Protein Glykogenin 131 132 Stephan Gromers Biochemie-Skript 10 Atmungskette, Citratzyklus, Hämstoffwechsel 10.1) a) Wie heißt diese Verbindung? ................................... b) Wie heißt der Multienzymkomplex, der die Bildung dieser Verbindung katalysiert? ................................ c) In welcher Zellorganelle wird sie gebildet? ............... - COO CoA S O 10.2) Innerhalb der Atmungskette gibt es zwei lösliche Elektronencarrier. Der 1. verbindet die Komplexe I und II mit dem Komplex III, der 2. verbindet Komplex III mit Komplex IV. Wie heißen die beiden Carrier? 1a)............................... 2a) ............................... Zu welcher Klasse von Verbindungen (Proteine,Nukleinsäuren, Lipide, Kohlenhydrate) gehören sie? 1b) ............................................. 2b) .............................................. 10.3) Ordnen Sie die Inhibitoren ihrer entsprechenden Wirkung zu : A Cyanid a Verdrängung von O2 am HbO2 B 2,4-Dinitrophenol b Entkopplung der Atmungskette C Kohlenmonoxid c Hemmung der Cytochromoxidase 10.4) Zur Hämbiosynthese: ...............+.................. → CO2+CoA-SH+ δ-Aminolävulinat. In welchem Zellkompartiment findet diese Reaktion statt?................................... 10.5) Das Abbauprodukt der Hämgruppe ........... wird an ............. gebunden zur ............ transportiert. Dort erhält es durch Verknüpfung mit .............eine höhere Wasserlöslichkeit. 10.6) Die Muskelzelle enthält ein Reservoir sehr energiereicher Phosphatgruppen in Form des ........... . Von dieser Verbindung wird ein Phosphatrest auf .......... übertragen, wobei ......... und ....... entstehen. Katalysiert wird diese Reaktion durch das Enzym .............. . 10.7) Häm ist eine prosthetische Gruppe verschiedener Zellproteine (Hämoglobin, Cytochrome, Katalase ....). Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Hämsynthese besteht in der Bildung von δ-Aminolävulinat aus der Aminosäure ............. und dem Citratzyklus-Zwischenprodukt ............................. . 10.8) Wieviele Moleküle Nucleosidtriphosphat (NTP) entstehen beim Katabolismus von AcetylCoA? (Bitte eintragen) Im Citratzyklus: ............ NTP Bei der anschließenden oxidativen Phosphorylierung: ............ NTP Zusammen: ............ NTP 132 133 Stephan Gromers Biochemie-Skript 10.9) Die Komplexe der Atmungskette sind in die Mitochondrienmembran integriert. Ein Enzym des Citratzyklus, und zwar die ................................ ist zugleich Bestandteil der Atmungskette. An seinem Aufbau ist das Vitamin ................ beteiligt. 10.10) Zur Synthese von ATP: Mitochondriale Dehydrogenasen liefern Reduktionsäquivalente, die in die Redoxkaskade der Atmungskette eingeschleust werden. Die Redoxkaskade besteht neben Coenzym Q und Cytochrom c aus 4 Komplexen (I-IV). Die ATP-Synthase stellt den Komplex V dar. Nennen Sie ein Beispiel einer mitochondrialen Dehydrogenase, die Reduktionsäquivalente für die Atmungskette zur Verfügung stellt: ................ Ordnen Sie die beiden Redoxpotentiale (E0 = + 220mV; E1 = - 300mV) dem entsprechenden Komplex zu: Komplex I (NADH-Ubichinon-Reduktase) :................ Komplex III (Ubichinon-Cytochrom-c-Reduktase) : ............... Was bewirken sogenannte „Entkoppler“ wie z.B Dinitrophenol, die die Zellatmung stimulieren, aber die Bildung von ATP verhindern? ....................................... 10.11) Komplex IV der Atmungskette übernimmt Elektronen vom Cytochrom c und überträgt diese auf O2. In welchem Zellkompartiment ist Komplex IV lokalisiert? ............. Welche prosthetische Gruppe besitzen Cytochrome? ............ . Wie heißt das Zentralion der prosthetischen Gruppe: .........; und wie ändert sich seine Wertigkeit vor :....... und nach Abgabe ......... des Elektrons. Nennen Sie ein Beispiel für ein Gift, das den Komplex IV hemmt: .......... . 10.12) Alkohol führt im Stoffwechsel zu einem Mangel an NAD+. Welche Schritte (1-9) im Pyruvatmetabolismus werden aufgrund dieser Tatsache gehemmt? (1) Laktat (3) Pyruvat Acetyl-CoA (2) (9) (4) Oxalacetat (8) Malat Isocitrat (7) (5) 2-Oxoglutarat (α-Ketoglutarat) Succinyl-CoA (6) 10.13) Aus Glykolyse und Citratzyklus werden Metabolite für andere Stoffwechselwege abgezweigt. Tragen Sie in die Kästchen jeweils eine Verbindung ein, die aus diesen Metaboliten entsteht. 133 134 Stephan Gromers Biochemie-Skript Dihydroxyacetonphosphat Glyceraldehydphosphat 1,3-Bisphosphoglycerat Laktat Pyruvat Acetyl-CoA Oxalacetat Citrat 2-Oxoglutarat (α-Ketoglutarat) Succinyl-CoA 10.14) Bei der Analyse von Atmung und ATP-Synthese einer mit Dinitrophenol entkoppelten Zelle beobachten Sie trotz hohen O2-Verbrauchs keine ATP-Synthese. a) Erklären Sie diese Beobachtung und b) Was produziert diese Zelle vermehrt, verglichen mit einer ATP-synthetisierenden Zelle? 10.15) Nennen Sie die drei Atmungskettenkomplexe, die den Protonentransport über die innere Mitochondrienmembran katalysieren. Benennen Sie wenigstens einen Komplex mit seinem Funktionsnamen. 10.16) Welches Molekül überträgt direkt Reduktionsäquivalente auf den Komplex III der Atmungskette (Name). Welches Molekül übernimmt Reduktionsäquivalente vom Komplex III (Name)? 10.17) Zum Abbau von Hämoglobin: Pro Stunde werden im humanen Organismus etwa 10-20 Milliarden Erythrocyten abgebaut. Ihr Abbau beginnt im retikulo-endothelialen System (RES). Nach Abtrennen des Proteinanteils wird das rote Häm von einer Hämoxygenase unter Freisetzung von Eisenionen zu ..... und grünem Biliverdin gespalten. Letzteres wird weiter zum orangeroten ......... reduziert. Dieses wird im Blut an Albumin gebunden zur Leber transportiert und dort mit aktiver .......... zweifach konjugiert. Dieser Schritt dient der Erhöhung der ............... . 134 135 Stephan Gromers Biochemie-Skript 10.18) Wie nennt man den Prozess, bei dem im Zuge der ATP-Synthese Reduktionsäquivalente bzw. Elektronen auf Sauerstoff übertragen werden? Von welchen Atomen stammen die Elektronen und welchem Prozess unterliegen die dadurch entstehenden Kationen. 10.19) Im Citratzyklus entstehen Reduktionsäquivalente in Form von NADH und FADH2, die im Rahmen der oxidativen Phosphorylierung oxidiert werden. Geben Sie an, bei welchen Reaktionen NADH+H+ bzw. FADH2 gebildet werden. Reaktion Verbindung (A-H) 10.20) Zwischen den Komplexen der Atmungskette vermitteln zwei bewegliche Moleküle den Wasserstoffbzw. Elektronentransport. Wie heißen diese Carrier? Wasserstofftransport: ........ Elektronentransport:............. 10.21) Das Schema stellt die Synthese der ......................... dar. Ergänzen Sie an drei Stellen CO2 NAD+ NADH+H+ Acetoacetat Acetyl-CoA mitochondrial 3 Acetyl-CoA mitochondrial 10.22) Zur Biosynthese des Häms: Das Zwischenprodukt δ-Aminolävulinat entsteht aus ................... (1 Teilpunkt). In welchem Zellkompartiment läuft die Reaktion ab? ........... (1 Teilpunkt) 135 136 Stephan Gromers Biochemie-Skript 10.23) Citratcyclus – Bitte ergänzen Sie den folgenden Text (2 Punkte; Je 0.5 Teilpunkte) A. Eingangsverbindung in den Citratcyclus ist ……………., welches durch die Verknüpfung mit Oxalacetat zu Citrat umgesetzt wird. B. Bitte nennen Sie zwei unterschiedliche Verbindungen, aus denen obige Eingangsverbindung gebildet werden kann. …………..… + ………..……… C. Im Citratcyclus werden Reduktionsäquivalente vor allem in Form von ….….. gebildet. D. Der Citratcyclus findet in der Zelle in den …………. (Zellkompartiment) statt. 10.24) Welche Aussage zum Citratcyclus ist falsch? (2 Punkte) A. Im Citratcylus kann Acetyl-CoA unter Mithilfe von Biotin zu Pyruvat carboxyliert werden B. Im Citratcylus wird NADH gebildet, welches in der Atmungskette für die Bildung von ATP genutzt wird C. Im Citratcyclus wird eine energiereiche Bindung durch Substratkettenphosphorylierung erzeugt D. Im Citratcylus wird α-Ketoglutarat erzeugt E. Das im Citratcyclus benötigte Oxalacetat kann durch Desaminierung aus Aspartat gebildet werden 136 137 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11 Proteinbiosynthese, Nukleinsäurenstoffwechsel 11.1) Bitte vervollständigen Sie an 3 Stellen ! Ein Enzym katalysiert die beiden Reaktionen: PRPP + Guanin → ............... + PPi und PRPP + ........................... → IMP + PPi Es ist dies ein wichtiges Enzym des ...................... (Stoffwechselweg) der Purinnucleotide. 11.2) Wie lautet die RNA-Sequenz, die mit Hilfe folgender DNA-Matrize synthetisiert wird? 5´- ATCGATCGTTA - 3´ (Die Sequenz soll so geschrieben werden, dass sie mit dem 5´-Ende beginnt.) 11.3) Beim Sequenzvergleich eines eukaryontischen Gens mit der entsprechenden cytoplasmatischen mRNA beobachten Sie mehrere prinzipielle Unterschiede. Nennen Sie drei davon. 11.4) In welchen Zellorganellen wird RNA synthetisiert? 1)................ 2.)................ . Dem Start der RNA-Synthese geht die Bindung einer RNA-Polymerase an spezifische Nukleotidsequenzen der DNA voraus. Wie nennt man diese Bindungsstelle auf der DNA? .............. 11.5) Endonucleasen, die Bakterien vor Phagen schützen heißen ...................... .Sie spalten spezifisch an palindromen Sequenzen. Geben Sie die palindrome Sequenz zu folgendem Oligodesoxynucleotid an und kennzeichen Sie das 5´-Ende. 5´-A-A-G-C-T-T-3´ 11.6) Was bedeutet die Abkürzung AIDS? .................. Die Krankheit wird durch ein Retrovirus übertragen. In welcher Form liegt bei Retroviren die genetische Information vor? ........... 11.7) Welche Aussagen über Viren treffen zu? A) Viren besitzen keinen eigenen Stoffwechsel. B) Viren, die Bakterien befallen, nennt man Phagen C) Viren können RNA und DNA gleichzeitig als Träger der Erbinformation besitzen D) Das AIDS-Virus ist ein RNA-Retrovirus E) RNA-Retroviren besitzen das Gen für das Enzym reverse Transkriptase, das DNA an einer RNA-Matrize synthetisiert. 11.8) Retroviren können aus einer .............., z.B --------AGGUAAUUU----- als Matrize mit Hilfe des Enzyms ..................... einen ......-Strang synthetisieren, z.B ---TCCATTAAA---. 11.9) DNA-Polymerase I katalysiert DNA-Kettenverlängerung. Welche Nucleotide benötigt das 137 138 Stephan Gromers Biochemie-Skript Enzym? .................................................... .Welches Metallion (Wertigkeit) ist für die Reaktion erforderlich? .................. . An welche funktionelle Gruppe der wachsenden DNAKette werden die Nucleotide angeknüpft? ...................... . Wer legt die Reihenfolge der neu einzubauenden Nucleotide fest? .................. 11.10) Transkription: Bei der Synthese von prokaryontischer RNA wird einer der beiden DNAStränge nach partieller Entwindung der DNA kopiert. Die RNA entsteht durch Anfügen von Nukleotiden an das 3´- OH-Ende der wachsenden Kette. Wie heißt die Stelle auf der DNA, an die das Enzym vor Synthesebeginn anbindet? ........... . Etwa 10 Basenpaare vom Synthesestart stromaufwärts findet man auf der DNA eine Consensus-Sequenz, die für die Anheftung der RNA-Polymerase wichtig ist. Wie nennt man diese Sequenz. .................... 11.11) DNA-bildende Polymerasen benötigen immer einen Primer, um DNA-bilden zu können. Welches Molekül dient bei der Replikation als Primer?.............. . Welchen Primer verwendet die reverse Transkriptase der Retroviren? ............ 11.12) Transkription. Alle Eukaryonten besitzen in ihrem Zellkern unterschiedliche RNA-Polymerasen. Nach chromatographischer Auftrennung eines Proteinextraktes aus Zellkernen können diese Enzyme isoliert werden. Wieviel verschiedene RNA - Polymerasen gibt es in der Eukaryontenzelle: ...... Welche RNA-Typen werden von ihnen synthetisiert? ...... 11.13) Histone sind kleine Proteine, die im ............. (Zellkompartiment) lokalisiert sind. Sie sind stark ............ geladen, bedingt durch einen Überschuss an ....................... . Histone sind an............. assoziiert. 11.14) IMP (Inosinmonophosphat) ist das Endprodukt der ................-biosynthese. Es stellt die Ausgangsverbindung für die beiden Nucleosidmonophosphate .......... und ....... dar. Diese Produkte und IMP hemmen in einer "feed-back"-kontrollierten Reaktion die Synthese von 5-Phosphoribosylamin aus ............... und ................. . 11.15) Um welche Verbindungsklasse handelt es sich? ...................... . Wie werden Enzyme genannt, die derartige Verbindungen hydrolytisch spalten? ......................... . Geben Sie 3 Beispiele von biologischen Verbindungen, die dieses Strukturelement enthalten. 1.)............................ 2.)....................... 3.)........................ O C O P O C - O 11.16) Nennen Sie 2 Verbindungen, die unter Standardbedingungen ein höheres Gruppenübertragungspotential als ATP haben und daher leicht Phosphat auf ADP übertragen. 1.)......................... 2.) .......................... 138 139 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.17) Ordnen Sie die folgenden Begriffe dem Zusammenhang entsprechend zu: cDNA, Promotor, RNA-Primer, tRNA. a) Replikation : ........................ b) Reverse Transkriptase : ........................... c) Puromycin : ........................ d) TATA-Box : ........................... 11.18) Zeichnen Sie die Formel des Pyrimidingerüstes und des Puringerüstes. 11.19) Was versteht man unter 1) Transkription 2) Translation 3) Replikation. 11.20) Ergänzen Sie die folgenden Reaktionsgleichungen: a) Adenin + 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat → .............. + ...................... b) Hypoxanthin + 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat → .............. + ...................... Den Stoffwechselweg, in dem Purinbasen mit PRPP umgesetzt werden, nennt man ......................... . Ausfall der Transferase in Reaktion b) führt zum .................. - Syndrom. Die biochemische Konsequenz ist überhöhte Produktion von ............... . 11.21) Welches Enzym wird durch Allopurinol gehemmmt?.................. . Welches Stoffwechselprodukt wird in Anwesenheit von Allopurinol erst gar nicht gebildet? ........... 11.22) Die Umwandlung von Ribonucleotiden zu Desoxyribonucleotiden geschieht auf Ebene der Nucleosiddiphosphate. An der Reaktion ist das Polypeptid ........ beteiligt. Welche funktionelle Gruppe des Polypeptids ändert während der Reaktion ihren Redoxzustand? ... 11.23) Ordnen Sie die Nucleotide ATP,dATP,CTP, GTP,UTP den zugehörigen Biosynthesen zu. a) Glykogensynthese b) Aktivierung von Aminosäuren c) Übertragung eines Cholinrestes auf Phosphatidsäure d) DNA-Synthese e) Proteinbiosynthese am Ribosom 11.24) Gentechnisch veränderte Bakterien enthalten Plasmide mit einem Gen, das ..........-Resistenz vermittelt. Dadurch können plasmidhaltige Bakterien selektiv durch Kultivierung auf ......................-haltigen Nährböden vermehrt werden, denn das Wachstum von Zellen, die dieses Plasmid nicht enthalten, ist ........................... . 11.25) Zur Expression eines Eukaryonten-Gens: DNA-Einzelstrang Prä-mRNA mRNA : --------------------------0000XXXX00XXX00000XX --------⇓ C : CAP------------ 0000XXXX00XXX00000XX --- (AA)n ⇓ D : CAP----------XXXXXXXXX----- (AA)n 139 140 Stephan Gromers Biochemie-Skript a) Die Abschnitte mit 0 heißen ............................. . b) Die Abschnitte mit X heißen ............................. . c) Den mit C bezeichneten Vorgang nennt man ................................... d) Den mit D bezeichneten Vorgang nennt man ....................., er findet im ............... (Zellkompartiment) statt. 11.26) Zum lac-Operon: Welche Folge hat eine Deletion des lac-Repressorgens? 11.27) Bei der Bildung von Aminoacyl-tRNA wird der Aminosäurerest aus einer aktivierten Vorstufe, dem Aminoacyladenylat, auf die entsprechende tRNA übertragen. Wie nennt man die kovalente Bindung, in der die Aminosäure vorliegt? a) im Aminoacyladenylat :....................... b) in der Aminoacyl-tRNA: .................... 11.28) Ovalbumin ist Hauptprotein des Hühnereiweißes. Seine genomische DNA besteht aus 8 Exons, die durch 7 Introns unterbrochen sind. a) Wie ist seine cDNA aufgebaut? b) Setzt man zu seiner Synthese in E. coli die genomische DNA oder die cDNA ein (Mit Begründung)? 11.29) Sie haben die Aufgabe, spezifisch DNA radioaktiv zu markieren. Welches radioaktiv markierte Molekül bieten Sie den Zellen an? ..................................... 11.30) Warum schmilzt die DNA-Doppelhelix aus Serratia bei höherer Temperatur als die DNADoppelhelix aus Pneumokokken? .................................................................... 11.31) Zur Reparatur von DNA: Durch Desaminierung mutierte ein NucleoA A T U A T A tid im rechts gezeigten Ausschnitt des T T A G T A A DNA-Doppelstrangs. Nennen Sie das mutierte Nucleotid: .... und das Nucleotid, aus dem es hervorgegangen ist: .... . Die DNA-Reparatur wird durch die gemeinsame Aktivität einer DNA-Glykosidase u. einer Endonuclease eingeleitet, bevor die Inserierung des richtigen Nucleotids erfolgt. Welches Enzym ist für die Inserierung des richtigen Nucleotids verantwortlich? ... Gibt es Reparaturmechanismen auch auf der RNA-Ebene? 11.32) Bei der Replikation von DNA läuft eine Reihe von Reaktionen ab. Nummerieren Sie die Reihenfolge der Reaktionen sinnvoll: a) Synthese RNA-Primer 140 141 b) c) d) e) f) Stephan Gromers Biochemie-Skript Aufwinden der Helix Synthese der DNA Verknüpfen der DNA-Stränge durch eine Ligase Auffüllen der Lücken durch DNA-Polymerase Hydrolyse des RNA-Primers 11.33) Zur Replikation: Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung: (DNA)n-Reste + dNTP → (DNA)n+1-Reste + ................... Welche Moleküle stehen für dNTP: ......................Wie heißt das Enzym, das diese Reaktion katalysiert?................... 11.34) a) Welche Information vermittelt diese Tabelle? b) Wie heißt der zugrunde liegende biologische Prozess? c) Welche 3 Arten von RNA sind daran beteiligt? d) Gibt es ein Basentriplett, das den Start initiert? Wenn ja,welches ist es in der Regel? 1.Position U C A G U Phe Phe Leu Leu Leu Leu Leu Leu Ile Ile Ile Met Val Val Val Val 2.Position C A Ser Tyr Ser Tyr Ser STOP Ser STOP Pro His Pro His Pro Gln Pro Gln Thr Asn Thr Asn Thr Lys Thr Lys Ala Asp Ala Asp Ala Glu Ala Glu 3.Position G Cys Cys STOP Trp Arg Arg Arg Arg Ser Ser Arg Arg Gly Gly Gly Gly U C A G U C A G U C A G U C A G 1.35) Zur Proteinbiosynthese. Welche Ausgangsverbindungen benötigen Aminoacyl- tRNA - Synthetasen, um das abgebildete Produkt zu synthetisieren? ....................Wie nennt man allgemein das eingezeichnete Basentriplett? .................. . Für welche Aminosäure steht R? .............Welche anderen Codons gibt es außerdem für diese Aminosäure?............... 11.36) Bei der abgebildeten Verbindung handelt es sich um .......... das zur Behandlung von ............ eingesetzt wird. Diese Verbindung ist strukturanalog zu .......... . Sie wirkt erst als Substrat, dann als ........ des Enzyms ............. . Welche Verbindung wird dadurch nicht mehr gebildet?....... 141 O HN N N N H 142 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.37) Die gezeigte Raumstruktur stellt ................ dar. Am 3´-Ende der Verbindung wird ......................gebunden. Den mit "A" bezeichneten Strukturteilnennt man ............... . 11.38) Zur Regulation der Genexpression: Das mit (A) bezeichnete Gen nennt man ................. . Die mit (B) bezeichnete Verbindung nennt man ................... .Die mit (C) bezeichnete Verbindung nennt man ................ 11.39) Welche Verbindungen liefern die Stickstoffatome im Uridinmonophosphat? Ergänzen Sie bitte das Reaktionsschema durch Benennung der Kästchen 142 143 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.40) Zum Zellzyklus: Benennen Sie die Zellzyklusphasen im Schaubild. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen. Welche Grundsubstanz der Zelle, deren Mengenänderung durch die durchgezogene Linie verdeutlicht wird, ist auf der Ordinate aufgetragen ?.. 11.41) Der DNA-Doppelstrang wird durch Interaktion komplementärer Basen zusammengehalten. Benennen Sie die abgebildeten Basenpaare (Kästchen). Wie heißt die chemische Bindung, die die Basenpaare zusammenhält? ........ . Ist diese Bindung kovalent? ........ . Ist die Bindung zwischen den beiden Basenpaaren gleich fest? ............ . Wenn nein, welche ist fester? ............ . 11.42) Die Abbildung zeigt ein Ende der tRNAAla. Vervollständigen Sie schematisch das Nucleinsäuremodell, markieren Sie 5´- und 3´- Ende, fügen Sie das Anticodon IGC ein und verknüpfen Sie eindeutig die Aminosäure Alanin mit ihrer Bindungsstelle im tRNA-Molekül. (Anmerkung: Im Orginal hast Du eine Seite hierfür! ) HO OH O A CH2 - HO PO 4 O C CH2 HO PO 4- C O CH2 - PO 4 143 144 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.43) Zum Abbau der Purine. Um welche Ver- Adenosin bindungen handelt es sich? 1.) ........... 2.) ............... 3.) ............ NH3 (1) Durch das Medikament ................ wird das Enzym (4) ..............(Name des Enzyms ) gehemmt. Bei welcher Krankheit setzt man dieses Medikament ein ..................? Die Substanz (3) wird trotzdem gebildet. Worin liegt der wichtige Unterschied zur Harnsäure? Guanosin (2) Guanin (4) NH3 (3) (4) Harnsäure 11.44) Nennen Sie das fehlende Reaktionsprodukt (Kästchen). Das bei der Reaktion entstehende Dihydrofolat muss zum Tetrahydrofolat regeneriert werden. Diese Reaktion wird durch das Enzym ................................ katalysiert. Das verwendete Coenzym ist .................... . O HN O 2- N O3P O H2C O H OH H N5,N10-Methylentetrahydrofolat Dihydrofolat 11.45) Meselson und Stahl haben mit folgendem Experiment nachgewiesen, dass die Replikation der DNS semikonservativ erfolgt: Bakterien werden in einem Medium kultiviert, in dem aller Stickstoff als schweres Isotop 15N vorliegt. Die DNS aus solchen Bakterien hat eine höhere Dichte als natürliche DNS, die 14N enthält (s.Abb.) Bakterien aus dem 15N-Medium werden nun in normales (also 14N-haltiges) Medium gebracht. Nach 1,2 und 3 Generationen wurde ihre DNS isoliert und ihre Dichte analysiert. Das Ergebnis ist in der Abbildung dargestellt. Welches Ergebniss hätten Meselson und Stahl erhalten, wäre die Replikation konservativ erfolgt? Bitte tragen Sie die zu erwartenden Verteilungen nach einer, nach zwei und nach drei Generationen in die Tabelle ein. 144 145 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.46) cDNA bedeutet "copy" oder "complementary" DNA. Wozu ist diese DNA komplementär? ................ Welches Enzym synthetisiert aus den komplementären Moleülen cDNA? ................... Welche Viren verfügen über diese Aktivität? ....................... 11.47) a) Wie heißen diese beiden Enzyme (1) und (2) GMP des Purinstoffwechsels? b) Wie heißen die Abbauprodukte (X,Y) die (1) durch die Aktivität von 2 entstehen. c) durch welches Medikament wird das Enzym 2 Guanin gehemmt? IMP (1) (2) (2) Hypoxanthin X (2) Y 11.48) Restriktionsenzyme sind Enzyme, die doppelsträngige DNA spalten. Wie nennt man die Sequenzabschnitte, die von diesen Enzymen erkannt und geschnitten werden? .................. Bei welcher der folgenden DNA-Sequenzen handelt es sich um eine derartige Sequenz? .. a) A T G C A G C T T A C G T C G A b) A T G C G C A T T A C G C G T A 145 c) A T G C A T G C T A C G T A C G 146 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.49) Bennen Sie die beiden Pyrimidinbasen und zeigen Sie, welche in DNA und welche in mRNA vorkommt. Welches Coenzym ist am Einbau der zusätzlichen Methylgruppe der einen Base beteiligt? ................... 11.50) a) Welches Enzym bindet unter Beteiligung anderer Proteine an die TATA-Box? b) Was synthetisiert dieses Enzym? c) Durch welchen Naturstoff wird das Enzym gehemmt? O O HN O CH3 HN N H O N H ? DNA TATA 11.51) Welche Art Nukleinsäure besitzen Retroviren als Erbinformation?............. Welches Enzym gab diesen Viren ihren Namen? ......................... 11.52) Carbamoylphosphatsynthetase II ist ein in allen Geweben vorkommendes cytosolisches Enzym. Ihre Aufgabe ist die Bereitstellung von Carbamoylphosphat für die Biosynthese von ..................... . Bei dieser Synthese dient als Stickstoffquelle ........... 11.53) In den ersten Schritten zur gentechnischen Gewinnung eines Humanproteins mit Hilfe des Bakteriums E.coli können folgende "Werkzeuge" zum Einsatz kommen. [ ] reverse Transkriptase [ ] Ligase [ ] Restriktionsendonucleasen = Restriktionsenzyme [ ] cDNA [ ] mRNA Nummerieren Sie die "Werkzeuge" so durch, das sich für den Ablauf eine sinnvolle Reihenfolge ergibt. 11.54) Wie heißen die die Verbindungen A,B,C,D? Welcher Cofaktor wird von C nach D benötigt? 146 Stephan Gromers Biochemie-Skript 147 NADP + + NADPH+H Thioredoxin SH Thioredoxin SH S S O O HN HN N O 2- - O3P O3P O H2C (A) O H OH N O 2- H2O OH O3P - O3P O H2C (B) O H OH H O CH3 HN N O 2- O3P O H2C (D) Pi (C) O H OH H Cofaktor 11.55) Ein Phage infiziert ein Bakterium mit einer einsträngigen DNA folgender relativer Basenzusammensetzung: Adenin 1.00 Cytidin: 0.75 Guanin: 0.98 Thymin: 1.33 Welche Zusammensetzung hat die im Bakterium danach synthetisierte komplementäre RNA? 11.56) Wie heißen die Stellen auf der DNA, bei denen die DNA-Replikation beginnt? ......... Ist in der dsDNA das Verhältnis von Adenin zu Thymin immer gleich oder verschieden? Ist in der dsDNA das Verhältnis von Adenin zu Cytosin immer gleich oder verschieden? 11.57) In bestimmten Thalassämiekrankheiten wird ein Intron an einer falschen Stelle gespleißt. Was ist der Auslöser für dieses falsche Spleißen? ........................ und was ist die Konsequenz für das entsprechende Protein? ............................. 11.58) Welche ribosomale Untereinheit bindet bei Beginn der Translation zuerst an die mRNA? .................... Wie heißen die Faktoren, welche das Binden dieser ribosomalen Untereinheit an die mRNA vermitteln? ........................ 11.59) In welcher Richtung schreibt man normalerweise die Basensequenzen von DNA und RNA? .................. . In welcher Richtung synthetisiert die DNA-Polymerase III auf dem Leitstrang: ......................... Folgestrang: .................. 147 148 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.60) Welche Polymerase- und Nucleaseaktivität hat die DNA-Polymerase I von E. coli? a) 5´ → 3´ DNA Polymerase b) 3´ → 5´ DNA-Polymerase c) 3´ → 5´ Exonuclease d) 5´ → 3´ Exonuclease Richtig ist/sind: ..................... 11.61) Die Gentechnologie verwendet Enzyme, die den DNA-Doppelstrang an bestimmten Sequenzen spalten. Häufig sind diese Sequenzen zentralsymmetrisch und zeigen beim Ablesen in entgegengestzter Richtung auf bilden Strängen die selbe Basenfolge. 1.) Wie bezeichnet man die beschriebenen DNA-Sequenzen? 2.) Wie heißen die Enzyme, die DNA spezifisch an diesen Sequenzen spalten? 3.) Wozu bilden Bakterien diese Enzyme? 11.62) Welche Aussage über RNA trifft nicht zu? 1. Eukaryontische mRNA weist am freien 3´-Ende einen Poly(A)-Schwanz auf. 2. RNA kann posttranskriptional methyliert werden. 3. tRNA´s binden die Aminosäure am freien 5´-Ende. 4. In manchen Viren tritt doppelsträngige RNA auf. 5. Die quantitativ wichtigste RNA in der Zelle ist rRNA. 11.63) Wie bezeichnet man die abgebildeten Strukturen 1.) und 2.)? Wie heißt der mit 3.) bezeichnete Vorgang und in welchem Zellkompartiment findet dieser statt? 1. ...................: ------------------------- 0000XXXX00XXX00000XX --------↓ 2. .................. 0000XXXX00XXX00000XX ↓ Gppp---------- 0000XXXX00XXX00000XX --- (AA)n 3. Vorgang : ...................... → 0000 00 00000 Lokalisation : ...................... ↓ Gppp--- XXXXXXXXX----- (AA)n 11.64) In dieser Abbildung wurden Fehler eingebaut. Nennen Sie drei Fehler. 148 149 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.65) 5-Bromdesoxyuridin wird in die DNA eingebaut. Mit welcher Base paart dieses Analogon bei der Replikation? 11.66) Die beiden einzelsträngigen DNAA Stränge im Replikationsauge der RNAT C T A Polymerase haben die dargestellte BaSinnstrang C G sensequenzabfolge, wobei der Sinn- 5' T A C G C A C C A A 3' ||| ||| ||| || || strang (= „+ Strang“, „codogener 3' A|| T|| G||| C||| G T G G T T 5' G C Strang“) angegeben ist. Tragen Sie am A T A DNA-Strang, der von der RNA-PolymeG T rase abgelesen wird, die Basenfolge des gebildeten mRNA-Stranges ein. 11.67) Zur Prozessierung von DNA (1,2) und RNA (3). Welche Enzyme katalysieren die Reaktionen 1........... 2 ............... Wie nennt man den Vorgang, der in 3 dargestellt ist? ........................... 11.68) Das offene Leseraster (ORF) innerhalb einer mRNA hat 900 Nukleotide (Basen). Wie viele Aminosäuren hat das entsprechende Protein, das sich aus dieser mRNA ableitet. Tragen Sie außerdem ein, welche posttranskriptionellen Modifizierungen am 5´- u. am 3´Ende der mRNA bei eukaryontischen Zellen stattfinden. 149 150 mRNA: Stephan Gromers Biochemie-Skript 900 bp 5´ .................. ATG . . . . . . ORF . . . . . . . . TAA 3´ ................... 11.69) Bakterien schützen sich vor artfremder DNA (Phageninfektion) durch einen Vorgang, den man als Restriktion bezeichnet und der zum Abbau der artfremden DNA führt. Welche Enzyme ermöglichen diesen Abbau? Wie schützen die Bakterien ihre eigene DNA vor diesem Abbau? 11.70) Beim prä-mRNA Spleißen (Bitte richtige Antworten ankreuzen!) [ ] wird das 3´-Ende des stromaufwärts liegenden Exons an das 5´-Ende des stromabwärts liegenden Exons fusioniert. [ ] werden Introns entfernt [ ] fällt das stromabwärts liegende Exon als "Abfallprodukt" an [ ] spielen Histone eine Rolle [ ] handelt es sich biochemisch um eine Transesterifizierungsreaktion [ ] werden die Exons entfernt [ ] bindet die U1 snRNA an die 5´-Spleißstelle 11.71) Durch Nitrit (NaNO2) erfolgt in der DNA eine Desaminierung von Cytosin zu .......... . Welches Basenpaar lag in der DNA vor dieser Desaminierung vor?........... Welches Basenpaar besetzt nach der chemischen Umwandlung - keine Reparatur vorausgesetzt - die entsprechende Position in jedem der Tochterstränge nach einer Replikationsrunde? 11.72) Die DNA-Replikation in E. coli dauert ca. 30 min. Die DNA-Polymerase III arbeitet dabei bi-direktional mit einer Synthesegeschwindigkeit von 1000 Basen/sec. Berechnen Sie aus diesen Werten die Größe des E. coli Genoms (Anzahl der Basenpaare). 11.73) Bitte ordnen Sie den folgenden Begriffen ihre entsprechende Bedeutung zu: 1. Replikation ...... Nicht-kodierender Gen-Abschnitt 2. Expression ...... Übersetzen der RNA-in Aminosäurensequenz 3. Transkription ...... Weitergabe genetischer Information 4. Translation ...... Codierender Genabschnitt 5. Exon ...... Übersetzung der DNA- in RNA Sequenz 6. Intron ...... Umsetzung genetischer Information in funktionelle Biomoleküle 11.74) Sie haben ein internes Stück einer cDNA sequenziert. Welches der drei möglichen Leseraster kann nur richtig sein? Stop Codons: UAA UAG UGA 1) UU CUC UGA CCU GGA GAU AGA CAG U 150 151 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2) UUC UCU GAC CUG GAG AUA GAC AGU 3) U UCU CUG ACC UGG AGA UAG ACA GU 11.75) Die DNA-Polymerase kann falsch eingebaute Basen selbst korrigieren (="DNA- Repair"). Sie kann dies aufgrund (Richtige Lösung ankreuzen) [ ] 5´→3´ Polymerase Aktivität [ ] 3´→5´ Polymerase Aktivität [ ] 5´→3´ Exonuklease Aktivität [ ] 3´→5´ Exonuklease Aktivität 11.76) Was tritt auf, wenn beim Spleißen der prä-mRNA die 5´-Spleißstelle versehentlich um ein Nukleotid nach 3´ verschoben wird (2 Antworten)? [ ] kürzeres, stromaufwärts liegendes Exon [ ] längeres Intron [ ] Frameshift-Mutation (Leserasterverschiebung) [ ] keine Mutation [ ] kürzeres Intron 11.77) Zur DNA-Reparatur: Wie nennt man die chemische Reaktion, durch die in DNA eingebautes Cytosin in Uracil umgewandelt wird? ..................... Diese spontane Reaktion findet im Säugetiergenom etwa 100mal pro Tag statt und muss korrigiert werden. Nennen Sie zwei Enzyme, die an der Reparatur von DNASchäden beteiligt sind. 11.78) Bitte Richtiges ankreuzen [ ] tDNA [ ] DNA [ ] tRNA [ ] rRNA [ ] snRNA [ ] enthält seltene Basen wie z.B Pseudouridin [ ] beteiligt an der Proteinbiosynthese [ ] beteiligt an der DNA-Replikation [ ] beteiligt am Lesen des Anticodons [ ] beteiligt am Lesen des Codons 151 152 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.79) Zur Replikation: Wie nennt man das in (1) hervorgehobene Segment? Welches Enzym katalysiert die Reaktion (1)→(2) und welche Substrate benötigt es? Welches Enzym katalysiert (2)→(3) 11.80) Welches ist die kleinste Organisationseinheit des Chromatins? A Nukleotid B Nukleosom C Nucleolus 11.81) Die Geschwindigkeit der DNA-Replikation durch DNA-Polymerase in E. coli beträgt 1000 Nukleotide/sec. Das E. coli Genom hat eine Größe von 3×106 Basenpaaren. Wie lange dauert die Verdopplung bei dieser Geschwindigkeit? Welche der drei DNA-Polymerasen katalysiert hauptsächlich diesen Vorgang? An welchen anderen Prozessen sind die beiden anderen E. coli DNA-Polymerasen beteiligt. 11.82) Die Beladung von tRNAAsp mit Asp zu Asp-tRNAAsp erfolgt in zwei Schritten. Geben Sie die beiden Teilschritte an. 11.83) DNA-Polymerasen können während der DNA-Replikation enstandene Fehler aufgrund einer bestimmten Aktivität reparieren. Nennen Sie diese Aktivität 11.84) Das Gen für die β-Kette des Hämoglobins hat 3 Exons mit insgesamt 450 Nukleotiden. 1. Wieviele Introns hat das Gen? 2. Aus wie vielen Aminosäuren besteht die β-Kette? 3. Wie groß ist das Mr der Ketten, wenn die Aminosäurereste ein mittleres Mr von 110 Da haben? 11.85) Enzyme des Purinnukleotidabbaus spielen eine wichtige Rolle bei Immunerkrankungen. Hier dargestellt ist der Abbau des GMP. Geben Sie die Metabolite an. GMP 1 Guanosin 2 3 4 Guanin 152 153 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.86) Für die DNA-Synthese benötigt die Zelle 2´-Desoxyribonukleotide. Ergänze ! NADP 1 + + NADPH + H (red.) 2 (ox.) Ribonukleotidreduktase 3 (Beispiel) 4 + H2O 11.87) Nukleinsäuren bestehen aus Bausteinen, die man ............ nennt. Die Bausteine der Nukleinsäuren sind durch .......-Bindungen miteinander verbunden. Eukaryontische DNA wird im Nukleus mit Hilfe von basischen Proteinen, die man ......... nennt, dicht zusammengepackt. Warum kann ein RNA-Molekül, das nur A und C enthält, keine „Haarnadel“-Strukturen ausbilden? ...................... 11.88) Sind folgende Aussagen richtig oder falsch? (Falsche Antwort streichen) a) Einige Antibiotika hemmen speziell die bakterielle Proteinbiosynthese, da sich der genetische Code der Bakterien vollkommen vom genetischen Code der Eukaryonten unterscheidet. b) Das E. coli Genom besteht aus linearer DNA, während das eukaryontische Genom eine ringförmige DNA ist. c) Gene enthalten eine „übereinstimmende“ Konsenus-Sequenz, die als TATA-Box 5‘ stromaufwärts zum AUG-Start Codon zu finden ist. 11.89) Die Xanthinoxidase katalysiert die letzten beiden Schritte des Abbaus von ......-basen. Das Enzym bewirkt die Umwandlung von ...... zu Xanthin und Xanthin zu ......... . Bei beiden Reaktionen entsteht die giftige Sauerstoffverbindung ..... . Die Hemmung der Xanthinoxidase durch ....... wird bei Hyperurikämie therapeutisch eingesetzt. 11.90) Sind folgende Aussagen richtig oder falsch? a) Die zentrale Aussage der Molekularbiologie besagt, dass die in der DNA enthaltenen Informationen kopiert werden, um RNA herzustellen, welche dann wiederum die Synthese von Proteinmolekülen, die eine Reihe zellulärer Funktionen ausführen, regelt. 153 Stephan Gromers Biochemie-Skript 154 b) Nukleotide bestehen aus drei Komponenten: einem Zuckermolekül, einer Phosphatgruppe und einem Glycerinmolekül. c) In Prokaryonten sind RNA- und Protein-Synthese miteinander gekoppelte Prozesse 11.91) Die Synthese eines neuen DNA-Stranges durch DNA-Polymerase kann nur in .........Richtung verlaufen. Beim Fortschreiten der Replikationsgabel wird ein DNA-Strang ............... synthetisiert, während der andere Strang in kleineren Fragmenten synthetisiert wird, die man ...................... nennt, 11.92) Eines der Merkmale, das eukaryontische Gene von prokaryontischen unterscheidet, ist das Vorhandensein intervenierender Sequenzen. Diese Sequenzen, die zwischen den kodierenden DNA-Sequenzen von Genen, den sogenannten ....... liegen, nennt man ......... 11.93) Eine DNA, die reich an AT-Paaren ist, lässt sich mit geringerem Energieaufwand in die Einzelstränge zerlegen als DNA, die reich an GC-Paaren ist. richtig [ ] falsch [ ] Ein Fehler bei der RNA-Transkription (Einbau eines falschen Nukleotids) kann von der Zelle nicht mehr korrigiert werden. richtig [ ] falsch [ ] Ein Fehler bei der DNA-Replikation (Einbau eines falschen Nukleotids) kann von der Zelle nicht mehr korrigiert werden. richtig [ ] falsch [ ] Ein Fehler bei der Proteinbiosynthese (Einbau einer falschen Aminosäure) kann von der Zelle nicht mehr korrigiert werden. richtig [ ] falsch [ ] 11.94) Okazaki-Stücke entstehen bei der Synthese des Leitstranges während der DNA-Replikation. Richtig/falsch? Wieviele Okazaki-Fragmente entstehen etwa bei der Replikation des menschlichen Genoms (Das menschliche Genom hat 3×109 Basenpaare)? keine 3×103 3×106 3×109 11.95) Vervollständigen Sie folgende Sätze: Eukaryontische DNA wird im Nukleus mit Hilfe von basischen Proteinen, die man ............ nennt, dicht zusammengepackt. Um Verdrillungen in der DNA zu entfernen, werden ............. benötigt. Zur Entwindung des Doppelstranges der DNA werden .......... benötigt. Zwei DNA-Einzelstränge werden durch ............ kovalent miteinander verknüpft. 11.96) Zur Protein-Synthese. Richtig Falsch Aussage Proteine werden vom NH3-Ende zum COO--Ende synthetisiert und treten mit dem N-terminalen Ende aus dem Ribosom heraus mRNA wird vom 3' zum 5' Ende translatiert 154 155 Stephan Gromers Biochemie-Skript Die kovalente Verknüpfung von 2 Aminosäuren (Peptidbindung) am Ribosom benötigt lokal im Verknüpfungsbereich Energie in Form von ATP 11.97) Zur DNA-Synthese richtig falsch Aussage Die DNA-Replikation läuft bei Bakterien semikonservativ,bei Eukaryonten dagegen konservativ ab. Bei der semikonservativen DNA-Replikation wird komplementär zu den beiden Elternsträngen (A1/A2) jeweils ein neuer DNA-Strang (N1/N2) synthetisiert Bei der DNA-Replikation bilden sich A1/N1 u. A2/N2 Doppelstränge aus Das Holo-Enzym der DNA-Polymerase III in E. coli synthetisiert beide Tochterstränge Mutationen in der DNA können repariert werden, während Fehler in der RNA nicht korrigierbar sind 11.98) Zu Nukleinsäuren. DNA-Polymerasen können keine Neusynthese initiieren. Trotzdem entstehen in der Zelle an jedem Replikationsursprung neue Ketten. Beschreiben Sie mit wenigen Worten, wie die Zelle dieses Problem löst. 11.99) Zu Nukleinsäuren. Durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR) soll der innerhalb der Pfeilmarkierung liegende DNA-Abschnitt vermehrt werden. ↓ ↓ 5´___________________________________________ 3´ 3´___________________________________________ 5´ ↑ ↑ 1. Wie viele Primer benötigen Sie dafür?...... 2. Zeichnen Sie in der obigen Zeichnung die Bindungsstellen und die Orientierung des/der Primer(s) ein. 155 156 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.100) Wie in der Abbildung gezeigt, führt normale Replikation zur Verkürzung linearer Chromosomen. Durch welchen enzymatischen Prozess wird diese chromosomale Verkürzung vermieden? 11.101) Der Elongationsfaktor EF-Tu (eEF-1α) bindet an Aminoacyl-tRNAs und dirigiert diese an das proteinsynthetisierende Ribosom. Damit die Synthese voranschreiten kann, muss EFTu vom Ribosom abdissoziieren. Welches häufig in der Zelle anzutreffende Prinzip ermöglicht diese Bindungs- und Dissoziationsaktivität? 11.102) Erklären Sie den Begriff Hybridisierung. 11.103) Gibt es Gene, die nicht für Proteine codieren (ja/nein)? ....... . Wenn ja, geben Sie ein Beispiel ................... 11.104) Die DNA einer bestimmten Bakterienzelle enthält 13 % Adeninn. Wie hoch ist der prozentuale Gehalt der anderenan Basen? 11.105) Zur Expression eines Proteins in Bakterien werden diese mit Vektoren transformiert, die die für dieses Protein codierende DNA enthalten. Welches zusätzliche Gen ist auf diesen Vektoren zu finden, das es erlaubt, transformierte Zellen aus einem Gemisch mit nichttransformierten Zellen (Zellen, die keinen Vektor aufgenommen haben) zu isolieren? 11.106) Bei der Synthese N-glykosidischer Glykoproteine wird eine mannosereiche Oligosaccharid-Vorstufe im Cytosol assembliert, durch die ER-Membran transferiert und an die luminale Polypeptidkette angehängt. 1.) Welche Membranverbindung ist an diesen Schritten beteiligt? ........................... 2.) Welcher Aminosäurenseitenrest des Proteins wird dabei glykosyliert? ............... 156 157 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.107) Telomerase verhindert ein Verkürzen der doppelsträngigen DNA in den Chromosomen durch mehrfaches Anhängen eines Hexadesoxyribonucleotids (TTAGGG) an den DNAEnden. Sie katalysiert die Synthese eines DNA-Stückes an einer RNA-Matrize, die intrinsischer Bestandteil des Enzyms ist. Damit sind Telomerasen formal sogenannte .............................. . :In welchen Zellen ist eine Telomeraseaktivität immer nachweisbar? Tumorzellen ja/nein Myozyten ja/nein Neuronen ja/nein 11.108) DNA-Polymerase I katalysiert die DNA-Kettenverlängerung. a) Welche Nukleotide benötigt das Enzym? b) Welches Metallkation (mit Wertigkeit) ist für die Reaktion erforderlich? c) An welche funktionelle Gruppe der wachsenden DNA-Kette werden die Nukleotide angehängt d) Wer legt die Reihenfolge der neu einzubauenden Nukleotide fest? 11.109) Zur Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR). Wodurch wird der DNA-Doppelstrang in Einzelstränge getrennt? ........................ Durch Zusatz von dTTP, dATP, dGTP und dCTP und einer bestimmten DNA-Polymerase können beide Oligonukleotide verlängert werden. Zeichnen Sie in der Abbildung ein, in welcher Richtung die Sequenzverlängerung erfolgen. 5’ 3’ 3’ 5’ 1. Strang 2. Strang 11.110) Bei welchen der folgenden Prozessen treten RNA-DNA-Hybride auf? A) DNA-Replikation B) DNA-Reparatur C) Reverse Transkription D) Telomerasereaktion E) Translation 11.111) Restriktionsenzyme sind Enzyme, die doppelsträngige DNA spalten. Wie nennt man die Sequenzabschnitte, die von diesen Enzymen erkannt und geschnitten werden? ........... Bei welcher der folgenden DNA-Sequenzen handelt es sich um eine vollständige Sequenz dieser Art? a) ATGCAGCT b) ATGCGCAT c) ATGCAAGC TACGTCGA TACGCGTA TACGTTCG 11.112) Zur RNA-Synthese (3 Punkte ohne Teilpunkte) 1. Wie nennt man die Enzyme, die komplementär zur DNA RNA synthetisieren? ......... 2. In welcher Richtung wächst die neusynthetisierte RNA-Kette? .................. 157 158 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3. Werden beim Menschen rRNA, mRNA und tRNA von ein und demselben Enzym synthetisiert? ................ 4. Kann die RNA-Synthese ohne Primer starten . ............ 11.113) Promotoren sind essentiell für die Transkription (2 Punkte ohne Teilpunkte) A) Ihrer chemischen Natur nach zählen Promotoren zu Stoffklasse der Proteine B) Sie liegen immer nahe am 5'-Ende des zu transkribierenden Gens C) Ihre Dissoziation von der DNA ermöglicht das Anbinden der RNA-Polymerasen D) Es gibt starke und schwache Promotoren. Starke Promotoren ermöglichen eine häufige Transkriptionsinitiierung und führen zu vielen RNA-Transkripten. Welche Antworten sind richtig? ............................. 11.114) Zur cDNA-Klonierung (2 Punkte, je 1 Teilpunkt) Durch welche Enzyme wird ein Plasmid (ringförmiger Doppelstrang) an spezifischer Stelle geöffnet (linearisiert)? (1 Teilpunkt) ............................................. Durch welches Enzym kann der linearisierte Plasmid-Doppelstrang wieder geschlossen werden und welches Cosubstrat ist an der Reaktion beteiligt! Enzym : ........................................ Cosubstrat : ........................................ 11.115) Zur Proteinbiosynthese (2 Punkte ohne Teilpunkte) In allen Säugerzellen startet die Proteinbiosynthese durch Erkennung des Startcodons AUG. Welches Molekül erkennt das Startcodon? Welche Stelle dieses Moleküls ist für die Bindung an das Startcodon verantwortlich? 11.116) Zur prä-mRNA-Prozessierung: (2 Punkte ohne Teilpunkte) Beim Spleißvorgang werden nicht-kodierende Intronabschnitte aus der prä-mRNA entfernt und kodierende Exonabschnitte miteinander verbunden. Wie nennt man den Vorgang, der aus einer bestimmten prä-mRNA unterschiedliche mRNA-Formen erzeugt? 11.117) Zum DNA-Doppelstrang 1.) Wie nennt man die Enzyme, die den Doppelstrang an spezifischen Stellen spalten? 2.) Durch welche Wechselwirkungen wird der zusammengehalten? 3.) Wodurch kann er in Einzelstränge getrennt werden? 11.118) Wie heißt die Methode, mit der doppelsträngige DNA-Abschnitte vielfach vermehrt werden können? ............. Nennen Sie zwei Komponenten (außer den 4 Nukleosidtriphosphaten und Ionen), die für diese Vervielfältigung notwendig sind. 158 159 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.119) Zu Retroviren Das retrovirale Genom besteht aus RNA. Welches Enzym wird benötigt, um die RNA in DNA umzuschreiben? Wird dieses Enzym durch das Viruspartikel eingeschleust oder ist es in den menschlichen Wirtzellen enthalten? 11.120) Sie haben eine für ein bestimmtes Protein codierende cDNA, die nur an den Enden EcoRISchnittstellen aufweist, mit EcoRI verdaut und diese cDNA in einem mit EcoRI geöffneten Expressionsvektor einkloniert. Nach Transformation in E. coli haben Sie zwei Klone isoliert. In diesen beiden Klonen finden Sie Vektor und Insert wieder, aber nur ein Klon synthetisiert intaktes Protein. Geben Sie die naheliegendste Erklärung für diese Beobachtung. (2 Punkte ohne Teilpunkte). 11.121) Worin besteht chemisch der Unterschied zwischen AMP und desoxy-AMP (dAMP)?....... In welchen Makromolekülen findet sich AMP und in welchen dAMP eingebaut. AMP: ................................ dAMP: ................................ (Für 3 Antworten zusammen 1 Teilpunkt) Benennen Sie 5-Methyl-dUMP mit einem anderen Namen .................... (1 Teilpunkt) 11.122) Das Vorkommen einer bestimmten Aminosäure in einer Polypeptidkette wird durch ein entsprechendes Codon innerhalb der codierenden Region der mRNA determiniert; d.h. in Codon determiniert eine bestimmte Aminosäure. Determiniert eine Aminosäure auch immer ein bestimmtes Codon? Antworten Sie mit ja oder nein und Begründen Sie Ihre Antwort (2 Punkte ohne Teilpunkte). 11.123) Der DNA-Doppelstrang bildet im Zellkern 10 nm große Nukleosomen-Strukturen aus. Welche Proteine sind an der Ausbildung dieser Strukturen beteiligt (1 Teilpunkt)? Welche auffallende chemische Eigenschaft besitzen diese Proteine (1 Teilpunkt)? 11.124) Welche der folgenden Aussagen sind richtig bzw. falsch? Streichen Sie die falsche. A In den Nukleinsäuren ist Basenpaarung zwischen Pyrimidinbasen Richtig Falsch und Purinbasen möglich. B In der Doppelsträngigen DNA haben die beiden PolynukleotidRichtig Falsch ketten gegenläufige Polarität C Die Basenpaarung zwischen Guanin und Cytosin in der DNA erRichtig Falsch folgt über zwei Wasserstoffbrücken 159 160 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.125) Zur Reparatur von DNA-Schäden. Häufige Veränderungen in der DNA entstehen durch spontane Abspaltung von Purinbasen, durch Desaminierung von Cytosin oder Dimerisierung von Thymin. Bei der Depurinierung wird die Purinbase ...... oder ........ abgespalten (1 Punkt). Bei der Desaminierung von Cytosin entsteht ....... . Die Dimerisierung von Thymin wird ausgelöst durch ......... (1 Punkt). Beschrieben Sie die Vorgänge bei der DNA-Reparatur, die in der Abbildung mit 1,2,3 bezeichnet sind und benennen Sie die Enzyme für die Vorgänge 2 und 3 (1 Teilpunkt, 3 Punkte insgesamt). 1 2 3 11.126) Adenin | Ribose-C-R || 5‘ O 1.Position U C A G U Phe Phe Leu Leu Leu Leu Leu Leu Ile Ile Ile Met Val Val Val Val 2.Position C A Ser Tyr Ser Tyr Ser STOP Ser STOP Pro His Pro His Pro Gln Pro Gln Thr Asn Thr Asn Thr Lys Thr Lys Ala Asp Ala Asp Ala Glu Ala Glu 3.Position G Cys Cys STOP Trp Arg Arg Arg Arg Ser Ser Arg Arg Gly Gly Gly Gly U C A G U C A G U C A G U C A G AGU Welche Ausgangsverbindungen benötigen Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, um das abgebildete Produkt zu synthetisieren? (1 Punkt) Wie nennt man allgemein das abgebildete Basentriplett? (1 Punkt) Welche Aminosäure ist in der oben dargestellten t-RNA gebunden? (1 Punkt) Welche anderen Codons gibt es außerdem für diese Aminosäure? (1 Punkt) 11.127) Die beiden Stränge einer DNA-Doppelhelix können durch Erhitzen voneinander getrennt werden. In welcher Reihenfolge schmelzen die folgenden zwei DNA-Moleküle in einer Lösung, deren Temperatur erhöht wird. Begründen Sie ihre Antwort ! (1 Punkt) A) 5’CCCAGCGGGCCAGCCCGAGTGGGTAG3’ 3’GGGTCGCCCGGTCGGGCTCACCCATC5’ B) 5’GGGATTATAAAATATTTAGATACTATA3’ 3’CCCTAATATTTTATAAATCTATGATAT5’ 160 161 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.128) Zelluläre Strukturen Was sind Nukleosomen? Skizzieren Sie die Struktur eines Nukleosoms und benennen Sie die Bestandteile und deren Funktion. 11.129) Nukleinsäuren A. Wie heißt die unten abgebildete Struktur?................... Bitte nennen Sie die drei Grundbausteine und die mit Pfeilen markierten Verknüpfungen: .(1 Teilpunkt) Verknüpfung NH2 N N O P O N O O - OH Ve OH N üp fun g - rkn O B. Nennen Sie ein wesentliches Merkmal eines Plasmidvektors, der für die Klonierung eines bestimmten Gens geeignet sein soll................................................................. Skizzieren Sie eine Plasmidkarte, in der das zu klonierende Gen (Insert) über eine Hind III und Eco RI-Erkennungssequenz in den Plasmidvektor eingebaut wurde. Zur Analyse ihres Plasmides führen Sie einen Verdau mit einem Gemisch der Restriktionsendonucleasen Pvu II und Eco RI durch. Der Plasmidvektor enthält eine Pvu II-Erkennungsstelle, das zu klonierende Gen enthält keine Pvu-Schnittstelle. Die einzige EcoRI-Erkennungsstelle ist die für den Einbau des Inserts benutzte. Wieviele Fragmente erwarten Sie? Wie groß sind die Fragmente, bei einer Grösse des Plasmidvektors von 3000 bp, des Inserts von 1000 bp und bei Vorliegen der PvuII-Stelle 800 bp nach der EcoRI-Stelle. Tragen Sie das Ergebnis in die Plasmidkarte ein. (1 Teilpunkt) 161 162 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.130) Nukleinsäuren A. Wie heißt der Vorgang, der DNA zur mRNA führt? Wie heißt der Vorgang, der von der Vorläufer- (oder prä) mRNA bis zur reifen mRNA führen. Welcher hauptsächliche Unterschied besteht zwischen der prä-RNA und der reifen RNA? (1 Teilpunkt) B. Welche Erkennungsmerkmale auf der DNA werden für die RNA-Synthese benötigt? (0.5 Teilpunkte) C. Nennen Sie einen Hemmstoff der RNA- Synthese (0.5 Teilpunkte) 11.131) Im Praktikumsversuch haben Sie DNA quantitativ und qualitativ analysiert. A. Wie können Sie den DNA-Gehalt in einer unbekannten Probe bestimmen. Nennen Sie die Methode und geben Sie an, worauf das Messprinzip beruht. (1 Teilpunkt) B. Welche Antworten sind richtig (½ Teilpunkt) a. DNase I spielt eine Rolle bei der Verdauung b. DNase I ist eine Phophodiesterase c. DNase I ist spezifisch in Bezug auf die Nucelotidsequenz d. DNase I ist eine Glykosidase (½ Teilpunkt) e. Restriktionsenzyme kommen in Bakterien vor f. Restriktionsenzyme sind Endonucleasen g. Restriktionsenzyme sind Exonucleasen h. Restriktionsenzyme kommen in prokaryontischen und eukaryontischen Zellen vor 11.132) Nukleinsäuren (2 Punkte, je 1 Teilpunkt). Was bedeutet PCR im Zusammenhang mit Nukleinsäuren und welchem Zweck dient PCR? Nennen Sie die für eine PCR benötigten Substanzen? 11.133) Zum Nukleotidstoffwechsel A. Die Bildung von Desoxyribonucleotiden erfolgt aus Ribonucleotiden und wird durch das Enzym .................. katalysiert. Chemisch stellt diese Reaktion eine Oxidation/Reduktion (richtigen Begriff bitte unterstreichen) dar, die als Coenzym ........... benötigt. (1 Teilpunkt) B. Die Biosynthese von Thymidinmonophosphat (dTMP) erfolgt aus dem Desoxyribonucleosidmonophosphat ................. (0.5 Teilpunkte) C. Die Hemmung der Biosynthese von dTMP hat Bedeutung in der Krebstherapie. Bitte nennen Sie einen Hemmstoff der dTMP-Synthese: .................. (0.5 Teilpunkte) 11.134) Nukleinsäuren (2 Punkte; Je 1 Teilpunkt für A bzw. B) A. Wie heißen die Enzyme, welche palindromische DNA-Sequenzen spalten? B. Welche der folgenden DNA-Abschnitte enthalten palindromische Sequenzen? 162 163 Stephan Gromers Biochemie-Skript Unterstreichen Sie die palindromischen Abschnitte. -GAGGCCTC-CTCCGGAG-TAAGCTTG-ATTCGAAC- -TTTGCCA-AAACGGT-CCCTTG-GTGAAC- 11.135) Welche der folgenden Aussagen ist richtig? Die Polyklonierungsstelle (multiple cloning site) eines Plasmidvektors: A. Steuert die Expression des klonierten Gens. B. Ist Erkennungsstelle für die DNA-Ligase. C. Ist für die Plasmidreplikation zuständig. D. Codiert für die Resistenz gegen ein Antibiotikum. E. Ist eine Abfolge einzelner Schnittstellen für Restriktionsenzyme. Richtig ist ….. (1 Punkt) 11.136) Was versteht man unter der Degeneration des genetischen Codes? (1 Punkt) 11.137) DNA-bildende Polymerasen benötigen einen Primer um DNA zu synthetisieren. A. Welches Molekül dient bei der Replikation als Primer? (1 Teilpunkt) B. Welchen Primer verwendet die reverse Transkriptase der Retroviren? (1 Teilpunkt) 11.138) A. Sie haben im Praktikum mittels Agarosegelelektrophorese DNA analysiert. Auf welchem Grundprinzip beruht Elektrophorese und nach welchen Eigenschaften wird DNA aufgetrennt? (1 Teilpunkt) Elektrophorese beruht auf ………………… Die Auftrennung der DNA erfolgt ………………… B. Wieviele Banden erwarten Sie bei der Analyse doppelsträngiger Plasmid-DNA durch Agarosegelelektrophorese. Wieviele Banden erwarten Sie nach Linearisierung der Plasmid-DNA? (1 Teilpunkt) Doppelsträngige Plasmid-DNA ergibt …….. Bande(n) Linearisierte Plasmid-DNA ergibt …….. Bande(n) 11.139) Welche zwei Antworten über menschliche DNA sind richtig? (2 Punkte) A. Genomische DNA des Menschen enthält Exons und Introns. B. Reife mRNA enthält die gesamte genetische Information der DNA. C. Introns sind DNA-Abschnitte, deren genetische Information für die Proteinbiosynthese verwendet wird. D. Introns sind DNA-Abschnitte innerhalb eines Gens E. Introns sind DNA-Abschnitte, die sich zwischen zwei Genen befinden Richtig sind: ……… 163 164 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.140) Welche drei der folgenden Komponenten sind an der DNA-Replikation beteiligt? 1 Punkt A. RNA-Primer B. Restriktionsendonuklease C. DNA-Polymerase D. Nucleosidmonophosphat E. Helicase 11.141) Nukleinsäuren (A und B je 0,5, C 1 Teilpunkt) A. Bei welcher Wellenlänge hat DNA ein Absorptionsmaximum? a) 540 nm b) 460 nm c) 340 nm d) 260 nm B. Welche Bausteine der DNA absorbieren hauptsächlich bei dieser Wellenlänge? a) Phosphat b) Ribose c) Purin- und Pyrimidinbasen C. Welche Art von Enzymen ist geeignet, um einen genetischen Polymorphismus zu analysieren? 11.142) Nucleotidstoffwechsel (Je 1 Teilpunkt) A. Die aktivierte Form der Ribose bei der Reaktion der Purinbasen zu Nucleotiden im Wiederverwertungsweg (salvage pathway) ist ........ B. Das Endprodukt des Abbaus der Purinnucleotide beim Menschen ist ......... .Hohe Konzentrationen dieses Abbauproduktes führen zu ….. (Krankheitsbild oder Symptom). C. Der Purinabbau kann durch Hemmung des Enzyms …… inhibiert werden. Ein therapeutisch angewendeter Hemmstoff ist ……. (Name der Substanz). 11.143) Nukleinsäuren A. Was ist eine TATA-Box? (1 Teilpunkt) a) Motiv in Proteinen aus den Aminosäuren Threonin und Alanin b) Bestimmte DNA-Region, die besonders reich an den Basen Adenin und Thymin ist B. Nennen Sie ein Protein, das mit einer TATA-Box-Region interagiert. (0,5 Teilpunkte) C. Welcher Vorgang wird durch Anlagerung dieses Proteins an die TATA-Box in einer Zelle ausgelöst? (0,5 Teilpunkte) 11.144) Welche beiden Aussagen zu Plasmiden treffen zu? (2 Punkte) A) Plasmide kommen natürlicherweise bei Säugern und Bakterien gleichermaßen vor B) Plasmide bestehen aus ringförmiger DNA C) Plasmide bestehen aus DNA-Protein-Komplexen D) Plasmide können benutzt werden, um fremde DNA in eukaryontischen Zellen zu vermehren E) Plasmide enthalten Proteasen, die bakterielle Toxine abbauen 11.145) Ordnen Sie den folgenden Nucleotiden die angegebenen Stoffwechselreaktionen sinnvoll 164 165 Stephan Gromers Biochemie-Skript zu: (3 Punkte; 2 richtige Antworten =1 Teilpunkt; 3 richtige Antworten =2 Teilpunkte) a) ATP 1) Proteinbiosynthese am Ribosom b) CTP 2) Fettsäureaktivierung c) GTP 3) Glykogensynthese d) UTP 4) Phospholipidbiosynthese 11.146) Welche Aussage zur DNA-Replikation trifft nicht zu? (2 Punkte) A. Bei Eukaryonten beginnt die DNA-Replikation separat an mehreren verschiedenen Stellen innerhalb des Doppelstranges B. Die Verlängerung eines DNA-Stranges erfolgt immer vom 3` zum 5`-Ende hin C. Hemmstoffe der bakteriellen Topoisomerase (Gyrase) können zur Therapie bakterieller Infektionen eingesetzt werden D. Der RNA-Primer wird durch RNA-Polymerase synthetisiert E. Desoxynucleosidtriphosphate dienen als Substrate für die DNAPolymerase F. 3’-Azidothymidin ist ein Hemmstoff der DNA-Replikation mit hoher Affinität zur DNA-Polymerase des HI-Virus 11.147) Nukleinsäuren: Welcher der folgenden Schritte findet nicht im Zellkern statt? (2 Punkte) A. Polyadenylierung der mRNA B. Spleißen der prä-mRNA C. Biosynthese von Histonproteinen D. Anfügen der 5’-Cap-Struktur am 5’-Ende der mRNA E. Transkription 11.148) Nukleinsäuren - Welche beiden Aussagen zu Restriktionsenzymen treffen zu? A. Sind virale Exonucleasen B. Sind bakterielle Endonucleasen C. Spalten Signalpeptide sekretorischer Proteine D. Spalten palindromische DNA-Sequenzen E. Spalten die prä-mRNA beim Entfernen von Introns 11.149) Welche beiden Aussagen zu Telomerasen treffen zu? Telomeraseaktivität in Zellen würde nicht benötigt, wenn A. DNA mit kleineren RNA Primern synthetisiert werden könnte B. DNA in Abwesenheit von Ligase synthetisiert werden könnte C. DNA in Abwesenheit von RNA Primern synthetisiert werden könnte D. DNA unter Verwendung von Desoxyribonukleosidmonophosphaten synthetisiert werden könnte E. Die Zellen ausschließlich circuläre DNA besitzen würden 11.150) Welche 3 Aussagen zu RNAs treffen zu? 165 166 Stephan Gromers Biochemie-Skript A. tRNA bindet Aminosäuren am 5’ Ende B. Reife mRNA enthält am 3’-Ende eine Polyadenylat-Sequenz C. Für die RNA-Synthese werden kurze DNA-Primer benötigt D. rRNA wird im Zellkern synthetisiert E. Introns können in prä-mRNA einen grösseren Teil der RNA-Sequenz ausmachen als Exons 11.151) Welche Verbindung enthält Adenosin als Strukturbestandteil? A. NADH B. Adrenalin C. Harnsäure D. Xanthin E. Inositol-3-phosphat 11.152) Nukleinsäuren (3 Punkte) A. Die angegebene Nukleotidsequenz zeigt einen Ausschnitt eines DNA-Matrizenstranges. Bitte geben Sie die dazu passende mRNA-Sequenz an und unterstreichen Sie das Basentriplett in der mRNA, welches für den Start der Polypeptidkette codiert. 3'-TTAACGCCTACGGG-5' B. Für welche Aminosäuren codiert das Startcodon? 11.153) Nukleinsäuren (1 Punkt) - Welches Molekül ist an der Replikation nicht beteiligt? A. dATP B. dADP C. RNA-Primer D. DNA-Polymerase E. Helikase 166 167 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12 Hormone und Hormonwirkungen 12.1) Wie wirkt Insulin? Ergänzen Sie in den folgenden Zeilen "vermindert" oder "fördert". Insulin .......................... die Glykolyse .......................... die Gluconeogenese .......................... die Glykogenolyse .......................... den Fettabbau 12.2) Steroidhormone werden in die Zelle aufgenommen und im Cytosol an ...................... gebunden. Dieser Komplex gelangt in ................................. (Kompartiment) der Zelle, wo er ............................. (Vorgang, Stoffwechselweg) beeinflusst. 12.3) Welche der folgenden Hormone (A-G) wirken über cAMP als second messenger? A Adrenalin B Glucagon C Glucokorticoide D Aldosteron E Testosteron F Noradrenalin G Triiodthyronin 12.4) Inosittrisphosphat (IP3) ist Bestandteil einer Signaltransduktionskette und bewirkt die Freisetzung von ............... aus dem endoplasmatischen Reticulum. Die freigesetzte Substanz wirkt erst nach Bindung an ein spezifisches Protein, das ....................... genannt wird, aktivierend auf verschiedene Enzyme. 12.5) Nach einer Injektion beobachten Sie: 1. Eine Zunahme des Glykogengehaltes der Leber 2. Einen Abfall der Konzentration an nicht veresterten Fettsäuren im Blut 3. Eine gesteigerte Fettsynthese im Fettgewebe Welche Substanz wurde injiziert? ....................... 12.6) Glucagon ist ein .................-hormon, das in den .....-Zellen des Pankreas gebildet wird. Bitte setzen Sie unten "erhöht" oder "erniedrigt" ein: Glucagon .......................... die Glykolyse .......................... die Gluconeogenese .......................... die Glykogensynthese .......................... den Fettabbau .......................... den Blutglucosespiegel .......................... die Fructose-2,6-bisphosphat-Konzentration im Hepatozyten .......................... die cAMP-Konzentration im Hepatozyten 167 168 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.7) Neben Calcitriol beeinflussen die Hormone Calcitonin und Parathormon den Spiegel von ionisiertem Calcium im Blut. Calcitonin wird gebildet in ................ . Es ...... den Calciumspiegel im Blut. Parathormon wird gebildet in ........ . Es ........ den Calciumspiegel im Blut. 12.8) Auf einen ............-Stimulus schüttet die Nebennierenrinde Glucocorticoide aus, die den Blutglucosespiegel ........... .Therapeutische Dosen von Glucocorticoiden ......... die Bildung von Antikörpern. 12.9) Insulin hat u.a. folgende Wirkungen: a) Es ........................... den Glucosetransport in die Muskelzellen b) Es ........................... die Lipolyse im Fettgewebe. c) Es ........................... die Glykogensynthese in der Leber 12.10) Zur Steuerung des Glykogenstoffwechsels: Welche Enzyme wirken an den Stellen A,B,C und D? A.)..................... B.)...................... C.) ........................ D.) ................... 168 169 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.11) Second Messenger nehmen an der Vermittlung der Hormonwirkung auf zellulärer Ebene teil. Ergänzen Sie das folgende Schema, das die hormoninduzierte Freisetzung von Ca2+ aus intrazellulären Speichern in das Cytosol erklärt. Hormon-RezeptorKomplex aktiviert (1) .......................... katalysiert Phosphatidylinosit-4,5Bisphosphat 12.12) Wie heißen die Proteine 1:........................ und 2: ............................? 12.13) Zur Steuerung der Triglycerid-Lipolyse: An der mit "A" bezeichneten Stelle steht ........ . An der mit "B" bezeichneten Stelle steht ....................................... . 12.14) Ergänzen Sie das Schema über die Wirkungsweise des cAMP: 1=.................................... 2=.................................... 3=.................................... 4=.................................... 5=.................................... 169 (2) + (3) Bewirkt die Ca Freisetzung ++ 170 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.15) Die Zellen der Nebennierenrinde synthetisieren unter physiologischen Bedingungen zwei Grupen von Hormonen, die sich von einem gemeinsamen Vorläufer ableiten aber ganz unterschiedliche Stoffwechselfunktionen regulieren. a) Wie heißen die beiden Hormongruppen? .......................... ,.............................. b ) Nennen Sie je einen Vertreter der Gruppe? ..................... ,.............................. 12.16) Dieses Peptidhormon wird als Prähormon (a) am endoplas-matischen Reticulum synthe-tisiert. Nach Umwandlung in die Proform (b) werden mehrere Disulfidbrücken geknüpft. Über den Golgiapparat gelangt das Prohormon in sekretorische Granula, wo das aktive Homon (c) gebildet wird. Durch Exocytose gelangt das aktive Hormon in das Blut. a) Wie heißt das Hormon? ............ b) Ist die Knüpfung seiner Disulfidbrücken ein oxidativer oder reduzierender Vorgang? ... c) Wie wirkt das Hormon auf anabole Prozesse? stimulierend/inhibierend 12.17) Die Neurotransmitter Noradrenalin, Dopamin, Serotonin und γ-Aminobuttersäure werden in entsprechenden Neuronen aus Aminosäuren synthetisiert. Nennen Sie die entsprechende Aminosäure. Noradrenalin : ............................ Dopamin : ............................ Serotonin : ............................ γ-Aminobuttersäure : ............................ 12.18) Benennen Sie das mit einem "?" gekennzeichnete Molekül der Zellmembran, dessen Spaltung zur Freisetzung von zwei "second messenger" Verbindungen führt. Welche unmittelbare Wirkung in der Signalkaskade haben diese beiden second messenger in der Zelle? 170 171 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.19) 1) Wie heißt diese Verbindung? 2) Zu welcher Klasse von Verbindungen zählt das abgebildete Molekül? 3) Welche Funktion im Zellstoffwechsel hat sie? 4) Wo in der Zelle kommt die Verbindung vor? 5) Mit welcher Säure müssen die beiden umrahmten OH-Gruppen im Molekül verestert sein, damit das Molekül in der Signaltransduktion wirksam ist? O O Acyl CH2 O C Acyl C O - CH2 O PO2 O HO H 1 HO H OH 4 5 OH H OH 12.20) Bei Abnahme des Extrazellularvolumens kommt es zur Bildung von Angiotensin II. Nennen Sie die Vorstufen und die an den Umwandlungen beteiligten Enzyme: Enzym: ............... Enzym: .............. ..................... → ................... → Angiotensin II Welches Hormon wird durch Angiotensin II freigesetzt? .............................. 12.21) Vervollständigen Sie bitte die Formel für cAMP. Welches Enzym spaltet die von Ihnen eingezeichnete Binding? Das Enzym heißt: ....................... NH2 N N N N H2C O OH 12.22) Arachidonsäure ist Ausgangspunkt der Synthese bestimmter Gewebemediatoren, die eine Reihe physiologischer Prozesse beeinflussen. 1.) Nennen Sie zwei unterschiedliche Klassen dieser Mediatoren 2.) Nennen Sie zwei physiologische Prozesse, an denen diese Mediatoren beteiligt sind. 12.23) Anstieg des Blutglucosespiegels führt zur Freisetzung von Insulin. Nennen Sie zwei Folgeprozesse, die zur erhöhten Aufnahme von Glucose in die Muskelzelle führen. 12.24) Wie heißen die heterooligomeren Proteine, die bei der Signaltransduktion die Aktivität der Enzyme regulieren, die zur Bildung der "second messenger" führen? Aus wie vielen Untereinheiten bestehen diese Proteine? Welches Molekül regelt die Aktivität? 171 172 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.25) Abfall des Blutglucosespiegels führt zur Freisetzung von Glucagon. Nennen Sie drei Proteinkomponenten, die an der glucagoninduzierten Erhöhung des intrazellulären cAMP-Spiegels beteiligt sind. 12.26) Wie wirken Glucocorticoide (hemmend oder stimulierend) auf: a) Blutzuckerspiegel? b) Proteinbiosynthese im extrahepatischen Gewebe? c) Konzentration von Alanin im Serum? 12.27) γ-Aminobuttersäure, ein biogenes Amin, gehört zu den inhibitorisch wirkenden Neurotransmittern. Der Neurotransmitter entsteht durch ............ der Aminosäure .......... unter Beteiligung des Coenzyms ................ . 12.28) Stimulierung von Insulinrezeptoren führt zu einer Erhöhung des Glucoseeintransports im Muskel- und Fettgewebe. Beschreiben Sie kurz, wie es zu dem erhöhten Glucoseeintransport kommt. 12.29) Glucocorticoide wie z.B. ...... haben ausgeprägte Effekte auf den Stoffwechsel. Wie wirken Sie auf die Gluconeogenese? ........ . Nennen Sie ein Enzym der Gluconeogenese, dessen Biosynthese über Glucocorticoide reguliert wird. .................... Der Regelmechanimsus beinhaltet die Aktivierung eines Rezeptors. In welchem Zellkompartiment wirkt dieser Hormon-Rezeptorkomplex? .................... 12.30) Zu Bildung und Abbau von cAMP. Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen Bildung: ........................... Enzym:.................... cAMP + ............... Abbau: cAMP+ ............ Enzym:.................... ............... 12.31) Wie heißt die dargestellte Verbindung und welche Funktion besitzt sie im Zellstoffwechsel? Name: .................................. Funktion: ............................. Acyl O C O O CH2 O C Acyl - CH2 O PO2 O HO H HO 1 4 HO 2O3 P 172 OH 2O PO3 5 H Stephan Gromers Biochemie-Skript 173 12.32) Das Schema zeigt die Synthese der Steroidhormone aus Cholesterin. H3C H3C A O CH3 H3C H3C O O Androstendion 17-ß-Hydroxysteroid dehydrogenase H3C CH3 CH3 HO O OH CH3 H3C CH3 B CH3 O Cholesterin AROMATASE CH3 OH C HO Um welche Hormone handelt es sich? A: ……. B: ...…. C: …….. 12.33) Zu Bildung und Wirkung des Insulins. Insulin ist ein ………………………….. (Hormontyp). Es wird in ………………………….. (Organ) gebildet und gespeichert. Hohe / niedrige Blutzuckerspiegel bewirken seine Ausschüttung (falsche Aussage streichen). Die Bindung von Insulin an den Insulinrezeptor der Zielzelle bewirkt (molekulare Modifikation) des Rezeptors. 12.34) Nennen Sie 2 physiologisch relevante Verbindungen, die aus dem Membranlipid Phosphatidyl-inositol-4,5-bisphosphat freigesetzt werden können! 12.35) Zu Bildung und Funktion des Insulins. Insulin wird in ............................(Zelltyp) des Pankreas synthetisiert und gespeichert. Insulin bewirkt an Fettgewebe / Muskel / Leber / Erythrocyten den vermehrten Einbau von Glucosetransportern in die Plasmamembran. 173 174 Stephan Gromers Biochemie-Skript Diese Wirkung des Insulins tritt innerhalb von Minuten / Stunden / Tagen ein (streichen Sie die falschen Aussagen). 12.36) Zum Energiestoffwechsel. Welches Hormon stimuliert die Glucoseaufnahme in die Fettzelle? ...... Welcher molekulare Mechanismus liegt dieser Stimulation zugrunde? .......... 12.37) Bei der Synthese von Steroidhormonen aus Cholesterin spielen Monooxigenasen eine wichtige Rolle. Welches Protein wirkt bei diesen Reaktionen (Seitenkettenabspaltung und Hydroxylierung) mit? ....................... . Welche prosthetische Gruppe hat das Protein? ............ 12.38) Es gibt Hormone, die die Plasmamembran durchdringen und solche, die die Plasmamembran nicht durchdringen. Die letzteren führen durch Bindung an spezifische Rezeptoren auf der Zelloberfläche zur Freisetzung von „second messenger“, die dann die hormonspezifischen Stoffwechseländerungen bewirken. Geben Sie bitte für die folgenden Hormone an, ob sie die Plasmamembran durchdringen und den Namen des second messengers, der freigesetzt wird. Hormon Durchdringen die Plasma- Second messenmembran (Ja/Nein) ger Glucagon Thyroxin Noradrenalin an α1-Rezeptoren Cortison 12.39) Insulin reguliert die Glucoseaufnahme in Skelettmuskulatur und Fettgewebe, nicht aber z.B. in Leber und Zentralnervensystem. Erklären Sie kurz diesen Sachverhalt. (1 Punkt) 12.40) Nennen Sie die Peptidhormone und deren Botenstoffe, die zur Stimulierung der Sekretion führen. (2 Punkte, je 1 Punkt pro Paar) Peptidhormon Sekundärer Botenstoff 12.41) Enzyme und second Messenger (2 Punkte). Ordnen Sie die Verbindungen a) IP3 = Inositoltrisphosphat, b)Arachidonsäure, c) cAMP, d) Insulinrezeptor, e)Calcium den Enzymen sinnvoll zu. A. B. C. D. E. AdenylatPhospholipase Proteinkinase Phospholipase Tyrosinkinase cyclase A2 C C 174 175 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.42) Welche der folgenden Aussagen zum Insulin und Insulinrezeptor treffen zu? Streichen Sie die jeweils falsche Antwort aus (Je 1 Teilpunkt für 3 richtige Antworten) a) Insulin erhöht die Glucoseaufnahme aus dem Blut richtig/falsch b) Insulin aktiviert Enzyme der Gluconeogenese richtig/falsch c) Insulin ist ein Steroidhormon richtig/falsch d) Insulin stimuliert die Translokation von GLUT4-Transportern in die Plasmamembran richtig/falsch e) der Insulinrezeptor ist ein rein cytosolisches Protein richtig/falsch f) der Insulinrezeptor besitzt eine Tyrosinkinaseaktivität richtig/falsch 12.43) Welche der folgenden Zellen wären geeignet, um die regulierte Proteinsekretion zu untersuchen? (2 Punkte) A. Epithelzellen B. Muskelzellen C. Pankreaszellen D. Hefezellen 12.44) Welche Aminosäure ist eine Vorstufe in der Biosynthese von Adrenalin A. Histidin B. Tryptophan C. Tyrosin D. Ornithin Richtig ist: …….. (1 Punkt) E. Lysin 12.45) Signaltransduktion – Bildung, Abbau und Funktion von cAMP (3 Punkte) A. Bildung (1 Teilpunkt) Enzym → cAMP + B. Abbau (1 Teilpunkt) Enzym cAMP + → C. Funktion (1 Teilpunkt) Welche intrazelluläre Funktion hat cAMP als Second Messenger? 12.46) Welche zwei Antworten sind richtig? ………. (2 Punkte ohne Teilpunkte) A. Glucagon erhöht die Glucoseaufnahme aus dem Blut in die Zellen B. Glucagon führt zur Stimulierung der Glykogenphosphorylase C. Die Glycogenphosphorylase ist im aktiven Zustand dephosphoryliert D. Glucagon wird in der Leber synthetisiert E. Glucagon führt zur Aktivierung der Adenylatcyclase 12.47) Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels A. Insulin ist ein ………… (Stoffklasse), welches die Aufnahme von Glucose aus dem 175 176 Stephan Gromers Biochemie-Skript Blut in Muskelzellen erhöht / erniedrigt . (1 Teilpunkt) B. 1 Teilpunkt (Bitte jeweils die richtige Antwort unterstreichen) Dadurch steigt / sinkt der Blutglucosespiegel. Insulin wirkt anabol / katabol. Insulin steigert / erniedrigt die Glycogensynthese. 12.48) Welches der genannten Hormone bindet an einen Rezeptor mit Tyrosinkinaseaktivität? (1 Punkt) A. Adrenalin B. Noradrenalin C. Insulin D. Glucagon E. Sekretin 12.49) Signaltransduktion (1 Punkt): Substrat für die Bildung von cyclischem Adenosinmonophosphat (cAMP) unter der Einwirkung von Adenylatcylase ist: A. Adenosin-5’-monophosphat (AMP) B. Adenosin-5’-diphosphat (ADP) C. Adenosin-5’-triphosphat (ATP) D. Desoxy-Adenosin-5’-triphosphat (dATP) E. Cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) 12.50) Welche beiden Aussagen treffen zu? A. Wachstumshormon bewirkt IGF-1 (Insulin-like growth-factor-1) Biosynthese in der Leber und deren Freisetzung B. Die Insulin-induzierte Translokation des Glucosetransporters 4 (GLUT 4) zur Plasmamembran wird durch MAP-Kinasen (mitogen-activated protein) bewirkt C. Thyronin (T3) bindet an einen Rezeptor im Zellkern D. Die Synthese von Pregnenolon aus Cholesterin findet im Cytoplasma statt E. Präovulatorische hohe Östrogenspiegel hemmen die Ausschüttung von LH aus der Hypophyse 12.51) Mediatoren (2 Punkte; 2 richtige = 1 Teilpunkt) Welche 3 Aussagen zu Stickstoffmonoxid (NO) treffen zu? A. NO wird im Harnstoffzyklus gebildet B. NO wird aus L-Arginin gebildet C. NO wirkt über cAMP D. NO aktiviert eine lösliche Guanylatcyclase E. NO spielt u.a. als Mediator bei Entzündungsreaktionen eine Rolle 176 177 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13 Blut, Plasmaproteine und Immunsystem 13.1) Die Sauerstoffaufnahme bzw. Abgabe von Hämoglobin wird durch den pH-Wert, die Kohlendioxid-Konzentration und einen weiteren niedermolekularen Metaboliten reguliert. Wie heißt diese Verbindung? ............. Wie beeinflussen die drei Metabolite die Sauerstoffaffinität des Hämoglobins? (Streichen Sie jeweils die falsche Antwort aus !) H+- Anstieg : O2-Aufnahme / Abgabe erleichtert CO2-Anstieg : O2-Aufnahme / Abgabe erleichtert ..........................-Anstieg : O2-Aufnahme / Abgabe erleichtert 13.2) Für welche Antikörperklasse gilt die jeweilige Aussage? a) ........... sind stark erhöht im Serum in der ersten Phase der Immunreaktion auf ein bisher unbekanntes Antigen. b) .......... sind stark erhöht im Serum in der zweiten Phase der Immunreaktion auf ein bisher unbekanntes Antigen. c) ........... sind erhöht bei allergischen Erkrankungen und Parasitenerkrankungen. d) ........... sind dominierend in den Sekreten des Gastrointestinal- und Bronchialtraktes 13.3) Durch die pflanzliche Protease Papain lässt sich in vitro (nicht reduziertes) Immunglobulin G in zwei Fab- und ein FC-Fragment aufspalten. Welche funktionellen Eigenschaften des IgG sind mit dem FC-Fragment verknüpft? 1.)...................... 2.)................... 13.4) Bei einer allerischen Reaktion vom Soforttyp ereignet sich folgende Immunreaktion: Antikörper vom IgE-Typ sind über den ......-Teil auf der Oberfläche von .................. (Zelltyp) gebunden. Bei Antigenkontakt bindet Antigen an diese zellständigen Antikörper und es erfolgt eine ............................ (Vorgang), wobei wichtige Entzündungsmediatoren freigesetzt werden. Nennen Sie einen der freigesetzten Mediatoren. .............................. 13.5) Heparin, Dicumarol, Citrat und EDTA sind Antikoagulantien. Geben Sie den jeweiligen Wirkungsmechanismus an. Dicumarol : ............... Heparin : ................. EDTA : ............... Citrat: ............ 13.6) Die Umwandlung von Fibrinogen in Fibrin wird durch ................... katalysiert. Dabei handelt es sich um eine ..............(Reaktionstyp angeben) Reaktion. Die entstehenden Fibrinmonomere werden durch eine Transpeptidasereaktion (Faktor XIIIa) kovalent untereinander vernetzt. Welche 2 Aminosäuren sind an dieser Quervernetzung beteiligt?......... 177 178 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.7) Eine zytotoxische T-Zelle (T-Killerzelle) bindet an eine Zielzelle mittels einer charakteristischen Rezeptor-Ligand Interaktion : Der ................................. der T-Killerzelle bindet an ein Antigenfragment auf der Zielzelle, welches von einem Protein des ....................... präsentiert wird; ein zellspezifischer Hilfsrezeptor der T-Killerzellle, das ........... ist an diesem Erkennungsvorgang entscheidend beteiligt und dieser Hilfsrezeptor unterscheidet auch spezifisch die T-Killer von den T-Helferzellen. 13.8) Als Antwort auf einen Antigenkontakt werden häufig unterschiedliche Antikörperklassen in einer bestimmten Abfolge durch dieselben B-Lymphozyten (oder Plasmazellen) gebildet: Zuerst wird ......., dann ..... freigesetzt. Durch welchen Vorgang auf DNS-Ebene wird dies ermöglicht?......... Wird dadurch die Antigenspezifität des Antikörpers verändert? .... 13.9) Wie heißt das mengenmäßig bedeutendste Protein des Blutplasmas? ............... Nennen Sie zwei Funktionen dieses Proteins. 1) ....................... 2.) ...................... 13.10) Zu Bindung und Transport von O2: Wie heißen die beiden wichtigsten Sauerstoffträger in Vertebraten?.................. , .................... Welche prosthetische Gruppe besitzen sie? .............. Wie heißt das Zentralatom dieser prosthetischen Gruppe? ............ Mit welcher Wertigkeit kann es Sauerstoff binden? ........... Welches Zellgift, das übrigens auch endogen bei der Bildung von Biliverdin entsteht, bindet mit etwa 200-fach höherer Affinität als Sauerstoff an die prosthetische Gruppe? ............ 13.11) Oxidativer Stress / Erythrozyten Welche beiden Enzyme spielen im Glutathion-Redoxzyklus eine Rolle? Nennen Sie die beiden Enzyme und ihre Cofaktoren. 1. Enzym: ................................ Cofaktor: ................................ 2. Enzym: ................................ Cofaktor: ................................ 13.12) Das Komplementsystem wird durch Antigen-Antikörperkomplexe aktiviert und ermöglicht eine wirkungsvolle Abwehr. Welche Immunglobuline können als Antigen-Antikörperkomplex die erste Komplementkomponente binden und dadurch die Komplementreaktion auslösen? 1.) ....................... 2.) .................. 13.13) Für Immunglobuline (Antikörper) gilt: Antikörper werden von .................... gebildet und sezerniert. Wodurch unterscheiden sich sezernierte Antikörper von B - Zellrezeptoren? ... 13.14) Bilirubin entsteht als Abbauprodukt von ........................ . Bilirubin, das in extrahepatischen Geweben entsteht, wird mittels .................... zur Leber transportiert. Dort wird es 178 179 Stephan Gromers Biochemie-Skript mit ................................ verestert und mit der Galle ausgeschieden. Erhöhte Bilirubinkonzentrationen im Blut findet man bei .......................... (Symptom oder Krankheit). 13.15) Antikörper werden nur von sogenannten ................. hergestellt. Zelluläre Immunreaktionen werden vor allem von Lymphozyten ausgeführt, die im .............. reifen und deshalb als ..................... bezeichnet werden. Beide Zellarten entwickeln sich aus .......... des ........ 13.16) Die Antigenbindungsstellen des IgG befinden sich an den .................... Domänen des Proteins, die Makrophagenbindungsstelle auf dem ........................ . 13.17) Zu den menschlichen Blutgruppen: Ergänzen Sie die Tabelle und nennen sie die biochemischen Substanzklasse der die antigendeterminierenden Gruppen angehören ..................... . Blutgruppe Antigen auf Erythrocyten Antikörper im Serum A B AB 0 13.18) Zur Immunologie: Das abgebildete Immunglobulin stellt ein ..........Molekül dar (Immunglobulinklasse).Wo kommt dieses Immunglobulin hauptsächlich vor? .......................................... Markieren (mit ➠) Sie in der Abbildung, wo das Antigen bindet ! 13.19) Welche Verbindung setzt die dargestellte ................-Zelle frei, wenn die entsprechenden Antigene auf die IgE-Moleküle treffen? .................. . Wie heißt die dadurch ausgelöste Reaktion? .......... 179 180 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.20) Dargestellt sind die Blutgruppenantigene.Welche chemischen Bestandteile werden in den abgebildeten Formelschema A – C dargestellt? A ....................... B........................ C........................ (Verbindungsklasse) Zu welcher Stoffgruppe gehören die dargestellten Blutgruppenantigene? ......................... 13.21) Ordnen Sie die in dem gezeigten Modell eines IgG-Antikörpers mit 1,2,3,4 und 5 bezeichneten Stellen folgenden Begriffen zu. "schwere Kette" .......... "leichte Kette" .......... Antigenbindungsstelle .......... Makrophagenbindungsstelle .......... Kohlenhydratkette .......... 13.22) Das Bild zeigt die Rezeptor-Ligand Interaktion bei der Antigenerkennung. Bezeichnen Sie die Zelle A (Zelltyp): ............... Welche der gekennzeichneten Strukturen ist das Antigenfragement (1,2 oder 3)? .. 13.23) Behandlung von IgG mit Papain führt zu zwei Fab- und einem FC-Fragment. Welche Funktion tragen die Fab- Teile? ...................... Nennen Sie eine Funktion, die mit dem FcTeil verbunden ist ................................. 13.24) Wie heißen Vorstufen und aktive Formen der beiden Enzyme, die die Bildung und Auflösung von Fibrin katalysieren? Bildung : ............................... , ................................ Auflösung : ............................... , ............................... . Zu welcher Klasse zählen diese beiden Enzyme? Klasse:........................... 180 Stephan Gromers Biochemie-Skript 181 13.25) 100 Sättigung [%] Sättigung [%] 100 50 0 20 40 60 80 100 50 0 pO2 20 40 60 80 100 pO2 Die linke Abbildung zeigt die O2-Affinität von adultem, menschlichem Hämoglobin in Lösung (in vitro) (1) und im Erythrocyten (2). Die rechte Abbildung zeigt die O2-Affinität von fötalem (1) und mütterlichem (2) Hämoglobin (Bedenken Sie, dass O2 von mütterlichem Oxyhämoglobin zu fötalem Deoxyhämoglobin fließt !). Beschriften Sie die jeweiligen Kurven mit den richtigen Nummern. (1 Punkt) Wie heißt die organische Substanz, die die O2-Affinität von Hämoglobin im Erythrocyten reguliert? (1 Punkt) 13.26) Stofftransport in Erythrozyten: a) Wie heißt das Enzym, das das CO2-HCO3--Verhältnis regelt? b) Welches Ion wird im Erythrozyten im Gegentausch zu HCO3- aufgenommen? c) Nennen Sie ein Organ, in dem dieses Enzym ebenfalls eine wichtige Rolle spielt. 13.27) Die Abbildung beschreibt die Immunantwort entsprechend dem Schema der klonalen Selektion. a) Warum reagiert das eingedrungene Antigen nur mit B-Zelle Nummer 2? b) Wie nennt man die differenzierten antikörperbildenden B-Zellen? c) Was unterscheidet den an der B-Zelle anhaftenden Antikörper (im Bild oben) von dem synthetisierten (unten im Bild auf nächster Seite)? 181 182 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.28) Welche Aussage über Viren ist falsch? A: Viren besitzen keinen eigenen Stoffwechsel B: Viren, die Bakterien befallen, nennt man Phagen C: Die Vermehrung von Grippeviren lässt sich mit Antibiotika, vor allem Penicillin, verhindern D: Das AIDS-Virus ist ein RNA-Retrovirus E: RNA-Retroviren besitzen das Gen für das Enzym reverse Transkriptase, das DNA an einer RNA-Matrize synthetisiert. F: Es heißt das Virus, nicht der Virus. 13.29) Zur Immunologischen Bedeutung der Antikörperklassen IgA, IgE, IgG und IgM. Ordnen Sie zu: ...... bindet an den Fc-Rezeptor auf Mastzellen. ...... können die Plazentaschranke überwinden. ...... können über die Epithelbarriere transportiert werden. ...... sind für die primäre Immunantwort bei bakteriellen Infektionen wichtig; auch die gegen die Blutgruppenantigene A und B gerichtetetn Antikörper gehören zu dieser Klasse. 13.30) Der menschliche Organismus enthält 5 g Eisenionen. Davon sind mehr als 3 g im (Protein) ......................... enthalten. Überschüssiges Eisen ist an das Fe3+-speichernde Protein .............. gebunden. Das Transportprotein im Blut für Fe3+ heißt ......... . 182 183 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.31) Xeroderma pigmentosa, eine Hautkrankheit des Menschen, ensteht durch fehlerhafte DNA-Reperatur. Durch welchen äußeren Einfluss wird dieses Krankheit ausgelöst? ........................ Welche Schäden in der DNA treten bei dieser Krankheit auf. .......... 13.32) Das Bild zeigt die Rezeptor-Ligand-Interaktion bei der Antigenerkennung einer THelferzelle. Kennzeichen Sie mit entsprechenden Zahlen. [ [ [ [ ] T-Zellrezeptor ] Antigenfragment ] MHC II- Protein ] CD4 Protein 13.33) Die Proteine einer Serumprobe werden im elektrischen Feld aufgetrennt. Das dargestellte Elektropherogramm zeigt eine typische Verteilung der Serumproteine.Der Elektrophoresepuffer besitzt einen pH=8,6. a) Zu welchem Pol wandern die Proteine vom Startpunkt aus? b) Wie heißen die Serumproteinfraktionen I und V c) Welche der beiden Fraktionen (I oder V) besitzt den niedrigeren isoelektrischen Punkt? Pol ❍ Pol ❍ V I 13.34) T-Helferklone entstehen durch autokrine Stimulation. Dies geschieht unter der Wirkung von ...................... 13.35) Wie groß ist die Halbwertszeit von IgG im Plasma? a) 3 h b) ca. ein ½ Jahr c) ca. 3 Wochen d) ca. 2 Tage Antwort: .... 13.36) Interleukine regulieren zahlreiche Funktionen von Zellen des Immunsystems. Interleukin 1 wird von ................... synthetisiert. Es unterstützt die Antikörperbildung indirekt durch Wirkung auf ...................... . 13.37) Ordnen Sie sinnvoll die richtigen Plasmakonzentrationen zu: 1 g/100ml - 145 mmol/l - 0.1 g/100 ml - 3g /100 ml - 2 mmol / l Albumin: ........ IgG: ........... IgA: ......... Na+: ........ 183 Ca2+: ........ 184 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.38) Bei der Differenzierung von B-Lymphocyten aus Stammzellen im Knochenmark wird ein Antigenrezeptor auf der Zelloberfläche exprimiert. Beschreiben Sie mit einem Stichwort dieses Proteinmolekül hinsichtlich seiner strukturellen Natur. 13.39) Auf welches Immunglobulin trifft folgende Charakterisierung zu? a) wird vorzugsweise bei erstem Kontakt mit dem Antigen gebildet b) enthält L-Ketten, die zum κ- oder λ-Typ gehören c) Antikörper gegen AB0 Blutgruppenantigene gehören zu dieser Gruppe d) vermag Komplement zu binden 13.40) Welche Erythrocyten werden durch Serum eines Patienten mit der Blutgruppe 0 agglutiniert? Erythrozyten der Blutgruppen:.............................. 13.41) Erythrocyten werden mit Testseren, die Antikörper gegen die Blutgruppen A und B enthalten, vermischt und es kommt nicht zur Agglutination. Plasma des Spenders wird mit Erythrocyten bekannter Blutgruppen gemischt und ergibt Agglutination mit Blutgruppe A und B. Welche Blutgruppe hat der Spender? (Mit Begründung) 13.42) Nennen Sie drei physiologische Puffer des Blutes. 13.43) Ordnen Sie den Plasmaproteinen folgende Halbwertszeiten t½ (15 min, 3 Tage, 3 Wochen) zu. a) Fibrinogen b) Chylomikronen c) Immunglobulin G 13.44) ............ ist ein gerinnungshemmendes Glycosaminoglycan. Dieses Molekül hat zahlreiche ......... Ladungen. Seine gerinnungshemmende Wirkung kann deshalb jederzeit durch intravenöse Gabe des ............ geladenen Protamins aufgehoben werden. 13.45) Nennen Sie den Transporter bzw. die Transportform für folgende Verindungen im Blut. a) in Leber synthesisiertes Cholesterin b) langkettige Fettsäuren c) in Leber synthetisierte Triacylglycerine d) in Darmmukosa gebildete Triacylglycerine 13.46) Zum 2,3 Bisphosphoglycerat (2,3 BPG). Die Konzentration an 2,3 BPG im Erythrocyten ist: a) 4,5 µM b) 450 µM c) 4,5 mM d) 45 mM 2,3 BPG verschiebt die O2-Bindungskurve des Hämoglobins nach rechts/links Bei der Höhenanpassung steigt/fällt die 2,3 BPG Konzentration im Erythrocyten. 13.47) Ordnen Sie die folgenden Sachverhalte den aufgeführten immunologischen Begriffen zu: 184 185 Stephan Gromers Biochemie-Skript a) eine körperfremde Substanz, die mit Antikörpern reagiert b) die Spaltprodukte C3a und C5a des Komplementsystems, die zur Degranulation von Zellen und Kontraktion glatter Muskulatur führen. c) Haupthistokompatibilitätskomplex des Menschen d) lösliche Zellprodukte, die von aktivierten T-Zellen zur Replikation und Immunreaktion abgegeben werden HLA: ... Lymphokine: ... Anaphylatoxine: ... Antigen: ... 13.48) Die Fibrinolyse wird durch ........... katalysiert. Dabei wird das Fibrin in kleine Bruchstücke zerlegt. Die Vorstufe dieser Protease wird durch ........... aktiviert. 13.49) Benennen Sie die beiden Zellen A und B, die mit der antigen-präsentierenden Zelle wechselwirken und geben Sie deren jeweiligen Oberflächenmarker an. 13.50) Zur humoralen Immunität: Zum Zeitpunkt t beträgt die Konzentration eines IgG 120 mg/Liter Plasma. Es wird kein weiteres IgG dieser Spezifität mehr gebildet. Die Halbwertszeit im Plasma beträgt 3 Wochen. Wie hoch ist die Konzentration des IgG 6 Wochen später? 13.51) Warum sind IgM-Moleküle für die Aktivierung des Komplementsystems besonders geeignet? 13.52) Zur immunologischen Bedeutung der Antikörperklassen: Antikörper der Klasse ..... binden an den Fc-Rezeptor auf Mastzellen ..... werden als erste Antwort auf einen Kontakt mit einem Antigen ausgeschüttet. ..... sind die häufigsten Antikörper in Speichel, Tränenflüssigkeit, Sekreten der Lunge und des Intestinaltrakts. ..... sind die einzigen plazentagängigen Antikörper. 185 186 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.53) Zu Vorkommen und Erkennung der MHC (Major Histocompatibility Complex) Proteine. Antworten Sie mit MHC 1, MHC 2, MHC 1 und 2 oder keine MHC Proteine. T-Helfer-Zellen erkennen ein Antigen, das als ........ präsentiert wird. Cytotoxische TLymphocyten erkennen Antigen, das von .......... präsentiert wird. Auf der Zelloberfläche reifer Erythrocyten werden ..........präsentiert. 13.54) Zum Eisenstoffwechwel: Die Gesamtmenge an Eisen im Körper eines erwachsenen Menschen beträgt ca.: 30-50g 3-5g 0,3-0,5g 30-50 mg (ankreuzen) Das Transportprotein für Eisen im Blut ist .... . Das wichtigste Eisenspeicherprotein im Gewebe ist ........ Der größte Teil des körpereigenen Eisens (fast 70%) ist in ..... gebunden. 13.55) Welche Aussagen über Erythrocyten treffen zu? a) Die Lebensdauer eines Erythrocyten beträgt ca. 4 Monate. b) Im Erythrocyten wird 2,3-Bisphosphoglycerat produziert, das die Sauerstoffabgabe vom Hämoglobin im Gewebe erleichtert. c) Erythrocyten besitzen keine Mitochondrien und müssen daher ihren Energiebedarf allein über den Abbau von Fettsäuren decken. d) Der Hämoglobingehalt des Blutes eines Erwachsenen beträgt ca. 12-16 g/100 ml bei Frauen und 14-18 g/100 ml bei Männern. 13.56) Zu Struktur und Funktion der MHC (Major Histocompatibility Complex) Proteine. Die Gene für MHC Proteine in höheren Eukaryonten sind polymorph. Ja/Nein Auf Erythrocyten werden MHC 1 Proteine präsentiert. Ja/Nein T-Helfer Zellen erkennen Antigene, die von MHC 2 Proteinen präsentiert werden. Ja/Nein 13.57) Zur Erythrozytenmembran. Der Anionenkanal ist ein sehr häufiges Protein der Erythrozytenmembran. Was ist die Funktion des Anionenkanals? ……………….. .Benötigt der Vorgang die Zufuhr von Energie? Ja / Nein. Der Vorgang ist ein Symport / Antiport / Uniport. Streichen Sie die falschen Antworten aus! 13.58) Zu den menschlichen AB0 Blutgruppen Ergänzen Sie die Tabelle Blutgruppe Glykolipid auf Erythrozyten IgM im Blutplasma A B AB 0 186 187 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.59) Zur Blutgerinnung. Bei der Ausbildung des unlöslichen Fibrinpolymers werden Fibrinmoleküle kovalent miteinander verknüpft. An der Ausbildung der kovalenten Bindung sind Glutamin- und Lysinreste beteiligt. A) Wie heißt die gebildete chemische Bindung? ………………………….. B) Welche niedermolekulare Verbindung wird bei der Reaktion freigesetzt? ….. 1 2 3 Antikörperkonzentration 13.60) Bei der 1. Applikation eines Antigens werden Antikörper produziert. Nach der 2. Applikation wird die Antikörperbildung gesteigert. Welchen Antikörpertyp repräsentieren die Peaks 1, 2 und 3? 1. Applikation 21 d 2. Applikation Zeit [Tage] 13.61) Zur Hemmung der Blutgerinnung: Ordnen Sie die folgenden Inhibitoren zu: EDTA, Dicumarol (Marcumar®), Acetysalicylat (Aspirin®), Heparin A)...................... darf als Antikoagulanz nur in vitro verwendet werden B) ...................... wirkt sofort C) Bei ...................... erfolgt der Wirkungseintritt nach Tagen D) ...................... wirkt auf die Cyclooxygenase der Thrombozyten 13.62) Dargestellt ist der Komplex zwischen einer TK-Zelle und einer Körperzelle. Benennen Sie die Komponenten A-D. 187 188 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.63) Ein auch therapeutisch wichtiges Glycosaminoglycan ist das .................... . Dieses Molekül hat eine stark .......... Ladung. Tritt die Wirkung momentan oder nach Tagen ein? ........... Kann die Wirkung durch Vitamin K aufgehoben werden? ................. 13.64) Der Glucose-6-phosphatdehydrogenase (G6PDH)-Mangel ist weltweit der häufigste Enzymdefekt. Die gefundenen Mutationen sind fast ausschließlich Punktmutationen, die zu einem Enzym mit herabgesetzter Stabilität führen. Nennen Sie einen Grund, warum der G6PDH-Mangel nur in Erythrozyten zur Ausprägung kommt und es zur Verarmung von NADPH in diesen Zellen führt: ............................................... Wofür braucht der Erythrozyt NADPH? ............................................ 13.65) Zu Immunglobulinen (2 Punkte ohne Teilpunkte) Wie bezeichnet man die Komponenten, die am Aufbau der Grundstruktur eines IgG-Moleküls beteiligt sind. ............. . Durch welche kovalente Bindung werden die Komponenten der Grundstruktur zusammengehalten? ............. 13.66) Zur Immunologie (3 Punkte ohne Teilpunkte) T-Zellen tragen an ihren Oberflächen antigenspezifische Rezeptoren. Diese Rezeptoren erkennen ein Antigen nicht in freier Form. Erklären Sie kurz, in welcher Form die Antigene von den T-Zellrezeptoren erkannt werden. ................................ .Bei dieser immunologischen Abwehr werden Klasse-I und Klasse-II-Antigene unterschieden. Welche Körperzellen tragen Klasse-I-Antigene ...............und welche Klasse-II-Antigene? 13.67) Zu den Immunglobuline der Klasse M (IgM). Welche Aussagen sind richtig? A) IgM sind die ersten Immunglobuline, die als Antwort auf ein Antigen nach 2-3 Tagen im Blut erscheinen B) IgM befinden sich überwiegend auf Schleimhäuten C) An den Zelloberflächen gebundenes IgM ist besonders effektiv für die Aktivierung des Komplementsystems D) Während ein IgG-Molekül aus 2 leichten und 2 schweren Ketten besteht, enthält ein IgM-Molekül 10 leichte und 10 schwere Ketten. 13.68) Albumin ist das Blutprotein mit der höchsten Konzentration. In welchem Organ wird es synthetisiert? ................. . Nennen Sie 2 chemisch unterschiedliche Substanzgruppen, die von Albumin transportiert werden. 13.69) Bei lokalen Entzündungsreaktionen im Gewebe steigt die Konzentration einer Reihe von Proteinen im Blut. Wie heißt die Gruppe dieser Proteine? ............. In welchem Gewebe werden diese Proteine gebildet? .............. 188 189 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.70) Nennen Sie vier Serumproteine, die unterschiedliche Funktion haben und beschreiben Sie, möglichst mit einem Wort, diese Funktion. (Für je 2 Antworten – jeweils Protein und Funktion – 1 Teilpunkt. 2 Punkte maximal) Protein: Funktion: 1............ 2............ 3............ 4............ ................................... ................................... ................................... ................................... 13.71) Die Makrophagenbindungsstelle des Immunglobulins G ist im Cterminalen Bereich (Fc-Teil) der H-Ketten (schwere Ketten) lokalisiert. In den Immunglobulinen gibt es zwei Klassen von L-Ketten (leichte Ketten) Reife Erythrozyten präsentieren MHC II Moleküle Haptene können an körpereigene Proteine gebunden werden Richtig Falsch Richtig Falsch Richtig Falsch Richtig Falsch 13.72) Durch welchen Stoffwechselweg gewinnt der Erythrozyt seine Energie? Geben Sie ein Beispiel für einen Prozess, bei dem der Erythrozyt ATP-verbraucht. 13.73) Als Antwort auf einen Antigenkontakt werden häufig unterschiedliche Antikörperklassen mit gleicher Spezifität in einer bestimmten Abfolge durch die selben B-Lymphozyten (oder Plasmazellen) gebildet: Zuerst wird ......, dann ....... freigesetzt. Durch welchen Vorgang auf DNA-Ebene wird dies ermöglicht? ..................... 13.74) Zur Immunantwort (Je 1 Teilpunkt) A. Nennen Sie zwei Möglichkeiten der unspezifischen (antigen-unabhängigen) Abwehr. B. Beschreiben Sie die Funktion von B-Lymphocyten und das Prinzip der Aktivierung 13.75) Sie haben im Erythrozyten-Praktikum eine Methode kennen gelernt, die es erlaubt, den Ernährungszustand eines Patienten zu objektivieren. Diese beruht auf der Messung der Aktivität der Glutathionreduktase in einer Blutprobe mit und ohne Zusatz eines Cofaktors (gelber Stoff). (Je 0.5 Teilpunkte) a) Wie heißt der Cofaktor? (Abkürzung erlaubt) b) Warum leiden Patienten, die einen pathologischen EGRAC-Wert aufweisen, zumeist auch an einer Anämie? c) Ist ein pathologischer EGRAC-Wert größer oder kleiner als der Normalwert? Begründen Sie Ihre Aussage d) Nennen Sie eine weitere Stoffwechselreaktion, bei der der gelbe Cofaktor eine Rolle spielt. 189 190 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.76) A. Ordnen Sie den nachfolgend aufgeführten Antikörpermolekülen die entsprechende Eigenschaft zu (1 Teilpunkt): 1. IgA a) kommt vor allem in Sekreten vor 2. IgM b) ist ein Pentamer 3. IgE c) ist mengenmäßig das bedeutendste Immunglobulin in Serum 4. IgG d) aktiviert Mastzellen B. Welche der folgenden Antworten sind richtig (1 Teilpunkt): 1. Immunglobuline mit den schweren Ketten von IgM kommen in membrangebundener Form auf der Oberfläche von B-Zellen vor 2. IgG passiert die Plazenta-Schranke 3. IgM und IgG haben identische Typen leichter Ketten 4. IgM passiert die Plazenta Schranke 5. Immunglobuline mit den schweren Ketten von IgG kommen in membrangebundener Form auf der Oberfläche von B-Zellen vor 13.77) Zur Blutgerinnung (2 Punkte, ohne Teilpunkte) Ordnen Sie den folgenden Antikoagulantien ihren jeweiligen Wirkmechanismus zu (je einen): a) Cumarinderivate, b) Acetylsalicylsäure, c) EDTA, d) Heparin A. Hemmung der Cyclooxygenase B. Komplexierung von Calciumionen C. Aktivierung von Antithrombin III D. Hemmung der Carboxylierung von Gerinnungsfaktoren 13.78) Lipoproteine (2 Punkte, für je 2 richtige Lösungen 1 Teilpunkt) A. In welcher Form werden langkettige Fettsäuren im Plasma transportiert? B. In welchen Typen von Lipoproteinen wird vor allem Cholesterol transportiert C. Nennen Sie einen Proteindefekt, der zur Hypertriglyceridämie führen kann D. In welchen Typen von Lipoproteinen werden vor allem Triacylglyceride transportiert? 13.79) Erythrozyten. Welche Aussagen zu Glutathion sind richtig? (2 Punkte ohne Teilpunkte) A. Glutathion ist ein Steroid B. Glutathion ist ein Peptid C. Oxidiertes Glutathion (GSSG) wird im Erythrozyten durch NADH reduziert D. Glutathion wird nicht an Ribosomen synthetisiert E. Glutathionreduktase enthält FAD als prosthetische Gruppe 13.80) Bitte ordnen Sie den folgenden Aussagen die passende Immunglobulinklasse zu (2 Punkte; 3 Richtige = 1 Teilpunkt) A. Kommen als Pentamere vor …. 190 191 Stephan Gromers Biochemie-Skript B. Sie sind stark erhöht in der zweiten Phase der Immunreaktion auf ein bisher unbekanntes Antigen …. C. Sie sind stark erhöht bei allergischen Reaktionen und Parasitenerkrankungen …. D. Sie sind stark erhöht in der ersten Phase der Immunreaktion auf ein bisher unbekanntes Antigen E. Sie dominieren in den Sekreten des Gastrointestinal- und Bronchialtraktes …. F. Sie kommen als Dimere vor G. Sie sind placentagängig Immunglobulinklassen: a) IgA; b) IgE; c) IgG; d) IgM 13.81) Blutgruppen (2 Punkte, Je ein Teilpunkt für A bzw. B) A. Bitte ordnen Sie den aufgeführten Blutgruppen die entsprechenden Antikörper im Serum zu: Blutgruppe Antikörper im Serum A …………………………………………………………. B …………………………………………………………. AB …………………………………………………………. 0 …………………………………………………………. B. Antikörper im Serum: a) weder Anti-A-IgM noch Anti-B-IgM b) Anti-A-IgM und Anti-B-IgM, c) nur Anti-A-IgM d) nur Anti-B-IgM 13.82) A. Antigene werden auf der Oberfläche von B-Lymphozyten und Makrophagen in Verbindung mit ………. (Bezeichnung für Proteinkomplex) präsentiert. Die Antigenfragmente dieser Zellen entstehen in …………. (intrazelluläres Kompartiment). (1 Teilpunkt) B. Die in A. beschriebenen antigenpräsentierenden Zellen werden von ……………. (spezifischer Zelltyp) erkannt. (1 Teilpunkt) C. Die Erkennung erfolgt über …………………. (spezifische Rezeptoren) und CD4/CD8Co-Rezeptoren (richtige Aussage bitte unterstreichen. 1 Teilpunkt) 13.83) Erythrozyten – Blutgruppensysteme. (A und B je 1 Teilpunkt) A. Welcher Bestandteil wirkt im AB0-System als Antigen? a) Protein b) Kohlenhydrat c) Lipid B. Eine Rhesus-negative Frau möchte Mutter werden. Ihr Partner ist Rhesuspositiv (homozygot, Genotyp DD). Bei welcher Schwangerschaft der Frau ist das Risiko des ungeborenen Kindes für eine Rhesus-Inkompatibilität normalerweise am größten? a) Es gibt kein Unterschiede, alle sind gleich stark gefährdet b) Es gibt keine Unterschiede, alle sind ungefährdet c) Das Kind in der 1. Schwangerschaft ist am stärksten gefährdet d) Alle Kinder ab (einschließlich) der 2. Schwangerschaft sind stark gefährdet). 191 192 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.84) Immunologie (Je 1 Teilpunkt) A. Naive B-Lymphocyten exprimieren auf der Zelloberfläche einen B-Zellrezeptor, der strukturell mit einem Immunglobulin des Typs ... verwandt ist. B. B-Lymphocyten prozessieren bakterielle Antigene in den ............... (Zellkompartiment) und präsentieren diese anschließend zusammen mit …. (Proteinkomlex) auf der Zelloberfläche. C. B-Lymphocyten können sich zu ………….. umwandeln, die …………sezernieren. 13.85) Welche 4 Aussagen zu Lipoproteinen sind richtig? (A+B, C-D, F-G je 1 Teilpunkt) A. Chylomikronen enthalten das Apo-Lipoprotein B48 B. Chylomikronen enthalten besonders viel Cholesterinester C. Hohe LDL-Konzentrationen im Plasma sind maßgeblich beteiligt an der Bildung atherosklerotischer Plaques D. Reverser Cholesterintransport bedeutet Aufnahme von Cholesterin in LDL-Partikel E. Die Biosynthese von LDL-Rezeptoren wird durch hohe intrazelluläre Cholesterinkonzentrationen reduziert. F. Hohe HDL-Konzentrationen erhöhen das Risiko einer koronaren Herzerkrankung. G. HDL-Partikel enthalten ein Enzym, welches die Veresterung von Cholesterin katalysiert. 13.86) Ordnen Sie den nachfolgend aufgeführten Antikörperklassen die entsprechenden Eigenschaften zu: (3 Punkte; 2 richtige Antworten =1 Teilpunkt; 3 richtige Antworten = 2 Teilpunkte) A. IgA 1) wird im Verlauf einer Immunantwort am frühesten gebildet B. IgE 2) wird vor allem bei allergischen Reaktionen gebildet C. IgG 3) kommt vor allem in Sekreten vor D. IgM 4) ist placentagängig 13.87) Welche beiden Aussagen zum Komplementsystem treffen zu? A. Über ihren variablen Teil können Immunglobuline bestimmte Komponenten des Komplementsystems binden B. Komponenten des Komplementsystems werden durch limitierte Proteolyse aktiviert C. Ist an der Abwehr von Bakterien beteiligt D. Ist an der Antigenprozessierung beteiligt E. Reagiert mit MHC I 13.88) Die Bildung von Fibrin aus Fibrinogen wird durch .............. (Blutgerinnungsfaktor) katalysiert. Dabei handelt es sich um eine .............. (Reaktionstyp). An der Quervernetzung der Fibrinmonomere, die durch eine Transamidase (Faktor XIIIa) katalysiert wird, ist die Aminosäure .............. beteiligt. 192 193 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.89) Immunolgie (2 Punkte ohne Teilpunkte): Bitte geben Sie die Reihenfolge an, in der die humorale Imunantwort abläuft. 1. B-Zellaktivierung durch T-Helferzellen 2. B-Zellproliferation 3. Antigenprozessierung und Präsentation durch Antigen-präsentierende Zellen 4. Aktivierung von T-Helferzellen durch professionelle Antigen-präsentierende Zellen 5. Antikörperproduktion und -sekretion 13.90) Hämoglobin (1 Punkt) Welche Aussage zum Hämoglobin trifft nicht zu? A. Cyanose tritt auf, wenn mehr als 5 g/dl Desoxy-Hämoglobin im Blut vorliegt B. Eine Anämie liegt vor, wenn weniger als 10 g/dl Hämoglobin im Blut vorhanden ist C. Hämolyse bedeutet Freisetzung von Hämoglobin aus geschädigten Erythrozyten D. Haptoglobin ist ein Hämoglobin-bindendes Protein im Blutplasma E. Hämoglobin ist ein Homotetramer, d.h. es besteht aus vier identischen Untereinheiten 193 194 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14 Verdauung 14.1) Ein Peptid hat die Sequenz: Val-Leu-Lys-Ser-Arg-Leu-Thr. Welche 3 Peptide entstehen daraus nach Einwirkung der Protease Trypsin? 14.2) Der saure Speisebrei wird im Duodenum durch Bicarbonat neutralisiert. Welche Aussage ist falsch? A) Das entstehende CO2 wird zum größten Teil über die Lunge ausgeatmet. B) Nicht nur CO2, sondern auch andere im Darm gebildete Gase treten ins Blut über. C) Bei der Reaktion von 100 mmol HCl mit 100 mmol NaHCO3 entstehen 2,5 l CO2. D) Das Bicarbonat wird in den Brunner’schen Drüsen des Dünndarms gebildet. E) Für die Bicarbonatausschüttung ist das Polypeptid Sekretin wichtig. 14.3) Chylomikronen werden in .......-Zellen gebildet. Ihre Funktion ist der ............ von .... . 14.4) Ein Peptid hat die Aminosäuresequenz: Gly-Lys-Asp-Ala-Tyr-Arg-Leu-Thr-Val . Welche Spaltprodukte entstehen nach tryptischer Verdauung? 14.5) Zur Proteinverdauung: Das erste an der Proteinverdauung im Gastrointestinaltrakt beteiligte Enzym ist ....................... . Es wird im .................... (Organ) als .................... synthetisiert. Die aktive Form entsteht durch .......................... . Da es Proteine innerhalb der Aminosäurekette spaltet, wird es als ...........-peptidase bezeichnet. 14.6) Wie heißt die abgebildete Verbindung (oder Gruppe von Verbindungen)? In welchem Organ wird sie synthetisiert? Welche Funktion erfüllt sie im Organismus? Aus welcher Verbindung wird es gebildet? HC OH 3 CH3 - CH3 HO O NH CH2 CH2 SO3 OH 14.7) Die Verdauung von Proteinen beginnt bereits im Magen und wird im Dünndarm fortgesetzt und abgeschlossen. a) Wie heißt das Verdauungsenzym des Magens? b) Wie wird das inaktive Proenzym (Zymogen) in das aktive Enzym umgewandelt? c) Welches Hormon wird von der Magenschleimhaut sezerniert und sorgt für das saure Verdauungsmileu im Magen? 14.8) Der Eintritt des sauren Speisebreis aus dem Magen in den Dünndarm löst am Eingang des 194 195 Stephan Gromers Biochemie-Skript Dünndarms die Sekretion eines Hormons aus, das die Neutralisierung der ankommenden Magensäure bewirkt. a) Wie heißt das Hormon? b) Wohin wird das Hormon sezerniert? c) Auf welches Organ wirkt das Hormon? d) Welche Substanz wird zur Neutralisation von dem Organ abgegeben? 14.9) Die Synthese des gefragten Verdauungsenzyms erfolgt am endoplasmatischen Reticulum der exokrinen Zellen des Pankreas in Form des Proenzyms. Erst nach Sekretion in den Dünndarm wird das Enzym durch limitierte Proteolyse in die aktive Form übergeführt. Das aktivierte Enzym spaltet Proteine hinter den basischen Aminosäuren Lys und Arg. a) Wie heißt das Enzym? b) Wie nennt man allgemein Protein-spaltende Enzyme? c) Wie heißt das Enzym,das das gefragte Proenzym in das aktive Enzym überführt? 14.10) Die Belegzellen des Magens produzieren ..... Hierzu nehmen die Zellen das Gas ..... aus dem Blutplasma auf, hydratisieren es mit Hilfe des Enzyms ................ zu .............., welche in ................ und H+ dissoziiert. 14.11) Ein Peptid hat die Sequenz Gly - Val - Leu - Arg - Met - Lys - Leu - Thr – Val. Welche drei Peptide entstehen daraus bei der Einwirkung der Protease Trypsin. 14.12) Der Instrinsic Factor ist ein ............ , wird im (Organ) ................ gebildet und dient zur Resorption von ............................ . 14.13) Verdauung der Triacylglycerine: Die Spaltung der Triacylglycerine im Dünndarm wird durch Emulgierung der Nahrungsfette mit Hilfe von ............ erleichtert. Katalysiert wird die Spaltung durch ........... . Die Spaltprodukte werden aktiv/passiv (falsches streichen) in die Mucosazellen transloziert und dort zu Triacylglycerinen resynthetisiert, die in .......... (Lipoprotein) verpackt werden und an die ........... abgegeben werden. 14.14) Pankreaslipase spielt eine wichtige Rolle bei der intestinalen Spaltung von Triglyceriden. Welche Aussagen treffen zu? (Richtige Antwort(en) ankreuzen) [ ] Pankreaslipase ist ein interkonvertierbares Enzym [ ] Die Aktivität der Pankreaslipase wird durch Colipase u. durch Gallensäuren vermittelte Emulgierung der Triglyceride erheblich gesteigert. [ ] Pankreaslipase findet sich an der Oberfläche vieler Zellen und spaltet Triglyceride, die in Chylomikronen und VLDL enthalten sind. [ ] Wie andere Verdauungsenzyme wird auch Pankreaslipase durch proteolytische Spaltung seines inaktiven Vorläuferproteins aktiviert. 195 196 Stephan Gromers Biochemie-Skript [ ] Pankreaslipase spaltet Triglyceride hauptsächlich in freie Fettsäuren und β-Monoglyceride. 14.15) Nennen Sie die 3 für die Verdauung wichtigsten Hormone. Welches Hormon stimuliert die HCl-Sekretion? Welches Hormon stimuliert die HCO3--Sekretion? 14.16) Zur Verdauung: (R=langkettiger Kohlenwasserstoff) Welcher Verdaungsvorgang wird beschrieben? Welche Zelle nimmt die Spaltprodukte auf? Wie nennt man die beiden von der Zelle sezernierten Produkte? 14.17) Die polarisierte Mucosazelle besitzt zwei Glucosetransporter, die für den Transport von Glucose aus dem Darmlumen in das Blut verantwortlich sind. Wie unterscheiden sich funktionell der apikale vom basolateralen Glucosetransporter? 14.18) Welche der folgenden Pankreashydrolasen werden in Form von inaktiven Vorstufen ins Darmlumen sezerniert? [ ] Phospholipase [ ] Cholesterinesterase [ ] Amylase [ ] Protease 196 197 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.19) Eintritt von Proteinen in den Magen stimuliert die Sekretion des Hormons ...... . Dieses seinserseits induziert den Magen zur Sekretion von ....... aus den .............. und von ............. aus den ..................... . 14.20) Nennen Sie 4 Verdauungsenzyme in der Form, in der Sie im Pankreas gebildet werden. 14.21) Fettsäuren, Aminosäuren und Peptide im Dünndarm führen über die Freisetzung des Hormons .................... zur Sekretion verschiedener Verdauungsenzyme aus den ....... (Zelltyp) des Pankreas. 14.22) Die in der Gallenflüssigkeit reichlich vorhandenen ............ sind für die Spaltung der ......... zu ........... absolut notwendig. Nach Resynthese gelangen die Fette in Form von .......... ins Blut, wo sie durch .................. wieder gespalten werden. 14.23) Die HCl-Sekretion der Belegzellen des Magens wird durch das Hormon ............ und das biogene Amin ............... stimuliert. 14.24) Die Cl--Ionen, die bei der Ansäuerung des Magenlumens aus Gründen der Elektroneutralität ebenfalls in das Lumen transportiert werden, stammen aus ..... . Sie gelangen durch Austausch gegen ....... in die .......... (Zelltyp) 14.25) Die hohe H+-Konzentration im Magenlumen wird durch das Hormon .................... und das biogene Amin ............. positiv reguliert. Der H+-Transport ist ein aktiver/passiver Transport (falsche Antwort streichen), der durch die ............ bewerkstelligt wird. 14.26) Nennen Sie jeweils ein an der Verdauung von Proteinen, Kohlenhydraten, Nukleinsäuren und Lipiden beteiligtes Enzym: Proteine: ........ Kohlenhydrate: ......... Nukleinsäuren: ............... Lipide: ............... 14.27) In den Schleimhäuten des Jejunums und Duodenums wird ein Peptidhormon gebildet, das die Sekretion von Verdauungsenzymen in den Acinuszellen des Pankreas stimuliert. Wie heißt dieses Hormon? ...... Welchen Effekt hat es auf die Gallenblase? .............. 14.28) Zur Verwertung von Nährstoffen: Welche Aussage(n) ist/sind richtig? a, b oder „a und b“ a) Die Fettsäuren der Nahrung führen zum Aufbau von Kohlenhydratreserven b) Kohlenhydratreiche Nahrung führt zum Aufbau von Fettsäuren 197 198 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.29) Ordnen Sie die pH-Werte 0.8 , 2.0 und 6.5 zu ! Magensaft: ....... Sekret der Belegzellen des Magens: ..... Spaltförmiger Raum zwischen Magenepithel und Mucinschicht: ....... 14.30) Acetylsalicylsäure ist eine schwache Säure mit einem pK-Wert von 3,5. Sie wird durch die Zellen der Magen und Dünndarmschleimhaut hindurch ins Blut aufgenommen. Dabei erfodert die Resorption einen Durchtritt durch die Zellmembran. Wird mehr Acetylsalicylsäure über den Magen oder den Dünndarm aufgenommen (Denken Sie an die unterschiedlichen pH-Werte in Magen und Dünndarm. Begründen Sie Ihre Aussage)? 14.31) Das Fehlen von Gallensäuren führt zu einer gestörten Verdauung von ............. (Nahrungsbestandteil). Ursache eines Gallensäuremangels können Störungen der Rückresorption der Gallensauren im ............................. (Ort der Rückresorption) sein. Neben den Gallensäuren wird dort auch das für die Blutbildung wichtige Vitamin (Name des Vitamins) resorbiert. 14.32) Zu den Verdauungsproteasen. Geben Sie das Organ an, in dem die jeweiligen Enzyme synthetisiert sowie die Form, in der sie gespeichert werden. Enzym Organ Form, in der das Enzym gespeichert wird Chymotrypsin Pepsin Aminopeptidasen 14.33) Zur Verdauung: Mechanismus der Salzsäurebildung im Magen. 1. In welchen Zellen des Magens läuft die Salzsäurebildung ab? ................... 2. Ergänzen Sie an sieben Stellen: 198 199 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.34) Mit der Nahrung aufgenommene Proteine werden durch Proteasen im Magen und Dünndarm überwiegend in Di-, Tri- und Tetrapeptide gespalten. Nur 1/5 bis 1/10 eines Proteins wird zu freien Aminosäuren zerlegt. Durch welchen Mechanismus werden diese Oligopeptide in die Mucosazelle aufgenommen? 14.35) Fett in Wasser bildet große Lipidtropfen mit einer kleinen Fett/Wasser Interphase, ungünstig für den Angriff der Pankreaslipase. Erklären Sie, wie das Verdauungssystem dieses Problem umgeht. 14.36) Welche drei Enzyme sind am Abbau der Stärke im Darm beteiligt und welche Produkte bilden sie? Enzymnamen Produktnamen 14.37) Verdauung im Dünndarm wird über verschiedene Hormone reguliert. 1. Worin besteht hauptsächlich die zelluläre Antwort der Sekretinstimulation am Pankreas? 2. Auf welche Zellen des Pankreas wirkt Cholecystokinin/Pankreozymin? 3. Worin besteht die zelluläre Antwort dieser Cholecystokinin/Pankreozymin-Stimulation? 4. Welche zusätzliche Funktion wird von Cholecystokinin/Pankreozymin gesteuert? 14.38) Zur Verdauung (2 Punkte davon 2 Teilpunkte) Welche endokrinen Faktoren steuern die Freisetzung von Pankreassekreten (nennen Sie die zwei wichtigsten)? (Je 1 Teilpunkt) 14.39) Wie heißen die Organellen der exokrinen Zellen des Pankreas, in denen die proteolytischen Verdauungsenzyme gespeichert werden?..................... Nach welchem Mechanismus werden sie freigesetzt? 14.40) Gastrin bewirkt eine Erhöhung der HCl-Sekretion im Magen. Auf welchen Transporter wirkt Gastrin? ............... Worauf ist die rasch einsetzende HCl-Sekretion zurückzuführen? ............................ 14.41) Der Magen des Menschen ist von einer 200-500 µm dicken Schleimhaut ausgekleidet. Nennen Sie den Hauptbestandteil dieser Schleimhaut: .......................... Beschreiben Sie den chemischen Aufbau des Moleküls: ...................................... 14.42) Wie werden die Protonen in den Belegzellen des Magens gebildet und wie erfolgt der Transport der Protonen in das Magenlumen? 199 200 Stephan Gromers Biochemie-Skript Bildung der Protonen (1 Teilpunkt): Transport (1 Teilpunkt): 14.43) Streichen Sie jeweils die falsche Antwort aus A Gastrisches inhibitorisches Protein (GIP) stimuliert die InsulinSekretion B In der intestinalen Mucosa werden Enzyme zur Hydrolyse von Disacchariden gebildet C Sekretin senkt den pH-Wert des Magens D Die Alpha-Amylase des Pankreas entspricht in ihren Eigenschaften jener im Speichel (Ptyalin) Richtig Falsch Richtig Falsch Richtig Falsch Richtig Falsch 14.44) Zur Proteinverdauung: Für eine ausgeglichene Proteinbilanz sollte ein Erwachsener täglich 50-100g Protein mit der Nahrung aufnehmen. Nahrungsproteine werden im Magen durch ........ und im Duodenum durch ..................... (mind. 3 Beispiele) gespalten (1 Punkt). Die Verdauungsenzyme des Duodenums werden in Form inaktiver Vorstufen, genannt .................. , im ............... (Organ) in Sekretionsgranula gespeichert. Die Aktivierung der inaktiven Formen der Verdauungsenzyme im Darm wird durch ................. (Enzym) initiiert (1 Punkt). Aminosäuren werden im Darm durch die Enterozyten resorbiert. Diese Transportvorgänge sind (falsche Antworten Streichen, zusammen 1 Punkt) 1 Energie-abhängig Richtig Falsch 2 Energie-unabhängig Richtig Falsch 3 Jede Aminosäure besitzt ein eigenes Transportsystem Richtig Falsch 14.45) Verdauung A. Sekretorische Zellen, wie exokrine Zellen des Pankreas, bewahren große Mengen ihrer Produkte in ...................(Bezeichnung für membranumhüllte Zellbestandteile) auf. Aus diesen kann der Inhalt aufgrund eines externen Signals rasch freigesetzt werden. Diese Freisetzung wird als ............Sekretion bezeichnet. (1 Teilpunkt) B. Im Pankreas wird die Sekretion der Verdauungsenzyme durch ..................stimuliert. Dieses Peptidhormon wirkt über .......abhängige Rezeptoren, die eine Erhöhung der intrazellulären ..............-Konzentration bewirken. (1 Teilpunkt) 14.46) Zum Glucosetransport: An der Aufnahme von Glucose aus dem Intestinalraum in das Blut sind verschiedene Glucosetransport-Proteine beteiligt. Beschreiben Sie die Glucoseaufnahme an der apikalen Membranseite und an der basolateralen Membranseite.(2 Punkte) Apikale Membran: ...................................... Basolaterale Membran: ...................................... 200 201 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.47) Gallensäuren werden aus .................... (Vorläufermolekül) synthetisiert und im ................. (Organ) für die Resorption von ................. (Stoffklasse) benötigt. (1 Teilpunkt) Gallensäuremangel kann durch mangelnde Rückresorption im ................................ (Ort der Rückresorption) bedingt sein. Die Rückresorption und Sekretion dieser Gallensäuren durch die Leber wird als .................. bezeichnet. (1 Teilpunkt) 14.48) Die Spaltung von Triacylglycerinen im Dünndarm wir durch Emulgierung der Nahrungsfette mit Hilfe von ………… erleichtert. Katalysiert wird die Spaltung durch das Enzym ……………. . Die Spaltprodukte werden in die Mucosazellen transloziert und dort zu Triacylglycerinen resynthetisiert. Diese Triacylglycerine werden in ……… (Lipoprotein) verpackt und an die …………. abgegeben (2 Punkte; 2 Richtige 1 Teilpunkt) 14.49) In den Schleimhäuten des Jejunums und Duodenums wird ein Peptidhormon synthetisiert, das die Sekretion von Verdauungsenzymen in den Acinuszellen des Pankreas stimuliert. A. Wie heisst dieses Hormon? ………….. (1 Teilpunkt) B. Welchen Effekt hat es auf die Gallenblase? …………………… (1 Teilpunkt) 14.50) A. Wie erfolgt die Aktivierung von Pepsinogen im Magen? (0,5 Teilpunkte) B. Welches Enzym katalysiert die erste Stufe der Aktivierung der pankreatischen Zymogene? (1 Teilpunkt) C. Welches Hormon stimuliert die pankreatische Hydrogencarbonatsekretion? (0,5 Teilpunkte) 14.51) Verdauung (A-C: Je 1 Teilpunkt) A. Die Salzsäuresekretion im Magen erfolgt in den …….. (Zelltyp) und wird durch das Hormon ………….. stimuliert. B. Die Mucinproduktion erfolgt in den ……………(Zelltyp) des Magens und wird durch …………….. stimuliert. C. Die Mucinbildung wird durch ……………. (Biomolekül oder Medikament) gehemmt. 14.52) Welche beiden Aussagen zu Gallensäuren treffen zu? A. Aktivieren pankreatische Zymogene im Duodenum B. Sind an der Lipidverdauung beteiligt C. Stellen die Ausscheidungsform von Cholesterin dar D. Stimulieren die Salzsäureproduktion im Magen E. Werden nur in Enterocyten aus Cholesterin synthetisiert 201 202 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15 Antibiotika, Virostatika, Cytostatika etc. 15.1) Aminopterin und Methotrexat hemmen die Biosynthese von Nucleotiden durch Hemmung von Einkohlenstoffübertragungen. Auf welches Enzym wirken die Antimetabolite? .......... 15.2) Die folgenden Verbindungen oder Verbindungsklassen werden im weiteren Sinn als Antibiotika bezeichnet, d.h. sie hemmen das Bakterienwachstum. Ordnen Sie Penicillin, Tetracyclin, Sulfonamid, Iodacetat und Rifampicin den folgenden Hemmungen sinnvoll zu: a) Hemmung der Bakterienzellwandsynthese ..................... b) Hemmung der Folsäuresynthese in Bakterien ..................... c) Hemmung der Bindung der Aminoacyl-tRNA an die Akzeptorstelle ..................... d) Hemmung der DNA-abhängigen RNA-Polymerase ..................... e) Blockierung von Cysteinylresten in Proteinen ..................... 15.3) Ordnen Sie die Antibiotika Tetracycline, Nalidixinsäure,Rifamycin (Rifampicin gleiche Wirkung) und Sulfonamide ihren Angriffsstellen zu ! a) DNA-Gyrase (Replikation): ............................................................................ b) Bindung der RNA-Polymerase an Promotorsequenzen (Transkription) : ............. c) Ribosomales A-Zentrum (Translation) :............................................................. d) Folsäuresynthese : ......................................................................................... 15.4) Ordnen Sie folgende Hemmstoffe sinnvoll zu: 1 5-Fluoruracil a Zellwandynthese 2 Iodacetamid b Verlängerung der Polypeptidkette (Translation) 3 Puromycin c -SH Blocker 4 Allopurinol d Xanthinoxidase 5 Actinomycin e Thymidinsynthese 6 Penicillin f RNA-Synthese 15.5) Die folgenden Verbindungen oder Verbindungsklassen werden im weiteren Sinn als Antibiotika bezeichnet, d.h. sie hemmen das Bakterienwachstum. Ordnen Sie Penicillin, Rifampicin,Tetracyclin und Sulfonamide den folgenden Begriffen sinnvoll zu: a) Bakterienzellwandsynthese ................................ b) Folsäureantagonisten ................................ c) Bindung der Aminoacyl-tRNA an die Acceptorstelle ................................ d) DNA-abhängigen RNA-Polymerase ................................ 202 203 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.6) Ordnen Sie die Hemmstoffe der Translation Chloramphenicol, Tetracycline, Diphterietoxin und Puromycin der von ihnen gehemmten Reaktion zu. Reaktion Hemmstoff a) Abbruch der Translation, weil der Hemmstoff einer beladenen tRNA gleicht. ............................ b) Hemmung der Translokase (Elongationsfaktor 2) von 80S Ribosomen ............................ c) Bindung der Aminoacyl-tRNA an die Acceptorstelle ............................ d) Hemmung der Peptidyltransferase von 70S Ribosomen ............................ 15.7) Lysozym ist ein antibakteriell wirksames Enzym und greift ................................... an. Hierbei wird die ...........................-Bindung im Polysaccharidanteil gespalten. Demnach ist Lysozym in die Gruppe der ............................... einzuordnen. 15.8) Penicillin besitzt eine cyclische Struktur aus den Aminosäuren ............ und ............. . In welchen Stoffwechselweg von Bakterien greift Penicillin ein? ............................. Penicillin-resistente Bakterien besitzen das Enzym ............................. . 15.9) Antibiotika im weiteren Sinne sind Substanzen, die das Bakterienwachstum hemmen. Ordnen Sie jeder Wirkung ein entsprechendes Antibiotikumzu. 1.) Hemmung der Zellwandsynthese 2.) Hemmung der Proteinbiosynthese 3.) Hemmung der Folsäuresynthese 15.10) Zur Wirkung von Chemotherapeutika. Ergänzen Sie die Namen der Enzyme, die an der dTMPSynthese beteiligt sind und nennen Sie die Chemotherapeutika, mit denen diese Enzyme gehemmt werden. 203 204 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.11) Die beiden Nukleosidanaloga werden therapeutisch eingesetzt. Beschreiben Sie den zugrunde liegenden Mechanismus der therapeutischen Effizienz und nennen Sie eine Erkrankung, zu deren Behandlung diese Verbindung eingesetzt werden. O O CH3 HN N N O - + N N HOCH2 O HOCH2 O N N HN H H H H N H H H 15.12) ADP-Ribosylierung ist eine posttranslationale Modifikation, die in eukaryontischen Zellen z.B. durch die Wirkung bakterieller Toxine vorkommt. Wie heißt das Toxin, dessen aktive Untereinheit den Elongationsfaktor EF-2 der Proteinbiosynthese, durch ADP-Ribosylierung hemmt? Wie heißt das Toxin (Enzym), das die α-Untereinheit eines stimulatorischen G-Proteins ADP-ribosyliert? Welche Konsequenz hat diese Modifikation für das G-Protein? 15.13) Während der Zellteilung werden Chromosomen entlang von .......... aktiv an die Zellpole bewegt. Nennen Sie ein Zellgift, das diese Chromosomenbewegung hemmt und beschreiben Sie kurz seine Wirkungsweise. 15.14) Was bewirkt das Diphterie-Toxin? a Hemmt die RNA-Polymerase b hemmt die Proteinbiosynthese c stimuliert die Proteinbiosynthese d katalysiert die Acetylierung von Histonen e katalysiert die ADP-Ribosylierung von EF2-Translokase 15.15) Die beschriebene enzymatische Reaktion führt zur Aktivierung regulatorisch wirkender Proteine. Wie nennt man den Rest, der an das Protein angeknüpft wird? ................... An welche Aminosäure des Proteins wird der Rest angeknüpft? ..... Nennen Sie eine Erkrankung, deren Ursache auf dieser Reaktion beruht....... Protein Protein Adenin NH NH H2N H2N NH2 + NAD - PO3 NH CH2 O PO3O Nicotinamid HO OH 204 Ribose 205 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.16) Sie haben im Versuch Hefegärung gefunden, dass Iodacetat die Alkoholbildung nahezu verhindert. Welches Enzym wird gehemmt? Welche an der Katalyse beteiligte Aminosäure des Enzyms wird modifiziert? Formulieren Sie die Reaktion zwischen dem funktionellen Seitenrest des Enzyms und Iodacetat. 15.17) Einige Mikrogramm des Diphterietoxins sind für den nichtimmunisierten Menschen tödlich. Welchen zellulären Prozess hemmt das aktive Prinzip des Toxins? Welches Coenzym benötigt das Toxin für seine Wirkung? 15.18) Ordnen Sie die folgenden Inhibitoren sinnvoll zu: 1. Methotrexat A Zellwand von Bakterien 2. Nalidixinsäure B Folsäureantagonist 3. Iodessigsäure C DNA-Gyrase 4. Allopurinol D Xanthinoxidase 5. Penicillin E Cysteinrest der GAPDH 6. Sulfonamide F. Dihydrofolatreduktase 15.19) Welche Aussagen über Viren treffen zu? A) Viren haben entweder DNA oder RNA als genetische Information. B) Retroviren sind RNA-Viren. C) Interferone sind körpereigene Proteine, die von virusinfizierten Zellen gebildet werden. D) Das Pockenvirus ist ein DNA-Virus E) Viren, die spezifisch T-Lymphozyten befallen , heißen Phagen. F) Zur kausalen Therapie einer Virusinfektion werden Antibiotika eingesetzt. 15.20) Choleratoxin, Pertussistoxin und Diphtherietoxin haben gemeinsam, dass sie das entsprechende Zielprotein ADP-ribosylieren Welches Substrat benötigen sie dafür? ………………………….. Ordnen Sie den Toxinen das jeweilige Zielprotein zu:: Toxin α-Untereinheit eines inhibitorischen G-Proteins (Gi) : ……………………….. α-Untereinheit eines stimulierenden G-Proteins (Gs) : ……………………….. Elongationsfaktor der Proteinbiosynthese : ……………………….. 15.21) Wie heißt die abgebildete Verbindung? ................... . Wozu wird sie therapeutisch genutzt? .................. Die Bildung welcher körpereigenen Verbindung wird durch sie inhibiert? ............ 205 O F HN O N H 206 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.22) Zu Antibiotika: Antibiotika können zur Bekämpfung bakterieller Infektionskrankheiten eingesetzt werden. Nennen Sie zwei Antibiotikaklassen mit verschiedenen Angriffsstellen im Bakterium und benennen Sie jeweils die Reaktion, die gehemmt wird (2 Punkte, je Paar 1 Punkt). 15.23) Enzymregulation Bitte ordnen Sie den folgenden Enzymen die passende Substanz und die Art der Wirkungsweise dieser Substanz zu (Pro Lösungspaar ½ Teilpunkt): Enzym Substanz Wirkungsweise Xanthinoxidase Glycerinaldehydphosphatdehydrogenase (GAPDH) Phosphofructokinase-1 Pyruvatdehydrogenase Substanz: Jodacetat, Citrat, Allopurinol, ATP Wirkungsweise der Substanz: Suizidhemmung, irreversible Hemmung, Interkonversion, allosterische Hemmung 15.24) Ordnen Sie den folgenden biologischen Vorgängen die unten angeführten Hemmstoffe sinnvoll zu (2 Punkte; 3 Richtige = 1 Teilpunkt) A. Transkription …………………………… B. Zellwandsynthese (bei Bakterien) …………………………… C. Folsäuresynthese …………………………… D. Thymidinsynthese …………………………… E. Synthese von 1,3-Bisphosphoglycerat …………………………… F. Translation …………………………… Hemmstoffe: a) Iodacetat; b) Penicillin; c) 5-Fluoruracil; d) Sulfonamide; e) Tetracycline; f) Rifampicin 15.25) Welche Aussagen zu Viren treffen zu? A. Retroviren besitzen das Enzym reverse Transkriptase. B. Alle RNA-Viren außer Retroviren haben RNA-abhängige RNA-Polymerasen. C. Das HIV-Virus hat ein DNA-Genom. D. Die reverse Transkriptase katalysiert die Transkription von RNA in doppelsträngige DNA. E. Neue Typen von Grippeviren entstehen dadurch, dass Schweine sowohl für Vogelals auch Menschenspezifische Influenzaviren empfänglich sind. 15.26) Bitte ergänzen Sie folgenden Text zum Wirkmechanismus des Diphtherietoxins. 206 207 Stephan Gromers Biochemie-Skript Das Diphtherietoxin ist ein .............. (Stoffklasse), das von einem .............. kodiert wird, der harmlose Corynebakterien befällt, wodurch diese pathogen werden. Nach Eintritt des Diphtherietoxins in die Zelle kommt es zu einer spezifischen irreversiblen Modifizierung des Elongationsfaktors eEF-2 der Proteinbiosynthese. Um welche Art der Modifizierung handelt es sich?............... Als Substrat dient hierfür .............. 15.27) Antibiotika (2 Punkte, 1 richtiger = 1 Teilpunkt) Liste 1 Liste 2 A. Pyrimidinanaloga a. Hemmung der Thymidylatsynthese (z.B. Fluorouracil) B. Rifampicin b. Hemmung der Dihydrofolatreduktase c. Hemmung der prokaryontischen RNA-Polymerase d. Hemmung der bakteriellen Glykopeptid-Transpeptidase e. Hemmung der Entwicklung bakteriellen DNA 207 208 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16 Stephans Gemischtwarenladen 16.1) Welche der Aussagen A-D ist falsch? A) Bei pH=7,2 liegen die Intermediate des Citratzyklus größtenteils als Anionen vor. B) Die H+ -Konzentration im Magensaft (pH2,4) ist 5x höher als im Blutplasma(pH= 7,4) C) Bei Einwirkung von Lipasen auf Triacylglycerine im Duodenum entstehen Seifen (Fettsäureanionen), β-Monoacylglycerin und H+-Ionen. D) pK und pH einer Säure sind gleich groß, wenn sie zur Hälfte dissoziiert ist. Falsch ist Aussage: ..... Korrigieren Sie die falsche Aussage: .............................. 16.2) Das photosensitive Protein der Stäbchenzellen in der Retina heißt ..................... .Es besteht aus dem Proteinanteil, dem ................ und der prosthetischen Gruppe ............... . Die prosthetische Gruppe entsteht aus ................... mit Hilfe des Enzyms Alkoholdehydrogenase. 16.3) Unter Enzymdiagnostik versteht man die Messung der Aktivität eines Enzyms im Blut. Nennen Sie ein Enzym, das zur Diagnose des Herzinfarktes bestimmt wird. .......... Nennen Sie ein Enzym, das zur Diagnose von Lebererkrankungen herangezogen wird: ............ 16.4) Wie heißen die energiereichen Verbindungen, die unmittelbar an der Biosynthese der folgenden Verbindungen beteiligt sind? a) Carbamoylaspartat : ....................... b) δ-Aminolävulinat : ...................... c) Phosphoribosylamin : ........................ d) Citrullin : ...................... 16.5) Nennen Sie je eine genetisch bedingte Stoffwechselstörrung im Stoffwechsel der a) Kohlenhydrate : ............... b) Aminosäuren : .............. c) Nucleotide : .................... 16.6) Welche Aussage über Ca2+-Ionen ist falsch? A. Die Ca2+-Konzentration im Cytosol einer ruhenden Muskelzelle liegt unter 1µmol/Liter B. Das sarkoplasmatische Retikulum enthält ein Transportsystem für Ca2+. C. Inositoltrisphosphat (IP3) setzt Ca2+ aus intrazellulären Speichern frei. D. Die γ-Carboxyglutamatreste von Gerinnungsfaktoren binden Ca2+-Ionen. E. Die Ca2+-Konzentration ist extrazellulär rund 1000 mal niedriger als im Cytosol. Korrigieren Sie diese Aussage: ........... 16.7) Ordnen Sie den aufgeführten subzellulären Partikeln die für sie typischen Leitenzyme zu. A Mitochondrien a 5´-Nucleotidase B Lysosomen b Glutamat-Dehydrogenase C Plasmamembran c saure Phosphatase 208 209 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.8) Viele Enzyme benötigen für ihre Aktivität Metallionen. Ordnen Sie die Metalle den zutreffenden Enzymen zu. A Molybdän a Carboanhydrase B Selen b Vitamin B12-abhängige Enzyme C Kobalt c Xanthinoxidase D Zink d Glutathionperoxidase 16.9) Wasserstoffperoxid und andere reaktive Sauerstoff-Derivate stellen einen ständigen oxidativen Stress dar. Der Organismus begegnet diesem mit Hilfe mehrerer enzymatischer und nichtenzymatischer antioxidativer Systeme. Nennen Sie 2 antioxidativ wirkende Enzyme: 1. ) ....................... 2. )....................... Nennen Sie 2 niedermolekulare Verbindungen, die Antioxidantien darstellen. 1.) ........................... 2.)......................... 16.10) In welchen Zellkompartimenten sind die folgenden Enzyme lokalisiert? DNA abhängige RNA-Polymerase : .................................... 2-Oxoglutaratdehydrogenase : .................................... Lactatdehydrogenase : .................................... Saure Phosphatase : .................................... 16.11) Ordnen Sie den folgenden Schlüsselenzymen (Kontrollstellen) die entsprechenden Stoffwechselwege zu: a ) Carbamoylphosphat-Synthetase :.................................. b) Phosphofructokinase :.................................. c) 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-CoA-Reduktase : ................................. d) Acetyl-CoA-Carboxylase : ................................. 16.12) a) In welchen Zellen findet die Synthese von IgG statt? ........................................... b) In welchem Organ werden die meisten Proteine des Blutplasmas gebildet? ........ c) Welche 3 Organe sind an der Synthese des Hormons Calcitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol) beteiligt? 1.)................... 2.)................... 3.)................... 16.13) Nennen Sie die Vorstufen für die Synthese folgender Verbindungen: a) Serotonin b) Gallensäuren c) 2,3-Bisphosphoglycerat 16.14) In welchen Zellkompartimenten finden folgende Stoffwechselvorgänge statt: 1) Zerlegung von Arginin in Harnstoff und Ornithin : ................................ 2) Oxidative Decarboxylierung von Pyruvat : ................................ 3) Bildung von Acetyl-CoA aus Citrat zur Fettsäuresynthese : ................................ 209 Stephan Gromers Biochemie-Skript 210 16.15) Thioester und Säureanhydride stellen Verbindungen mit hohem Gruppenübertragungspotential dar. a) Skizizzieren Sie die allgemeine Formel eines Thioesters einer Carbonsäure. b) Nennen Sie einen biochemisch bedeutsamen Thioester. c) Nennen Sie ein biochemisch wichtiges Säureanhydrid. 16.16) Ordnen Sie die folgenden Strukturformeln den dazugehörenden Verbindungstyp zu: A) Ester B) Amid C) Anhydrid D) sekundäres Amin a) O R C O O C R b) O R C O CH2 R c) d) R NH R R C NH R O 16.17) Nennen Sie 3 Stoffwechselprozesse, die vollständig in den Mitochondrien lokalisiert sind. 16.18) Welche der folgenden beiden Verbindungen (1) und (2) a) tritt bei der Gluconeogenese auf? ......... b) gehört zu den Ketonkörpern? ......... c) Wie heißen diese Verbindungen? 1) 2) O - OOC H3C - COO - COO O 16.19) Zur Aufrechterhaltung des ATP-Spiegels stehen dem Muskel neben der oxidativen Phosphorylierung kurzfristig noch andere Reaktionen zur Verfügung. Nennen Sie 2 Enzyme, die unmittelbar an der ATP-Synthese beteiligt sind. 16.20) Zuckerreste können in der Membran kovalent an Lipide oder Proteine gebunden sein. a) Alkoholkomponente der Glykolipide ist : .................................... b) In Glykoproteinen sind Zucker O-glykosidisch an ............. (geben Sie eine Aminosäure an), sowie N-glykosidisch an ............. gebunden. 16.21) Um welche Verbindungsklasse handelt es sich? ................ . Wie werden Enzyme genannt, die derartige Verbindungen hydrolytisch spalten? ............... Geben Sie 3 Beispiele von biologischen Verbindungen, die dieses Strukturelement enthalten.1.)................ 2.)............ 3.)............... O - CH2 O P O O 16.22) Avidin, ein Protein des Hühnereis, hat eine hohe Affinität für Biotin und ist somt ein Hemmstoff für biotinabhängige Reaktionen. Welche der folgenden Reaktionen werden durch Zugabe von Avidin gehemmt? 210 211 Stephan Gromers Biochemie-Skript a) Glucose → Pyruvat b) Pyruvat → Glucose c) Oxalacetat → Glucose d) Glucose → Ribose-5-P e) Pyruvat → Oxalacetat f) Glucose → Ethanol g) AcetylCoA → Malonyl-CoA 16.23) Murein, Teil der Wandstruktur vor allem gram-positiver Bakterien, enthält als Polysaccharidkette alternierend den Aminozucker ........................ und den sauren Zucker .................... . Die Quervernetzung und Stabilisierung der Polysaccharidketten durch kurze Peptide wird durch das Antibiotikum ................... verhindert. 16.24) Proteine haben unterschiedliche, spezifische Lokalisationen innerhalb der Zelle. Man findet sie in allen Zellkompartimenten. Geben Sie je ein Protein für das gefragte Zellkompartiment an: a) Zellkern :................... b) Plasmamembran :.................... c) Cytosol:............... d) Lysosom :................... e) Endoplasmatisches Retikulum :...................... 16.25) Was stellt die Abbildung dar? Benennen Sie die mit Ziffern benannten Moleküle bzw. Molekülteile: 1=........ , 2=.......... , 1 + 2 = ........ 3=........ , 4=.......... , 3 + 4= ......... 16.26) Wie nennt man den in der Abbildung beschriebenen zellulären Prozess? ........... Benennen Sie die Molekülstruktur (1) ....... und die subzellulären Kompartimente (2) ............. und (3) ........., die an diesem Prozess beteiligt sind. 16.27) Welchen zellulären Prozess schematisiert die Abbildung? .............................. Benennen Sie die zellulären Strukturen (14), die an diesem Prozess beteiligt sind: 1.) ............ 2.) .............. 3.). ............ 4.).................... Nennen Sie eine Verbindung, die dem abgebildeten Weg folgt. ......................... 211 212 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.28) Dissoziationskurve einer neutralen Aminosäure: Bei der Titration einer neutralen Aminosäure treten zwei Dissoziationsstufen auf. Welche Dissoziationszustände überwiegen bei a).................... b)............................... c)........................? Wieviele isoelektrische Punkte hat diese Aminosäure? ........................ 16.29) Es stehen Ihnen die Cofaktoren NAD+, NADH, NADP+, NADPH, ATP, ADP und die Enzyme Lactatdehydrogenase, Hexokinase, Glycerinaldehyd-3-phosphatdehydrogenase und Glucose-6-phosphatdehydrogenase zur Verfügung. Wählen Sie daraus die Enzyme und Coenzyme, die Sie zur quantitativen Bestimmung von Glucose nach dem optischen Test benötigen. Geben Sie ein einfaches Reaktionsschema an. 16.30) Zur Fluidität von Membranen. Nennen Sie zwei Faktoren, die die Temperatur des Phasenüberganges beeinflußen. 16.31) Einige Mikrogramme des Diphterietoxins sind für den nicht immunisierten Menschen tödlich. a) Welchen zellulären Prozess hemmt das aktive Prinzip des Toxins? b) Welches Coenzym benötigt das Toxins für seine Wirkung? 16.32) Ordnen Sie die folgenden Strukturformeln den dazugehörenden Verbindungstyp zu: A) Ether B) Thioester C) Anhydrid D) sekundäres Amin a) O R C O O C R b) O R C S CH2 R c) d) R NH R R O R 16.33) Diphteriebakterien produzieren nur dann das für den Menschen gefährliche Toxin, wenn die Bakterien selbst durch ......... befallen sind, die das Gen für das toxische Protein tragen. 16.34) Nennen Sie 3 verschiedene Beispiele physiologischer Prozesse, in denen eine Proteolyse (=spezifische Proteolyse) eine Rolle spielt. 16.35) In welchen Stoffwechselwegen tritt die folgende Reaktionssequenz auf? 212 213 Stephan Gromers Biochemie-Skript FAD + FADH2 NAD + NADH + H H OH O H2O 16.36) NO und CO sind wichtige Signalmoleküle. CO entsteht aus dem Abbau des .......... , NO entsteht aus der Aminosäure ........... . 16.37) Welche der folgenden Aussagen ist falsch? A) Phospholipasen spalten Carbonsäureester oder Phosphorsäurester B) Glykolipide können Schwefelsäureester enthalten C) Sphingosin ist ein langkettiger Aminoalkohol D) Sphingolipidosen sind erblich bedingte Stoffwechselkrankheiten, bei denen bestimmte Sphingolipide in der Zelle gespeichert werden E) Glycerin-3-Phosphat wird im Fettgewebe in Erster Linie aus Glycerin + ATP (Glycerokinase) gebildet. 16.38) Formulieren Sie die Reaktion, die durch die Adenylatkinase katalysiert wird. Muskel und Nervenzellen enthalten ein Reservoir sehr energiereicher Phosphatgruppen in Form des .............. Von dieser Verbindung wird ein Phosphatrest auf ............ übertragen, so daß..... und ............... entstehen. Diese Reaktion wird durch das Enzym .............. katalysiert. 16.39) Nennen Sie die beiden Bestandteile der Glykosaminoglykane, die den anionischen Charakter der Stoffgruppe bedingen: 16.40) Was ist falsch: ..... A. Die Dicke der Plasmamembran einer Leberzelle (Säuger) ist rund 10 nm. B. Der Durchmesser von Prokaryonten liegt in der Größenordnung von 1 µm. C. Ribosomen sind im Lichtmikroskop sichtbar D. Der Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes ist ca. 400-800 nm E: Der Durchmesser eines Mitochondrions liegt in der Größenordnung von 1 µm. 16.41) Membranvesikel entstehen durch Abschnürung aus bereits entstehenden Membranen. Nennen Sie einen zellulären Prozess, bei dem eine solche Abschnürung vorkommt und einen zellulären Prozess, bei dem zwei Membranen fusionieren. 213 214 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.42) Unter Biotransformation versteht man die Umwandlung schlecht wasserlöslicher Substanzen in polare, ausscheidungsfähige Derivate. Das wichtigste Organ für diese Vorgänge ist ........ Ordnen Sie den Verbindungen Cholesterin, Bilirubin u. Östrogene die entsprechende Konjugationsreaktion zu: Sulfatierung, Ankopplung an Aminosäuren, Glucuronidierung 16.43) Wie heißt diese Verbindung und bei welcher biochemischen Reaktion hat sie als Vorstufe eine Bedeutung? H2N R C O C O O P O - H CH2 O Adenin O HO OH 16.44) Geben Sie bitte für die folgenden Begriffe die richtige Dimension an: Wellenlänge ...... Blutalkoholkonzentration ........ Absorption ........ Gewichtsprozent .... 16.45) Die Belegzellen des Magens sezernieren große Mengen an H+ in den Magen. Zur Erhaltung der Elektroneutralität muss auch ein Anion sezerniert werden. Um welches Anion handelt es sich?..................... Woher stammt dieses Anion?.................. Wie gelangt es in die Belegzelle? .................................................... 16.46) Geben Sie in der Skizze die Orientierung für das Enzym an (Cytoplasma, Magenlumen). Dieses heterodimere Enzym ist am Transport von H+-Ionen in den Magen beteiligt. Wie heißt das Enzym? .... In welchen Zellen der Magenschleimhaut ist es lokalisiert? 16.47) Zur Substratkettenphosphorylierung: Benennen Sie das Substrat: ................... Welcher der beiden angegebenen Reaktionswege wird in der Zelle beschritten? Begründen Sie Ihre Wahl ! O O PO32HO OH O O PO32HO O PO32- + ATP 1 + ADP 2 O - O HO + ATP O PO32- 16.48) Gene enthalten die Information zur Synthese funktioneller, biologischer Produkte. Nennen Sie zwei chemisch grundsätzlich verschiedene Produkte. 214 Stephan Gromers Biochemie-Skript 215 16.49) Welche zellulären Membranen sind an der Synthese, Transport und Sekretion von Pepsinogen beteiligt. Nennen Sie drei Membranen. 16.50) Bitte ordnen Sie die folgenden Begriffe den entsprechenden Stoffklassen zu. Stoffklassen: Aminosäure, Enzym, Pyrimidinbase, Vitamin a) Tyrosin b) Trypsin c) Threonin d) Thymin e) Thiamin 16.51) Je stärker eine Säure ist, umso ....... ist ihr pKs-Wert. Vom pKs-Wert ist der isoelektrische Punkt eines Moleküls klar zu unterscheiden. Er entspricht dem pH-Wert, bei dem das Molekül ................ und deshalb im elektrischen Feld nicht wandert. Bei pH>IP ist das Molekül ....... geladen. 16.52) Biologische Membranen enthalten eine Vielzahl von Proteinen, die in die Membran integriert sind (integrale Membranproteine). Welche Strukturelemente dieser Proteine führen zur Membranverankerung?................... Nennen Sie zwei voneinander unabhängige Funktionen, die von integralen Membranproteinen ausgeführt werden. 16.53) Zum Cholesterinstoffwechsel: Welches Lipoprotein hat den höchsten Gehalt an Cholesterin?............... In die Zelle aufgenommenes (exogenes) Cholesterin reguliert die intrazelluläre Cholesterinsynthese, indem es die Biosynthese der HMG-CoA-Reduktase ........... und die Aktivität der Acyl-CoACholesterin-Acyltransferase (ACAT) ..................... . 16.54) Welche Bindungstypen liegen folgenden Strukturformeln zugrunde? a) O R C O O C R b) O R C O CH2 R c) d) R S R R C NH R O 16.55) Welche der folgenden Begriffe stehen mit der Labortechnik „Dünnschichtchromatographie“ in direktem Zusammenhang? a) Transmission b) Verteilung zwischen verschiedenen Lösungsmitteln c) mobile Phase d) RF-Wert e) Äquivalenzpunkt 16.56) Benennen Sie das Enzym, das diese Reaktion katalysiert mit einem allgemeinen Namen. Wie heißt das Produkt, das aus dem Enzymintermediat abgespalten wird? 215 Stephan Gromers Biochemie-Skript 216 H3C C O O + Enzym OH + Enzym O C NO2 O NO2 - H2O CH3 + O +H H3C C O + Enzym O + Enzym C O CH3 16.57) Ordnen Sie den aufgeführten Krankheiten die entsprechenden molekularen Defekte zu. Krankheit Defekt 1 Phenylketonurie A Glucose-6-phosphatase 2 Lesch-Nyhan-Syndrom B Hexosaminidase 3 Glykogenspeicher-Krankheit Typ 1 C Tyrosinbildung 4 Familiäre Hypercholesterinämie D HGPRT 5 Sphingolipidose (Tay-Sachs) E LDL-Rezeptor 16.58) Fibrinogen und andere Proteine enthalten Sulfatester. Nennen Sie die aromatische Aminosäure, die mit dem Sulfatrest verestert ist. .............. Wie heißt die aktive Verbindung, die den Sulfatrest bereitstellt?.......................... 16.59) Zur rezeptorvermittelten Endozytose: Adaptorproteine (AP1, AP2) ermöglichen die Anbindung einer Proteinhülle an eine Membran. Wie heißt dieses Hüllprotein? Geben Sie ein Beispiel für einen solchen endozytotischen Vorgang an. 16.60) Es sind 3 Hauptklassen von Membrantransportproteinen angegeben. Geben Sie für jede Klasse ein Beispiel und sagen Sie, wo im Körper der entsprechende Transport eine wichtige Rolle spielt. Klasse Beispiel Organ Ionenpumpe Kanäle Transporter 16.61) Welche Aussagen über Enzyme sind richtig: a) Bestimmte Enzyme können mehr als ein Substrat zur gleichen Zeit binden. 216 217 Stephan Gromers Biochemie-Skript b) Enzyme erniedrigen die Aktivierungsenergie der Hin- und Rückreaktion in gleichem Ausmaß. c) Enzyme können aus mehreren, auch unterschiedlichen Untereinheiten aufgebaut sein. d) Wenn ein Substrat von verschiedenen Enzymen umgesetzt werden kann, ist KM für alle Enzyme gleich. e) Die meisten Enzyme sind Proteine 16.62) Zum Vitamin K: Nennen Sie ein Protein, das Vitamin K-abhängig modifiziert wird: In diesem Protein werden Vitamin K-abhängig .......-Reste posttranslational carboxyliert. Welche Wirkung haben Vitamin K-Antagonisten wie beispielsweise Dicumarol? 16.63) Ordnen Sie den angegebenen Verbindungen die Stoffklassen Lipid, Kohlenhydrat, Protein, Nukleinsäuren richtig zu. Insulin: Lecithin: Saccharose: .......................... Cholesterol: .......................... Messenger-RNA (=Boten-RNA): .......................... Glykogen: ............................ ............................ ............................ 16.64) Zur Funktion der Glucose-Transporter: Verschiedene Organe besitzen unterschiedliche Transporter zur Aufnahme von Glucose aus dem Blut. Funktionell unterscheidet sich diese durch die Halbsättigungs-konzentration (KM-Wert) für Glucose. Beispiele sind GLUT 2 (Leber) und GLUT 4 (Muskel und Fettgewebe). Welcher der beiden Transporter hat den niedrigeren KM-Wert für Glucose? 16.65) Welches sind die Hauptprodukte der von der Pankreaslipase katalysierten Reaktion (keine Strukturformeln): Triacylglycerid → ........................... Warum führt bei Pankreatitis die in den Extrazellulärraum freigesetzte Lipase zur pH-Erniedrigung und zum Abfall der Konzentration an freiem Ca2+? Das pH sinkt, weil ....... . Die Ca2+-Konzentration sinkt (trotz des pH-Abfalls), weil ........ 16.66) Das lichtempfindliche Chromoprotein von Stäbchenzellen ist ............. . Durch die Energie eines absorbierten Photons wird eine Isomerisierung des Cofaktors 11-cis-Retinal zu ....... ausgelöst. In der Folge werden benachbarte G-Proteine, die in den Stäbchen als ............ bezeichnet werden, aktiviert. Diese G-Proteine führen innerhalb von Millisekunden zu einer Erhöhung/Erniedrigung der Konzentration an cGMP (falsches streichen). 16.67) Ordnen Sie den allgemeinen Formeln die folgenden Verbindungstypen zu: Anhydrid, Amid, N-Glykosid, O-Glykosid, Thioester 217 Stephan Gromers Biochemie-Skript 218 a) O R C O O C R' b) O R C S CH2 R' c) d) R NH R R C NH R' O e) R O R' 16.68) In welchen Zellkompartimenten laufen beim Menschen die folgenden Stoffwechselprozesse ab? Glykolyse ........................................... Oxidative Phosphorylierung (Atmungskettenphosphorylierung).................................... Glykogensynthese ........................................... Bildung der Ketonkörper ........................................... Fettsäurensynthese ........................................... 16.69) Welche drei Organe sind an der Synthese des 1,25-Dihydroxycholecalciferols aus Cholesterin beteiligt? ..................., ................., .................... Welches Krankheitsbild wird durch einen Mangel hervorgerufen? ................Wie wirkt 1,25-Dihydroxycholecalciferol auf die intestinale Ca2+-Resorption....... 16.70) Ordnen Sie zu! A) Glykolipid B) Essentielles Antioxidans C) saures Glycosaminoglycan D) Glykoprotein E) Metabolit der Glucose in Erythrozyten Heparin 2,3-Bisphosphoglycerat Ascorbinsäure Transferrin Blutgruppe A : ………………………….. : ………………………….. : ………………………….. : ………………………….. : ………………………….. 16.71) Zur Enzymdiagnostik. Die Messung der Aktivität von Transaminasen im Serum wird u.a. zur Diagnostik von Lebererkrankungen eingesetzt. Ergänzen Sie die von der AST (GOT) katalysierte Reaktion Aspartat + 2-Ketoglutarat → ………………………..+ ………………….. Im klinisch-chemischen Labor wird die Aktivität des Enzyms photometrisch gemessen. Nennen Sie ein Hilfsenzym und das passende Coenzym, das dem Ansatz zugesetzt werden muss, um eine Messung bei 340 nm zu erlauben. Hilfsenzym Coenzym : ………………………….. : ………………………….. 218 219 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.72) Welche Aussage zum Thema ,,oxidativer Stress" ist falsch? A) H202 ist kein Radikal B) Superoxiddismutase katalysiert die Umwandlung von Superoxid in H202 und 02 C) Das Enzym Glutathionperoxidase enthält einen für die Katalyse essentiellen Selenocysteinrest D) Vitamin C ist das wichtigste Antioxidans der Zellmembran E) Harnsäure fungiert im Blutplasma als Antioxidans 16.73) Lipoproteinlipase ist an der Plasmamembran vieler Zellen lokalisiert und kann durch Heparin freigesetzt werden. 1) Welche Lipoproteinklassen werden durch Lipoproteinlipase verändert? 2) Welche Reaktion katalysiert das Enzym? 16.74) Nennen Sie zu den Schrittmacherenzymen A-C den entsprechenden Stoffwechselweg. A) Fructose-1.6-Bisphosphatase ………………………….. B) Acetyl-CoA-Carboxylase ………………………….. C) Mitochondriale Carbamoylphosphatsynthetase ………………………….. 16.75) Durch das sogenannte Ozonloch gelangt vermehrt ultraviolette (UV) Sonnenstrahlung, die sich aus UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm) und UV-C (100-280 nm) zusammensetzt, auf die Erde. Dies führt nach gegenwärtigem Wissensstand zu einer Zunahme der Hauttumoren. a) Ist ultraviolette Strahlung energiereicher oder energieärmer als sichtbares Licht? ....... b) Erklären Sie kurz, warum UV-Strahlung und hierbei insbesondere UV-A / UV-B / UV-C (nicht zutreffendes streichen) zu DNA-Schädigung führen können. (Hinweis: Überlegen Sie sich das Absorptionsspektrum von DNA) 16.76) Charakterisiert wird ein Stoffwechselweg: Er ist abhängig von Thiaminpyrophosphat, liefert u.a. Fructose-6-phosphat, Glycerinaldehyd-3-phosphat und C02 und ist für die Aufrechterhaltung des Stoffwechsels der Erythrozyten notwendig. Um welchen Stoffwechselweg handelt es sich? .................................... 16.77) Welche Aussage trifft für ADP (Adenosindiphosphat) nicht zu? 1. ADP ist als Strukturbestandteil in NADH und anderen Dinucleotiden enthalten 2. ADP ist ein Phosphatester 3. ADP ist ein Adenosinbisphosphat mit zwei Esterbindungen 4. ADP ist ein Nucleosiddiphosphat 5. ADP kann direkt in dADP umgewandelt werden (Enzym Ribonucleotidreduktase) 6. Bei pH 7.3 gilt ATP+H20 → ADP+ Pi + H+ 219 Stephan Gromers Biochemie-Skript 220 16.78) Welche Aussage über ADP (Adenosindiphosphat) trifft nicht zu? 1. ADP ist Dinucleotid 2. ADP kann direkt aus ATP entstehen (Enzyme: ATPasen, Nucleosiddiphosphatkinasen) 3. ADP kann direkt aus AMP entstehen (Enzym: Adenylatkinase) 4. ADP ist ein Nucleotid 5. ADP ist ein Säureanhydrid 6. ADP ist ein N-Glykosid Absorption 16.79) Durch das sogenannte Ozonloch gelangt vermehrt ultraviolette (UV) Sonnenstrahlung und hierbei insbesondere die kurzweilige UV-C und UV-B Strahlung auf die Erde. Dies führt nach gegenwärtigem Wissensstand zu einer Zunahme der Tumoren an Haut aber auch im Auge. a) UV-Strahlung ist energieärmer/energiereicher (falsches streichen) als sichtbares Licht b) als Zielstruktur in der Zelle werden durch die UV-Strahlung letztlich entscheidend die Peroxisomen 1 die Mitochondrien I DNA-Moleküle / die Lactatdehydrogenase / die Zellmembran (hier nur 1 Antwort, 4 falsche streichen) geschädigt, was zur Entstehung von Tumoren führen kann. Abgebildet sind das Absorptionsspektrum der ,,Zielstruktur" sowie das Absorptionsspektrum einer Sonnenbrille. c) Schützt die Sonnenbrille mit dem abgebildeten Absorptionsspektrum die ,,Zielstruktur" im Auge (mit stichwortartiger Begründung)? 100-280 nm: UV C 280-315 nm UV B 315-400 nm UV A Absorptionsspektrum der Sonnenbrille Absorptionsspektrum der „Zielstruktur“ 260 nm Wellenlänge [nm] 16.80) Welche zwei Aussagen zum Thema ,,oxidativer Stress" treffen zu (= sind richtig)? A) Das in der Glutathionperoxidase vorkommende Selenocystein wird posttranslational in das Protein eingebaut B) Oxidativer Stress wird auch endogen erzeugt, z.B. durch die Myeloperoxidase C) Membranlipide und Speicherlipide sind gleichermaßen durch oxidativen Stress gefährdet D) Malondialdehyd ist ein Markermolekül zur quantitativen Bestimmung der Lipidoxidation 220 Stephan Gromers Biochemie-Skript 221 16.81) Welche Aussage über 2,3-Bisphosphoglycerat (BPG) ist falsch? A) Ein Molekül Desoxyhämoglobin bindet vier Moleküle BPG B) HbA hat eine höhere Affinität zu BPG als HbF C) Bei der Höhenanpassung steigt in den Erythrozyten der BPG-Spiegel D) Bei pH 7.3 trägt BPG 5 negative Ladungen 16.82) Zur Verdauung. Eine unerwünschte Nebenwirkung von antiinflammatorischen (entzündungshemmenden) Pharmaka, wie z.B. Aspirin®, ist das Auftreten von Magengeschwüren bei kontinuierlicher Aufnahme. Erklären Sie diese Nebenwirkung. 16.83) Nennen Sie die drei Parameter, die die Fluidität biologischer Membranen beeinflussen: 1. ................................ 2. ................................ 3. ................................ 16.84) Die Xanthinoxidase katalysiert die Oxidation von ........................ zu Xanthin und von Xanthin zu .............................. . Bei beiden Reaktionen entsteht dieselbe giftige Sauerstoffverbindung und zwar ........... . Nennen Sie ein Enzym, das diese toxische Sauerstoffverbindung direkt entgiften kann. .................................... 16.85) Benennen Sie die dargestellten Moleküle (je 1 Teilpunkt) + HO NH3 HO N(CH3)3 ......................................... (1 Teilpunkt) + ......................................... (1 Teilpunkt) + NH3 COO ......................................... (1 Teilpunkt) Alle drei Moleküle sind wesentlicher Bestandteil einer Substanzklasse. Wie heißt sie und welche Funktion hat sie in der Zelle? Name : ..................... Funktion: .................. (Zusammen 1 Teilpunkt) HO 16.86) Zur Funktion von Cholesterinderivaten Cholesterinmetabolite spielen in verschiedenen metabolischen Prozessen eine wichtige Rolle. Geben Sie für jeden Prozess einen beteiligten Cholesterinmetaboliten an. Aktivierung von Gluconeogenese und Lipolyse (1 Teilpunkt) Rückresorption von Na+ und Cl- im Nierentubulus (1 Teilpunkt) Bei Cholesterintransport durch LDL (1 Teilpunkt) 221 Stephan Gromers Biochemie-Skript 222 16.87) Das Molekulargewicht (MR) freier Glucose ist 180. Wie groß ist MR, eines Glucosemoleküls im Glykogen? .............. Um wieviel steigt der Blutlactatspiegel (mmol/l), wenn durch Arbeit unter anaeroben Bedingungen 81 g Muskelglykogen in Lactat umgewandelt wird? Nehmen Sie an, dass die extrazelluläre Körperflüssigkeit 40 l beträgt. (3 Punkte ohne Teilpunkte) 16.88) Benennen Sie die folgenden 3 Moleküle: H O O H H OH 2- O PO 3 H H OH H OH H O H 2- PO 3 - O H OH H O H H 2PO 3 ................... ........................... ......................... Welches dieser Moleküle spielt im Lipidstoffwechsel nicht aber im Kohlenhydratstoffwechsel eine essentielle Rolle? (4 Punkte davon 4 Teilpunkte) 16.89) Zum Glucose Transport Beschreiben Sie kurz die prinzipiellen Merkmale a) des Eintransports der Glucose in die Darmmucosazellen und b) des Austransportes der Glucose aus den Mucosazellen ins Blut. 16.90) Benennen Sie die drei Moleküle: - HC H2C a) CO SCoA - COO - COO COO OH C O - ............... b) CH2 COO - ............... c) CH2 COO ............... 16.91) Zu Membranproteinen. Welche Antworten sind richtig? A. In Membranproteinen kann nur eine gerade Zahl von Transmembranabschnitten vorkommen. B. Ein solcher Transmembranabschnitt reicht aus, das Protein in der Membran zu verankern. C. Membranproteine enthalten Aminosäuren, die in anderen Proteinen nicht vorkommen. D. Membranproteine sind in den Membranen durch Abschnitte (Transmembrandomänen) verankert, die besonders reich an hydrophoben Aminosäuren sind. E. Hydrophobe Aminosäuren sind z.B. Alanin, Phenylalanin, Valin, Leucin. 222 223 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.92) Die Gene einer Reihe von Enzymen des Kohlenhydratstoffwechsels enthalten ein Glucocorticoid-Response-Element, das durch den Glucocorticoid-Rezeptor aktiviert wird und zu erhöhter Transkription entsprechender Gene führt. Welcher Stoffwechselweg wird induziert? 16.93) Zum Insulin: Welche Veränderung erfährt Insulin in einer Lösung, die 5 mM Mercaptoethanol (HS-CH2-CH2-OH) enthält? (1 Punkt) 16.94) Zur Regulation des Stoffwechsels. Insulin wirkt durch Bindung an den Insulinrezeptor. Dieser Rezeptor ist ein Rezeptorenzym. Welche enzymatische Aktivität besitzt er (1 Punkt)? ..................... 16.95) Detergentien bilden in wässrigen Medien Micellen, die in Gegenwart von Lipiden gemischte Micellen bilden. Nennen Sie ein körpereigenes Detergenz, welches diese Eigenschaft besitzt, und seine Funktion. Detergenz: ............ (1 Teilpunkt) Funktion: ..............(1 Teilpunkt) 16.96) Zu allosterischen Enzymen. 1. Allosterische Enzyme sind überwiegend oligomer. Sie bestehen aus wenigstens zwei Untereinheiten. 2. Die Untereinheiten können in einer T-Form (geringe Affinität zum Substrat) und einer R-Form (hohe Affinität zum Substrat) vorkommen. 3. Die T-Form ist in die R-Form umwandelbar und umgekehrt. 4. Allosterische Hemmstoffe stabilisieren die T-Form. Welche Antworten sind richtig (2 Punkte ohne Teilpunkte)? 16.97) Welche der folgenden Reaktionen wird nur dann ablaufen, wenn sie an eine zweite, energetisch günstige Reaktion gekoppelt ist? (2 Punkte, ohne Teilpunkte) A) 2 Pyruvat + 5 O2 → 6 CO2 + 6 H2O B) 6 CO2 + 6 H2O → Glucose + 6 O2 C) d Nucleosidtriphosphat → DNA D) Nucleobasen → Nucleosidtriphosphat 223 Stephan Gromers Biochemie-Skript 224 16.98) Die abgebildete Verbindung ist Zwischenprodukt bei zwei Stoffwechselwegen. Wie heisst die Verbindung? .................... (1 Punkt). In welchem Zellkompartiment entsteht sie bei der jeweiligen Biosynthese? (1 Punkt) Biosynthese Zellkompartiment O NH2 C O O - P O O - 16.99) Die Gleichgewichtskonstante der Reaktion H ADH H3C + + NAD + NADH + H+ H3C O OH ist 8×10-12 M. Auf welcher Seite liegt das Gleichgewicht? ..... Geben Sie die Verbindungen an, die überwiegend vorliegen. ....... . Unter welchen Bedingungen ist es möglich, eine quantitative Bestimmung dieser Substanz durchzuführen? .... (2 Punkte ohne Teilpunkte) 16.100) Biologische Membranen (2 Punkte) Welche Aussagen zu biologischen Membranen sind richtig a) Biologische Membranen sind frei durchlässig für Ionen b) Biologische Membranen benötigen für Ionen spezifische Transportsysteme c) Die verschiedenen Lipidklassen sind innerhalb einer biologischen Membran gleichmäßig auf die beiden Hälften der Lipiddoppelschicht verteilt d) Die Lipidzusammensetzung biologischer Membranen ist Gewebe- und Kompartimentspezifisch 16.101) Zur Regulation des Stoffwechsels: Bei Energiemangel oder erhöhtem Energiebedarf einer Zelle läuft der Citratcylus verstärkt ab. Nennen Sie eine Verbindung die den Citratcyclus aktiviert (2 Punkte) 16.102) Mittels SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese analysieren Sie einen tetrameren Proteinkomplex mit einem Molekulargewicht von 100.000 Da. Der Proteinkomplex besteht aus 4 identischen Untereinheiten, die über Disulfidbrücken verknüpft sind. Die SDS-Gelelektrophorese führen Sie in Gegenwart eines Disulfid-spaltenden Reagenzes durch. Nach der Gelelektrophorese transferieren Sie das Protein auf eine Membran und weisen es dort durch eine Immunreaktion mit einem spezifischen Immunglobulin aus Kaninchenserum (Erstantikörper) nach. Als Zweitantikörper verwenden Sie einen enzymgekoppelten Antikörper aus Ziege. a. Bei welchem Molekulargewicht detektieren Sie im SDS Gel eine Proteinbande? (0.5 Teilpunkte) 224 225 b. c. Stephan Gromers Biochemie-Skript Mit welchen Reagenzien können Sie Disulfidbrücken spalten?( Nennen Sie 1 Beispiel) (0.5 Teilpunkte) Mit welchem Antigen muss die Ziege immunisiert worden sein, damit der Zweitantikörper den Erstantikörper erkennt? (1 Teilpunkt) 16.103) Enzymatisch-optischer Test Im Praktikum haben Sie einen enzymatisch-optischen Test zur Glutamatbestimmung durchgeführt (Je 1 Teilpunkt). A. Mit welchem Enzym können Sie Glutamat bestimmen B. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung (Name oder Abkürzungen der Produkte / Edukte genügen) 16.104) Zur Lokalisation von Enzymen Welche der folgenden Enzyme sind nicht integraler Bestandteil der inneren Mitochondrienmembran? (2 Punkte ohne Teilpunkte) A. Glucokinase B. ATP-Synthase C. Carnitin-Acyltransferase D. Thiokinase E. Cytochrom-c-Oxidase F. Laktatdehydrogenase 16.105) Zelluläre Signaltransduktion (2 Punkte). Füllen Sie den Lückentext zum Sehvorgang aus: Das lichtempfindliche Chromoprotein von Stäbchenzellen ist …………… . Durch Energie eines absorbierten Photons wird eine Isomerisierung des Cofaktors 11-cis-Retinal zu …… ………. ausgelöst (1 Teilpunkt). In Folge werden benachbarte G-Proteine, die in den Stäbchen als …….……. bezeichnet werden, aktiviert. Diese G-Proteine führen innerhalb von Millisekunden zu einer Erhöhung/Erniedrigung der Konzentration an cGMP (bitte falsche Aussage streichen). (1 Teilpunkt) 16.106) Stoffklassen (1 Punkt) Bitte ordnen Sie den folgenden Begriffen die entsprechende Stoffklasse zu. A. Tyrosin …………… B. Thyroxin …………… C. Trypsin …………… D. Thymin …………… E. Thiamin …………… Stoffklassen: Aminosäure, Enzym, Hormon, Pyrimidin, Vitamin 16.107) Blut – Welche Aussage über 2,3-Bisphosphoglycerat (BPG) ist falsch? (2 Punkte) A. BPG erleichtert die Abgabe von Sauerstoff aus dem Hämoglobin. 225 226 Stephan Gromers Biochemie-Skript B. Adultes DesoxyHb hat eine höhere Affinität zu BPG als fötales DesoxyHb C. Ein Molekül Desoxyhämoglobin (DesoxyHb) bindet vier Moleküle BPG. D. In Erythrozyten ist die BPG-Konzentration 4-5 mM, in anderen Zellen kommt BPG kaum vor. E. Bei der Höhenanpassung steigt in den Eythrozyten der BPG-Spiegel. 16.108) Zelluläre Biochemie (2 Punkte; 2 Richtige = 1 Teilpunkt) Welche drei Aussagen zu Komponenten des Zytoskeletts sind richtig? ………… A. Intermediärfilamente sind aus Aktinmonomeren aufgebaut. B. Mikrotubuli sind aus Tubulin aufgebaute Polymere, die Polarität besitzen C. Tubulin ist ein GTP-bindendes Protein D. Aktin bildet über Disulfidbrücken helikale Filamente E. Aktinpolymere bilden zwei Grundformen: Aktinbündel und Aktinnetzwerke 16.109) Energiestoffwechsel – Welche 3 Antworten sind richtig? (2 Punkte; 2 Richtige = 1 TP) A. Menschliche Erythrozyten gewinnen ihre Energie ausschließlich aus der Oxidation von Fettsäuren B. Reife menschliche Erythrozyten besitzen keine Mitochondrien C. Ein hauptsächlicher Energielieferant in Hepatozyten sind Fettsäuren D. Peroxisomen können Fettsäuren abbauen E. Aus dem Abbau geradzahliger Fettsäuren kann Glucose aufgebaut werden 16.110) Welche der 3 folgenden Größen ist für die Geschwindigkeit einer Reaktion maßgebend? A. Freie Gibb’sche Energie B. Aktivierungsenergie C. Freie Standardenergie ∆G ∆G* ∆G0’ (1 Punkt) 16.111) Im Praktikum haben Sie mit dem Enzym Trypsin gearbeitet. Welche Antwort ist jeweils richtig? (1 Punkte; Je 0,5 Teilpunkte) A. Trypsin ist eine B. Trypsin spielt beim gesunden Menschen eine a) Endopeptidase Rolle bei der b) Exopeptidase a) Kollagenreifung c) Lipase b) Blutgerinnung d) Restriktionsendonuklease c) Proteinabbau durch das Proteasom d) Proteinverdauung e) DNA-Reparatur 16.112) Erythrozyten - Sie haben im Praktikum die Aktivität der Glutathionreduktase (GR) in Hämolysaten bestimmt. (3 Punkte; Je ein Teilpunkt) A. Ergänzen Sie das Coenzym in der folgenden Gleichung: 226 227 Stephan Gromers Biochemie-Skript + H+ + GSSG → 2 GSH + B. Die prosthetische Gruppe der GR ist das ……. . Nach Zugabe dieser Substanz zum Hämolysat einer Studentin steigt die gemessene GR-Aktivität von 0.8 auf 1.6 U/ml. Der Aktivierungskoeffizient (EGRAC) beträgt somit …… . Dies weißt auf einen Mangel an Vitamin ……… hin C. Bei der Entgiftung von H2O2 durch das Selenoenzym Glutathion-Peroxidase wird reduziertes Glutathion zu …………… oxidiert. Dabei wird in zwei GSH-Molekülen die Aminosäure …….. oxidiert. 16.113) Welches Molekül ist nicht direkt genetisch codiert? Richtig ist …. (2 Punkte) A. Gastrin B. Glucagon C. Glutathion D. Insulin E. Diphterietoxin 16.114) Welche beiden Aussagen über Kinasen sind falsch? (2 Punkte) A. Kinasen benutzen anorganisches Phosphat, mit dem sie ihre Substrate phosphorylieren B. Proteinkinase A wird durch cAMP aktiviert C. Kinasen phosphorylieren ausschliesslich Serinreste D. Kinasen benötigen Mg2+ als Cofaktor E. Die Phosphorylierung ist ein kovalente Modifikation 16.115) Glutathion (GSH) ist eine bedeutsame biologische Verbindung. Welche drei Aussagen zum Glutathion sind richtig? (2 Punkte, 2 richtige Antworten=1 Teilpunkt) A. Glutathion ist ein Tripeptid aus den Aminosäuren Glutamat, Cystein und Glycin B. Glutathion wird an den Ribosomen gebildet und kann daher im Erythrozyten nicht neu gebildet werden. C. Glutathion ist eines der wichtigsten niedermolekularen Antioxidantien. In den meisten Zellen liegt es in millimolarer Konzentration vor. D. Die Regeneration von reduziertem Glutathion (GSH) aus Glutathiodisulfid (GSSG) durch die Glutathionreduktase benötigt NADH und nicht NADPH. E. Die Glutathionreduktase besitzt als prosthetische Gruppe FAD F. Glutathion ist ein Vitamin. 16.116) Zelluläre Strukturen (1 Punkt ohne Teilpunkte) Welche drei Aussagen über Ribosomen sind richtig? A. Ribosomen sind reich an Glycolipiden B. Ribosomen sind die Orte der Proteinbiosynthese C. Ribosomen enthalten RNA D. Ribosomen enthalten eine DNA-Bindestelle E. Ribosomen enthalten eine Bindestelle für Aminoacyl-tRNA 227 228 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.117) Welche zwei Aussagen über den Transport von Glucose durch biologische Membranen sind richtig? (2 Punkte ohne Teilpunkte) A. Der Glucose Transporter der basolateralen Membran von Mucosazellen transportiert aktiv Glucose gegen einen Konzentrationsgradienten in die Lymphflüssigkeit B. Die Na+/K+-ATPase erzeugt einen Na+-Gradienten über die Plasmamembran der Mucosazelle, der für den Eintransport von Glucose aus dem Darmlumen benötigt wird. C. Der Eintransport von Glucose aus dem Darmlumen in die Mucosazelle erfolgt durch erleichterte Diffusion entlang eines Konzentrationsgradienten D. Die Glucoseaufnahme aus dem Blut in Erythrozyten ist ein sekundär aktiver Transport. E. Der Glucose-Transporter GLUT4 vermittelt die Insulin-abhängige Aufnahme von Glucose durch Muskel- und Fettzellen 16.118) Ordnen sie den angegebenen Proteinen die passenden Begriffe zu: (2 Punkte; 3 richtige Antworten = 1 Teilpunkt) a) Albumin 1) Aktivierung pankreatischer Zymogene b) Trypsin 2) Bildung von Acetyl-CoA c) Apo-Lipoprotein B100 3) Transport von Fettsäuren d) Pyruvatdehydrogenase-Komplex 4) Entzündungsmediator e) Interleukin-1 5) rezeptorvermittelte Endocytose 16.119) Mit welchen zellulären Strukturen steht der Golgi Apparat über Transportvesikel nicht in Verbindung (direkt oder indirekt)? (2 Punkte) A. Endoplasmatisches Reticulum B. Mitochondrien C. Lysosomen D. Sekretorische Granula E. Plasmamembran 16.120) Biologische Membranen (1 Punkt) Welche Aussagen zu biologischen Membranen trifft nicht zu? A. Die Lipiddoppelschicht ist für Ionen und polare Moleküle nicht oder nur wenig durchlässig. B. Triacylglycerine sind wesentlicher Membranbestandteil und erhöhen die Membranfluidität C. Die membranintegrierten Bereiche von Membranproteinen enthalten oft hydrophobe Aminosäuren D. Die innere Mitochondrienmembran ist besonders reich an Membranproteinen E. Die Biosynthese von Membranlipiden erfolgt überwiegend am glatten endoplasmatischen Retikulum 228 229 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.121) Zelluläre Biochemie (2 Punkte; 2 richtige = 1 Teilpunkt): Welche 2 Aussagen zu Chaperonen treffen zu? A. Chaperone spalten die Signalsequenz in Proteinen, nachdem diese in das endoplasmatische Retikulum transloziert wurden. B. Chaperone glykosylieren Proteine im endoplasmatischen Retikulum C. Chaperone unterstützen den Faltungsprozess von Proteinen D. Chaperone können durch erhöhte Temperatur, z.B. Fieber, induziert werden E. Chaperone katalysieren die Hydroxylierung von Prolin 16.122) Stoffwechselerkrankungen (2 Punkte; 3 richtige = 1 Teilpunkt): Ordnen Sie den Krankheiten in Liste 1 die pathophysiologischen Stoffwechselveränderungen (Liste 2) zu Liste 1 – Liste 2 – Krankheit Ursache der pathologischen Veränderungen A. Phenylketonurie a. Aggregation mutierter Hämoglobinmoleküle B. Sichelzellanämie b. Störung der Tyrosinaseaktivität C. Perniziöse Anämie c. Störung der Phenylalaninhydroxylase D. Thalassämie (eine bestimmte Form) d. Chronischer Cobalaminmangel E. Albinismus e. Spleißdefekt im β-Globingen 16.123) Zelluläre Strukturen (2 Punkte; 2 richtige = 1 Teilpunkt): Welche beiden Klassen von Molekülen müssen zwischen Zellkern und Cytoplasma transportiert werden? A. DNA B. RNA C. Proteine D. Lipide E. Kohlenhydrate 16.124) Leber (3 Punkte; 1 richtig = 0,5 Teilpunkt): Bilirubin entsteht als Abbauprodukt von ................ Bilirubin, das in extrahepatischen Geweben entsteht, mittels ........... zur Leber transportiert. Dort wird es mit ................ konjugiert und direkt in ............. ausgeschieden. Eine erhöhte Bilirubinkonzentration zeigt sich in einer .........-Färbung der Haut und Bindehaut. Das Symptom wird als ........... bezeichnet. 229 230 Stephan Gromers Biochemie-Skript Testate und Klausuren im Überblick Testat zum Einführungsversuch WS 1998/1999 2.35;4.16;2.27;3.53;7.57;2.42;1.9;2.33 Testat zum Einführungsversuch SS 1999 2.44;4.17;4.18;2.45;1.19;3.5;16.63;1.4 Zwischenzeitlich gab es kein schriftliches Einführungstestat wg. der Umstellung auf das Studienjahr. Vom WS 2001/2002 fehlt das 2. Einführungstestat. Sie werden vom BZH nicht mehr veröffentlicht, so dass ich hier auf Euere Hilfe angewiesen bin (ich bekomme sie nämlich auch nicht). Testat zum Einführungsversuch WS 2001/2002 3.62;1.30;2.56;4.9;4.19;4.11;3.63;1.31 Abschlussklausur Nummer 1 – WS 1998/1999 6.33;11.87;16.59;12.22;7.61;10.17;2.43;11.88;12.27;9.50;8.67;1.16;13.47;10.18; 16.60;9.51;3.54;9.52;14.24;6.34;15.16;14.25;11.89;5.31;9.53 Abschlussklausur Nummer 2 – WS 1998/1999 11.90;7.62;13.48;11.91;11.92;14.13;3.55;13.49;13.50;14.26;9.54;14.27;5.32;1.17; 16.61;14.28;12. 28;8.68;12.29;7.63;10.19;1.18;10.20;13.51;16.62 Abschlussklausur Nummer 1 – SS 1999 11.93;9.55;9.56;13.52;13.53;8.69;16.64;1.4;8.70;11.94;16.65;8.71;8.27;11.95;14.2 9;7.64;3.11;5.33;14.30;15.17;15.18;12.30;16.66;9.57;13.54 Abschlussklausur Nummer 2 – SS 1999 8.48;15.12;8.46;13.45;7.54;11.86;2.40;5.35;16.67;14.1;16.68;2.4;13.55;5.19;16.9; 5.34;15.19;12.31;11.1;9.58;13.17;8.72;2.8;13.56;16.69 Abschlussklausur Nummer 1 – WS 1999/2000 12.32;13.57;15.20;5.36;16.70;16.71;16.72;5.37;11.48;14.6;13.58;3.56;13.59; 13.60;8.73;16.73;16.77;2.46;9.1;6.35;16.74;12.33;2.47;16.75;11.96 Abschlussklausur Nummer 2 – WS 1999/2000 14.31;16.76;9.59;16.78;2.9;16.79;6.36;1.20;7.9;8.74;2.48;11.97;13.61;8.75;5.30; 8.76;14.10;8.5;16.80;2.41;3.57;12.34;12.35;16.81;14.32 Abschlussklausur Nummer 1 – SS 2000 14.33;6.37;1.21;16.82;11.98;12.36;5.38;11.99;9.60;1.22;11.100;7.65;3.58;8.77; 6.38;14.34;14.35;10.21;7.66;5.39;11.101;11.102;8.78;11.103;1.23 Abschlussklausur Nummer 2 – SS 2000 8.79;6.39;13.5;3.59;13.62;8.80;1.24;11.104;11.105;14.36;11.106;5.40;8.81;15.21; 11.107;2.49;5.41;12.34;14.37;7.67;13.63;6.40;9.61;12.38;3.20 Abschlussklausur Nummer 1 – WS 2000/2001 1.25;2.50;2.51;2.52;3.60;5.42;6.41;6.42;6.43;7.68;7.69;8.82;8.83;8.84;9.62;9.63; 9.64;11.108;11.109;11.110;11.111;12.39;13.64;16. 83;16.84 230 231 Stephan Gromers Biochemie-Skript Abschlussklausur Nummer 1 – Studienjahr 2000/2001 1.28;1.29;2.52;2.54;2.55;3.61;6.44;7.71;8.87;9.67;9.68;11.117;11.118;11.119;13.2 0;13.67;13.68;13.69;14.39;14.40;14.41;16.89;16.90;16.91;16.92 Abschlussklausur Nummer 2 – Studienjahr 2000/2001 1.26;1.27;2.53;5.43;5.44;5.45;5.46;5.47;7.70;8.85;8.86;9.65;9.66;11.112;11.113; 11.114;11.115;11.116;13.65;13.66;14. 38;16.85;16.86;16.87;16.88 Abschlussklausur Nummer 1 – Studienjahr 2001/2002 6.45;7.72;14.42;3.64;8.88;11.120;12.39;3.65;8.89;13.70;11.121;1.32;9.69;16.95; 11.122;14.21;16.96;11.123;10.22;16.93;5.48;16.94;7.73;1.33;9.70 Abschlussklausur Nummer 2 – Studienjahr 2001/2002 5.41;7.45;7.32;11.89;12.6;2.34;12.30;1.32;11.124;2.41;13.61;3.39;8.72;14.33; 14.43;6.24;13.71;16.69;10.21;13.14;8.47;13.72;9.41;9.32;8.76 Abschlussklausur Nummer 3 – Studienjahr 2001/2002 13.32;9.46;13.25;4.5;11.104;1.34;3.66;3.67;6.46;7.74;7.75;8.90;8.91;11.125; 11.126;11.127;12.40;13.73;14.44;15.22;16.97;16.98;16.99 Abschlussklausur Nummer 1 – Studienjahr 2002/2003 2.57;2.58;3.69;3.70;7.76;7.77;7.78;7.79;8.92;8.93;9.71;9.72;9.73;11.127;11.129; 11.130;12.41;12.42;13.74;13.75;14.45;14.46;16.99;16.100;16.101 Abschlussklausur Nummer 2 – Studienjahr 2002/2003 3.71;4.21;5.49;6.47;6.48;7.80;7.81;7.82;8.94;8.95;9.74;9.75;9.76;11.131;11.132; 11.133;12.42;13.76;13.77;13.78;13.79;14.46;15.23;16.102;16.103 Abschlussklausur Nummer 3 – Studienjahr 2002/2003 1.35 / 3.72 / 5.50 / 6.49 / 7.83 / 7.84 / 7.85 / 8.96 / 8.97 / 8.98 / 9.77 / 10.23 / 11.134 / 11.135 / 12.44 / 12.45 / 13.80 / 13.81 / 14.48 / 15.24 / 16.104 / 16.105 / 16.106 / 16.107 / 16.112 Abschlussklausur Nummer 4 – Studienjahr 2002/2003 1.36 / 2.59 / 3.73 / 5.50 / 6.50 / 7.86 / 7.87 / 7.88 / 7.89 / 8.99 / 8.100 / 8.101 / 9.78 / 9.79 / 11.136 / 11.137 /11.138 / 11.139 / 12.46 / 13.82 / 14.49 / 16.108 / 16.109/ 16.110 / 16.111 Abschlussklausur Nummer 1 – Studienjahr 2003/2004 2.60 / 3.74 / 6.42/ 6.51 / 7.90 / 7.91 / 7.92 / 8.102 / 8.103 / 8.104 / 9.80 / 9.81 / 11.140 / 11.141 / 11.142 / 11.143 / 12.47 / 13.83 / 13.84 / 13.85 / 14.50 / 16.114 / 16.115/ 16.116 / 16.117 Abschlussklausur Nummer 2 – Studienjahr 2003/2004 2.61 / 3.75 / 3.76 / 3.77 / 6.52 / 7.93 / 11.144 / 9.82 / 8.105 / 8.106 / 7.94 / 14.51 / 12.48 / 12.49 / 7.95 / 16.118 / 13.86 / 7.96 / 16.119 / 8.107 / 10.24 / 11.145 / 11.146 / 11.47 231 232 Stephan Gromers Biochemie-Skript Abschlussklausur Nummer 3 – Studienjahr 2003/2004 9.85 / 2.63 / 11.150 / 7.97 / 13.87 / 4.22 / 7.98 / 11.149 / 8.109 / 9.84 / 11.149 / 9.83 / 2.62 / 13.88 / 8.110 / 14.52 / 15.26 / 6.55 / 11.151 / 7.99 / 15.25 / 8. 108/ 6.54 / 7.100 / 12.50 Abschlussklausur Nummer 4 – Studienjahr 2003/2004 3.78 / 13.89 / 4.23 / 8.111 / 15.27 / 9.86 / 16.120 / 1.37 / 13.90 / 12.51 / 6.56 / 8.112 / 2.64 / 16.121 / 8.113 / 11.153 / 7.103 / 9.87 / 16.122 / 16.123 / 7.101 / 7.102 / 16.124 / 6.57 / 11.152 232 233 Stephan Gromers Biochemie-Skript Lösungen Fett unterlegt ist im Folgenden das, was so ungefähr als Lösungsweg angegeben sein sollte. Du kannst natürlich auch etwas weniger schreiben, aber ausführlichere Lösungen sind bei Rechnungen in der Regel am sichersten. Meine Kommentare müssen selbstverständlich nicht in die Lösung! Beachte: Bei einigen Lösungen sind zur Vertiefung Referenzstellen angegeben. Dabei bedeuten: (Sonstige Literaturstellen sind ausgeschrieben) TA = Koolman-Röhm; Taschenatlas der Biochemie; Thieme-Verlag (3. Aufl.) LP = Löffler-Petrides; Biochemie und Pathobiochemie; Springer-Verlag (7.Aufl.) LNC = Lehninger-Nelson-Cox; Prinzipien der Biochemie; Spektrum-Verlag (3.Aufl.) ST = Stryer; Biochemie; Spektrum-Verlag (5. Aufl.). Beispiel: TA: 144,322f bedeutet Taschenatlas Seite 144 sowie Seite 322+323 (f=folgende- d.h. die angegebene und die nächste; ff=fortfolgende; also mehr als 1) Bei Rechnungen sind Umformungen jeweils nach dem ´|´ angegeben. Dabei bedeuten leere Klammern ´( )´ das jeweils die ganze Gleichung als Argument dient. Beispiel: lg a = 10 | 10( ) ; bedeutet beide Seiten werden "hochgenommen" 10 Erg.: a = 10 Who is General Failure? And why is he reading my harddisk? Proudly made using Free Software 233 234 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1 Lösungen zu „Rechnungen: pH etc.“ Anmerkung zu allen Rechnungen unter Verwendung/Angabe von Da. 1 Da (von 1 Dalton, benannt nach John Dalton) ist die sogenannte relative Molekülmasse oder relative Molekularmasse (Formelzeichen Mr). Oftmals wird sie etwas inkorrekt als "Molekulargewicht" bezeichnet. 1 Da ist nebenbei kein gesetzliche Einheit (im Gegensatz zu kg etc.). Man bezieht dabei das Masse eines Moleküls auf die Masse von 1/12 des der Masse des Kohlenstoffisotops 126C (früher war es mal ein Wasserstoffatom, was vom Ergebniss fast das selbe ist, aber messtechnisch ist 126C leichter). D.h 1 Da = die absolute Masse von 1/12 12 -27 kg. Da im Periodensystem die relativen Atommassen jedes Elementes 6C = 1,66018×10 angegeben sind, kann man durch Addition der relativen Atommassen aller beteiligten Elemente eines Moleküls die relative Molekülmasse berechnen und diese in Dalton angeben. (Wenn man es genau betrachtet stimmt das auch nicht ganz, da ja E=m·c2, d.h. durch die Bindungsenergie geht Masse scheinbar verloren (kann man bei großen Molekülen messen)). 1 mol besteht nun aus 6,0220453..·1023 Teilchen(=NA = Avogadrozahl). Hat nun ein Molekül die relative Molekülmasse von z.B. 32 Da, so bedeutet dies, dass ein einzelnes Molekül 32×1,66018·10-27 kg = 5.312576·10-26 kg wiegt. D.h. 1 Mol dieser Teilchen wiegt 5.312576·10-26kg × NA = 5.312576·10-26 kg × 6,022045·1023= 3.19925733 316928·10-2 kg = 31.9925733316928 g also ungefähr die angegebenen 32 g pro mol. Man muss das ein-, zweimal durchrechnen dann wird klar, dass es so stimmt. Wichtig ist also der Zusammenhang zum MOL. Ergo, auch wenn viele (ich auch gelegentlich, wie im Skript zu sehen, aber auch "die offziellen") es tun, es ist i.B. BIOchemischer Jargon. Die Angabe Mr = xy g·mol-1 ist also eigentlich inkorrekt, denn Mr ist eine relative Angabe und der Zusammenhang zu g·mol-1 folgt indirekt. 1.1) a: Allgemein gilt: pH=pK+log [Base]/[Säure] hier also pH=6,8 + lg [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] Dihydrogenphosphat ist die Säure, weil es Di- also noch 2 abspaltbare Protonen hat. Natürlich hätte man auch die Formeln schreiben können: [HPO42-]/[H2PO4-] b: 7,8 = 6,8 + log [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] | - 6,8 1 = log [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] | 10( ) 10 = [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] 1.2) pH = pks + log [Anion] / [undissoziierte Säure] 7,4 = 4,4 + log [Anion] / [undissoziierte Säure] 3 = log [Anion] / [undissoziierte Säure] 103 = [Anion] / [undissoziierte Säure] 1000 = [Anion] / [undissoziierte Säure] 234 | -4,4 | 10( ) 235 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.3) pH = -lg [H+] 7 = -lg [H+] | × -1 -7 = lg [H+] | 10( ) -7 + 10 M = [H ] =100 nM (da nM=10-9M) Allgemein gilt: 1.) pK = -log Kd 2.) pH = pK + lg [Base]/[Säure] hier also pk=-lg 10-9 = -(-9) lg 10= 9 × 1= 9 7 = 9+lg [NH3]/[NH4+] | -9 -2 = lg [NH3]/[NH4+] | 10( ) 10-2 = [NH3] / [NH4+] | 1/ ( ) 102 = [NH4+] / [NH3] [NH4+] : [NH3] = 100 : 1 1.4) Allgemein gilt: pH=pK+log [Base]/[Säure] hier also pH = 6,8 + lg [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] 7,8 = 6,8 + log [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] | - 6,8 1 = log [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] | 10( ) 10 = [Hydrogenphosphat] / [Dihydrogenphosphat] |×[Dihydrogenphosphat] 10 × [Dihydrogenphosphat] = [Hydrogenphosphat] 50 ml=V(Dihydrogenphosphat)+V(Hydrogenphosphat) Der Konzentrationsanteil ändert sich proportional zum Volumenanteil. Daher kann man die oben ausgerechnete Beziehung 10×[Dihydrogenphosphat] = [Hydrogenphosphat] entsprechend übernehmen: 10×V(Dihydrogenphosphat) = V (Hydrogenphosphat) Dies setzt man nun ein (Substitution von V(Hydrogenphosphat)): 50 ml = 10×V(Dihydrogenphosphat)+V(Dihydrogenphosphat) 50 ml = 11×V(Dihydrogenphosphat) | /11 V(Dihydrogenphosphat)= 50 ml/11~ 4,55ml V(Hydrogenphosphat) = 50ml-4,55ml=45,45ml 1.5) Allgemein: pH=pK+log [Base]/[Säure];Hier also pH = 4,75 + lg [Acetat]/[Essigsäure] 5,75 = 4,75 + log [Acetat] / [Essigsäure] | - 4,75 1 = log [Acetat] / [Essigsäure] | 10( ) 10 = [Acetat] / [Essigsäure] | × [Essigsäure] 10 × [Essigsäure] = [Acetat] 100 ml = V(Essigsäure)+V(Acetat) Der Konzentrationsanteil ändert sich proportional zum Volumenanteil. Daher kann man die oben ausgerechnete Beziehung 10×[Essigsäure] = [Acetat] entsprechend übernehmen: 10×V(Essigsäure) = V (Acetat). Dies setzt man nun ein (Substitution von V(Acetat)): 100ml = 10×V(Essigsäure)+V(Essigsäure) 100ml = 11×V(Essigsäure) | /11 V(Essigsäure)= 100ml/11~ 9,09ml V(Acetat) = 100ml-9,09ml=90,91ml 235 236 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.6) 50% dissoziiert heißt [Säure]=[Anion-]. Da pH=pK+log [Base]/[Säure] → pK = pH - log [Base]/[Säure] = 4,5-log 1= 4,5 (Da log 1=0 !!) 1.7) pH = pK+log [A-]/[HA] 6 = 5 + log [A-]/[HA] 1 = log [A-]/[HA] 10 = [A-]/[HA] | -5 | 10( ) 1.8) pH = pK + log [Ac-]/[HAc] = 4,75 + log 10/1 = 4,75 + log 10 = 4,75 + 1= 5,75 1.9) HCl ist eine starke Säure, d.h. sie ist praktisch voll dissoziiert. → [H+]=[HCl] [H+] = 10 µM = 10×10-6 M=10-5M (=mol/l) Es musste in mol/l=M angegeben werden Der pH ist -lg [H+]=-lg 10-5= -(-5)lg10= 5×1= 5 1.10) Allgemein gilt pH=pK+lg [Base]/[Säure] hier also 4,75 = 5,75 + lg [Base] / [Säure] | -5,75 - 1 = lg [Base] / [Säure] | 10 () -1 10 = [Base] / [Säure] | 1/ () 10 = [Säure] / [Base] = 10 : 1 1.11) Allgemein gilt: pH=pK+log [Base]/[Säure] ;Hier also pH = 4,8 + lg [Acetat] / [Essigsäure] pH = 4,8 + lg 10 / 1 (Konzentrationen gleich → kürzen sich raus) pH = 4,8 + 1 = 5,8 1.12) Die Frage ist also: Entspricht die Menge Alkohol im Körper der feuchtfröhlichen Dame der Menge Alkohol die in 3 Glas Pils enthalten sind? A = c×p×r = A = 0,9%o × 67 kg × 0,6 = 9×10-4×67 kg×0,6 = 0,9×67 g×0,6 = 36,18 g Sie hat also rund 36g Alkohol im Körper. 3×0,3 l × 5% = 0,9 l × 0,05 = 0,045 l = 45 ml (reiner Ethanol) 45 ml × 0,8 g/ml = 36 g Ethanol in 3 Glas Pils Ja, sie sagt die Wahrheit, sie hat mindestens 3 Glas Pils getrunken. 1.13) pH=-lg c(H+) | ×(-1) | 10() + -pH c(H )=10 → c(H+Magen)/c(H+Dünndarmflsg.)=10-2/10-8=10-2-(-8)=106=1 000 000=Faktor 236 Stephan Gromers Biochemie-Skript 237 1.14) O HO P OH OH pKs1 O HO P O OH pKs2 - O O P O OH pKs3 O - O P OO Beachte: Nur die Fett markierten Formeln sind anzugeben. Auch HPO42-, PO43- wäre richtig (eigentlich sogar richtiger, weil die deprotonierte Phosphorsäure mesomere Struktur hat. →Ursache der Azidität!) Da der pH vorgegeben ist muss man sich aus der oberen Reihe die Formeln raussuchen, die diesem mit dem pK-Wert am nächsten liegen. Ergo:HPO42-, PO43-. Dann kann man in die pH-Gleichung (nach Umformung) einsetzen: pH = pKs + lg c(Base)/c(Säure) | -pKs pH - pks = lg c(Base)/c(Säure) | 10() c(Base) / c(Säure) = 10(pH-pks) c(Base)/c(Säure) = 100 =1 2HPO4 und PO43- liegen also in gleichen Konzentrationen vor. Wer aufgepasst hat hat das schon deswegen gesehen, weil pKs=pH war und für diesen Zusammenhang eben dies gefordert ist. 1.15) Es liegt ein Acetatpuffer vor mit pH=4.75. Da hier pH=pKs ist ist auch c(Essigsäure) = c (Acetat) (Siehe vorherige Aufgabe). Salzsäure ist eine starke Säure und protoniert das Acetat soweit es kann in vollem Umfang. Wir müssen also berechnen wieviel Protonen durch die zugegebene HCl eingetragen werden und wieviel Acetat da ist. H+ durch HCl: 10 ml × 1 mol/l= 10 mmol 0,2 M Acetatpuffer: Da c(Essigsäure)=c(Acetat) müssen die Einzelkonzentrationen jeweils 0,1 M sein. Ergo: Acetat: 1 Liter × 0,1 mol/l= 0,1 mol= 100 mmol. Davon werden nun 10 mmol zur Essigsäure protoniert. Es bleiben 90 mmol übrig. Die Essigsäure war vorher ebenfalls 100 mmol. Dazu kommen jetzt weitere 10 mmol. Für das pH bedeutet das: pH=pKs+lg c(Base)/c(Säure). Durch die Zugabe der 10 ml verändert sich das Volumen und damit die Konzentrationen. Glücklicherweise betrifft dies beide Konzentrationen, so dass sich dieser Effekt herauskürzt. Merke. Verdünnen hat theoretisch (in der Praxis allerdings meist schon etwas, da eigentlich nicht die Konzentrationen sondern die sogenannten Aktivitäten relevant sind) keinen Einfluss auf das pH. (Die damit verbundene Säurezugabe natürlich schon) Ergo: pH=4,75+lg (n(Base)/n(Säure))= 4,75+lg 90/110=4,75 + lg 0,82= | Da nur lg 0,8 angegeben weiterrechnen mit diesem 4,75+lg 0,8=4,75 + (-0,1)=4,65=pH (wer mit Taschenrechner rechnet erhält pH=4,66) Wenn die 10 mmol H+ in 1 Liter gelandet wären ohne Puffer, so wäre das pH: pH=-lg c(H+)=-lg (10 mmol/l) = - lg (10-2 mol/l) = - ( -2)×lg 10 = 2 1.16) pH=pK+lg [Base]/[Säure]=4.75 +lg (0,1M/0,2M)=4.75+lg 0,5=4,75-0,30=4,45 237 238 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.17) pH=pK+lg [Base]/[Säure] | -lg [Base]/[Säure] pK=pH-lg [Base]/[Säure]=2,9-lg (10mM / 100mM)=2,9 – lg 10-1=2,9 +1= 3.9 1.18) HCl ist eine starke Säure. Somit ist [HCl]=[H+]. Die 1 M HCl ist D=1000 ml/200ml=5 verdünnt. Somit ist [H+]=1 M/5=0,2 M. pH=-lg [H+]=-lg 0,2=-lg (2 ×10-1)=-(lg 2+lg 10-1) = -lg 2 -(-1)=-0,3 +1=0,7 1.19) Allgemein gilt: pH=pKD+lg [Base]/[Säure] 7 = 9+lg [NH3]/[NH4+] | -9 -2 = lg [NH3]/[NH4+] | 10( ) -2 + 10 = [NH3] / [NH4 ] | 1/ ( ) 102 = [NH4+] / [NH3] [NH4+] : [NH3] = 100 : 1 1.20) Allgemein gilt: pH=pK+log [Base]/[Säure] ; hier also pH = pK + log [HPO42-] / [H2PO4-] 7,8 = pK + log [HPO42-] / [H2PO4-] In der obigen Gleichung fällt die Einheit für die Konzentration heraus. Daher kann man wie folgt umformen (und mit absoluten Mengen anstelle von Konzentrationen rechnen). [HPO42-] / [H2PO4-] = 10 ml×0,1 M / (1 ml×0,1 M) = 1 / 0,1 = 1 / 10-1 = 10 Eingesetzt in die Henderson-Hasselbach-Gleichung: 7,8 = pK + log 10 7,8 = pK + 1 | -1 pK = 6,8 1.21) Angemerkt sei, das in der Originalfrage die Formel der protonierten Aminosäure falsch war : Anyway. Aus der Reaktionsgleichung wird klar (neutrale Aminosäure. Daher spielt R keine Rolle) das pro Aminosäuremolekül ein Proton benötigt wird. Zur vollständigen Protonierung wurden 5 ml×0,1 M HCl = 5×10-3 l ×0,1 mol×l-1 = 5×10-4 mol= 0,5 mmol Protonen benötigt. Folglich sind auch 0,5 mmol Aminosäure vorhanden. Diese wiegen 0,2 g. Ergo 0,2 g ≡ 0,5 mmol = 5×10-4 mol Mr = x ≡ 1 mol Mr = x = 0,2 g×1 mol / 5×10-4 mol = 400 g 1.22) RNH3+→ RNH2 + H+ Für diese Reaktion ist pK 9,7. pH=pK+log [Base]/[Säure] ; hier also pH = 9,7 + log [RNH2] / [RNH3+] Entweder weiß man, dass bei pH = pKs 50% als Base und 50 % als Säure vorliegt und ±2 jeweils 1% bzw. 99% oder aber man rechnet: 238 239 Stephan Gromers Biochemie-Skript [RNH2]+[RNH3+] = 1 = 100% - Für [RNH2] / [RNH3+] = 0,01 / 0,99: Ohne Elektrohirn wird’s schwer, daher 0,99 ≈1 : pH= 9,7 + log 0,01 = 9,7 + log 10-2= 9,7 + (-2) = 7,7 - Für [RNH2] / [RNH3+] = 0,5 / 0,5: pH= 9,7 + log 1 = 9,7 + 0 = 9,7 - Für [RNH2] / [RNH3+] = 0,99 / 0,01: s.o. daher 0,99 ≈1 : pH= 9,7 + log 1/0,01 = 9,7 + log 102= 9,7 + 2 = 11,7 1.23) 1. Stufe: H3PO4 → H2PO4- + H+ 2. Stufe: H2PO4- → HPO42- + H+ pK = 7,2 Somit liegen H2PO4- und HPO42- im Gleichgewicht vor. Allgemein gilt: pH=pK+log [Base]/[Säure] ; hier also pH = pK + log [HPO42-] / [H2PO4-] 7,6 = 7,2 + log [HPO42-] / [H2PO4-] | - 7,2 0,4 = log [HPO42-] / [H2PO4-] | 10( ) 0,4 = 210 [HPO4 ] / [H2PO4 ] Aus der angegeben Liste entnehmen wir 100,4 = 2,51 =[HPO42-] / [H2PO4-] 1.24) Früher gab es in der Schule Fleißnoten. Heute gibt es Biochemie-Klausurfragen. Völlig Sinn- und Zweckfrei. Na gut Säure → Base + H+ pK = 6 pH=pK + log [Base]/[Säure] | -pK pH – pK = log [Base]/[Säure] | 10( ) 10pH-pK = [Base] / [Säure] und damit pH Base/Säure 4 104-6 = 10-2 = 0,01 5 105-6 = 10-1 = 0,1 6 106-6 = 100 = 1 7 107-6 = 101 = 10 8 108-6 = 102 = 100 1.25) pH=6 ist hier der isoelektrische Punkt der Aminosäure, den (3+9)/2 = 12/2 = 6. Bei diesem pH-Wert ist die Aminosäure nach außen ungeladen. H pH = 2.0 H C COOH 3 C + CH NH 3 3 R H pH = 6.0 COOH- C 3 C + CH NH 3 3 R H pH = 10.0 COOH- C 3 C CH NH 2 3 R 1.26) a) Eine allgemeine Überlegung zur Puffergleichung (pH=pKS(äure)+lg c(Base)/c(Säure) ): Für den Fall, das der pH-Wert um eins über dem pKs-Wert liegt, berechnet sich das Verhältnis Säure zu Base wie folgt: pKs+1=pKs+ lg [B]/[S] | -pKs 239 240 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1 = lg [B]/[S] | 10( ) 1 10 =[B]/[S] | ×[S] 10×[S] = [B] Wenn nun [S]+[B]=1(=100%) ergibt sich nach einsetzen 10×[S] = 1-[S] |+[S] 1 = 11×[S] | / 11 [S] = 1/11 ≈ 0.1=10%. Folglich liegen bei einem pH eine Stufe über dem pKs-Wert 90% der Substanz als Base und 10 % als Säure vor. Nach dem selben Ansatz berechnet für pH=pKs±2 ergibt sich folgendes (gerundet): pH Base Säure 1% 99 % pH = pKs –2 10 % 90 % pH = pKs –1 50 % 50 % pH = pKs ±0 90 % 10 % pH = pKs +1 99 % 1% pH = pKs +2 pH 0 Phosphorsäure H3PO4, denn der erste pK (=2.2) ist soweit von pH 0 entfernt, dass die Phosphorsäure kaum ein Proton los werden kann (über 99 % Säure) pH 4 Dihydrogenphosphat H2PO4-, denn der zweite pK (=7.2) ist noch soweit entfernt, dass das zweite Proton noch nicht abgegeben werden kann, das erste Proton (über 99% „Base“ des H3PO4/H2PO4—Säure-Base-Paares) aber schon praktisch vollständig. pH 9 Hydrogenphosphat HPO42-, Überlegung wie eben pH 14 Phosphat PO43b) Bei dieser Mischung ist NaH2PO4 die Säure und Na2HPO4 die Base. Diese seien gleich konzentriert. pH=pKSäure+lg c(Base)/c(Säure)= 7.2 + lg c(Na2HPO4)/c(Na2HPO4). Da die Konzentration von NaH2PO4 und Na2HPO4 laut Aufgabe gleich sein sollen, ist das Verhältnis = 1 und somit lg 1 = 0. Daraus folgt pH=pKSäure=7.2 1.27) Entscheidender Zusammenhang. pH + pOH =14. pOH = -lg [OH-] = -lg 5×10-3 = -(lg 5 + lg 10-3) = -(lg 5 + (-3) lg 10) = -(lg 5 – 3) = pOH = -(0.7 – 3) = 2.3 pH = 14 – pOH = 14- 2.3 = 11.7 1.28) pH= - lg [H+] × (-1) - pH = lg [H+] 10( ) 10-pH = [H+] Ergo [H+] = 10-0 = 1 mol/l pOH + pH = 14, ergo pOH = 14 – pH = 14 – 0 = 14 pOH = - lg [OH-] Analog ergibt sich [OH-] = 10-pOH = 10-14 mol/l 240 241 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.29) Der physiologische pH ist 7.4. Eine geeignete Puffersubstanz hat seinen pKs möglichst nahe am gewünschten pH, denn eine Puffersubstanz puffert am besten im Bereich pKs ± 1. Wenn eine Substanz mehrere pKs-Werte besitzt, kann man sie für verschiedene Pufferbereiche einsetzen, jeweils ideal im Bereich eines pKs ± 1. Wir sollen bei pH 7.4 puffern. Wir müssen also in der Liste den pKs-Wert finden, der hier am nächsten liegt. Dies ist der pK2 von Histidin mit 6.1. Nach obiger Regel (pKs ± 1) ist auch der nicht ideal, aber in der Liste gibt es halt nichts besseres. (Zellphysiol. wichtig.) 1.30) Je stärker eine Säure ist, umso kleiner ist ihr pKS-Wert. .... der isoelektrische Punkt eines Moleküls klar zu unterscheiden. .... pH-Wert, bei dem das Molekül ungeladen ist und deshalb ..... Bei pH > I.P. ist das Molekül negativ geladen. Am IP ist das Molekül also ungeladen. Wenn der pH steigt enthält die Lösung weniger H+. damit werden „potentiel“ verfügbare Protonen am Molekül dissoziieren und das Molekül wird negativ geladen. Umgekehrt, wenn der pH der Lösung saurer gemacht wird, werden die Protonen an protonierbare Stellen des Moleküls binden und es damit positiv geladen machen. Das Molekül muss positiv (bei pH<IP> bzw. negativ (pH>IP) geladen sein, denn am IP ist es ja ungeladen. Für Fans: Ganz sauber ist das nicht. Die hier gegebene Definition des IP. Ist eigentlich die des isoionischen Punktes. In der Regel sind diese identisch, bei Proteinen jedoch kann es schon mal vorkommen, das sie divergieren. Aber das nur am Rande. 1.31) Allgemein gilt: pH=pKs+log [Base]/[Säure] ; hier also: pH = pKS + log [Na-Acetat] / [Essigsr.] Im Bruch [Na-Acetat] / [Essigsr.] kürzen sich die Einheiten heraus, so dass wir auch einfach das angegebene Verhältnis 10:1 = [Na-Acetat] / [Essigsr.] einsetzen können pH = 4.75 + log 10/1 = 4.75 + lg 10 = 4.75 + 1 = 5.75 1.32) Allgemein gilt: pH=pK+log [Base]/[Säure] ; hier also 4 = 5 + log [Base] / [Säure] Dabei ist angegeben das [Säure]= 0,1 mol/l sei. Ergo 4 = 5 + log [Base] / 0,1 mol/l | -5 -1 = log [Base] / 0,1 mol/l | 10( ) -1 10 = [Base] / 0,1 mol/l | × 0,1 mol/l [Base] = 10-1× 0,1 mol/l = 10-1 × 10-1 mol/l = 10-2 mol/l = 0,01 mol/l =10 mM 1.33) Die Frage ist etwas unglücklich gestellt. Wissen will man hier nichts über den pH, sondern wieviel molar (mol/l) die Phosphatlösung ist. Man hätte hier auch ein anderes Molkülpaar nehmen können. Teilchenzahl nges gesamt: nges= 5 ml × 50 mM + 2 ml × 15 mM 241 Stephan Gromers Biochemie-Skript 242 nges = 5×10 l × 50×10-3 mol/l + 2×10-3 l × 15×10-3 mol/l = 250×10(-3+ (-3)) mol + 30×10(-3+(-3)) mol = 250×10-6 mol + 30×10-6 mol = 280×10-6 mol Gesamtvolumen Vges = 5 ml + 2 ml = 7 ml = 7×10-3 l Konzentration cMischung = nges/Vges = 280×10-6 mol/7×10-3 l= 40×10-3 mol/l = 40 mM -3 1.34) Es gilt Henderson-Hasselbalch: pH = pKS + lg [Acetat]/[Essigsäure] 5,75 = 4,75 + lg [Acetat]/[Essigsäure] | -4,75 1 = lg [Acetat]/[Essigsäure] | 10( ) 10 = [Acetat]/[Essigsäure] | × [Essigsäure] [Acetat] = 10×[Essigsäure] Die Aufgabe ist etwas unklar, denn es wird nicht gesagt was für einen Anteil man berechnen soll (Prozentual, Konzentration). Aus der offiziellen Lösung ersieht man, das die Konzentration berechnet werden sollte. Angegeben ist das es ein 0.2 M Acetatpuffer sei. Das bedeutet die Summe aller „möglichen“ Acetate = 0.2 mol/l ist: ([Acetat] + [„H–Acetat“=Essigsäure]=0.2 M) [Acetat] + [Essigsäure] = 0.2 M | - [Acetat] [Essigsäure] = 0.2 M – [Acetat] Oben eingesetzt ergibt sich hieraus: [Acetat] = 10×(0.2 M – [Acetat]) [Acetat] = 2 M – 10×[Acetat] | +10×[Acetat] 11×[Acetat] = 2 M | / 11 [Acetat] = 2 M / 11 Eingesetzt in [Acetat] = 10×[Essigsäure] ergibt sich 2 M / 11 = 10 × [Essigsäure] | / 10 [Essigsäure] = 2 M / 110 = 0,018 M (Sorry, es kommt was periodisches raus. Das sorgt ohne Taschenrechner oft für Unsicherheit, weil normalerweise darauf geachtet wird, dass die Zahlen „schön“ sind) Wenn man die Aufgabe als Berechnung des prozentualen Anteils versteht wird es kürzer: [Acetat] = 10×[Essigsäure] und [Acetat]+[Essigsäure]=100% ergeben eingesetzt 10×[Essigsäure] + Essigsäure = 100% 11×[Essigsäure] = 100% | /11 [Essigsäure] = 9,1% (hieraus lassen sich auch die 0.091×0.2 M = 0,018 M errechnen) 1.35) A) pH = pKa + lg [Base]/[Säure] pH = 4.75 + lg [Na-Acetat]/[Essigsäure] pH = 4.75 + lg 50 mM/100 mM pH = 4.75 + lg 0.5 = 4.75 + (-0,3) = 4.45 B) Richtig ist b) = das pH bleibt im wesentlichen unverändert. Da in der Puffergleichung pH = pKa + lg [B]/[S] steht, ändert sich an diesem Verhältnis [B]/[S] durch Verdünnung nichts, da beide Konzentrationen, die der Base und die der Säure, in gleichem Umfange kleiner werden. 242 243 Stephan Gromers Biochemie-Skript (Das ist übrigens nur die halbe Wahrheit. Einige Puffer reagieren durchaus etwas (z.B. Tris). Das liegt daran, dass eigentlich sog. Aktivitäten und nicht einfach nur Konzentrationen maßgeblich sind. Aber das nur für Fans der Materie) 1.36) pH = pKa + lg [Base]/[Säure] pH = 4.75 + lg [Na-Acetat]/[Essigsäure] 5.75 = 4.75 + lg [Na-Acetat]/[Essigsäure] | - 4.75 1 = lg [Na-Acetat]/[Essigsäure] | 10 ( ) 10 = [Na-Acetat]/[Essigsäure] | · [Essigsäure] [Na-Acetat] = 10·[Essigsäure] VNa-Acetat + VEssigsäure = 22 ml Wichtig ist jetzt, dass die Lösungen äquimolar sind. Da im Bruch lg [Acetat] / [Essigsäure] die Einheiten wegfallen, kann man dort auch Volumina einsetzen, wenn die Konzentrationen identisch sind. Somit gilt: VNa-Acetat = 10 ·VEssigsäure Dies eingesetzt in die Gleichung VNa-Acetat + VEssigsäure = 22 ml ergibt 10 ·VEssigsäure +·VEssigsäure = 22 ml 11·VEssigsäure = 22 ml | : 11 VEssigsäure = 2 ml 1.37) [Lactat] pH=pK Slg [Milchsäure] 100 mM 4,9=pK Slg ∣ −lg 10 (=-1) 10 mM pK S=4,9−1=3,9 243 Stephan Gromers Biochemie-Skript 244 2 Lösungen zu „Rechnungen: Konzentrationen und Mengen“ 2.1) 1000 mmol/Liter(=1mol/l) entspricht 400 g 5 mmol/Liter entspricht x x = 400 g × 5 mmol/l / 1000 mmol/l x = 2 g = 2000 mg Es sind also 2000 mg im Liter. Also in 100 ml (=1/10 Liter) nur 1/10 davon= 200 mg/100 ml. 2.2) Anm.: Die Frage ist etwas unschön, da nicht gesagt wird, worauf sich die % beziehen (Denkbar ua. vol/vol, w(eight)/w, w/vol ...) Wir rechnen hier einfach mit w/w und sagen uns, dass 1ml ~ 1g . 1g entspricht 100% x entspricht 7 % x=1g × 7% / 100% x=0,07g 70.000 g entspricht 106 µmol 0,07 g entspricht y y=106 µmol ×0,07 g / 70000 g= 1 µmol → 1 µmol/ml 2.3) 0,9 mg/ml =0,9 g/l 180 g/l entspricht 1000 mmol/l 0,9 g/l entspricht x x= 1000 mmol/l ×0,9g/l / 180 g/l = 5 mmol/l=5 mM 2.4) a ) 750 l ×5/100= 75/2 Liter = 37,5 Liter 25 Liter entspricht 1 mol (Wer oben mit Brüchen weitergerechnet hat, spart Zeit u. schriftliche Division) 37,5 Liter entspricht x b) x=1 mol × 37,5 Liter / 25 Liter = 1,5 mol c) 1,5 mol entspricht 1,5mol × 32g/mol = 48g 2.5) Bei dieser Aufgabe schadet zuviel Nachdenken & Wissen ! Wer sich klar macht, dass man pro Glykogenmolekül 1 Molekül Wasser weniger braucht als es Glucose enthält und dieses Wissen umsetzt, kommt hier auf eine ohne Taschenrechner nur schwer zu lösende Aufgabe (Faktor n-1). Ob Sie dann auch als "Richtig" anerkannt worden wäre??? Aber der Reihe nach: Wir brauchen zur Hydrolyse eine O-glykosidischen Bindung 1 Mo244 245 Stephan Gromers Biochemie-Skript lekül Wasser. Somit sind die entstehenden Glucosemoleküle insgesamt um die Masse dieses Wassers schwerer als im Glykogen. Ausführliche Version: (Glc)n + n H2O Aus n × (180-18) g entstehen Aus 1,62 mg entstehen → n Glc n × 180 g x x=n×180g×1,62 mg/ (n×(180-18)g)=n×180 g×1,62 mg/ (n×162 g) =1,8mg 180g entspricht 106 µmol 1,8 mg entspricht y y=106µmol×1,8mg / 180g= 10 µmol Es geht auch simpler & schneller (Aber wer sieht das schon gleich??): 180-18=162 g 162 g /Glucoseeinheit entspr. 1 mol 1,62 mg entspr. 0,01 mmol=10 µmol 2.6) Ad 1: 40g/l entspr. 1000 mM 0,2g/l entspr. x x=1000 mM × 0,2 g/l / 40 g/l = 5 mM Ad 2: 40g/l entspr. 1000 mM 0,056g/l entspr. y y= 1000 mM × 0,056 g/l / 40 g/l = 1,4 mM Die physiolog. intrazelluläre [K+]~140mM (Andere Bücher, andere Zahlen ±15) 140 mM = 1,4 mM×D | /1,4 mM D=100 Ergo also 1:100 2.7) Nicht verwirren lassen! Hier wird zweimal fast das gleiche gefragt. 160g Hb/l Blut. Dieses Hb kommt beim Gesunden aus den Erys. Diese machen praktisch 100% vom Hämatokrit aus. a) 160 g Hb/l Blut / 0,5 l Ery/l Blut = 320 g Hb/l Ery b) 64000 g entspr. 1000 mM 320 g entspr. x x=1000 mM × 320 g / 64000 g =5 mM Ein interessantes Ergebnis! Hämoglobin ist ein rel. großes Protein. Trotzdem kommt es in millimolarer Konzentration vor, was normalerweise nur bei Metaboliten wie Glucose etc. der Fall ist. Normale Proteinkonzentrationen liegen deutlich (µM- nM) darunter. 245 246 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.8) 1. (180ml + 20ml) / 20 ml = 200 / 20 =10 2. (95 ml + 5ml) / 5ml = 100 / 5 = 20 2M / (10×20) = 2M / 200 =0,01M =10 mM 2.9) 1000 ml entspr. 10 mmol Fe 20 ml entspr. x x = 10 mmol Fe × 20 ml / 1000 ml = 0,2 mmol m= 56 g / mol × 0,2 mmol = 11,2 mg 2.10) 46 g/l entspr. 1000 mM 2,3 g/l entspr. x x=1000 mM × 2,3 g/l / 46 g/l= 50 mM 2.11) D1 = (5 ml+195 ml) / 5ml = 40 D2 = (5 ml+45 ml)/5 ml = 10 Dges= D1×D2 = 40×10=400 1mol/l = c×400 | / 400 c = 1/400 mol/l = 2,5 mmol/l 2.12) Es handelt sich bei beiden Zuckern um Disaccharide, da diese O-glykosidisch verbunden sind, fällt im vgl. zu den Monomeren jeweils formal ein H2O (Mr=16+2×1=18) heraus. Alle Monomere der beiden gesuchten Zucker sind Isomere der Glucose und somit genauso schwer wie diese. Deshalb ist a) Saccharose = O-1,2-(α-D-Glucospyranosyl)-β-D-Fructofuranosid : Mr = 2×180-18 = 342 g/mol b) Lactose = O-1,4-(β-D-Galactopyranosyl)-D-Glucopyranose Mr = 2×180-18 = 342 g/mol 2.13) 22 mg / 55 g/mol = 0,4 mmol = 400 µmol (Fe3+) Für 4000 Fe3+ wird 1 Ferritin benötigt. Für 400µmol wird x benötigt (Man mache sich immer wieder klar: mol = Mengenangabe) x = 1×400 µmol / 4000 = 0,1 µmol 2.14) 50 % w/v =50 g / 100 ml 100g entspricht 1 mol 50g entspricht dann x x=50/100×1 mol=0,5 mol (H2SO4) Diese 0,5 mol sind in 100 ml, so dass in 10 ml 0,5 mol/10=0,05 mol enthalten sind. Da H2SO4 + 2 NaOH → 2 H2O + 2 Na+ + SO42- brauchen wir 2×0,05 mol=0,1mol NaOH 246 247 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1000 ml entspricht 2 mol x entspricht 0,1 mol und damit x=1000 ml × 0,1 mol / 2 mol = 50 ml 2.15) a) 0,15 mol/l × 60 g/mol= 9 g/l Für 500 ml=0,5l wird also nur 9 g/l / 2 = 4,5 g benötigt b) 9 g in 1000ml x in 100ml x = 9 g × 100 ml / 1000 ml = 0,9 g = 0,9 % (w/v ; 0,9 g / 100 ml) c) 0,15 mol/l = 0,15 × 106 µmol/l = 150.000 µmol/l 150.000 µmol in 1000ml x in 1 ml x=150.000 µmol × 1 ml / 1000 ml =150 µmol 2.16) Wir üben Unterstufenmathematik ! Arithmetischer Mittelwert allgemein: (x1+x2+...+xi) / i Hier also: 20 = (x1+x2+x3+x4+28) / 5 |×5 100 = x1+x2+x3+x4+28 | -28 72 = x1+x2+x3+x4 Der neue Mittelwert ist: M = (x1+x2+x3+x4) / 4= 72 /4 =18 2.17) 1,9 ml × 0,8 g / ml = 1,52 g (Ethanol in 1000 ml) 46 g entspräche 1000 mmol/l 1,52 g entspricht x x=1000 mmol/l × 1,52 g / 46 g = 33,0 mmol/l 2.18) Sicher falsch ist [K+]. Dieser Wert ist 100% tödlich. Die Blutkaliumkonzentration schwankt im gesunden zw. 3,5 mM und 5 mM. Häufig entstehen zu hohe Kaliumwerte durch zu starkes Aspirieren oder extrem langes Stauen bei der Blutentnahme. Es kommt zur Hämolyse, wodurch das Ery-Kalium (150 mM) frei wird (desweiteren Saure Phosphatase, LDH1=HBDH...→ Infarktdiagnostik). Ein tatsächlich erhöhtes Kalium sieht man übrigens ggf. auch im EKG an einer großen, spitzen T-Welle. Der LD50-Wert für Ethanol i.v liegt bei der Maus bei 54mmol/kg (Forth/Henschler: Pharmakologie und Toxikologie). 2.19) 15 g in 100 ml (=1deciliter=1 dl) x in 1ml x=15 g × 1 ml / 100 ml = 0,15 g = 150 mg 2.20) a) Der Patient wiegt 80kg, d.h. wir brauchen 80 kg × 10 µg / kg = 800 µg Insulin In der Ausgangslösung sind 2 mg=2000 µg in 5 ml enthalten. 2000 µg entspricht 5 ml 800 µg entspricht x 247 248 Stephan Gromers Biochemie-Skript x=(5 ml × 800 µg) / 2000 µg = 4000 ml / 2000 = 2 ml Wir müssen 2 ml der Insulinstammlösung aufziehen. b) 5ml sollens sein. Da wir aus a) wissen, dass davon schon 2 durch die Insulinlösung belegt sind, brauchen wir 5 ml – 2 ml = 3 ml 0,9% NaCl Lsg. 2.21) Maltose besteht aus 2 Glucosemolekülen die unter H2O-Abspaltung 1,4-O-glykosidisch verbunden sind. Diese Maltose wird gespalten und vergoren: 1 Maltose + H2O → 2 Glucose → 4 Ethanol (+ 4 CO2 ) Mr(Maltose) = 2 × Mr(Glucose) - Mr(H2O) = 2 × 180 g/mol -18 g/mol= 342 g/mol In 1 ml sind 0,342%(w/v)=0,00342 g Maltose enthalten 342 g entspricht 1 mol 0,00342 g entspricht x x= 1 mol × 0,00342 g / 342 g= 1 mol × 342×10-5g / 342 g = 10-5 mol = 10 µmol Da nun aus 1 mol Maltose 4 mol Ethanol (s.o.)entstehen: 10 µmol Maltose × 4 = 40 µmol Ethanol. Es wird aber nur 70% vergoren, die Ausbeute ist also kleiner: 0,7 × 40 µmol = 28 µmol (Uff, geschafft!) 2.22) 0,92%o = 0,92 g/l (da ja 1 Promille 1 von 1000 und ein Liter bekanntlich 1000 ml. Mann/Frau kann natürlich auch anders rechnen !) 46 g/l = 1000 mmol/l 0,92 g/l = x x = 1000 mmol/l ×0,92 g/l / 46 g/l = 20 mmol/l = 20 mM 2.23) 2,4 mmol/l = 2400 µmol/l 2400 µmol/l × 0,25 = 600 µmol/l Bereich: 600-800 µmol/l und 3,2 mmol/l = 3200 µmol/l und 3200 µmol/l ×0,25 = 800 µmol/l 2.24) Zum Herleiten fehlt in der Klausur wohl Zeit und Ruhe. Dumpfes Auswendiglernen wird belohnt. Über den Sinn dieser Rechenübung lässt sich sowieso streiten. Anyway: Pro 1 Molekül Glucose entstehen etwa 30 Moleküle ATP die wie folgt Zustande kommen Gykolyse 2 ATP zur Aktivierung eingesetzt, 4 erhalten + 2 ATP 2 NADH gewonnen. Bei verlustfreiem Transport über + 5 ATP Malat-Aspartat-Shuttle. Gewinn je 2.5 ATP GAP/DAP-Shuttle Da dieser zumeist genutze Shuttle Verluste liefert, gehen (- 2 ATP) ATP’s verloren Pyruvat-DH-Komplex 2× 1 NADH + 5 ATP Citratcyclus Aus Succinyl-CoA je 2×1 GTP + 2 ATP 2× 3 NADH mit je 2.5 ATP + 15 ATP 2× 1 “FADH2” mit je 1.5 ATP + 3 ATP + 30 ATP 248 249 Stephan Gromers Biochemie-Skript Die ATPs aus NADH bzw. "FADH2" entstehen in der Atmungskette. Achtung ! Ältere Lehrbücher haben andere ATP Ausbeuten pro NADH (3) bzw “FADH2“ (2). Die neueren Werte ergeben sich durch den nicht 100%igen Wirkungsgrad. Es wird also mit 2,5 bzw. 1,5 ATP gerechnet. (ST: 579f). Man kommt dann nur auf 32 ATP/Glc. Da der verlustfreie Shuttle für das NADH meist nicht verwendet wird, sondern der Glycerin-P-Shuttle bleiben nur 30 ATP/Glc. 38 kg = 38000 g 500 g entspricht 1 mol ATP 38000 g entspricht x x = 38000 g × 1 mol / 500 g = 76 mol (ATP) Pro 1 mol Glucose entstehen 38 mol ATP Also werden 76 / 38 = 2 mol Glucose benötigt 2 mol ×180 g/mol = 360 g Glucose werden benötigt. 2.25) 58,5 g/l → 1000 mM (=1 M) 9 g/ l → x (9 g/l = 9 mg/ml; m kürzt sich) x=(1000 mM×9 g/l) / 58,5 g/l = 153,8 mM 2.26) Im Prinzip einfach. Man muss "nur" die Volumeneinheiten angleichen um dann locker weiterzurechnen. Dazu muss man wissen, das der Ausdruck µm3 (wie alle Kubikmeterangaben) eigentlich ungenau geschrieben ist.Korrekter wäre (µm)3=µ3m3. 4000 µm3 (= 4000 × µ3m3)= 4000× (10-6)3 m3=4000×10-18m3=4×10-15m3 1 m3 → 1000 l 4×10-15 m3 → x x=1000 l × 4×10-15m3/1 m3=4×10-12 l=4 pl=4000 fl (Vergleiche Ery: Durchmesser 7,5 µm → nur max. MCV~100 fl. Da merkt man das V~r3) 2.27) 376 g → 1 mol 1.88 mg → x x=1 mol ×1,88 mg / 376 g=0,005 mmol=5 µmol 5 µmol in 100 ml: 5 µmol / 100ml = 50 µmol/l 2.28) siehe auch 2.26) für Erklärung der Umrechnung 90 µm3(=90 µ3m3)=90×(10-6)3m3=90×10-18m3=90×10-15 l 34g → 100 ml=0,1 l x → 90 ×10-15 l x = 34 g×90×10-15l/0,1 l= 3,06×10-11 g=30,6 pg Hb pro Ery 2.29) Aus der Reaktionsgleichung C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O folgt 249 250 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6 mol ×44 g/mol CO2 aus 1 mol ×180 g/mol Glucose. 132 mg CO2 aus x Glucose. x=180 g×132 mg / (6×44 g)=90 mg Glucose 2.30) 0,9% heißt 0,9 g(=w(eight) in 100 ml(=v(olume)). 0,9 g / 100 ml=900 mg / 100 ml=9 mg/ml. 2.31) Umrechnen von mg/ml auf g/l: 2,8 mg/ml=2,8 g/l 56 g/l → 1 mol/l 2,8 g/l → x x=(1 mol/l ×2,8 g/l) / 56 g/l=(1000 mmol/l ×2,8 g/l) / 56 g/l =2800 mM / 56 = 50 mM 2.32) Also ich kenne einen Insulin-Belastungstest und einen Glucosetoleranztest. Ein Insulinglucosetoleranztest ist mir (und meinen Lehrbüchern der Inneren Medizin, einschließlich der "Bibel" Harrison‘s Principles of Internal Medicine unbekannt). Anyway: a) Wir brauchen für den Patienten: 80 kg ×0,11 IE/kg=8,8 IE Die Insulinlösung hat 22 IE/10 ml=2,2 IE/ml 2,2 IE→ 1 ml 8,8 IE→ x x=1 ml ×8,8 IE / 2,2 IE = 4 ml b) 5 ml - 4ml = 1ml. 2.33) Die Lösung hat 400 mg/5 ml = 80 mg/ml Cytostatikum in Ethanol. Wir brauchen für den Patienten: 2 m2 × 100 mg/m2 = 200 mg 80 mg → 1ml 200 mg → x x=200 mg × 1ml / 80 mg = 2,5 ml. (Das mir jetzt aber keiner auf die Idee kommt 2,5 ml dieser Ethanolischen Lösung so pur in die Vene zu jagen. Das macht ihr nur einmal! Das Infusionssystem muss bei den meisten Zytostatika lichtgeschützt sein! (Alufolie, ggf. Spezialinfusionsystem ! Lösen im Abzug !) 2.34) Pro Halbwertzeit wird der jeweilige Startwert halbiert. Ergo Nach 3 Wochen 0,5× 120 mg/l=60 mg/l Nach 6 Wochen (also 3 weiteren) 0,5 ×60 mg/l = 30 mg/l. (NICHT Null!!) 2.35) 20 % w/w(!) heißt 20 g in 100 g. Bei der angegeben Dichte von 1,05 g/ml der Lösung (reines Glycerin hat ungefähr 1,2. Woher man wissen soll, worauf sich die Dichte bezieht, bleibt das süße Geheimnis des Aufgabenstellers) stellen diese 100 g ein Volumen von: 1,05 g → 1 ml 250 Stephan Gromers Biochemie-Skript 251 100 g → x x= (1ml /1,05 g) ×100 g = 95,23 ml dar Die 20g Glycerin sind y mol: 92 g → 1 mol 20 g → y y=(1 mol / 92 g) × 20 g y=0,217 mol Diese 0,217 mol sind in 95,23 ml gelöst: Ergo c(Glycerin)=0,217 mol/95,23 ml=0,217 mol / 0,09523 l = 2,28 mol/l Wie man sieht kann man die Aufgabe auf diesem Weg nur langwierig ohne Taschenrechner lösen. Auf einem anderen Weg gehts etwas einfacher (aber wer kommt da drauf?) Da die 20% w/w ja auch für die Dichte 1,05 g/ml gelten kann man für 1 l rechnen. 0,2 g/g(=20% w/w) × 1,05 g/ml × 1000 ml = 210 g Glycerin in 1000 ml 210 g Glycerin in 1 l sind: 92 g/l → 1 mol/l 210 g/l → y y=(1 mol/l / 92 g) × 210 g = 2,28 mol/l (Hat jetzt immerhin eine schriftliche Division gespart) 2.36) C6H12O6 → 2 CO2 + 2 C2H5OH Ergo pro 1 mol Fructose 2 mol Ethanol. Wir haben 90 mg Fructose 180 mg → 1 mmol 90 mg → x x=(1 mmol/180 mg) × 90 mg=0,5 mmol=500 µmol (Fructose) Es könnten also 2 × 500 µmol= 1000 µmol Ethanol gebildet werden. Es wird aber nur 25% vergoren: Ergo 0,25×1000 µmol=250 µmol. 2.37) 1 µm=10-6m → Ergo 1 m= 106 µm. Beachte das µm2 eigentlich µ2m2 bedeutet. (Gilt natürlich auch für andere Präfixe) O=1,2×10-9 m2=1,2 ×10-9 (106µm)2=1,2 × 10-9×1012 µm2=1,2 × 103 µm2 = 1200 µm2 Oberfläche in µm2 O=4⋅r 2⋅ ∣ ÷4⋅ O r 2= 4⋅ ∣ ( ) r= O 4⋅ = 12004⋅3µm = 100 µm 2=10 µm ist der Zellradius 2 2.38) A) cStamm=cVerdünnt×D | /cverdünnt D=cStamm/cverdünnt = 0,9 / 0,15 = 6 B) Das Volumen ist hinterher D×VStamm= 6 × 500 ml = 3000 ml C) 3000 ml - 500 ml=2500 ml 251 252 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.39) 64000 g → 1 mol 160 mg → x x=1 mol/ 64000g × 160 mg= 2,5 µmol 1 mol Hb (4 Hämgruppen) kann maximal 4 O2 binden, ergo 4×2,5 µmol=10 µmol O2 Mr (O2)=2×16 g/mol=32 g/mol → 10 µmol × 32 g/mol = 320 µg 2.40) 70000 g → 1mol Albumin 70 g →x x=1 mol / 70000 g ×70 g=1 mmol Albumin 255 g → 1 mol Fettsäure 0,51 g → y y=1 mol / 255 g ×0,51 g = 2 mmol Verhältniss 1:2=Albumin:Fettsäure 2.41) 16 g/100 ml → 160 g/l Hb 64000 g/l → 1 mol/l Hb 160 g/l → x x=1 mol/l / 64000g/l × 160 g/l = 2,5 mM Hb im Blut. Das Hb ist aber in den Erys, die vom Volumen nur 50%(=Hkt) ausmachen. Ergo ist das „Hämoglobinverteilvolumen“ nur halb so groß und die Hb-Konzentration im Ery 2,5 mmol/ 0,5 l=5 mM. Da jedes Hb 4 Hämgruppen mit je 1 Fe2+ besitzt, beträgt die (Hämoglobin-) Hämgebundene Eisenkonzentration im Ery 4×5 mM=20 mM 2.42) Dges=D×(900 µl+100 µl)/100 µl=5×10=50 2.43) Dichte=m/V. Ein Liter der Lösung wiegt folglich m=1000 ml×1.25 g/ml = 1250 g Davon sind 30% H2SO4: 1250×0,3=375 g 100 g/l H2SO4 sind 1 mol Die 375g H2SO4 sind x mol: 100 g → 1 mol 375 g → y y=(1 mol / 100 g) × 375 g=3,75 mol Diese 3,75 mol sind in 1 l gelöst: Ergo c(H2SO4 30%ig)= 3,75 mol/l 2.44) Die 25 IE befinden sich in ¼ ml der 100 IE/ml Lösung. Ergo braucht man 0,25 ml 100 IE/ml Insulinlsg. Und 2-0,25=1,75 ml NaCl-Lsg. 2.45) 4,6 Vol % heißt 4,6 ml Ethanol pro 100 ml Bier. Ergo also 5 (da 5×100 ml Bier) × 4,6 ml=23 ml Ethanol. 252 253 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1 ml Ethanol entspricht 0,8 g 23 ml Ethanol entspricht x x=0,8 g ×23 ml/1ml = 18,4 g 2.46) 150 ml = 0,15 l. Darin sind 0,15 l × 1 mol×l-1=0,150 mol H+ enthalten. Diese werden auf 1 Liter verteilt. Ergo 0,15 mol×l-1. Da HCl vollständig protoniert ist pH=-log c(HCl) pH=-log 0,15 = -log 1,5×10-1=-(log 1,5 + log 10-1)= -(0,17-1)=0,83 2.47) 1 Glucose + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O Somit würden für 1 mol Glucose 6 mol O2 benötigt. 1 mol Gas entspricht 22,4 Liter (bei 0ºC und 1013 mbar). 6 mol somit 6×22,4 l =134,4 l 1 mol Glucose entspricht 180 g. 180 g Glucose ≡ 134,4 l O2 90 g Glucose ≡ x x = 134,4 l×90 g / 180 g = 67,2 l 2.48) Man muss sich klarmachen, dass nach jeder Halbwertszeit noch genau die Hälfte des vorherigen Bestandes da ist (Klar, dass es dafür auch ne Formel gibt: ) Also zum Zeitpunkt 0: 60 mg×l-1 Zum Zeitpunkt 3 Wochen (1. Halbwertszeit): 60 mg×l-1 / 2=30 mg×l-1 Zum Zeitpunkt 6 Wochen (2. Halbwertszeiten): 30 mg×l-1 / 2=15 mg×l-1 (Nicht Null !) 2.49) Acetyl-CoA +3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 +GTP + 2 H+ + CoA (ST: 539). 1 Acetyl-CoA liefert somit im Citratzyklus 3 NADH und 1 FADH2. Diese werden in der oxidativen Phosphorylierung oxidiert und benötigen hierfür (3+1) / 2= 2 O2 (Es entsteht ja Wasser ! “H2“ + ½ O2 → H2O). Somit würden für 1 mol Acetyl-CoA 2 mol O2 benötigt. 1 mol Sauerstoffgas entspricht 25 Liter. 2 mol somit 2×25 l =50 l 2.50) 18.000 g Myoglobin ≡ 1 mol 90 g ≡x x=90g/18000g×1mol=9/18×10-2×mol = 5 mmol Es befinden sich also 5 mmol Myoglobin in 1 kg Walmuskel. 1 Molekül Myoglobin bindet 1 Molekül O2. Ergo: 1 mol O2 bei 30°C ≡ 25 l 5 mmol O2 ≡y y=25 l × 5 mmol / 1 mol = 0,125 l = 125 ml 2.51) 50.000 g/mol × 0,4/100(=0,4%) = 200 g/mol 253 254 Stephan Gromers Biochemie-Skript Dies entspricht genau dem angegebenen MR von Tryptophan. Somit enthält das Protein genau einen (1) Tryptophanrest. 2.52) 200 g / l ≡ 1 mol /l 40 g / l ≡ x Ausgangskonzentration: x=1 mol/l × 40 g/l / 200 g/l = 0,2 mol/l = 200 mmol/l(=200 mM) Endkonzentration: 1 µmol/10 ml=1 µmol / 10 × 10-3 l = 0,1×103µmol/l = 0,1mmol/l(=0,1 mM) Endkonzentration × D=Ausgangskonzentration D=200 mM / 0,1 mM = 2000 2.53) Konzentration c × Volumen V = Molzahl n Ergo benötigen wir die Gesamtmolzahl unserer neuen Lösung und ihr neues Gesamtvolumen. Daraus kann man dann flux wieder die neue Konzentration berechnen. n: 1 ml×50 mM + 5 ml × 20 mM = 50 µmol + 100 µmol = 150 µmol (Nicht µM !!!) Das neue Volumen ist 1 ml + 5 ml = 6 ml oder 6×10-3 l. Die neue Konzentration ist somit 150 µmol / 6×10-3 l = 150 mmol / 6 l = 25 mmol/l = 25 mM 2.54) 1,2×104 kJ / 2 = 6× 103 kJ werden pro Tag zur ATP-Bildung herangezogen. Für die Bildung von ATP werden 55 kJ pro mol benötigt (∆G). 1 mol ATP entspricht 550 g. Somit können aus der zur ATP-Bildung verwendeten Energie 60 kg ATP gebildet werden. 6⋅10 kJ g ⋅550 mol =6⋅103⋅10 g=60 kg 55 3 kJ mol Wer nicht gleich das Molekulargewicht mit einbezieht, kann nicht kürzen und kommt etwas in Probleme weil 6×103 kJ / 55 kJ/mol eine periodische Zahl (109.0909.. mol) ergibt. Auch wenn einige der Annahmen dieser Aufgabe etwas „grenzwertig“ sind, ist das Ergebnis doch beeindruckend: Immerhin produzieren wir täglich etwa unser Eigengewicht in ATP. 2.55) Konzentration c × Volumen V = Molzahl n 4 mmol/l × 5×10-12 l = 4×10-3 mol/l × 5×10-12 l = 20×10-15 mol 20×10-15 mol × 6×1023 Moleküle/mol = 120×10(23-15) Moleküle = 120×108 Moleküle = 1.2×1010 Moleküle pro Zelle 2.56) 0,2 % (w/v=weight per volume) bedeutet 0,2 g auf 100 (wg. %) ml. Also 0,2 g / 100 ml = 200 mg / 100 ml = 2 mg/ml. Kürzt man das „m“ weg (steht ja nur symbolisch für 10-3) so erhält man 2 g/l x ≡ 2 g/l 1 mmol/l Glucoselösung ≡ 0,180 g/l Somit x = 1 mmol/l × 2 g/l / 0,180 g/l ≈ 11,1 mmol/l = 11,1 mM (Taschenrechner war erlaubt) 254 255 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2.57) A. 120g Essigsäure in 1000 ml = 2 M; 100 ml einer 0.4 M Essigsäure enthalten = 0.04 Mol 0.04 M / 2 M x 1000 ml = 20 ml der 12%igen B. pH = 4.75 + log [A-]/[HA] = 4.75 + log 2 (ist angegeben 0.3) = 5,05 2.58) A. D1 = 10 D2 = 1000µl / 20µl=50 Dges=D1 × D2 = 500 ∆A=c × d × ε | / (d × ε) c = (0.62 / 6.2 mM-1cm-1 x 1 cm) × Dges = 50 mM B. 50 mmol·l-1 × 46 g·mol-1 = 2300 mg·l-1 = 2,3 g·l-1 2.59) A) Der Hämatokrit ist 0.5. Da nur die Erythrozyten Hämoglobin enthalten, sind von den entnommenen 20 ml Blut nur 20 ml×0.5 = 10 ml Erythrozyten. Diese enthalten 5 mM Hämoglobin. Jedes Hämoglobinmolekül wiederum hat 4 Hämgruppen mit je einem Eisenion. Also beträgt die Eisenkonzentration in den Erythrozyten: 5 mM×4 = 20 mM 20 mM×10 ml = 200 m×mol = 200 µmol Eisen finden sich in den 10 ml Erythrozyten 1 mol Eisen entspricht 56 g 200 µmol entspricht x x = 56 g/mol × 200 µmol = 11200 µg = 11.2 mg (Beachte: Der physiolog. Eisenverlust (via Zellabschilferung und Regelblutungen) liegt bei täglich 1-2 mg!!) B) Viele Wege führen nach Rom. Entweder wie gehabt: 6 l×0.5 (Hkt)×5 mM (Hb)× 4(Häm pro Hb)×56 g/mol = 3360 mg = 3.36 g oder: 20 ml Blut enthalten 11.2 mg 6000 ml enthalten y y = 11.2 mg/20 ml × 6000 ml = 3360 mg = 3.36 g 2.60) A. Wenn man den Text aufmerksam liest, wird klar, das die Pyruvat/LDH-Lösung die Pyruvatkonzentration 0,2 mM hat (und nicht die Mischung, die man erhält). Davon nehmen wir 10 µl, ergo also (da gilt: c×V = n) 0,2 mM × 10 µl = 2 nmol. Diese können maximal durch NADH umgesetzt werden. Unsere Lösung enthält aber 0,01 mM × 2 ml = 0,04 µmol = 20 nmol NADH. Wenn wir davon 2 nmol umsetzen, so sind dies 100% → 20 nmol x → 2 nmol x=(100% →2 nmol) / 20 nmol = 10 % B. Pyruvat + NADH + H+ → Laktat + NAD+ 2.61) cStamm=cVerdünnt×D | / cVerdünnt D= cStamm/cVerdünnt= 10 mM / 50 µM = 10×10-3 / 50×10-6 = 200 255 256 Stephan Gromers Biochemie-Skript Außerdem gilt D=VVerdünnt/VStamm 200 = 1 ml / VStamm | × VStamm 200×VStamm= 1ml = 1000 µl | / 200 VStamm = 5 µl (=0,005 ml) Es werden also 5 µl der 10 mM NADH-Lsg. benötigt 2.62) Für 100 ml 10 mM Essigsäure benötigen wir (V × c = n) 100 ml × 10 mM = 0,1 l × 10 mM = 1 mmol Essigsäure. Die Essigsäure ist 60% w(eight) per v(olume), d.h. 100 ml enthalten 60 g Essigsäure. 1 mmol Essigsäure wiegt 1 mmol × 60 g/mol = 60 mg. In 100 ml der 60% Essigsäure sind 60 g Essigsäure gelöst. Dann sind in x ml 60 mg Essigsäure: 100 ml 60%ig 60 g Essigsäure x 60 mg 100 ml x= ×60 mg (=1000 m⋅ml )=1000 µl =1 ml 60 g 2.63) Wie im Praktikum müssen wir den Hämatokrit beachten: Wir haben also 16 g Hämoglobin in 100 ml, bzw. 160 g pro Liter. Das Hämoglobin stammt jedoch nur aus den Erythrozyten deren Volumenanteil etwa dem Hämatokrit (genauer dem Erythrokrit) enspricht. Somit befinden sich diese 160 g nicht in 1 Liter Blut sondern in 0,5 × 1 l = 0,5 l Erythrozyten. Dort ist also die Hämoglobinkonzentration 160 g pro 0,5 l = 320 g/l. Gewünscht ist die Angabe in mM. 64.000 g/l 1 M 320 g/l x 1M 320 x= × 320 g/l= ×10-3 M=5 mM 64.000 g/l 64 Da jedes Hämoglobinmolekül 4 Hämgruppen (und damit Eisen) trägt ist die Eisenkonzentration 4 × 5 mM = 20 mM 2.64) Aus einem Glucosemolekül (C6) werden 2 C3-Körper, die bei der alkoholischen Gärung decarboxyliert werden. Wir erhalten also pro 1 Glucosemolekül 2 Moleküle Ethanol. Die Glucoselösung enthält 18 g Glucose pro 100 ml (da Weight per Volume), oder 180 g pro Liter. 1 mol/l → 180 g/l. Damit sieht man schon, das die Glucoselösung 1 M ist. Somit enthält 1 ml davon 1 mmol und wir erhalten 2 mmol Ethanol. 256 257 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3 Lösungen zu „Photometrie u. Enzymaktivitätsrechnungen“ 3.1) Absorptionskoeffizient : M-1×cm-1= l/mol/cm Volumen-Aktivität : µmol×min-1×ml-1 KM-Wert : mol/l Enzym-Aktivität : µmol/min Spez. Aktivität : µmol×min-1×mg-1 Absorption : hat keine Einheit (Muss man aber auch so hinschreiben !) 3.2) 20 µl entspr. 1 U x entspr. 200 U x=20 µl × 200 U /1 U=4000 µl 4000 µl hätten also 200 U welche durch 1mg Enzymprotein bewerkstelligt werden. 4000 µl entspr. 1 mg 20 µl entspr. y y=1 mg × 20 µl / 4000 µl=0,005 mg 0,005 mg in 20 µl z in 1000 µl z=0,005 mg×1000 µl / 20µl = 0,25 mg → 0,25 mg/ml 3.3) 120 U/ml=1 U/ml×D D=120 → Es muss 1:120 verdünnt werden Warum?!: 10µl enthalten Enzym 120 U×10 µl / 1000 µl = 1,2U Damit 1U in 1ml müssen diese 1,2 U in 1,2 ml gelöst sein, ergo 10 µl:1200 µl=1:120 3.4) a) Die Lösung ist gelb, also absorbiert der Farbstoff im blauen Bereich: ~400 nm (z.B Flavin!) → Wir wählen ε bei 405nm. b) ∆A=cTestεd cTest=∆A/dε=0,6/(1 cm×4 mM-1× cm-1)=0,6 / 4 mM cStamm=0,6/4mM × 2000 µl/100 µl=0,6/4 mM × 20=12/4 mM=3 mM 3.5) a) Die Lösung absorbiert bei 405nm~blauviolett, d.h. ihre Komplementärfarbe wird durchgelassen. Die Lösung ist gelb gefärbt. b) D=(950 µl+50 µl) / 50 µl=20 ∆A=0,5=cTestdε | / εd Anm.: Sofern nicht anders angegeben ist d immer 1cm cTest=∆A/dε cTest=0,5/(1 cm×5 mM-1cm-1)=0,1 mM cAusgang=cTest×D=20×0,1 mM=2 mM 257 258 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.6) a) T=0,01=10-2 → A=log 1/T= log 1/10-2 = log 102 = 2 b) (1) 2 = cdε×D 0,1 = cdε (2) = D=20 (1)/(2) 2/0,1 Wir müssen 1:20 verdünnen. Achtung ! Gefragt ist aber wie viele ml wir zu 1 ml der Lösung hinzugeben müssen. Es wird also eigentlich nach der Mischung gefragt. Diese ist hier um 1 kleiner als D (Lösung x:y+x → Mischung x:y), also 1ml+19ml. c) Die Lösung ist rot: Also muss der Filter die Komplementärfarbe durchlassen. Wir brauchen also einen Grünfilter. d) 490-570 nm (Diese Frage ist schwammig, da die Farbe Grün nicht objektiv von Nanometer x bis genau y geht. In dieser Form trat diese Frage aber schon lange nicht mehr auf. Ich glaube, dass für die Allgemeinbildung und Klausur das Wissen von "grün = Bereich um 500nm" ausreichend ist) 3.7) Die Lösung absorbiert bei 450 nm, also im bläulichen Bereich. Die Komplementärfarbe ist die Farbe der Lösung, nämlich gelb(orange). (Wenn man sich ans Erypraktikum erinnert, kann man das auch ohne diese Überlegung beantworten) ∆A=cdε c=∆A/dε c=0,55/(11 mM-1cm-1×1 cm)= 0,05 mM (=50 µM) m=50 µmol/l × 0,5l = 25 µmol 3.8) A = lg 100%/I a) 2 = lg 100%/I | 10( ) 102 = 100% / I I × 100=100% I = 100% / 100 = 1% → 100% - 1% = 99% werden absobiert. b) 0,95 = lg 100% / I | 10() Hier muss man nun die Tabelle Benutzen : 0,95= lg 9 9 = 100% / I | ×I / 9 I = 100% / 9 ~ 11,11% → 100% - 11,11% = 88,89 % werden absobiert. Das periodische Ergebnis dürfte in einer Klausur ohne Taschenrechner wohl zu Selbstzweifeln führen. Die (unzulässige) Verwendung eines solchen führt zu einem etwas anderen Ergebnis, da der lg 9 nicht genau 0,95 ist.) c) 0,30 = lg 100% / I | 10() Hier muss man nun die Tabelle benutzen : 0,30= lg 2 2 = 100% / I | ×I / 2 I = 100% / 2 = 50% → 100% - 50% = 50% werden absobiert. d) 1 = lg 100%/I | 10() 10 = 100% / I |×I I × 10=100% | / 10 I = 100% / 10 = 10% → 100% - 10% = 90% werden absobiert. 258 259 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.9) ∆A=cdε450 | cd ε450 =∆A/cd ε450 = 0,55/(0,05 mM×1 cm) ε450 = 0,55/ 5×10-5 × M-1cm-1 ε450 = 11×103 M-1cm-1 Es empfiehlt sich hier gleich auf mol/l umzurechnen 3.10) c0= 10 µmol/1000 µl = 0,01 mol/l = 10 mmol/l Es empfiehlt sich schon hier auf mM umzurechnen Es wird 1:50 verdünnt: → c=10/50 mmol/l=0,2 mmol/l ∆A=cdε340 | cd ε340 =∆A/cd ε340 = 0,6 / (0,2 mmol/l×0,5 cm) = 6 mM-1cm-1 3.11) D = 3000 µl / 200 µl = 15 ∆A/min = ∆c /min × d × ε |/dε ∆c/min = ∆A / (d× ε × min) = 0,064 / (9,6 mM-1cm- 1 × 1 cm × min) = 64 × 10-3 / 96 × 10-1 mM/min = 2/3×10-2 mM/min Umwandeln mM in µM = 20/3 µmol / (l×min) = 20/3 µmol/ (1000ml×min) Umwandeln l in ml = 2/300 µmol/(ml×min)=2/300 U/ml Da dies im Test ist, müssen wir noch mit D multiplizieren: ∆c× 15 = 0,1 U / ml 3.12) a) 10 mM = 0,1 mM × 2000 µl / x | × x / 10 mM x = 0,1 mM × 2000 µl / 10 mM x = 20 µl b) ∆A = cdε = 0,1 mM × 6,2 mM-1cm-1 × 1 cm = 0,62 3.13) ∆A = cdε | /dε c = ∆A/dε c = 0,15 / (15 mM-1cm-1 × 1 cm) c = 0,01 mM Da dies die 1:50 Verdünnung ist: cStamm = 50 × 0,01 mM = 0,5 mM 0,5 mM entspricht 40 mg/10ml = 4 g/l 1000 mM entspricht x x = 4g/l × 1000 mM / 0,5 mM = 8000 g/l Da diese 8000 g/l nun 1000 mM = 1M entspricht, ist Mr=8000 g/mol. 259 260 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.14) 200 g/l entspricht 1000mM 40 g/l entspricht x x = 1000 mM × 40 g/l / 200 g/l = 200 mM A = cdε A= 200 mM × 2 mM-1cm-1 × 1 cm A=400 Um die Absorption auf 1 zu senken, müssen wir also (es handelt sich ja um eine lineare Funktion.) 1:400 verdünnen → D = 400 3.15) Bei der Aufgabe fehlt die Angabe des Testvolumens ! Wir rechnen mit 1ml. (LDH = Lactat-Dehydrogenase) D1=1000µl / 10µl = 100 D2=1000µl / 5 µl = 200 DGes = D1× D2 = 20000 (No kidding !) ∆A / min = ∆cTest / min × d × ε | /dε ∆cTest / min = ∆A / (min × d × ε) = 0,066 / (min × 3,3 mM-1cm-1 × 1 cm) = 0,02 mM/min = 20 µmol/(l×min) (Die Umschreibung auf M=mol/l ist gleich sinnvoll!) ∆cTest × Dges=400000µmol / (l × min) = 400000 µmol / (1000ml × min)= 400 U/ml In 1 ml → LDH-Aktivität=400 U/ml×1 ml=400 U 3.16) ∆A = c / D × dε | × D / ∆A D = 10 mM × 1 cm × 6 mM-1cm-1 / 0,3 = 200 3.17) ∆A/min = ∆c / min × d × ε | / dε ∆c/min = ∆A / (min × d × ε) = 0,033 / (min × 1 cm × 3,3 mM-1cm-1) = 0,01 mM/min = 10 µM/min 2µmol / (min×ml) = 10 µmol / (1000 ml×min) × 2000 µl / x 2µmol / (min×ml) = 20 µmol / (ml ×min) × µl / x x = 10 µl | ×x / 2 µmol / (min×ml) 3.18) ∆A=cTestdε | /dε cTest= ∆A / dε cTest= 0,132 / (1 cm×3,3×103 M-1cm-1) = 0,00004 M = 40 µM cSerum= cTest × 3 × 2000 µl / 50 µl= 40 µM × 3 × 40 = 4800 µM = 4,8 mM 260 261 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.19) ∆A=cTestdε | /dε cTest= ∆A / dε cTest= 0,124 / (1 cm×6,2×103 M-1cm-1) cTest= 0,00002 M = 20 µM cSerum= cTest × 5 × 2000 µl / 50 µl= 20 µM × 5 × 40 = 4000 µM = 4 mM 3.20) 18.000g/l entspricht 1M 0,6 mg/ml=0,6 g/l entspricht x x=1 M × 0,6 g/l / 18000 g/l x=1/3×10-4 M ∆A = cdε ∆A = 1/3×10-4M × 1cm × 15×103 M-1cm-1= 5×10-1 = 0,5 3.21) Nicht von der etwas ungewöhnlichen Konzentrationseinheit von ε verwirren lassen ! 0,5 U/ml × 0,2 ml = 0,1 U = 0,1 µmol/min ∆A / min = ∆c/min × ε × d ∆A / min = 0,1 µmol/min × 5 ml× µmol-1cm-1 × 1 cm / 2 ml = 0,25 / min 3.22) Ethanol + NAD+ → Acetaldehyd(=Ethanal) + NADH + H+ D1 = 10 D2 = 1000 µl / 10 µl = 100 DGes= D1 × D2 = 1000 ∆A=0,73-0,11=0,62 ∆A=cTest × d × ε | / dε cTest = ∆A / dε cTest = 0,62 / (1cm ×6,2mM-1cm-1) = 0,1 mM cSerum = cTest × DGes = 100 mM 3.23) 20 µl entspricht 2 µmol/min=2 U, dann entspricht 1000 µl x x = 2 µmol/min × 1000 µl / 20 µl= 100 U (in 1ml!) Da 10 mg pro ml werden diese 100 U von 10 mg Enzym produziert. Ergo: 100 U / 10 mg = 10 U/mg 3.24) a) 450 nm ist ungefähr blau → komplementär ist dazu gelb(orange). b) D = (950 µl+50 µl) / 50µl = 20 ∆A=cTest × d × ε | /dε cTest= ∆A / dε cTest= 0,5 / (5 mM-1cm-1 × 1 cm) = 0,1 mM cStamm = cTest × D = 0,1 mM × 20 = 2 mM 261 262 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.25) a) 3 mmol×40 g/mol = 120 mg 5000 mg entspricht 100% (Achtung ! Es sind 5 ml!) 120 mg entspricht x x=100% × 120 mg / 5000 mg = 2,4% b) 10.000 U / 5 ml = 2000 U/ml Daher werden von 1000 µl = 1 ml auch 2000 µmol/min umgesetzt. 3.26) Bei der Substratkonzentration=KM-Wert wird die halbmaximale Geschwindigkeit erreicht. 1/2vmax= 10 µmol×min-1×mg-1 | ×2 vmax = 20 µmol×min-1×mg-1 v=vmax×[S] / ([S]+KM) 0,9×vmax=vmax×[S] / ([S] + 0,1 mM) | / vmax 0,9 = [S] / ([S] + 0,1 mM) | × ([S] + 0,1mM) [S] = 0,9×[S] + 0,09 mM | - 0,9 × [S] 0,1×[S] = 0,09 mM | × 10 [S] = 0,9 mM Anm.:Vergleiche: 50% wurden schon bei 0,1 mM erreicht ! 3.27) 40 mg/ml = 40 g/l 200 g entspricht 1000 mmol/l (= 1 mol/l besser aber gleich mit mmol/l) 40 g entspricht x x=1000 mmol/l × 40 g / 200 g = 200 mmol/l ∆A = c / D × d × ε 1,0 = 200 mM / D × 2 mM-1×cm-1 × 1cm (Wenn nicht anders angegeben d=1cm) 1,0 = 400 / D |×D D = 400 Es muss 1:400 verdünnt werden (Anm.: In der Aufgabe wurde der molare Absorptionskoeffizient mit 2 mM-1cm-1 angegeben. Dich würde eine solche Unaufmerksamkeit wohl einen wohlverdienten Punkt kosten) 3.28) 1 mg/ml = 1 g/l 20000 g entspricht 1000 mmol/l (=1mol/l besser aber gleich mit mmol/l) 1 g entspricht x x=1000 mmol/l × 1 g / 20000 g = 0,05 mM ∆A = c × d × ε ∆A = 0,05 mM × 1 cm × 15 mM-1cm-1 = 0,75 3.29) allgemein: A = lg 1 / T 3,0 = lg 1 / T | 10 ( ) 3 10 = 1/ T 262 263 1000 T Stephan Gromers Biochemie-Skript = 1/ T | × T / 1000 = 1/1000 = 1/10 % = 0,1% 3.30) Dvor = 10 und D Test= 2000 µl / 100 µl → DGes= 200 ∆A = c × d × ε | /(d×ε) cTest = 0,31 / (1 cm×6,2 mM-1cm-1) cTest = 0,05 mM cStamm = 0,05 mM × DGes = 10 mM 3.31) a) D = 1000 µl / 10 µl = 100 ∆A/min = ∆c/min × d × ε | / (ε × d) ∆c/min = ∆A/min / (dε) = 0,124 / (1 cm× 6,2 mM-1cm-1 × min) = 0,02 mmol / (l×min) = 20 µmol/ (l×min) ∆c×D = 20 µmol / (l×min) × 100 = 2000 µmol / (1000 ml×min) = 2 µmol / (min×ml)= 2 U/ml b) 2 U in 1 ml (aus a) ) 2 mg in 1 ml → 2 U durch 2 mg Enzym ergo 2 U / 2 mg = 1 U/mg 3.32) D = (100 µl + 900 µl) /100 µl = 10 ∆A = cTest × d × ε | εd cTest = ∆A / dε cTest = 0,3 / (1 cm × 15 mM-1cm-1) = 0,02 mM cStamm = cTest × D = 0,02 mM × 10 = 0,2 mM In unserem 1 ml sind also: 0,2 mmol / 1000 ml × 1ml = 0,0002 mmol enthalten 0,0002 mmol entspricht 3,6 mg 1 mol entspricht x x = 3,6 mg ×1 mol / 0,0002 mmol = 18.000 g (pro mol) 3.33) D = 50 ∆A = cTest × d × ε | εd cTest = ∆A / dε cTest = 0,25 / (1 cm × 2,5 mM-1cm-1) = 0,1 mM cStamm = cTest × D = 0,1 mM × 50 = 5 mM In unseren 10ml sind also: 5 mmol/1000 ml × 10ml = 0,05 mmol enthalten 0,05 mmol entspricht 24 mg 1 mol entspricht x x = 24 mg × 1 mol / 0,05 mmol = 480 g (pro mol) 263 264 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.34) D1 = 10 D2 = 2000 µl / 20 µl = 100 DGes=D1×D2= 1000 ∆A = cTest × d × ε | / (d × ε) cTest = ∆A/(d × ε) = 0,62 / (1 cm×6,2 mM-1cm-1) = 0,1 mM cStamm= cTest × Dges= 0,1 mM × 1000= 100 mM (vgl. 3.22) 3.35) ∆A = c × d × ε | / (d×ε) c = ∆A / (d×ε) = 0,9 / (1 cm × 3,3 mM-1cm-1) c = 0,273 mM = 273 µM 273 µM sind größer als 200 µM→ Liegt nicht mehr im erlaubten Bereich. 3.36) D = (990 µl+10 µl) / 10 µl = 100 ∆A = cTest × d × ε | / (d×ε) cTest = ∆A / (d×ε) = 0,226 / (1 cm × 11,3 mM-1cm-1) cTest = 0,02 mM cStamm = cTest × D= 0,02 mM × 100= 2 mM = 2×10-3 M 3.37) 200 mg/ml entsprechen 1 mmol/ml 10 mg/ml entsprechen c c = 1 mmol/ml × 10mg/ml / 200 mg/ml c = 10 mmol/ml / 200 = 0,05 mol/l = 50 mmol/l = 50 mM ∆A = c / D × d × ε | ×D / ∆A D = c × d × ε / ∆A D = 50 mM × 1 cm × 2 mM-1cm-1 / 0,5 = 200 3.38) D = (1900 µl +100 µl) / 100 µl = 2000 µl / 100 µl = 20 ∆A = cTest × d × ε | / (dε) cTest = ∆A / (dε) cTest = 0,55 / (2cm × 11 mM-1cm-1) = 55×10-2 / (2 ×11 mM-1cm-1) = 5×10-2 mM / 2 = 0,025 mM = 25 µM cStamm = D × cTest = 20 × 25 µM = 500 µM Die Lösung ist gelb. 3.39) D = VT / VP = 2000 µl / 50 µl = 40 ∆A/min = ∆cTest/min × d × ε ∆cTest/min = ∆A/min / (d×ε) 264 265 Stephan Gromers Biochemie-Skript ∆cTest/min = 0,124 / min / (1 cm × 6,2 mM-1cm-1) = 0,02 mM/min = 20 µM= 20 µmol /l ∆cPlasma/min = ∆cTest/min×D = 20 µmol / (l×min) × 40 = 800 µmol / (l×min) = 800 U/l = 0,8 U/ml (beide angeben !) Da 500 U/l < 800 U/l muss der Patient auf die Intensivstation→ JA (Die klinischer Relevanz dieser Rechenaufgabe ist vernachlässigbar) 3.40) a) D= DVor × 2000µl/10µl = 1000 × 200 = 2×105 (Jo nee, locker bleib´n bei deeen Zahl´n) ∆A/min = ∆cTest/min × d × ε ∆cTest/min = ∆A/min / (d×ε) ∆cTest/min = 0,62/min / (1 cm × 6,2 mM-1cm-1) = 0,1 mM/min = 100 µM= 100 µmol/l ∆cPlasma/min = ∆cTest/min×D = 100 µmol / (l×min) × 2×105 = 20×106 µmol / (l×min) (Na, schon Selbstzweifel gehabt?? Gut so, Kontrolle ist immer besser) = 20×106 U/l = 20000 U/ml (eine genügt, die 2. brauchst du aber für b) ) b) 400 U entspricht 1 mg Enzymprotein 20000 U entspricht x x=1 mg × 20000 U / 400 U = 50 mg → diese sind ja laut a) in 1ml → 50 mg/ml 3.41) D=2000 µl / 50 µl= 40 ∆A/min = ∆cTest/min × d × ε ∆cTest/min = ∆A/min / (d×ε) ∆cTest/min = 0,165/min / (1 cm × 3,3 mM-1cm-1) = 0,05 mM/min = 50µM/min = 50 µmol/ l / min = 50 U / l ∆cPlasma/min = ∆cTest/min×D = 50U/l × 40 = 2000 U / l Über die 50% Letalität könnte man jetzt lange diskutieren . So ist die Aussage auf jeden Fall zu pauschal. 3.42) Hier muss man aufpassen das man nichts übersieht ! ∆A= ∆c × d × ε | / (dε) ∆c = ∆A / (d×ε) ∆cTest=0,4 / ( 1 cm × 2 mM-1cm-1) = 0,2 mM D= 5000 µl /100 µl=50 Die zunächst hergestellte Lösung war also 0,2 mM × 50 =10 mM. Diese Konzentration ist die des Farbstoffes. In den 50 ml sind somit 10 mmol / l × 50 ml = 500 µmol Farbstoffmoleküle gelöst. Diese wiegen 500 µmol × 200 g/mol =100000 µg = 0,1 g. Von den 0,5 g sind also 0,1 g Farbstoff, d.h. dann 0,1 g / 0,5 g = 0,2 = 20% sind Farbstoff. 3.43) a) Man muss das Enzym verdünnen: Absorptionsänderung nach Verdünnung × D= Absorptionsänderung vor Verdünnung 0,1 / min × D= 3,3 / min | / (0,1 /min) 265 266 Stephan Gromers Biochemie-Skript D = (3,3 / min) / (0,1/min) = 33 ( d.h. 1 + 32 Mischung) b) Die Glutamat-DH nimmt sowohl NADP+ als auch NAD+ →Glutamat+NAD(P)+→ 2-Oxoglutarat(=α-Ketoglutarat)+NH4++NAD(P)H 3.44) D=(990 µl+10 µl) / 10 µl=100 ∆A=cdε | /d/ε c = ∆A/(dε) = 0,339/(1 cm×11,3 mM-1cm-1) = 0,03 mM. Dies ist die Konzentration in der Küvette. Die FAD-Lösung ist D=100 mal so konzentriert, ergo 100×0,03mM=3 mM. 3.45) 50000 g/l → 1 mol/l 1 mg/ml → x → x=1 mol/l ×1 mg/ml / 50000 g/l = 20 µM= 0,02 mM ∆A=cdε | /c/d ε=0,2/(0,02 mM×1 cm) =10 mM-1cm-1 3.46) A=lg I0/I | 10( ) 10A= I0/I | 1/( ) 10-A=I/I0 10-1=0,1=I/I0 | × I0 I= 0,1×I0 → Es werden 90%(=1-0,1) des eingestrahlten Lichtes (I0) absorbiert. 3.47) Bei der Substratkonzentration [S]=KM=0,2 mM wird die halbmax. Geschwindigkeit erreicht. →0,5×vmax=2 µmol/min → vmax=4 µmol/min Bei [S]=0.6 mM ist demnach die Geschwindigkeit wie folgt zu errechnen. v=vmax×[S]/(KM+[S])=4 µmol/min×0.6 mM/(0.2 mM+0.6 mM)=3 µmol/min. 3.48) 1) T=I/I0 → = 1/100=1% 2) 100%-1%= 99% 3) A=lg 1/T=lg (1/(1/100))=lg 100=2 3.49) A=c×d×ε | /(d×ε) c=A/(d×ε) c=0,5/(1 cm×2 mM-1cm-1) = 0,25 mM. Das ist die Konzentration der Lösung in der Küvette. Die wurde vorher 1:20 verdünnt. Somit ist die Stammlösung 20×0,25 mM=5 mM. Diese wurde durch das Lösen von 24 mg in 10 ml hergestellt: 24 mg/10 ml=2,4 g/l 2,4 g/l → 5 mM x → 1000 mM (=1M) x=(2,4 g/l / 5 mM)×1000 mM= 480 g/l Um 1l einer 1 M Lösung herzustellen braucht man 480 g. Das entspricht der Molmasse. 266 267 Stephan Gromers Biochemie-Skript 3.50) Nein. Sichtbares Licht nur etwa im Bereich 400-800 nm. Würde die Substanz dort absorbieren, so würden wir die Komplementärfarbe wahrnehmen. Beispiel: FAD Absorption i.B. bei etwa 450 nm (Blau) → Wir nehmen gelb war (Komplementärfarbe) 3.51) ∆A=0,355-0,016=0,339 D=(950 µl+50 µl) / 50 µl=20 (Verdünnung) ∆A=c×d×ε | /(d×ε) c=∆A/(d×ε)=0,399/(1 cm×11,3 mM-1cm-1)=0,03 mM c×D=0,03 mM×20=0,6 mM 3.52) Pro 1 mol Benzylarginyl-p-nitroanilid (BAPNA) ensteht 1 mol p-Nitroanilin. Die im Test befindlichen 100 nmol verteilen sich auf 2 ml. Die Konzentration ist im Test ergo 100 nmol/ 2ml= 100×10-9mol / 2×10-3l=50×10-6mol/l=50 µM=0,05 mM ∆A=cdε d fehlt wie üblich. Wir nehmen 1 cm ∆A=0,05 mM × 9,6 mM-1cm-1× 1 cm=0,48 ist die Änderung der Absorption im Test 3.53) A=lg 1/ T | 10( ) A 10 =1/T | ×T / 10A A 0.3 T=1/10 =1/10 =10-0.3=0,5=50% (Taschenrechner war erlaubt soweit ich weiß) 3.54) D=1000 µl / 10 µl=100 ∆A=cdε c=∆A/dε c=0,62/(6,2 mM-1cm-1×1 cm)= 0,1 mM D×0,1 mM=100×0,1 mM=10 mM Bei 180 g/mol sind somit in 1 Liter 10×10-3×180 g Glucose=1,8 g/l In 100 ml also: 1,8g/l / 10= 180 mg/dl (Wer weiß das 5 mM 90 mg/dl entspricht braucht gar nicht zu rechnen) 3.55) 400 mg/ml entspricht 1 M 8 mg/ml entspricht x x=1 M ×8 mg/ml / (400 mg/ml)=20 mM ∆A=cdε Damit ∆A=0,4 ist muss c=0,4/(4 mM-1cm-1×1 cm)=0,1 mM sein 0,1 mM×D=20 mM | / 0,1 mM D=20 mM / 0,1 mM= 200 3.56) Dges=10×(1000 µl / 20 µl)=500 ∆A=c×d×ε | / (ε×d) cTest= ∆A / (ε×d) = 0,62 / (6,2 mM-1×cm-1×1 cm)= 6,2×10-1/6,2 mM-1=10-1 mM=0,1 mM cProbe = cTest×DGes=0,1 mM×500 = 50 mM 267 268 Stephan Gromers Biochemie-Skript 46 g pro Liter ≡ 1000 mmol×l-1 x ≡ 50 mmol×l-1 -1 x = 46 g×l × 50 mmol×l-1/1000 mmol×l-1 = 2,3 g×l-1. 3.57) Enzyme (Katalysatoren) erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit (indem sie die Aktivierungsenergie erniedrigen). Das Gleichgewicht bleibt unverändert (K ist nur abhängig von der Temperatur). Eine internationale Einheit (U) ist definiert als Substratumsatz von 1 µmol×min-1. 3.58) 1. Die Energie der ATP-Hydrolyse (∆G0’=35 kJ×mol-1) wird zur Acyl-CoA-Bildung benötigt. 2. Die Spaltung von Pyrophosphat in 2 anorg. Phosphate. PP + H2O → 2 Pi (ST: 638f; LNC: 650ff) 3.59) Wenn die 300 µM Substrat komplett umgesetzt werden und eine 1:1 Reaktion vorliegt (also: Sred + NAD+ → NADH + H+ + Sox), so müsste auch NADH mit 300 µM entstehen. ∆A = c×d×ε ∆A = 300 µM×1 cm×3,3 mM-1×cm-1 = 0,3 mM×3,3 mM-1 = 0,99 3.60) a) Glucose + ATP → Glucose-6-P + ADP Gucose-6-P + NADP+ → 6-P-Glucono-δ-lacton + NADPH + H b) D=2 ml/ 0,01 ml = 2000 / 10 = 200 80 mg/ 100 ml = 900 mg/ l 80 g / l ≡ 1 mol /l 00 mg / l ≡ x x=1 mol/l×900 mg/l / 180 g/l= 5 mmol/l 5 mmol/l / D = 0,025 mmol/l ∆A=c×d×ε=0,025 mM×6,2 mM-1cm-1×1 cm= 0,155 3.61) Interkonversion (Phosphorylierung/Dephosphorylierung), Allosterische Regulation, Kontrolle durch Regulatorproteine. (Proteolytische Aktivierung ist für intrazelluläre Enzyme die absolute Ausnahme) (ST: 249ff) 3.62) A=lg 1/T. Ergo A = lg 1/0,1 = lg 1/10-1 = lg 101= lg 10 = 1 Um die Absorption auf 0,1 zu senken müssen wir verdünnen. Es gilt allg. cStamm=cverdünnt×D. Da nach Lambert-Beer (A=c×d×ε) die Konzentrationen der Absorption proportional sind (gleiche Schichtdicke vorausgesetzt) gilt: AStamm=Averdünnt×D Aufgelöst nach D=Astamm/Averdünnt = 1/0,1 = 1/10-1 = 101 = 10 D= (VLösemittel+VFarbstofflösung)/ VFarbstofflösung. 268 269 Stephan Gromers Biochemie-Skript VFarbstofflösung ist angegeben mit 1 ml. Ergo: 10=( VLösemittel + 1 ml) / 1 ml | × 1 ml 10 ml = VLösemittel + 1 ml | -1 ml VLösemittel = 9 ml 1 ml + 9 ml Lösemittel / Wasser ≡ Verdünnungsfaktor 10 Die Lösung ist blau. Somit absorbiert der Farbstoff die Komplementärfarbe gelb. Wir werden also einen gelben Filter verwenden. 3.63) Im Rahmen der Reaktion wird das Pyruvat durch die Laktatdehydrogenase (LDH) unter NADH-Verbrauch zu Laktat reduziert. (Pyruvat + NADH + H+ → Laktat + NAD+) Dadurch (NADH Verbrauch zu NAD+) nimmt die Absorption bei 340 nm ab. Wir messen also bei 340 nm. (Vgl. Spektrum in 4.13). Wir werden eine Abnahme der Absorption beobachten. 3.64) 0,1 U setzen 0,1 µmol des Substrates pro 1 min um. Diese 0,1 µmol sind in 2 ml. Ergo ist die Konzentrationsänderung ∆c= 0,1 µmol / 2 ml = 1×10-7 mol / 2×10-3 l ∆c = 0,5×10-7-(-3) = 0,5×10-4 mol/l = 0,05×10-3 mol/l = 0,05 mM Über ∆A=∆c×d×ε erhält man dann ∆A=0,05 mM × 1 cm × 9,6 mM-1cm-1 = 0,48 3.65) a) GSSG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+ b) Achtung !! Hier wurde ein ε von 4 mM-1cm-1 angegeben. Im Praktikum (wie auch im wirklichen (Forscher)leben) misst man bei 340 nm und verwendet 6,22. Wer hier damit rechnete hatte ein Problem (wg. fehlendem Taschenrechner sogar 2 ). Ausgehend von der Annahme, die Lösung sei tatsächlich 3 mM kann man wie folgt rechnen. A = c×d×ε 1,2 = c × 1 cm × 4 mM-1cm-1 | / 4 mM-1 c= 0,3 mM Mit cStamm=cverdünnt×D kann man berechnen 3 mM = 0,3 mM×D | / 0,3 mM D = 10 D= VTest / VGSSG-stamm = 2 ml / VGSSG-Stamm = 10 | × VGSSG-Stamm 10×VGSSG-Stamm= 2 ml | / 10 VGSSG-Stamm = 2 ml / 10 = 0,2 ml = 200 µl müssen eingesetzt werden. 3.66) Es gilt nach Michaelis-Menten: v=vmax×[S]/([S]+KM) Für v=0,8×vmax ergibt sich somit 0,8×vmax = vmax×[S]/([S]+1 mM) | /vmax 0,8 = [S]/([S] + 1 mM) | × ([S] + 1 mM) 0,8×[S] + 0,8 mM = [S] | - 0,8×[S] 269 270 Stephan Gromers Biochemie-Skript 0.2×[S] = 0.8 mM [S] = 4 mM | / 0.2 3.67) Wir wählen Hexokinase und ATP für Glucose + ATP → Glucose-6-P + ADP Wir wählen NADP+ und Glucose-6-Dehydrogenase für Glucose-6-P + NADP+ → NADPH + 6-P-Glucono-δ-lacton. Wir verfolgen den Anstieg bei 340 nm durch das entstehende NADPH. Mit den anderen Angeboten können wir wenig anfangen. 3.68) A=c×d×ε . Davon gegeben sind A=0.75, d=0.5 cm sowie die Konzentration in mg/ml (1.8 mg/ml). Wir müssen zunächst über das Molekulargewicht (18000)die (milli)molare Konzentration berechnen: 18000 g/l entspräche 1 mol/l 1.8 mg/ml = 1.8 g/l entspricht x x = 1.8 g/l×1 mol/l / 18.000 g/l x = 18000×10-4 g/l × 1 mol/l / 18000 g/l = 10-4 mol/l = 100×10-6 M = 0.1 mM Damit lässt sich nun ε bestimmen: ε = A / (c×d) = 0.75 / (0.1 mM×0.5 cm) = 0.75 / 0.05 mM-1 × cm-1 = 75 / 5 mM-1 × cm-1 = 15 mM-1 × cm-1 3.69) A. Trypsin ist eine Protease, die Peptidbindungen spaltet, deren Carbonylfunktion von der Aminosäure Lysin oder Arginin stammt. Bei einer Peptidbindung von einer Carbonylfunktion zu sprechen ist chemisch denn doch grenzwertig .... Bedeuten soll es, das Trypsin nach Lys bzw. Arg spaltet. Bsp.: Aus H3N+-Met-Tyr-Gly-Arg-Gly-Pro-...-COO- wird nach Trypsinverdau: H3N+-Met-Tyr-Gly-Arg-COO- & H3N+-Gly-Pro-...-COO1/V B. siehe Abb. Links Verlauf bei doppelter Enzymkonzentration C. Die Lösung hat 5 mg·ml-1 Diese Lösung setzt 5000 µmol Substrat pro Minute um. 1 µmol pro min = 1 U D.h diese 5 mg liefern 5000 U oder 1000 U/mg 1/Vmax 1/[S] -1/KM 3.70) a) Dargestellt ist Laktat und das Enzym Lactatdehydrogenase (LDH). Es ist fälschlich D-Laktat (anstelle von L-Laktat) abgebildet, so dass später auch Alkoholdehydrogenase (ADH) bei a) anerkannt wurde. Ein spezielles Isoenzym der LDH (LDH1, aus Herz und Erys) ist die HBDH (Hydroxybutyratdehydrogenase), so dass auch dieses anerkannt wurde. b) Da Keq < 1 ist liegt das Gleichgewicht links (Edukte) (links/recht) 270 271 Stephan Gromers Biochemie-Skript c) Um Laktat vollständig in Pyruvat zu überführen muss eines der Produkte (i.B. Pyruvat) entfernt werden 3.71) Es gilt ∆A=c×d×ε Dummerweise ist die Konzentration in mg pro ml, ε aber mit mM-1 angegeben. Also dürfen wir mal wieder umrechnen: 1 mol/l ≡ 10000 g/l x ≡ 1 mg/ml = 1 g/l x=(1 mol/l × 1 g/l) / 10000 g/l = 1/10000 mol/l = 1×10-4 mol/l = 0.1 mM (= cStamm) Dann ergibt sich für ∆A=0.1 mM × 1 cm × 15 mM-1cm-1 = 1.5 Um nun die Absorption auf 0.5 zu senken müssen wir wir – was man entweder sofort sieht – oder wie folgt berechnet 1:3 verdünnen. Es gilt cStamm = cVerdünnt × D bzw. ∆AStamm = ∆Averdünnt × D D = ∆AStamm / ∆Averdünnt = 1.5 / 0.5 = 3 und damit ist cverdünnt = cStamm/3 = 0.03 mM Unschön ist das periodische Ergebnis für cverdünnt.das sicher viele verunsicherte. 3.72) A. DTest=VTest/VProbe = 1000 µl / 10 µl = 100 DGesamt = DVor×DTest = 50×100 = 5000 ∆A/min=∆c/min×d×ε . | : (d×ε) ∆c/min=∆A/ (min×d×ε) ∆c/min=0.62/ (min×1cm×6.2 mM-1×cm-1) = 0.1 mM/min = 0.1 µmol/ml/min = 0.1 U/ml Dies ist die Volumenaktivität im Test. Gefragt ist nach der Volumenaktivität der ADH-Lösung: 0.1 U/ml × DGes = 0.1 U/ml × 5000 =500 U/ml B. Da die ADH eine spezifische Aktivität von 100 U/mg besitzt werden die in A) berechneten 500 U/ml von 500 U/ml / (100 U/mg) = 5 mg/ml 3.73) A. Die spezifische Aktivität der ADH beträgt 800 U/ml / (2 mg/ml) = 400 U/mg B) ADH Ethanol + → NAD+ NADH + H+ + Ethanal (=Acetaldehyd) 3.74) A. Trypsin spaltet hinter Lysin und Arginin. Ergo: Asp-Lys-Ser-Arg-Gly-Trp und damit entstehen die Fragmente a) Asp-Lys, b) Ser-Arg und e) Gly-Trp B. Mit großen Einschränkungen gilt, das je kleiner der KM-Wert, desto größer die Affinität. Da KM-Wert (Substrat A) 0,1 µM kleiner ist als KM-Wert (Substrat A) 0,2 µM hat Trypsin eine höhere Affinität zu Substrat A. 3.75) A) Die spezifische Aktivität eines Enzyms wird in Units/mg=U/mg oder Katal/kg=kat/kg angegeben. Sie hat die Dimension µmol Substrat pro Minute und mg (µmol×min-1×mg-1) bzw. mol×s-1×kg-1 271 272 Stephan Gromers Biochemie-Skript B) Der KM-Wert eines Enzyms wird in mM oder µM angegeben. Er ist definiert als die Substratkonzentration, bei der die halbmaximale Geschwindigkeit erreicht ist. 3.76) A) ∆A=c×d×ε | / (d×ε) cTest= ∆A/(d×ε)=0.31/(1 cm × 6.2 mM-1cm-1)=0,05 mM D=1000 µl / 5 µl = 200 cStamm=cTest×D = 0,05 mM×200=10 mM B) Weil der reduzierte Nikotinamidring des bei der Reaktion gebildeten NADH bei dieser Wellenlänge (340 nm) ein Absorptionsmaximum aufweist und NAD+ nicht. 3.77) Richtig ist B, die Laktatkonzentration lässt sich bestimmen (Laktat+NAD+ NADH + H++ Pyruvat). A ist nicht möglich, da wir zum eine schon LDH in der Küvette hatten un diese nicht von der des Serums trennen können, C ist falsch, weil wir Pyruvat mit der LDH nur reduzieren können und dafür bräuchten wir NADH (wir haben aber NAD+). D ist falsch weil wir kein Substrat (zumindest nicht im Überschuss) hätten, das von NADH des Serums (das da eh kaum ist) die Elektronen wollen könnte. 3.78) A. Acetoacetat + NADH + H+ → Hydroxybutyrat + NAD+ B. Die Absorption von NADH wird bei 340 nm verfolgt. C. Fast alle extrahepatischen Gewebe. Das Herz liebt Acetoacetat, ebenso der „normale“ Muskel. Auch das Gehirn kann (aber nur zum Teil!!) auf Acetoacetat umstellen. Falsch ist Leber. Ihr fehlt die nötige CoA-Transferase zur Wiedereinschleusung. 272 273 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4 Lösungen zu „Allgemeine Photometrie“ 4.1) a) gelb: FAD,FMN rot: Hämoglobin, Myoglobin b) Rote Moleküle absorbieren ihre Komplementärfarbe, also grün. Gelbe Moleküle absorbieren ihre Komplementärfarbe, also blau/violett. 4.2) A,C,E sind zutreffend, D (=offizielle Lösung) ist falsch (und damit die Richtige Lösung), den eine grüne Lösung absorbiert ja nun gerade nicht im grünen sondern im roten Bereich ( = Komplementärfarbe von grün) Aber auch Lösung B ist nicht richtig. Die Absorptionsänderung des NADH beruht auf einer Änderung des Pyridinrings (Heterozyklus mit nur einem N) und nicht des Pyrimidinrings. Dieser (Pyrimidin) kommt im NAD(P)(H) nur als Bestandteil des Puringerüstes des Adenins vor und hat im NAD(P)+ die gleiche Struktur wie im NAD(P)H. Vermutlich handelte es sich hier nur um einen Tippfehler. 4.3) ε=∆A / cd Lösung: a,e A: da ∆A abhängig von Wellenlänge (ε ist nur ein Proportionalitätsfaktor !) E: Natürlich ist die Absorption eines Stoffes von seiner Struktur abhängig. Da die Konzentration und die Schichtdicke nichts mit dem Stoff zu tun haben, muss sich dies wohl zwangsläufig in ε wiederspiegeln. Wären B,C,D richtig, könnte man die Photometrie wohl vergessen. 4.4) Ab, Bb, Cb , Dc: B: Generell sind aromatische Systeme wie sie in den Nucleinbasen vorkommen dankbare Absorptionsgruppen. LNP: 350 A: Bei der Biuretmethode bildet Cu2+ einen Komplex mit den PeptidR1 O R3 bindungen. Das Vorhandensein aromat. Seitenketten oder SH-Gruppen O ist dabei unwichtig. Der Name Biuret stammt von Bi-Urea, also N CH C N „doppelter Harnstoff“. Es sind also 2 Harnstoffmoleküle kondensiert Cu2+ N CH C N (unter NH3 Austritt). Auch sie (Biuret) zeigt eben diese Farbreaktion. O R4 Beim Protein sieht das ungefähr so aus (selbstredend, nicht prüfungsreO R 2 levant, aber es soll Leute geben denen so was auch mal gefällt): C: Wie B, nur sind es diesmal Trp, (Phe: kaum),Tyr-Reste D: Seliwanoff→Furfuralbildung von Furanosen (z.B Fructose. Abgeleitet vom Furan, einem 5er-Ringsystem; hingegen 6’er-System Pyranosen, abgeleitet vom Pyran, z.B. Glucose) in HCl konz. + Resorcin → roter Farbstoff durch Kondensation. (Red/Nichtred. wäre Fehling!) Im stark sauren Mileu werden Mehrfachzucker hydrolytisch gespalten. 273 HO O O H 274 Stephan Gromers Biochemie-Skript Die entstehenden Pyranosen sind stabil. Die 5-Ringe (Furanosen), z.B Fructose, hingegen spalten H2O ab: Die Formylgruppe (s.Abb.) bildet nun relativ leicht Polymere mit Resorcin (1,3 Dihydroxybenzol), welche dann netterweise rotlich gefärbt sind. 4.5) a) 260nm: Nucleinsäuren und Nucleotide, NAD(P)(H)(+)→ Nucleinbasen, Purinbasen b) 280 nm: Proteine → aromatische Seitenketten Tyr, Try, kaum Phe c) 340 nm: NAD(P)H (zusätzlicher Peak im Vgl. zu NAD(P)+) → red. Nicotinamidring 4.6) λ=260 nm; nimmt zu; hyperchromen Effekt; geschmolzen/aufgelöst o.ä (Zum Hypo/hyperchromen Effekt: LNC: 365f) 4.7) Es handelt sich um keine Redoxreaktion an der NADH beteiligt ist oder um sonst eine Molekülmodifikation die photometrisch erfasst würde (Zumindest nicht in den normalen Bereichen). Reaktion: Aspartat + 2-Oxoglutarat Oxalacetat + Glutamat. 4.8) So ein sch?%! Richtig ist wohl (3). In der klin. Chemie unterscheidet man eigentlich Hauptreaktion : Sie soll eigentlich bestimmt werden Hilfsreaktion : Sie stellt die Verbindung zwischen Hauptreaktion und Indikatorreaktion her, wenn diese nicht identisch sind oder nicht gekoppelt sind Indikatorreaktion : Sie produziert eine photometrisch erfassbare Änderung. Da sie oft auch nicht die Hauptreaktion ist, kann man sie auch unter "Hilfsreaktion" subsummieren, was hier wohl getan wurde. Beispiel: Creatinkinasebestimmung: (Herzinfarkt, Skelettmuskelerkrankungen.) Creatinphosphat + ADP → ATP + Creatin Hauptreaktion, wird also von unserem zu bestimmenden Enzym durchgeführt ATP + Glucose → ADP+Glucose-6-P Hilfsreaktion (Zugabe von Hexokinase) Glucose-6-P+NADP+→ 6-P-Gluconolacton + NADPH + H+ : Indikatorreaktion (Zugabe von Glc-6-DH) Ab: Wie im Beispiel zu sehen (dort NADPH/NADP+) Ba: Wir wollen ja die Umsatzgeschwindigkeit des zu bestimmenden Enzyms Cb: Eigentl. Indikatorreaktion, da diese bisweilen mit der Hauptreaktion identisch ist, ist dieser Frageteil unschön Da: Deswegen werden ja Hilfsreaktionen nötig. Leider sind aber auch nicht alle Hilfsreaktionen photometrisch zu verfolgen (Siehe Beispiel). (Auch unschön) Ea: Für das zu bestimmende Enzym werden natürlich optimale Bedingungen geschaffen, so das die Werte auch vergleichbar werden. 4.9) A=Röntgenstrahlung B=Ultraviolett (Beachte: Absorptionsbereich von Proteinen und DNA!→ Hauttumorentstehung (Basaliome, Plattenepithel-Ca, Melanome etc. Insbesondere der UVC (100-280 nm, durch Ozonschicht praktisch weg) aber auch UVB (280-315nm) 274 275 Stephan Gromers Biochemie-Skript (UVA: 315-400nm)) C=sichtbares Licht D=Infrarot. Physiklehrbücher 4.10) 1)T=I/I0 I=I0/10 | /I0 I/I0=1/10=T=0,1=10% 2) 100%-10%=90% 4.11) A=c×d×ε; A=Absorption hat keine Einheit (Das muss man auch hinschreiben!) c=Konzentration M ; d=Schichtdicke cm; ε=Absorptionskoeffizient M-1cm-1 4.12) 450 nm: Alle 3 Küvetten sind verwendbar, da sie hier nicht (nennenswert) absorbieren. 280 nm: Quarzglasküvette sicher verwendbar, da diese nicht im UV-Bereich absorbiert. Die Plastikküvette hingegen ist wegen der UV Absorption unbrauchbar. Die Glasküvette ist mit großer Wahrscheinlichkeit auch unbrauchbar (kommt auf das Glas an). 4.13) Wasserstoffüberträger der Dehydrogenasen: NADH und NADPH. Der zusätzliche Phosphatrest des NADP+ und des NADPH ist in den A Wellenlängenbereichen normaler Absorptionsspektren (>220 nm) nicht nachzuweisen. 1: NAD+/NADP+ (bei 260 nm liegt der Absorptionspeak des Adeninrests) 2: NADH/NADPH (auch hier der Adeninrestabsorptionspeak, jedoch im weiteren Verlauf der Kurve zu erkennen: Ein weiteres Maximum bei 340 nm, welches vom reduzierten Nicotinamidring herrührt) 3. 340 nm 1) NADP+/NAD+ (260 nm) 2) NADPH / NADH 3) 340 nm λ [nm] 4.14) Lambert-Beer: A=c×d×ε ε hängt ab von der gelösten Substanz und der Wellenlänge: a+b ja und c+d nein 4.15) Siehe Kommentar und Abbildung zu Aufgabe 4.13) 4.16) a) Da Konzentration und Schichtdicke ja in beiden Fällen identisch sind, kann man einfach über einen Zweisatz rechnen. Bei 366 nm A = 0,7 bei ε366nm = 2,2 M-1cm-1 Bei 420 nm A = 1,4 bei ε420nm = x ε420nm = x = 2,2 M-1cm-1×1,4 / 0.7 = 2,2 M-1cm-1×2 = 4,4 M-1cm-1 275 Stephan Gromers Biochemie-Skript 276 b) Absorptionsmaximum bei 420 nm (blau) Komplementärfarbe zu blau ist GELB 4.17) Ich erlaube mir überwiegend auf die Skript-Einleitung zu verweisen. 1=Lichtquelle; 2=Sammellinse; 3=Filter; 4=Küvette; 5=Photozelle. 4.18) Die Absorption und ε ändert sich (Vgl. Kurve in Lsg. 4.13) beim ändern der Wellenlänge (für andere Stoffe könnten diese Werte bei verschiedenen Wellenlängen auch einmal gleich sein, das wäre aber Zufall). Da wir nur die Wellenlänge ändern bleiben Konzentration und Schichtdicke natürlich gleich (hier müssen die Kreuze hin) NADP+ / NAD+ NADPH /NADH Absorption 4.19) Vgl. 4.13. Wasserstoffüberträger der Dehydrogenasen: NADH und NADPH. Der zusätzliche Phosphatrest des NADP+ und des NADPH ist in den Wellenlängenbereichen normaler Absorptionsspektren (> 220 nm) nicht nachzuweisen. 1: NAD+/NADP+ (bei 260 nm liegt der Absorptionspeak des Adeninrests) 2: NADH/NADPH (auch hier der Adeninrestabsorptionspeak, jedoch im weiteren Verlauf der Kurve zu erkennen: Ein weiteres Maximum bei 340 nm, welches vom reduzierten Nicotinamidring herrührt) 3. 260 nm 4. 340 nm W ellenlänge [nm ] 260 340 4.20) ∆A=∆c×d×ε | /(d×ε) ∆c=∆Α/(d×ε) Für ∆Α=0,3 ergibt sich damit ein ∆c=0,3 / (1 cm× 5 mM-1cm-1) = 0,06 mM sowie für ∆Α=1,5 ergibt sich damit ein ∆c=1,5 / (1 cm× 5 mM-1cm-1) = 0,30 mM. Antwort: 0,06 mM – 03 mM. (Der tiefere Sinn dieser Aufgabe muss im Verborgenen gesucht werden.) 4.21) Richtig sind A und D. Enzyme beeinflussen die Hin und Rückreaktion gleichermassen (A richtig). Für das Massenwirkungsgesetz gilt: v k K= v = [C]⋅[D] =k [A]⋅[B] Da nun Enzyme die Hin- und Rückreaktion (khin bzw. krück) um den gleichen Faktor verändern, bleibt K und damit die Gleichgewichtslage unverändert (es stellt sich nur schneller ein): C ist falsch. Die Geschwindigkeit v mit der eine Reaktion abläuft lässt sich k T wie folgt beschreiben: v = k·[S]. k wiederum ist, k= h ⋅ wobei T die absolute Temhin rück rück hin e 276 − G R⋅T * 277 Stephan Gromers Biochemie-Skript peratur, R die allgemeine Gaskonstante (k und h sind auch Naturkonstanten) und ∆G* (nicht verwechseln mit ∆G!!) die Aktivierungsenergie ist. Da ∆G in diesem Term keine Rolle spielt, kann man aus der Größe von ∆G auch nicht auf die Geschwindigkeit schließen (B falsch) sondern nur ob die Reaktion überhaupt spontan ablaufen kann. Enzyme senken in diesem Term nun ∆G*, (an der Temperatur als einziger weiterer Variable lässt sich ja kaum etwas machen). Dadurch wird k größer und die Reaktion schneller (D richtig). 4.22) a) Der Schnittpunkt der Geraden mit der x-Achse ist 1 − K1 =−0,2 mM -1 . Ergo ist K M = 0,2 =5 mM b) Die Dimension ist die einer Konzentration c) X: 1/[S] Y: 1/v siehe Abb. B. Trypsin spaltet hinter den basischen Aminosäuren Lysin und Arginin. Damit ist b richtig, denn die Aminosäure hinter der gespalten wird sitzt ja in Richtung carboxyterminal. Alle anderen Aussagen bzgl. Trypsin sind falsch. M 1 v 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 -0.2 0.1 0.2 0.3 0.4 1 [S] [mM -1 ] 4.23) Enzyme (4 Punkte): A. Richtig sind a,b und e. C ist falsch, da unter den von Michaelis und Menten angenommenen Voraussetzungen die Enzymkonzentration gegenüber der Substratkonzentration vernachlässigbar klein ist. D ist falsch, da Isoenzyme nur die gleiche Reaktion katalysieren. Haben sie dabei den selben KM-Wert so ist das sehr großer Zufall. B. Richtig sind b, c und e. Falsch ist a, den Trypsin wirkt im Dünndarm (im Magen kann es zudem nicht wirken, da es im sauren inaktiv ist) wo es aus dem Pankreas hin abgegeben wird. Trypsinogen wird durch die Enteropeptidase (=“Enterokinase“) aus den BrunnerDrüsen aktiviert (d falsch) 277 278 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5 Lösungen zu „Michaelis-Menten Kinetik etc.“ 5.1) 13 mM×10 = 130 mM 5200 mM = 130 mM × 2000 µl / x x = 50 µl | × x /5200 mM 5.2) Der KM gibt diejenige Substratkonzentration an, bei der v = 0,5vmax ist an. Ergo: 0,5×vmax = 2 µmol/min | /0,5 vmax = 4 µmol/min Für [S] = 0,3 mM: v = 4 µmol/min×(0,3 mM / (0,3 mM + 0,1 mM)) = 4 µmol/min×0,3 / 0,4 = 3 µmol/min Vmax. kleiner 5.3) Die Michealis-Menten-Gleichung ergibt eine Kurve, bei der es schwierig ist vmax zu bestimmen, da sie ja diesen Wert erst bei unendlich hoher Substratkonz. erreicht (→Asymptotischer Verlauf). Damit ist auch der KM nicht sicher zu bestimmen. Linewaever-Burk führten nun einfach eine Lineartransformation der Gleichung durch, in dem sie 1/[S] gegen 1/v auftrugen. Obwohl die Gleichung normalerweise keinen Schnittpunkt mit der Y-Achse hat (da 1/0 nicht definiert ist) kann man die Gerade über Null hinaus extrapolieren und somit exakt -1/KM (Schnittpunkt mit X-Achse) und 1/vmax (Schnittpunkt mit Y-Achse (dort ist [S]=unendlich weil 1/S aufgetragen)) ablesen. (Siehe hierzu ST:203ff, LNC: 276) a) X-Achse: mM-1 Y-Achse: min/µM oder 1/ (µM×min-1) b) Schnittpunkt mit Y-Achse: 1/vmax Schnittpunkt mit X-Achse: - 1/KM (keinesfalls das Minus vergessen!) c) Wird KM verdoppelt, so benötigt 1 man - um dieselbe halbmaximale 1 min Vmax = Geschwindigkeit zu erreichen Kompetitiv µM µM gehemmt doppelt so viel Substrat. Somit min bleibt nur der Schnittpunkt mit der Ursprünglich Y-Achse gleich. Es muss also eine − 1 KM Gerade eingezeichnet werden, die genau zwischen der ursprünglichen Geraden und der Y-Achse beginnt (-1/KM wobei KM größer wird). Die KM grösser 1 beiden Geraden schneiden sich auf mM der Y-Achse (da vmax=const.) 5.4) X-Achse: [S] oder mM Y-Achse: V oder µM/min (Stimmt so ! Vgl. km/h) Es handelt sich um eine allosterische Regulation (weil sigmoidaler Verlauf). Die Kurve a entspricht einer Aktivierung, die Kurve c einer Hemmung. Dies findet man heraus, 278 279 Stephan Gromers Biochemie-Skript in dem man bei einer beliebigen [S] die entsprechenden Geschwindigkeiten vergleicht: Bei Hemmung ist sie geringer, bei Aktivierung höher. 5.5) X-Achse: [S] oder mM Y-Achse: V oder µM/min (das stimmt so! Vgl. km/h). Diese Aufgabe entspricht ungefähr der vorherigen, nur ist diesmal der Kurvenverlauf etwas realistischer und man muss zusätzlich wissen, dass die PFK1 durch ATP (wie auch durch H+, Citrat) gehemmt und durch AMP (wie auch u.a. durch Fructose-2 ,6 - BP, Fructose-6-P) stimuliert wird. Somit a) mit AMP b) ohne Regulator c) mit ATP. 5.6) v= vmax × [S]/ (KM + [S]) v= vmax × 4×KM / (KM+4×KM) = vmax×4/5 = 0,8×vmax Diese Aufgabe ist simpel, wenn einem klar ist, das für v natürlich nicht ein Zahlenwert, sondern eine Beziehung zu vmax herauskommen muss. Vmax. grösser 5.7) a) höhere Affinität zum Substrat: In der Vorlesung wird in der Regel vereinfacht gesagt, dass KM die Affinität des Enzyms zum Substrat beschreibt. Dies ist nur unter bestimmten Voraussetzungen der Fall (LNC: 276f). Für diese Frage sollte man diese aber als gegeben annehmen: Steigt die Affinität so wird KM kleiner (schon bei geringerer Substratkonz. wird die Sättigung des Enzyms erreicht, da hierfür jetzt ein "geringerer Substratdruck" nötig ist). Im Lineweaver-Burk. Flachere Kurve mit dem selben vmax wie die Ausgangsgerade. b) steigt vmax, so wird die Kurve flacher da ja 1/v aufgetragen wird. 1 v Ursprünglich Affinität erhöht Maximalgeschwindigkeit erhöht 1 [S ] KM kleiner 5.8) a) Phosphorylierung: z.B. (nur je eines verlangt) Glykogenphosphorylase, Glykogensynthase, Fructose- 2,6-BPase/PFK2, ... b) Proteolyse: z.B.Trypsinogen, Pepsinogen, Chymotrypsinogen ..... c) Allosterische Wechselwirkung: z.B. Glucokinase, β-HMG-CoA-Reduktase, AcetylCoA - Carboxylase, Glucose-6-P-Dehydrogenase, Phosphofructokinase,... 279 280 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.9) Schnittpunkt mit der X-Achse: -10 → -10 ml×µmol-1 = -1/KM | ×-KM 10 ml×µmol-1×KM =1 | / (10 ml×µmol-1) KM = 0,1 µmol/ml = 0,1 mM Anm.: Normalerweise gibt man Reaktionsgeschw. (Y-Achse) in ∆c(Konzentration) /∆t an. Hier wurde jedoch ∆n(Stoffmenge)/∆t gewählt, welche dann im Lineweaver-Burk zu ∆t/∆n wird. Schnittpunkt mit der Y-Achse: 5 → 5 min×µmol-1 5 min×µmol-1 × vmax -1 min×µmol vmax 10 µl entspricht 0,2 µmol×min-1 (Man verwendet vmax, Standardbedingungen definiert ist.) =1/vmax =1 | × vmax | / 5 = 0,2 µmol×min-1 da U unter Substratsättigung u. 1000 µl entspricht x x = 0,2µmol×min-1 × 1000µl / 10µl x = 0,2 µmol×min-1×100 = 20 µmol×min-1 = 20 U Diese sind in 1 ml(=1000 µl)→ 20 U/ml 5.10) Wie üblich führen viele Weg nach Rom bzw. Beispiele zum Punkt... Trypsinogen → Trypsin + Peptid (durch "Enterokinase"= Enteropeptidase) Glykogensynthase + ATP → Glykogensynthase-P + ADP 5.11) Phosphoribosylpyrophosphat-amidotransferase (→Purinbiosynthese): Hemmung durch Purinnucleotide → b (Endprodukthemmung). Glykogensynthase Hemmung durch Phosphorylierung → a (TA: 158) Acetyl-CoA-Carboxylase (→Fettsäurebiosynthese): Acyl-CoA (nicht Acetyl-CoA, sondern langkettig; Endprodukthemmung) aber auch durch Phosphorylierung (TA: 163f) → b und a. Ob beide verlangt wurden oder nur eines weiß ich nicht. Chymotrypsinogen (aus Pankreas, verdaut Peptide, Spaltet bei aromat. Aminosr.) → c limitierte Proteolyse (Bildung von Chymotrypsin) 280 281 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.12) b ) nicht kompetitiv, da KM=const aber vmax kleiner (1/v !!) a ) kompetitiv gehemmt,da KM größer (-1/KM) = Näher an 0 vmax wie bei der ungehemmten Reaktion c ) ungehemmt, da KM wie vorher aber vmax größer c) Aus dem letzten Satz folgt: die kompetitive Hemmung kann durch Substratüberschuss wieder aufgehoben werden. (LNC: 280ff) min 1 µM bzw . v B, nicht kompetitiv A, kompetitiv C, Ungehemmt 1 1 µM bzw . [S ] 5.13) a) Die Michaelis-Menten-Gleichung in der Lineweaver-Burk Umformung. Meines Erachtens sind beide Einzelantworten richtig. b) Die Reaktion 2 läuft bei gegebener Substratkonzentration langsamer ab. Da 1/v aufgetragen ist und Linie 2 dabei immer größeren Funktionswerte (Nur positiver Bereich von 1/[S] ist sinnvoll !) hat, hat sie somit die kleineren Geschwindigkeiten. c) Die Michaelis-Menten-Konstante hat die Einheit einer Konzentration: z.B. mol/l 5.14) Siehe auch hier im Skript "Michaelis-Menten-Kinetik" Seite 14. 1) v = vMax × [S] / ([S]+ [S]) = vMax × [S] / (2[S]) = vMax / 2 2) in diesem Fall ist KM vernachlässigbar: v = vMax × [S] / [S] = vMax 5.15) Siehe auch hier im Skript „Michaelis-Menten-Kinetik“ →Arrhenius-Gleichung. Die Aktivierungsenergie ∆G* bestimmt über die Reaktionsgeschwindigkeit. (Die freie Gibbs´sche Energie ∆G gibt an, ob unter den aktuellen Umständen die Reaktion exergon/endergon ist, d.h. überhaupt spontan ablaufen kann oder nicht. Die freie Standardenergie ∆G0‘ tut dies für Standardbed. Es handelt sich hierbei also um thermodynamische Aussagen. Ob die Reaktion bei günstigem ∆G (negativ) nun auch tatsächlich abläuft, ist eine andere Frage. Sie kann kinetisch gehemmt sein. Vgl. Auto am Berg: Von der (Lage) energie (=thermodyn.) her könnte es herunterrollen („∆G negativ“). Durch die Handbremse ist sie kinetisch gehemmt. Löst man diese, so führt man „Aktivierungsenergie“ zu) 5.16) Die Freie Gibbs´sche Energie ∆G entscheidet darüber.Die Entropie ∆S ist ein Maß für die Unordnung (und wohl der von Studenten am wenigsten verstandene Term in Biochemie) und geht in ∆G ein: ∆G = ∆H-T∆S. Die freie Standardenergie (∆G0’) gibt nur an ob die Reaktion unter Standardbedigungen ablaufen kann. 281 282 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.17) Die Abbildung zeigt den Verlauf bei Doppelter Enzymmenge (Y-Achsenschnittpunkt nur halb so hoch wie Ursprünglich). Grund: vMax = k2×[ETotal] und [ETotal] wurde verdoppelt. Im Lineweaver-Burk-Diagramm ist durch die 1/v Darstellung die Steigung bei höherer Geschwindigkeit flacher, darum liegt die Gerade unter der ursprünglichen. (Siehe S. 14). KM ist unverändert, da ja kein kompetitiver Inhibitor vorhanden ist. 1 v Ursprünglich Doppelte Enzymmenge 1 [S ] 5.18) v=vmax × [S] / (KM+[S]) =vmax × 6 mM / ( 2 mM + 6 mM) = vmax× 6/8 = 0,75 × vmax Es werden 75% von vmax erreicht. 5.19) 1= ATP niedrig : Wenn wenig F-6-P (Fructose-6-Phosphat) da ist, bedeutet das, dass die Zelle Glucose zur Energiegewinnung (ATP) verbrät, weil ATP niedrig. Somit muss es nachgeliefert werden. 2= ATP hoch. Vgl. auch 5.5 5.20) a) Bei Zugabe eines kompetitiven Inhibitors bleibt vmax (=Y-Achsenabschnitt) unverändert, jedoch scheint KM größer zu werden → (-) 1/KMwird kleiner Verläuft von C durch E b) Enzymverdopplung verdoppelt vmax→ 1/v wird kleiner, KM aber konstant: Verläuft von B (bleibt) durch D c) Da B konstant ist, bleibt KM konstant. Da sich vmax ändert (wird kleiner) ist klar, dass Enzym entzogen wurde→ Nichtkompetitiver Inhibitor. 1 v + kompetitiver Inhibitor F E D A B C Doppelte Enzymmenge 1 [S ] 5.21) Um die Maximalgeschwindigkeit zu messen müsste man nach Michaelis-Menten eine unendlich groß Substratkonzentration wählen. Da dies nicht möglich ist, nutzt man die Faustregel: mindestens 10×KM. Hier also 10×65 µM = 650 µM GSSG und für NADPH 10×8 µM = 80 µM. Damt erreicht man 90% von Vmax. Oft nimmt man mehr, da das Substrat ja verbraucht wird und man über längere Zeit messen will/muss. Manchmal aber auch weniger i.B. wenn das Substrat in höheren Konzentrationen hemmt. 5.22) Wie aus dem in 5.21) gesagten folgt ist c=10×KM richtig. 282 283 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.23) k ist die Geschwindigkeitskonstante der Reaktion. Unter der Annahme der MichealisMenten-Kinetik (und deren Annahmen) ist k3 geschindigkeitsbestimmend. k3 unterliegt 1. Reaktionsordnung, d.h. die Geschwindigkeit ist nur von der Konzentration von ES abhängig. Die Reaktionsordnung ist die Summe der Exponenten der Konzentrationen im Geschwindigkeitsgesetz. hier v=k3×c(ES)1. Diese Frage ist von allergrößter i.B. medizinischer Relevanz und darüber hinaus ist die Erde eine Scheibe . Siehe auch 5.27 5.24) Da gilt: v=vmax×[S]/(KM+[S]) kann man diese Gleichung für beide Enzyme aufstellen und gleichsetzen: vmax1×[S1]/(KM1+[S1]) = vmax2×[S2]/(KM2+[S2]). Da vmax1 = vmax2 und KM1 und KM2 bekannt sind, folgt durch Einsetzen: [S1]/(25 mM+[S1])=[S2]/(0,5 mM+[S2]) Da die Substratkonzentrationen sich um einen (den gesuchten) Faktor unterscheiden wird wie folgt ersetzt. f×[S1]=[S2] [S1]/(25 mM+[S1]) = f×[S1]/(0,5 mM+f×[S1]) | ×(0,5 mM+f×[S1]) und / [S1] (0,5 mM+f×[S1]) / (25 mM+[S1]) = f | ×(25 mM+[S1]) 0,5 mM+f×[S1] = f×25 mM +f×[S1] | -f×[S1] f×25 mM = 0,5 mM | / 25 mM f = 0,5 mM/25 mM = 0,02 Da 1/0,02=50 unterscheiden sich die Substratkonzentrationen um den Faktor 50. Kontrolle durch einsetzen (Test mit [S]=1)möglich 5.25) Man nennt sie allosterische Enzyme. (kooperative Bindung). Beispiel: • Phosphofruktokinase • Aspartat-Transcarbamoylase V S igmoide Kurve ! S 5.26) Substratsättigung ! Durch Verdoppelung der Enzymmenge (Da ja Vmax~[ETotal]) 5.27) Diese Frage ist für Medizinstudenten leider völlig sinnlose . Die Reaktionsordnung ist die Summe der Exponenten der Konzentrationsparameter im Geschwindigkeitsgesetz (v=k×[A]a×..×[Z]z hier also a-z). Jedoch kann man aus einer Reaktionsgleichung dies nicht bestimmen. Sie müssen ebenso wie k experimentell bestimmt werden. Somit kann man nicht verlangen das Du ein reales Beispiel kennst. Hin- u. Rückreaktion können sich z.B. auch unterscheiden. Moralische Überlegenheit demonstrieren und den Punkt einfach abschreiben ! Hier ist eine formale Reaktion dargestellt. Reaktion 1. Ordnung: A → B Geschwindigkeitskonstante: k = 600 s-1 Reaktion 2. Ordnung: 2 A → C+D Geschwindigkeitskonstante: k = 800 µM-1s-1 283 284 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.28) Vereinfacht:v=Vmax×[S]/KM (Da [S] sehr klein → KM + [S] ~ KM) Vmax/KM ist hier Konstante....;... direkt proportional zu [S]...;.... erster Ordnung (siehe auch Kommentar zu 5.27) ) da (theroretisch) nur abhängig von [S] 5.29) Richtig sind 1 und 2. Falsch sind 3 und 4. Grund: Maximalgeschwindigkeit heißt, dass alle Enzymmoleküle belegt sind (nix mehr frei: 2). Steigerung nur durch mehr Enzym möglich (1). Da Substratsättigung vorliegt, kann mehr Substrat nicht mehr steigern (4). Schon für 90% von Vmax braucht man fast 10×KM ergo 3 5.30) v=0,9×Vmax=Vmax×[S]/(KM+[S] 0,9×KM+0,9×[S]=[S] 0,1×[S]=0,9×KM [S]=9×KM | / Vmax und |× (KM+[S]) | -0,9×[S] | /0,1 5.31) V=Vmax×[S]/(KM+[S])=Vmax×6 mM/(1.5 mM+6 mM)=Vmax× 6/7.5=0,8×Vmax 80%×Vmax 5.32) Wenn k3 sehr viel kleiner als k2 ist. Dann ist KM = k2 / k1. (Es wird dann kaum P gebildet). LNC: 280f ; Eine der unnötigen Fragen. Well, what shalls?! 5.33) Ohne Inhibitor 3; bei niedriger Inhibitorkonzentration 2 und bei hoher Inhibitorkonzentration 1. Der Hemm-typ ist kompetitiv (Vmax bleibt konstant und KM ändert sich. Bei nicht kompetitiv würde Vmax sinken und KM bliebe (meist) gleich (Gerade wird steiler) bei unkompetitiv würde VMax sinken und KM würde sich ändern parallele Geraden)) Hohe [Inhibitor] 1 v Geringe [Inhibitor] Ohne Inhibitor 1 [S ] 5.34) Turnover numer = Zahl der Moleküle die von einem Molekül Enzym pro Sekunde umgesetzt werden. 1 nM Enzym= 1 nmol/l Enzym setzt 0,5 mmol/l Substrat pro Sekunde um. Ergo: (0,5 mmol/l Substrat)/(1 nmol/l)/1 sec= 5×10-4/1×10-9=5×105s-1=500.000 s-1 284 285 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.35) ..... Anwesenheit zweier Konzentrationen eines kompetitiven. Inhibitors (VMax ist konst. und KM ändert sich). Geraden C entspricht der ungehemmten Reaktion (flacheste Kurve. Vgl. 5.33) KM-Wert: -1/KM=-0,08 µM-1 KM=-1/-0,08 µM-1= 12,5 µM VMax =1/(0,4 min/µmol) = 2,5 µmol/min = 2,5 U PS.: Im Original fehlte in der Skizze das Minuszeichen vor den X-Achsenschnittpunkten 5.36) Ich verweise auf meine Einleitung im Skript S. 14 über die Michaelis-Menten-Gleichung. v = ½ vmax für KM = [S] v = vmax für KM « [S] 5.37) Michaelis-Menten-Gleichung: v = vmax×[S]/([S]+KM). Hier also 0,6 µmol×min-1=3 µmol×min-1×6 mM / (KM + 6 mM) | / µmol×min-1 0,6 = 18 mM / (KM + 6 mM) | ×(KM + 6 mM) 0,6×KM + 3,6 mM = 18 mM | -3,6 mM 0,6 KM = 14,4 mM | / 0,6 KM = 24 mM 5.38) Zu treffen C und D. Falsch ist A, denn es wird zwar bei Substratkonzentration = KM die halbmaximale Geschwindigkeit erreicht, bei 2×KM aber erst ~67% von Vmax. Falsch ist auch B, denn die Umsatzgeschwindigkeit ist nicht linear zur Substratkonzentration. 5.39) Michaelis-Menten-Gleichung: v = vmax×[S]/([S]+KM). 10-2 M=10 mM V5mM= vmax×5 mM / ([5 mM+10 mM)= vmax×1/3 V15mM= vmax×15 mM / (15 mM+10 mM)= vmax×3/5 Der relative Anstieg x: V5mM×x =V15mM | /V5mM x=V15mM/V5mM= vmax×3/5 / (vmax×1/3) = 3/5×3 = 9 / 5 =1,8 5.40) 1. Die Affinität des Enzyms ist höher zu Substrat 1 (kleineres KM) 2. Michaelis-Menten-Gleichung: v = vmax×[S]/([S]+KM). VS1 =vmax×100 µM / (100 µM+1 µM)= vmax×100 / 101 VS2= vmax×10 µM / (10 µM+1000 µM)= vmax×10 / 1010 = vmax×1/ 101 Das Geschwindigkeitsverhältnis ergibt sich aus VS1/VS2 VS1/VS2= vmax×100 / 101 / (vmax×1/ 101)= 100×101 / 101=100 285 286 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.41) 1. Ich hätte schon deswegen keinen Punkt, weil ich mir bis heute nicht merken kann, ob nun Abszisse oder Ordinate die X- bzw. Y-Achse ist. Laut Buch ist die X-Achse die Abszissenachse und die Y-Achse die Ordinatenachse (Vielleicht „O“ wie oben?!). Somit wird auf der Abszisse 1/[S] aufgetragen und auf der Ordinate 1/v. 2. Die Steigung wird ausgedrückt durch KM/Vmax. 3. Bei kompetitiver Hemmung wird KM größer und damit die Steigung (da Vmax ja unverändert ist) größer/steiler (KM/Vmax), V max bleibt unverändert. 4. Bei nicht kompetitiver Hemmung bleibt KM gleich. Vmax wird kleiner und damit die Steigung steiler (da ja 1/vmax aufgetragen wird und dieser Ausdruck größer wird) (LNC: 280ff) 5.42) 1) Der Reaktionsverlauf ist a) spontan(=exergonisch) 2) Die ist so, weil ∆G negativ ist Wäre die Reaktion endergonisch, so würde sie nicht spontan ablaufen können (∆G > 0). ∆G sagt nichts darüber aus, ob die Reaktion dann auch tatsächlich abläuft, bzw. wie schnell sie abläuft. Darüber entscheidet die Aktivierungsenthalpie ∆G*, die durch das Enzym gesenkt wird. 5.43) Ja, unter bestimmten Bedingungen. ∆G0’ macht nur eine Aussage darüber, ob die Reaktion unter Standardbedingungen ablaufen kann (Alle Reaktionspartner 1 M.). Für die jeweilieg Situation ist jedoch ∆G entscheidend und dieses berechnet sich wie folgt ∆G = ∆G0’ + 2,3×RT×log [Produkt]/[Edukt]. Es spielen also die Konzentrationen der beteiligten Verbindungen in der Zelle eine entscheidende Rolle. Zudem ist die Temperatur in der Zelle höher als die Standardtemperatur von 20°C. Ist ∆G negativ so kann die Reaktion in der Zelle ablaufen auch wenn ∆G0’ positiv ist. 5.44) Phosphorolyse: Spaltung einer kovalenten Bindung (in der Regel C-O oder C-S) durch Phosphat unter Bildung eines Phosphorsäureesters Beispiel: Glykogenphosphorylase, Glyceraldehyd-3-P-DH 5.45) Die Geschwindigkeit einer enzymatischen Reaktion wird ausgedrückt als Substratumsatz pro Zeit. Möglichkeiten für entsprechende Messgrößen und Definitionen (Nur ein Beispiel ist gefordert) Messgröße U (Unit) kat (Katal) Wechselzahl Definition µmol / min Mol / s Mol Substratumsatz pro Sekunde pro 1 Enzymmolekül 5.46) vnüchtern =vmax×[Glucnüchtern]/(Glucnüchtern]+KM)=vmax×5 mM/(5 mM + 1×10-2M) 286 287 Stephan Gromers Biochemie-Skript = vmax×5 mM/(5 mM + 10 mM) = vmax×5 mM/15 mM= 1/3×vmax v50gGlc = vmax×[Gluc50gGlc]/(Gluc50gGlc]+KM)=vmax×3×5 mM/(3×5 mM + 10 mM) = vmax×15 mM/25 mM =3/5×vmax v50gGlc/ vnüchtern= 3/5×vmax / 1/3×vmax = 3/5 /1/3 = 9/5 =1.8 Die Glucokinaseaktivität steigt um den Faktor 1.8 an. 5.47) Alle Aussagen sind richtig: A,B,C Die Aussage A sollte jedoch mit Bedacht betrachtet werden, siehe LNC: 276ff. 5.48) Diese Frage ist eigentlich von Euch gar nicht korrekt beantwortbar. Sehen wollte man das Bild links. Die Dehydrogenase oxidiert das Substrat unter Bildung von NADH aus NAD+. (Formal also: SubH2 + NAD+ → Sub + ∆A NADH + H+). Hören wollte man zudem, das man aus diesem Diagramm die Michaeliskonstante nicht berechnen kann, weil dafür mehrere Messungen mit verschiedenen Substratkonzentrat tionen nötig sind. Man misst jeweils nur am Anfang der Reaktion. Das Schaubild für die KM-Wert = Michaelskonstantenbestimmung sieht (in der nicht nach Lineweaver-Burk augetragenen doppeltreziproken Darstellung) zwar von der „Kurvenoptik“ genauso aus, jedoch sind die Achsen anders definiert (X: [Substrat] und Y: Geschwindigkeit). Soweit so gut. Jetzt nur weiterlesen wenn ihr SEHR interessiert seid: Da es ausdrücklich heißt, das gewartet wir bis alles Substrat verbraucht ist, kann man mathematisch an die Sache rangehen: Aus der Absorption zu einem Zeitpunkt kann man berechnen, wie viel Substrat zu diesem Zeitpunkt noch vorhanden ist und dann die Reaktionsgeschwindigkeit mit dieser Substratkonzentration durch Differenzierung berechnen. Das macht man in der Regel mit einem Computer (Stichwort Dalziel-Kinetik). Dadurch kann man sich zwar theoretisch die vielen Einzelmessungen die man normalerweise macht sparen, jedoch gibt es praktische Probleme. 287 288 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.49) Offiziell richtig: A,B,D A. Ein nicht-kompetitiver Hemmstoff Inhibiert 1/v bindet reversibel an das Enzym und in1 aktiviert es vorübergehend. Einmal an das Enzym gebunden dissoziiert nur sehr lang- vmax gehemmt Ungehemmt sam wieder ab. Da vmax = k×[aktives Enzym] und sich durch den Inhibitor die Menge des aktiven Enzyms verringert (wobei die Enzymmoleküle, die inaktiv 1/[S] sind und die Enzymmoleküle die gerade aktiv sind ständig wechseln. Es ist ja eine 1 − K1M reversible Hemmung), verringert sich auch vmax ungehemmt vmax und das unabhängig von der Substratkonzentration. B. Diese offiziell richtige Lösung ist streng mathematisch betrachtet nicht korrekt, denn die Reaktionsgeschwindigkeit steigt nicht direkt proportional (also linear) zur Substratkonzentration an sondern, sondern nur annähernd proportional, da ja [S] [S] ≠ [S]+K M K M Man darf nicht beliebig tief mit der Substratkonzentration gehen, da sonst eine Grundannahme der Michaelis-Menten Kinetik ([Enzym] « [Substrat]) nicht mehr gegeben ist. C & E. Ein kompetitiver Inhibitor Inhibiert 1/v konkurriert mit dem Substrat um das aktive Zentrum. Wenn das Sub1 strat unendlich hoch konzentriert ist Ungehemmt spielt der Inhibitor keine Rolle mehr vmax gehemmt und ungehemmt (E ist ergo falsch) - vmax bleibt also. Die halbmaximale Geschwindigkeit wird jedoch erst bei einer höheren 1/[S] Substratkonzentration erreicht. Damit Ändert (vergrößert) sich der 1 1 − K M ungehemmt − K M gehemmt KM-Wert in Gegenwart eines kompetitiven Inhibitors. C ist also falsch. D. Je kleiner der KM-Wert, desto geringer sind die Konzentrationen, die nötig sind um die halbmaximale Geschwindigkeit zu erreichen, d.h. umso besser wird das Substrat gebunden, d.h. umso größer ist die Affinität des Enzyms zum ihm (oder umgekehrt ). Damit ist die Aussage richtig. Achtung ! Nur weil ein Substrat toll bindet wird es noch lange nicht effektiv umgesetzt. Letztlich entscheiden ist das Verhältnis von kcat zu KM. 288 289 Stephan Gromers Biochemie-Skript 5.50) Um diese Frage zu lösen hat man entweder die Liste auswendig gelernt oder man setzt ein paar Beispiele ein. Im Prinzip hilft vielleicht folgender Graph(wobei x = [S] sei): x f ( x )= x1 Dabei sieht man, das der Kurvenverlauf für x-Werte kleiner als 1 (×KM) weitgehend linear mit x anstiegen (vgl. gepunktete Linie). Wird x sehr groß nähert sich der Graf dem Maximalwert 1(vmax) an. 1 0KM 1KM 2KM 3KM 4KM 5K M 6KM 7KM 8KM 9KM [S] v=v max⋅ [S] +K M A. Für den Fall das [S] » KM. strebt v gegen vmax: v≈vmax, B. Für den Fall das [S] « KM. ist v weitgehend proportional zu [S]: v ≈ vmax×[S]/KM C. Für den Fall das [S] = KM ist v=0.5×vmax D. Richtig ist b) wird größer. Der kompetitive Inhibitor konkurriert ja mit dem Substrat. Somit wird mehr vom Substrat benötigt um die Halbmaximale Geschwindigkeit zu erreichen. Bei unendlich großer Substratkonzentration spielt der Inhibitor keine Rolle mehr. Daher bleibt vmax. E. Vorsicht !!! Hier wird nach V [µM/min] vmax einem normalen Michaelis Menten-Diagramm (v gegen [S]) und nicht nach Lineweaver - Burk (1/v gegen 1/[S]) ½ vmax gefragt. mit kompetitivem Inhibitor KM „normal“ 289 Substratkonzentration S [mM] KM mit kompetitivem Inhibitor 290 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6 Lösungen zu „Coenzyme, Vitamine, Spurenelemente“ 6.1) a) Es gibt viele Proteine: Die Gerinnungsfaktoren 2,7,9,10 muss man kennen. Für Fans gibt es desweiteren Protein S und C, Osteocalcin (häufigstes Nichtkollagenprotein des Knochens, 3 γ-Carboxyglutamatreste) (LP: 1024ff, TA: 290f, ST:265ff). b) γ-Carboxylierung. Ein Glutamatrest wird Vitamin K abhängig (biotinunabhängig !!) zum γ-Carboxyglutamat carboxyliert. β γ Glu CH2 CH2 COO β γ Glu CH2 CH COO - COO Man beachte die Möglichkeit mit dem Produkt Ca2+-Chelate (6 O Atome in einem Ring ! Siehe Skizze rechts) zu bilden und somit O β γ zwei γ-carboxylierte Moleküle zu verbinden (Zwei Chelatoren (von Ca2+ 2+ jedem Molekül einer) an einem Ca ! Hier ist nur ein Chelator geO zeichnet) O c) Sie hemmen die Blutgerinnung, indem sie die posttranslationale Modifikation von Gerinnungsfaktoren unterbinden (d.h das Vorläuferprotein wird weiter unvermindert gebildet !!). Die Wirkung dieser Substanzen (z.B Marcumar®, Dicumarol, Warfarin) setzt sichtbar erst nach Tagen ein, wenn der Bestand an "alten" Gerinnungsfaktoren verbraucht ist. Muss akut die Gerinnung gehemmt werden, verwendet man Heparin, das als Aktivator des Antithrombin III wirkt. Diesen Unterschied muss man als Arzt kennen ! (Nebenbei: Bei der Einstellung auf Vit. K Antagonisten wird auch heparinisiert wegen der Gefahr der "Marcumar-Nekrose". Diese beruht darauf, das die antikoagulatorisch wirkenden Proteine S und C ebenfalls nicht mehr als funktionstüchtige Proteine synthetisiert werden und die Halbwertszeit der verbliebenen Moleküle recht kurz ist. Somit ist zu Beginn (und Ende) der Vitamin-K Antagonistentherapie das Thromboserisiko erhöht. Man kontrolliert die Wirkung anhand des Quick-Wertes oder des INR-Wertes. Der Quickwert schwankt von Labor zu Labor, der INR-Wert hingegen (=International normalized ratio, beim gesunden ~1.0) ist laborunabhängig: Leider sind deutsche Ärzte hier meist sehr unflexibel und halten am Quick-Wert fest. Angemerkt sei auch das Heparin nicht Heparin ist. Es gibt Heparine verschiedenster Molekülgrösse, deren antikoagulatorische Effekte sich zT deutlich unterscheiden ! Übrigens: Wenn ihr beim Blutabnehmen das (meist grüne) Gerinnungsröhrchen nicht voll machen konntet: Bitte KEIN NaCl oder dergleichen einfüllen (auch wenn der AiP oder sonstwer das empfiehlt. Der Proteingehalt in der Lösung ist wichtig. Das Labor kann ggf. Deinen Fehler ausbügeln wenn es um den Volumenmangel weiß. Sonst: Garbage in - garbage out !!) 6.2) Ac: Cytidintriphosphat wird zur Synthese von komplexen Lipiden benötigt. (TA: 170) Ba: GTP wird bei der Proteinbiosynthese zur Initiation, zur Anlagerung einer neuen Aminoacyl-tRNA und zur Translokasereaktion (Nicht Peptidyltransferase !) benötigt. (ATP zur Synthese der Aminoacyl-tRNA) 290 291 Stephan Gromers Biochemie-Skript Cb: Zucker werden aktiviert durch UTP (z.B UDP-Glc bei Glykogensynthese). Wichtige Ausnahmen: GDP-Mannose und CMP-N-Acetyl-Neuraminsäure. Diese Aktivierung hat mehrere Gründe: z.B verbesserte Bindung an das Enzym, da mehr geladene Gruppen, dadurch auch mehr kleine Bindungen zwischen Enzym und Substrat, die jeweils Bildungsenergie liefern → Energie für eigentliche Reaktion. Möglichkeit zur Unterscheidung der Zucker; Gruppenübertragungspotential .... 6.3) ... biogenen Amin Cysteamin (aus Cystein - CO2); ... des Coenzym A ....; ...von Fettsäuren ...(Fettsäuresynthase, hier allerdings im ACP nicht CoA); Die SH-Gruppe = Thiolgruppe .... 6.4) Apoenzym (inaktiv) + FAD → Holoenzym (aktiv).Die Glutathionreduktase verwendet NADPH als Coenzym. Ergo: NADPH + H+ + GSSG → NADP+ + 2GSH Eigentlich ist die Gleichung nicht ganz korrekt, da nur das Holodimer der Glutathionreduktase aktiv ist. "Richtiger" also : 2Apo +2 FAD → Holodimer. 6.5) a) Carboxybiotin b) Methylentetrahydrofolat c) S-Adenosylmethionin=SAM (auf Guanidinoacetat, aus Nebenweg des Harnstoffzyklus; Siehe Stoffwechselplan von Prof. Merz) d) Carboxybiotin (dieser Weg ist übrigens auch Vit. B12 abhängig) 6.6) FAD (nicht FMN, das wird nur phosphoryliert), NADP+,NAD+,S-Adenosylmethionin (=SAM), 3´- Phosphoadenosyl - 5´-Phosphosulfat(=PAPS), Coenzym A 6.7) Ad: Pyridoxin=Vit. B6 → u.a PALP (TA:178f, 108)→ Transaminierung. PALP ist DAS Coenzym des Aminosäurestoffwechsels ! Ba : Vit. K abhängige γ-Carboxylierungen von Glutamatresten. Siehe 6.1) Cc : Riboflavin→FMN,FAD; Sie sind an Wasserstoffübertragungsreaktionen beteiligt. So z.B. in der Atmungskette, Fettsäuresynthese.... Db: Ascorbinsäure=Vit. C: Hydroxylierung von Prolin und Lysin in Kollagen ! 6.8) Wählen Sie unter: Thiaminpyrophosphat=Vit. B1 (fehlt: Wernike-Enzephalopathie, BeriBeri!), Liponsäure, Coenzym A, FAD, NAD+ 6.9) α-Ketosäure1 + Aminosäure2 Aminosäure1 + α-Ketosäure2. Coenzym ist Pyridoxalphosphat (Vit. B6). z.B α-Ketoglutarat + Aspartat Glutamat+ Oxalacetat (Enzym: GOT=AST) 291 292 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.10) a) Oxalacetat : Carboxybiotin für Pyruvatcarboxylasereaktion b) Thymin : Methylentetrahydrofolat für Thymidylatsynthase (dUMP→dTMP) c) Phosphatidylcholin: S-Adenosyl-methionin (=SAM) (Methylgruppen auf Phosphatidylethanolamin, oder Cholin aus Ethanolamin) d) Purin : CO2 (C6), N10-Formyl-THF (C2 und C8), (ohne Biotin, ohne Vit. K!) e) Pyrimidine : CO2 (C2) (Ohne THF, ohne Biotin oder Vit. K) f) Malonyl-CoA : Carboxybiotin →AcetylCoA-Carboxylasereaktion (Fettsr.synthese) 6.11) a) THF: Purine (C2 und C8), dTMP (Methylgruppe), Serin (aus Glycin) .... b) Liponsäure: Acetyl-CoA (Aus Pyruvat); Succinyl-CoA (aus α-Ketoglutarat) c) Biotin: Malonyl-CoA (aus Acetyl-CoA) , β-HMG-CoA (aus Leucin)... Die Antwort wird etwas gefährlich durch das "notwendig". Die fett unterlegten Verbindungen brauchen (bei a+c) diese Coenzyme. Die weiteren Angaben sind nur durch den Zusatz des "wohers" richtig, da diese Verbindungen z.T. auch anders gebildet werden könnten. Bei b ist dies aber auch der Fall, aber andere Lösungen fallen mir nicht ein. Somit sollten auch bei a + c die restl. Lösungen gelten. 6.12) Sie heißt Carboxybiotin. Abhängig z.B Malonyl-CoA Synthese aus Acetyl-CoA, Bildung von Oxalacetat aus Pyruvat, Bildung von Methylmalonyl-CoA aus Met,Val,Ile und Propionyl-CoA sowie β-HMG-CoA aus Leucin. 6.13) Eine sehr unglückliche Frage ! Krankheitsbild: Perniziöse Anämie (+ neurolog. Symptome !)/ Megaloblastäre Anämie .... ein Fehlen von Intrinsic factor im Magensaft ....: Dies ist eine sehr einseitige Sichtweise. Man könnte (i.B wenn man sich auf Krankheitsbild und die Anämie bezieht) auch ... Fehlen von ausreichend Erythrocyten im Blut ... schreiben. Ob das gelten würde weiß ich nicht. Außerdem ist die Sichtweise mit dem Intrinsic factor etwas einseitig. Es könnte auch die Aufnahme oder Bildung (Säuremangel..) des Komplexes gestört sein. Per Def. ist Perniciöse (="Gefährliche“) Anämie aber eine Intrinsic Factor-Mangel Anämie (Obwohl die Erys auch megaloblastär sind). Das Metall ist: Cobalt (Co+). Siehe Patho: Robbins "Pathologic Basis of diseases“) 6.14) Ja, es ist ein Vitamin (Da der 2,4-Dihydroxy-3,3-dimethylbutyrat-Anteil nicht synthetisiert werden kann. (LP:742f, TA: 366) Synthese von CoenzymA, ACP (Acyl-CarrierProtein: Fettsäuresynthase) 6.15) Mangel an Thiamin .....; Pantothensäure ist Bestanteil des CoA, Vit. K ist Cofaktor......,Vit. A ist ...Rhodopsin und Vit. E schützt... Übrigens: Überlegt Euch mal warum ihr u.a. Herzprobleme bei Beri-Beri bekommt ! 292 293 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.16) Es handelt sich um Thiaminpyrophosphat (=TPP). Reaktionen zum Beispiel Bildung von Acetyl-CoA aus Pyruvat. Pyruvatdehydrogenase; Bildung von Succinyl-CoA aus α-Ketoglutarat. α-Ketoglutaratdehydrogenase 6.17) 1.) Coenzym A. Es ist die Thiolgruppe = HS- einzukreisen 2.) Liponsäure: es ist die Disulfidbrücke -S-S- einzukreisen 3.) Pyridoxalphosphat: Es ist die Formylgruppe (R-CH=O)oben am Pyridinring einzukreisen. Sie bildet Schiff´sche Basen (R-CH=N-R´), wobei dann durch den positiven Ringstickstoff Elektronen abgezogen werden können und es zur Umlagerung im angelagerten Molekül kommt. (Siehe ST: 665f) 6.18) Carboxybiotin ist die ..... . Sie ist über ihre Carboxylgruppe (natürlich nicht die am N) in einer Amidbindung an einen Lysyl (= Lysin). ... z.B Acetyl-CoA- Carboxylase oder Propionyl-CoA-Carboxylase oder Pyruvat-Carboxylase oder Methylcrotonyl-CoACarboxylase. 6.19) ...ist NADPH. Spezifisch verwendet dieses Coenzym A = Fettsäuresynthase B = Glutathionreduktase (GSSG+NADPH+H+ → 2 GSH+NADP+) D = β-HMG-CoA-Reduktase. Nicht C (α - KetoglutaratDH aus Citratzyklus) da NAD+ . 6.20) ... handelt es sich um Vitamin C = Ascorbinsäure. ..... im Rahmen der Kollagenbiosynthese. ..... Krankheitsbild Scorbut. (Mensch kann Vit. C nicht synthetisieren, weil ihm die L-Gulonolactonoxidase fehlt. Bei Scorbut fallen oft schon früh die Zähne aus, was den hohen Umsatz an Kollagen im Periodontium erahnen lässt) 6.21) Es ist Riboflavin ~Vitamin B2 → Coenzyme FMN, FAD . (TA: 366) 6.22) 1) Decarboxylierungen, Transaminierungen 2) Schiff´sche Base / Aldimin (Da PALP ja Aldehydgruppe hat) (ST: 667ff; TA: 178ff) - COO H - O O P -O O H C N OH + N H 6.23) Co2+: Vitamin B12 ,Homocysteinmethyltransferase, MethylmalonylCoA-Mutase (Cobald kommt in den Oxidationstufen +1,+2+3 vor) Ca2+: Calmodulin; Calbindin; Calsequestrin ..... Fe2+/ 3+: Hämoglobin, Myoglobin, Cytochrome, Transferrin, Xanthinoxidase,.... 293 CH3 294 Stephan Gromers Biochemie-Skript Anm.: In vielen Namen steckt das Eisen als Ferro/Ferri drin. Dabei bedeutet Ferro=Fe2+ (two) Ferri=Fe3+ (thri (natürlich three) ) 2+ Zn : Insulin (in Speicherform), Zn-Proteasen (z.B Carboxypeptidase A & B), Carboanhydratase,Aspartat-Carbamoyltransferase, Alkohol-DH,...... (TA: 420ff (jeweils in Klammern hinter Enzym) 6.24) Phosphatidylcholin (aus P-Ethanolamin):S-Adenosylmethionin (ST: 723,759) Oxalacetat (Aus Pyruvat ) : Carboxybiotin (TA: 155, ST: 602f) dTMP (aus UDP): N5,N10-Methylentetrahydrofolat (TA: 418) Purine : Formyltetrahydrofolat (TA: 188)) Methylmalonyl-CoA (aus PropionylCoA) : Carboxybiotin (TA: 166f) Adrenalin (aus Noradrenalin): S-Adenosylmethionin (TA: 353f) 6.25) [NAD+] > [NADH] [NADP+] < [NADPH] (wen´s interessiert: [NAD+] / [NADH]≈100) (und auch hier [NADP+] / [NADPH]≈0,01) 6.26) Cofaktor: Pyridoxalphosphat = PALP; Das ist natürlich die Leber; Dort gibt es ua. die GOT = Glutamat-Oxalacetat-Transaminase = AST (Aspartattransaminase) GPT=Glutatmat-Pyruvat-Transaminase=ALT (Alanintransaminase; Leberspezifisch) Wenn Sie im Serum gemeinsam ansteigen ist dies oft ein Zeichen für eine Lebererkrankung. Sie kommen (GOT u.a) aber auch in anderen Organen vor. Da die GOT ein mitochondriales die GPT jedoch ein cytosolisches Enzym ist, steigt beim Leberschaden gewöhnlich zuerst die GPT an. Ein GOT Anstieg deutet auf einen schweren Schaden hin. Beim alkoholischen Schaden ist jedoch erstaunlicherweise oft GOT>GPT (etwa 1,5×). 6.27) Alkohol-Dehydrogenase : Zn2+ (TA: 320f) Glucose-6-Phosphatdehydrogenase : NADP+(TA: 152f) Lactat-Dehydrogenase : NAD+ (TA: 98) Glutamat-Oxalacetat-Transaminase : PALP=Pyridoxalphosphat (TA: 179) Acetyl-CoA-Carboxylase : (Carboxy)biotin (ST: 646ff) Folgende 2 waren ursprünglich Teil einer anderen Aufgabe, in den nach dem C1-Stoffwechsel gefragt war: Homocysteinmethyltransferase : Methylcobalamin, (offiziell gewünscht) Methyltetrahydrofolat (ST: 760) Noradrenalintransmethylase : SAM=S-Adenosylmethionin (TA: 352f) 6.28) Nein, der Pentosephosphatweg ist in einen oxidativen Zweig (NADPH-Produktion) und einen nichtoxidativen Zweig unterteilt. Wenn mehr Ribose-5-P als NADPH gebraucht wird, so kann die notwenige Substratzufuhr auch aus der Glykolyse via Transaldolase und Transketolase unter umgehung des oxidativen Zweiges erfolgen. Siehe (ST: 593ff). 294 295 6.29) Stephan Gromers Biochemie-Skript a) Kinasen : b) Dehydrogenasen : c) Acetyl-CoA Carboxylase : d) Acyl-CoA-Synthetase : e) "Fettsäuresynthase" : Coenzym ATP NADP+/NAD+ ATP ATP, Coenzym A NADPH, ATP prosthetische Gruppe (Mg2+) oft FAD (seltener Zn2+ etc.) Biotin Phosphopantethein 6.30) Anorganisches Phosphat benötigt u.a die Glykogenabbau durch Phosphorylase (ST: 615, TA: 156f); Umwandlung von Glyceraldehydphosphat (GAP) in 1,3-Bisphosphoglycerat (1,3 BPG) durch die GAP-Dehydrogenase (ST: 525f); ATP-Synthase (ADP+Pi+Energie→ATP) (TA: 140f) 6.31) Beri-Beri beruht auf dem Mangel an Vitamin B1=Thiamin. (Alkoholiker !→Wernike Korsakow Syndrom ist ebenfalls B1-Mangel (Blutung in Corpora mamillaria sowie in den Bereichen um die Ventrikel. Patienten konfabulieren, sind zeitlich desorientiert etc.) z.B. Pyruvatdecarboxylase, Transketolase, Acetolactat-Synthase 6.32) Beteiligte Vitamine am Fettsäuresynthese: (AcetylCoA-Carboxylase) : Biotin = Vitamin H (Coenzym A und ACP) : Panthothenat (NADP(H)) : Nicotinat/Nicotinamid 6.33) Tetrahydrofolsäure (THF). Sie ist an der C1-Übertragung (z.B. dUMP zu dTMP; Purin; Pyrimidinsynthese beteiligt) 6.34) Carboanhydrase: Zn2+; Katalase: Fe2+; Hexokinase: Mg2+; Glutathionperoxidase: Selen (sonst nur Deiodinase u. Thioredoxinreduktase als selenhaltige Humanenzyme bekannt) 6.35) Das stark lichtempfindliche Vitamin B12 wird in wenigen (i.B. anaeroben) Bakterien (und nicht in Tieren oder Pflanzen) synthetisiert. Intrinsic factor ist ein (Glyko)protein das in den Belegzellen des Magen synthetisiert und ins Magenlumen sezerniert wird. Die Aufnahme des Komplexes erfolgt im (terminales) Ileum / Dünndarm. (LNC: 662f ST: 678) 6.36) Aminosäuredecarboxylase: B(Pyridoxalphosphat) (TA: 352f) Pyruvatdehydrogenase: A(Thiaminpyrophosphat), C(Liponsäure), D(CoA), E(FAD) (TA:134f; ST: 541ff; LNC: 612ff) 295 Stephan Gromers Biochemie-Skript 296 6.37) Phosphatidylcholin aus Phosphatidylethanolamin: S-Adenosylmethionin (SAM) (TA: 170f) Oxalacetat aus Pyruvat: Carboxybiotin (TA: 154f) dTMP aus dUMP: Methylen-Tetrahydrofolat (THF) (TA: 418) 6.38) Die Abbildung zeigt Thiamin (Vitamin B1). Daraus wird Thiaminpyrophosphat (TPP) 1. Acetyl-CoA → Malonyl-CoA: falsch (Biotin, Fettsäuresynthese, TA: 163) 2. Pyruvat → Oxalacetat falsch (Biotin, GluconeogeneseTA: 154f) 3. Transketolase richtig (Die Transketolase hat TPP) 4. Pyruvat → Acetyl-CoA richtig (PDH-Komplex: TPP, Liponsr, FAD,CoA) 6.39) A) B) C) D) E) Glucose-6-phosphat → 2 Lactat (Glykolyse): Nein Pyruvat → Acetyl-CoA: Ja (Pyruvat-DH, TA: 134f) Pentosephosphatweg: Ja (Transketolase) Abbau von Acetyl-CoA im Citratzyklus: Ja (α-Ketoglutarat-DH) Pyruvat → Glucose (Gluconeogenese): Nein (TA: 154f) 6.40) Ausgangsverb. Methionin Pyridoxin Riboflavin Coenzym S-Adenosylmethionin (SAM) Pyridoxalphosphat FAD, FMN (TA: 104f) Eine Funktion Methylgruppendonator Transaminierungen (TA: 108f,180f) Wasserstoffübertr./Elektronentransfer 6.41) Vitamin: Folat/Folsäure; Coenzym: Tetrahydrofolat (THF); Antibiotikum: die Gruppe der Sulfonamide (z.B. Bactrim) Anmerkung: Die Frage hat eigentlich einen Fehler, den Sulfonamide sind nicht bakterizid sondern „nur“ bakteriostatisch. 6.42) Proteine: Gerinnungsfaktoten 2,7,9,10 sowie Protein S, Protein C und Osteocalcin. Gammacarboxylierung von Glutamatresten. Wirkung von Marcumar: Gerinnungshemmung. Wirkungseintritt: nach Tagen. Siehe Kommentar 6.1. 6.43) Vitamin: Vitamin C (=Ascorbinsäure). Es wird zur Hydroxylierung von bestimmten Prolin- und Lysinresten benötigt. Funktion des Vit. C in der Kollagensynthese und weiterer Stoffwechselwege: LP: 737ff und 740f, TA: 344f 6.44) Es handelt sich um das Coenzym A (CoA, CoA-SH). Seine funktionelle Thiolgruppe entstammt der Aminosäure Cystein. 296 297 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.45) Eigentlich eine leichte Aufgabe, wenn man weiß, dass Tetrahydrofolat DER Einkohlenstoffüberträger (C1-Einheiten) ist. Somit sind nur A und B richtig (ST: 758f). C und D haben 2 C’s. 6.46) Vitamin A ist ein fettlösliches Vitamin und gehört zur Stoffklasse der Terpene - Isoprenoide (die waren offiziell. Laut Lehrbuch sind aber die Stoffklassen: Kohlenhydrate, Proteine und Lipide und Vitamin A gehört eindeutig zu letzteren) . Der menschliche Organismus kann Vitamin A aus Carotinoiden herstellen, die mit der Nahrung aufgenommen werden. Vitamin A kann vom Organismus umgewandelt werden in Retinol – Retinal - Retinoat. Vitamin-A bzw. seine Abkömmlinge werden benötigt für · das Sehen (Rhodopsin = Opsin + 11-cis-Retinal) · Funktion insbesondere sekretorischer, epithelialer Zellen · Hormonwirkung · Fortpflanzung · Immunabwehr · Zelldifferenzierung, Morphogenese, Wachstum, Embryogenese (Cave: Überdosierung ist gefährlich) Viele Fragen mit Stolperfallen für wenige Punkte. Anm: Speicherort:· Itozellen der Leber. Mangelerscheinungen: · (Nacht)blindheit, Xerophthalmie mit allen Folgen, Zellmetaplasie Immunschwäche Vitamin A ist notwendig für die Bildung von Glykoproteinen, weswegen Schleimbildung u.a. ebenfalls gestört werden. Dies führt ebenfalls am Auge zu den berühmten grauen, trüben Bitotschen Flecken, den Ulcera und der Keratomalazie im Rahmen einer Xerophthalmie (=trockenes Auge) die bis zur Blindheit führen kann. (Häufigste Ursache der Erblindung weltweit i.B. von Kindern in 3. Weltländern). Derivate des Vitamin A übernehmen auch Hormonwirkungen (Vergleichbar den Steroiden was die Kaskade angeht). Nebenbei: Bei Rauchern führt die Zufuhr von erhöhten Vitamin A Gaben zu einer Steigerung des Bronchialkrebsrisikos. Hört also mit der Scheiß Raucherei auf. 6.47) Richtig sind offiziell 1c, 2e, 3d, 4a, 5b 1. Pyruvat → Oxalacetat Die Pyruvatcarboxylase benötigt (Carboxy)biotin c) 2. Pyruvat → Acetyl- Die Pyruvatdehydrogenase benötigt Thiaminpyrophosphat (e, TPP), aber auch CoA, Liponamid, FAD (Problem für Teil CoA 4) und NAD+ Eine Pyruvatdecarboxylase (diese kommt nicht im tierischen Organismus vor; wohl aber in Hefe) benötigt nur Thiaminpyrophosphat (TPP) Die Laktatdehydrogenase benötigt für diese Reaktion NADH 3. Pyruvat → Lactat b) als Reduktionsmittel 297 298 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4. Succinat → Fumarat Die Succinatdehydrogenase (integrales Mitochondrien-membranenzym) benötigt FAD (a), FeS-Cluster und Ubichinon 5. HMG-CoA → Meva- Die β-HMG-CoA-Reduktase benötigt NADPH (b) als lonat Elektronendonor 6.48) Richtig sind A3, B4, C1 und D2 zu den posttranslationalen Modifikationen Phosphorylierungen finden an Serin, Threonin und Tyrosin Phospho- Serin rylierung (Tryosinkinasen!) statt. Übrigens sind ca. 1/3 aller zellulären Proteine phosphoryliert und es finden sich über 600 Kinasen im menschlichen Genom Auch wenn man es (was ich erwarten würde da sehr speziell) Palmitoy- Cystein lierung nicht wusste, konnte man es sich aufgrund der anderen 3, deren Zuordnung klar war, herleiten. Anyhow: Palmitoylierungen aber auch Farnesyl- und Geranylierungen finden sich an bestimmten Cysteinen. Myristylierung (u.ä.) finden z.T. am N-terminalen Glycin (1Gly =1 Asr.) statt. In allen Fällen sind dafür sind bestimmte Umgebungssequenzen erforderlich. ST: 979f Glykosylierungen finden O-glykosidisch an Serin oder Threonin N-Glyko- Asparasylierung gin (im Golgi), N-glykosidisch an Asparagin statt (im ER). ST: 965f Carboxy- Glutamat γ-Carboxylierungen der Gerinnungsfaktoren 2,7,9 und 10 sowie lierung der Proteine S und C, Osteocalcin und anderer. LP: 292 6.49) A. Riboflavin (Vit. B2) B. Pyridoxal (Vit. B6) C. Ascorbinsäure (Vit. C) D. Phyllochinon (Vit. K) c) Wasserstoffübertragung (TA: 366f) d) Transaminierung (TA:368) b) Hydroxylierung (z.B. Kollagenbildung. TA: 368) a) Carboxylierung (TA:364f) 6.50) A. Thymidylat c) Tetrahydrofolat (aus UDP, TA: 402) B. Succinyl-CoA b) Thiaminpyrophosphat (aus α-Ketoglutarat. TA:134ff) C. Steroidhormone e) NADPH (an vielen Stellen. TA: 172f) D. Oxalacetat d) Biotin (Pyruvatcarboxylase: TA: 430) E. ∆2-trans-Enoyl-CoA a) FAD (in β-Oxidation durch Acyl-CoA-DH.) Etwas problematisch: Auch die die α-Ketoglutarat-DH besitzt FAD. Auch braucht die Fettsäuresynthese FAD. Nur durch das Ausschlussverfahren kommt man also weiter. 6.51) Lösung: A, C, E A. Pentosephosphatweg (Transketolase) C. Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA (Pyruvat-DH) E. Citratcyclus (2-Ketoglutarat-DH) 298 299 Stephan Gromers Biochemie-Skript 6.52) Richtig sind A, E Da im Darm FAD zu FMN und FMN zu Riboflavin hydrolysiert werden und erst dieses aufgenommen wird, fasst man die drei zum B2-Komplex zusammen (A richtig).Thiamin und Thiaminpyrophosphat gehören zum B1 (B falsch). Der Mangel an Vitamin B2 kann nur durch Vitamin B2 und nicht durch Nicotinamid (Vorläufer NAD(P)(H)) behoben werden (D falsch). Da FAD, FMN und Riboflavin (lat. flavus=gelb) gelb sind müssen sie im sichtbaren (blaues Licht) absorbieren (E richtig) 6.53) Richtig sind: B, E. A ist falsch weil Vitamin K nichts mit dem Sehvorgang zu tun hat (das ist Vit. A). Vit. E ist nicht vom Cholesterol abgeleitet. Ebensowenig wird für die Bildung von Vit. K UV-Licht benötigt (das ist das Vit. D). 6.54) A. Vitamin A ist Retinol, Vitamin B12 ist Cobalamin, Vitamin C ist Ascorbinsäure, Vitamin D ist Calciol (Cholecalciferol), Vitamin K ist Phyllochinon B. 1D, 2C, 3A, 4E, 5B Klinischer Begriff Vitaminmangelzustand 1. Rachitis (Kind) und Osteomalazie D. Vitamin D-Mangel (= UV-Mangel) (Erwachsener) 2. Scorbut C. Vitamin C-Mangel 3. Xerophthalmie und Nachtblindheit A. Vitamin A-Mangel (Weltweit häufigste Ursache des Erblindens!) 4. Blutgerinnungs-Störungen E. Vitamin K-Mangel (Faktoren 2,7,9 und 10) 5. Funiculäre Myelose und „perniziöse“ An- B. Vitamin B12-Mangel ämie 6.55) A. Die PDH hat Liponsäure, FAD, Thiaminpyrophosphat, NAD+ und Coenzym A als Coenzyme B. Pyruvat + CoA + NAD+ → CO2 + Acetyl-CoA + NADH + H+ 6.56) Richtig sind B (Gluconeogenese: PEPCK; TA: 155), D (Fettsäuresynthese: AcetylCoA-Carboxylase). E ist zwar auch Teil der Gluconeogenese, jedoch fand der Biotin(=Vit. H)-abhg. Schritt schon zuvor statt. A ist die Glykolyse, C die Cholesterolbiosynthese. In beiden Fällen werden kein C1-Übeträger benötigt. 6.57) A. Die Gesamtmasse an Eisen in einem gesunden Europäer beträgt etwa e: 3-5 g B. Etwa 2/3 des Körpereisens sind im Blut an Hämoglobin gebunden C. Das Transportprotein für Eisen im Blutplasma ist Transferrin 299 300 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7 Lösungen zu „Aminosäuren, Proteine, Harnstoffzyklus“ 7.1) 1) Glutamat 2) Cystein 3) Glycin. Zwischen 1 u. 2 tritt eine atypische Peptidbindung auf. Das Tripeptid ist Glutathion. = GSH. Nicht nur weil hier in HD daran geforscht wird muss man es samt Funktion kennen. 7.2) L-Aspartat + 2-Oxoglutarat Oxalacetat + Glutamat Enzym:GOT=Glutamat-Oxalacetat-Transaminase=AST=Aspartat-Transaminase Für die Messreaktion gibt es jetzt verschiedene Möglichkeiten: Glutamat + NAD+ + H2O → 2-Oxoglutarat + NADH + NH4+ Enzym: Glutamatdehydrogenase (verwendet auch NADP+) (2-Oxoglutarat=α-Ketoglutarat) Vorteil: Kein Verbrauch von 2-Oxoglutarat oder Oxalacetat + NADH + H+ → NAD+ + Malat Enzym: Malatdehydrogenase 7.3) 1,3,4 sind korrekt. 2 ist natürlich falsch, da ja schon z.B viele Membranproteine (in allen Körperzellen, nicht nur Leber) Glykoproteine sind. 7.4) ... das jede 3. Aminosäure ein Glycin ist. Hydroxyprolin aus Prolin durch Hydroxylierung. Cofaktor ist Vitamin C=Ascorbinsäure (TA: 344f, ST: 478,LP: 754ff) 7.5) Ein biogenes Amin entsteht durch Decarboxylierung von Aminosren. Bsp.: β-Alanin: Bestandteil von Coenzym A; Serotonin: Neurotransmitter; GABA (=γ-Amino-buttersäure): Neurotransmitter; Histamin: Gewebehormon (TA: 352f) 7.6) 1) 4-Hydroxyprolin 2) 5-Hydroxylysin. Sie kommen typischerweise in Kollagenen vor. Der Cofaktor ist Vitamin C=Ascorbinsäure. (TA: 344, ST: 478,LP: 754f) 7.7) 1.) Arginin 2) Serin 3.) Methionin Die Aminosäure Serin kann an ihrer Hydroxylgruppe phosphoryliert werden. (Dies kann auch bei bestimmten Threoninresten geschehen.) 7.8) Synthese von GMP aus IMP: Glutamin als -NH2 Donor Synthese von Glutathion: Cystein als Bestandteil (neben Glutamat und Glycin) Methylierung: Methionin als Bestandteile des S-Adenosylmethionins(=SAM). Noradrenalinsynthese: Tyrosin als Vorstufe (Tyrosin→L-DOPA→Dopamin→Nor) Harnstoffzyklus: Aspartat als N-Donor 300 301 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.9) Das Albumin stammt aus der Leber u. ist kein Glykoprotein! (LP: 1107f,1010). Es stellt 60% des Plasmaeiweißes. γ-Globuline: Plasmazellen. Caeruloplasmin: (=Ferrioxidase 1, Cu-haltig) Leber (LP: 1106). Transferrin: Leber (LP:704f); Plaminogen: Leber; Fibrinogen: Leber 7.10) N-Glykosylierung an: Asn=Asparagin; O-Glykosylierung: Serin, Threonin 7.11) ..aus den globulären Untereinheiten α-Tubulin und β-Tubulin gebildet. Die Bildung ist ein GTP abhängiger ......, das durch Colchicin/Vincristin gehemmt wird. (LP:201) 7.12) ...entstehen durch Decarboxylierung aus Aminosäuren z.B aus Glutamat GABA. Coenzym ist Pyridoxalphosphat (PALP). 7.13) Tertiärstruktur: Van der Waals-Wechselwirkungen, Wasserstoffbrücken, Ionenbindungen, Disulfidbrücken Primärstruktur: Aminosäuresequenz Sekundärstruktur: lokale räumliche Anordnungen derPolypeptidkette ohne Berücksichtigung der Seitenketten.(α-Helix, β-Faltblatt, Kollagenhelix) Tertiärstruktur: dreidimensionale Struktur des gesamten Polypeptides Quartär: Wechselwirkung zwischen verschiedene Polypeptidketten 7.14) Seine Quartärstruktur setzt sich aus drei Polypeptidketten zusammen. ...Aminosäure 4Hydroxyprolin...Vitamin C(=Ascorbinsäure) benötigt wird. (TA: 344, ST: 478,LP:755f) 7.15) a) Absorption bei 280 nm: Tryptophan (aromatisches System) b) N-Glykosylierungsstellen: Asparagin c) Carboxylierungsstellen bei Blutgerinnungsfaktoren: Glutamat (Vit. K; siehe 6.1) d) Phosphorylierungsstellen: Serin (denkbar auch Threonin, Tyrosin) e) Reaktion mit Biuret-Reagens: Peptidbindung→ Cu2+-Chelatkomplex (Siehe 4.4) f) Spaltstelle für Trypsin ...: Lysin/Arginin 7.16) a) Ethanolamin aus Serin b) Cysteamin aus Cystein c) GABA aus Glutamat 7.17) Weitere Prozesse mit Proteasenbedeutung: Blutgerinnung (Serinproteasen), Kollagenfaserbildung (Prokollagen → Tropokollagen), Komplementsystemkaskade, Lysosomaler Proteinabbau,..... 301 Stephan Gromers Biochemie-Skript 302 7.18) Glutamat + Oxalacetat α-Ketoglutarat + Aspartat Glutamat + Pyruvat α−Ketoglutarat + Alanin tosolisch). Coenzym ist bei beiden Pyridoxalphosphat. (GOT=AST, in Mitos) (GPT=ALT, leberspez., cy- 7.19) 1) S-Adenosylmethionin (SAM) 2) Kreatin; Guanidinoacetat stammt aus dem Harnstoffzyklus (Arginin + Glycin) 7.20) a) Tyrosin (Dies kann man auch erschließen, ohne es zu wissen: Da es nur 3 aromatische Aminosäuren gibt: Trp,Phe, Tyr. Die ersten zwei haben aber keine OH-Gruppe zur Esterbildung) b) PAPS= 3´-Phosphoadenosyl-5´-Phosphosulfat (u.a. wichtig für Ausscheidung) 7.21) Es gibt nur zwei rein ketogene Aminosäuren: Leucin und Lysin (hier nicht gefragt). Der Rest ist entweder gemischt oder rein glucogen. Also z.B. Aspartat und Alanin. Sie gehen über Oxalacetat (→PEPCK→PEP) 7.22) a) N-Glykosylierungsstellen: Asparagin b) Carboxylierungsstellen in Gerinnungsfaktoren: Glutamat c) Phosphorylierungsstellen: Serin (Die Frage ist hoffentlich ein sicherer Punkt !??) 7.23) a) pH=5: Die beiden NH3+-Guppen bleiben protoniert (ihr pkS liegt weit über pH=5) Die Carboxylgruppe ist deprotoniert: → -1 + 2×(+1)= +1 : pH=5: + geladen b) pH=6: wie a) pH = 6: + geladen c) pH=9: Jetzt ist die 1. NH3+-Gruppe deprotoniert weil ihr pks=8 also kleiner als der pH von 9. Die 2. bleibt protoniert (pKs=10) und die Carboxylgruppe hat ihr Proton natürlich auch nicht zurück. → 0 + (+1) + (-1)= 0 pH=9: 0 = ungeladen (IP=0,5× (pKs2+pKs3) d) da pH = pks+lg [B]/[S] → pH = pks+ lg 50% / 50% = pks+ lg 1 = 2 + 0 = 2 7.24) - + H3N Serin: COO CH CH2 OH 7.25) Enzymatische Funktion: Glukogensynthase, Hexokinase, GAP-DH, β-HMG-CoA- Reduktase, Cyclooxygenase,..... Transportfunktion: Albumin,Caeruloplasmin, Thyroxinbindendes Globulin.... Cytoskelett: Aktin, Mikrotubuli, Intermediärfilamente (LP: 200ff membranst. Rezeptoren: Transferrinrezeptor, LDL-Rezeptor, Asialorezeptor 302 303 7.26) Stephan Gromers Biochemie-Skript Aspartat: Asparagin: - - COO + H3N + H3N CH CH2 CH CH2 - O COO O O NH2 7.27) Cystein (-SH Gruppe bildet Cystin=Disulfidbrücken), Es repräsentiert eine kovalente Bindung, a) β−Mercaptoethanol (ST: 36) c)Glutathion (ST: 769,450) können nichtenzymatisch spalten - Nicht aber c) NADH (braucht Enzym) oder d) Glutathiondisulfid (womit auch? Es ist selbst oxidiert: G-S-S-G) 7.28) In die Kästchen kommt: links oben Oxalacetat, rechts oben Alanin, unten Mitte: Glutamin (dies ist der Hauptstickstofftransporter im Blut→Harnstoffzyklus in der Leber!). das Coenzym ist mal wieder Pyridoxalphosphat (PALP). 7.29) 1) Tyrosin (Enzym: Phenylalaninhydroxylase) 2) Phenylpyruvat = Phenylbrenztraubensäure 3) Phenyllactat Krankheitsbild: Phenylketonurie. (LNC: 698ff, LP:497ff) 7.30) Die Aminosäuren sind Asparagin, Phenylalanin, Threonin Es kann N-Glykosyliert werden an Asparagin: NH2-Gruppe ist zu markieren Es kann O-Glykosyliert werden an Threonin: OH-Gruppe ist zu markieren 7.31) Dies ist der Harnstoffzyklus. Achtung ! Der komplette Zyklus findet sich nur in der Leber, da nur dort (Lebermitos) Citrullin gebildet werden kann. Der Rest des Zyklus findet auch andernorts statt. 7.32) Der Stoffwechselweg ist der Harnstoffzyklus. Die angegebenen Reaktionen finden in den Mitochondrien der Leber statt. 1 = NH4+, 2 = Carbamoylphosphat, 3 = Citrullin 7.33) 1) Ornithin 2) S-Adenosylmethionin (=SAM) 3) Kreatin (nicht Kreatinin) 303 Stephan Gromers Biochemie-Skript 304 7.34) Es ist der Harnstoffzyklus dargestellt. Die angegebenen Reaktionen finden in mehreren Geweben statt. Zellkompartiment: Cytosol (Ornithin und Citrullin werden in bzw. aus den Lebermitos geshuttled; aber eben nur in der Leber). Ins obere Kästchen kommt Arginin, ins untere Harnstoff. 7.35) 1) Harnstoff 2) Carbamoylphosphat 3) Aspartat 7.36) Eine schöne Aufgabe ! Zunächst: Isoelektrischer Punkt (IP) pI= Derjenige pH-Wert, bei dem eine Substanz ungeladen ist, und sich somit nicht mehr im Elektrischen Feld bewegt. Es gilt für saure Verbindungen: pI= (pK1+pK2) / 2 (Wobei pK1 < pK2 < pK3) Für überwiegend basische Verbindungen: pI=(pK2+pK3) / 2 ungeladen + - Kation 0 Anion 7 pI 14 pH Die Lösung ist E, weil: LDH: Hat einen pI von 5. d.h. das sie erst im Sauren Medium, also durch H+-Aufnahme, ungeladen wird. Bei pH=7,5 ist sie somit noch negativ geladen und wandert folglich zur Anode (+; Anode: Ort der Oxidation=Elektronenentzug) Globin: Hat einen pI von 7,5 und ist somit bei pH=7,5=pI nicht dazu zu bewegen sich zu bewegen (Was ein Deutsch! Preisverdächtig.) Lysozym: Hat einen pI von 11. d.h. dass sie erst im Alkalischen Medium, also durch H+Abgabe, ungeladen wird. Bei pH=7,5 ist sie somit noch positiv geladen und wandert folglich zur Kathode (-; Kathode: Ort der Reduktion=Elektronenaufnahme) 7.37) Die Schreibweise ist unglücklich ! pK Werte werden immer für die Protonenabgabe angegeben. Also auch bei basischen Gruppen - wie hier der Aminogruppe - ist dieser Wert auf folgende Reaktion bezogen: R-NH3+ R-NH2 + H+. Zunächst muss man sich überlegen, ob diese Verbindung eine Säure oder eine Base ist. Faustformel: Summe COOH’s > Summe NH2 ´s im Molekül→ Säure Es gilt für saure Verbindungen: pI= (pK1+pK2) / 2 (Wobei pK1 < pK2 < pK3) Für überwiegend Basische Verbindungen: pI=(pK2+pK3) / 2 Hier also (weil sauer): pI = (2,5 + 4,5) / 2 = 7 / 2 = 3,5 (LNC: 130f , LP: 52f 7.38) 1) Es handelt sich um Kollagen (TA: 344f, ST:31, LNC: 178ff) 2) Es besitzt eine Helixstruktur (Tripelhelix) die Kollagenhelix (TA:68ff) 3) Bindegewebe, Knorpel, Haut, ..... ( In jedem Histobuch; Gähn !!!) 7.39) 1) Sie heißen Glutamat (Glu) und Ammoniumion (NH4+) 304 305 Stephan Gromers Biochemie-Skript 2) ATP (LNC: 683) Die Glutaminsynthetase wird übrigens durch Cortisol induziert →Eiweißabbau im Muskel. (vgl. exzellenter Stoffwechselplan Prof. Merz) 7.40) Das einfachste zuerst: Im mittleren Zustand ist die Amminosäure ungeladen und somit am Isoelektrischen Punkt. Für den gilt: pI=(pK1+pK2) / 2 = (2,5+9,5) / 2 = 6 Am pK-Wert liegen die dissozierte und die nicht dissozierten Form 1:1 vor, bei +/-1 zu pK immer der überwiegende Teil in einer bestimmten Form. Die 1. soll sauer sein : pK1-1 = 1,5 ~1 (offiziell) Die 3. soll basisch sein : pK2+1= 10,5 ~11 (offiziell) Also der Reihe nach : ~ 1 ; 6 ; ~11 7.41) Nochmal, die Beschriftung war nicht verlangt, macht es aber einfacher. Solche Aufgaben löst man am besten, indem man bestimmt, wie viele Phosphatgruppen übertragen werden müssen, um alle eingesetzten ATP´s wieder herzustellen. pro AMP das aus 1 ATP entstand: 2 ; pro ADP aus 1 ATP stammt: 1. In Summe macht das in diesem Fall 2×1 (ADP) + 1×2(AMP) = 4. (Wenn man spitzfindig ist, könnte man hier auch 5 sagen da auch im Carbamoyl-P eine Phosphorsäureanhydridbindung (H2N-CO-O-PO3-) vorliegt die gespalten wird. Sie ist aber nur eine Zwischenstufe die die Energiebilanzsumme nicht beeinflusst.) 7.42) Wer hier nicht sofort sieht das C falsch ist (und damit die richtige Lösung) der muss wohl länger nachdenken. Die Harnstoffsynthese verwendet als Stickstoffdonatoren NH3/NH4+ für Carbamoylphosphat und Aspartat (deswegen wurde nach den direkten Donatoren gefragt) (TA: 182f). Der Rest stimmt.( A: LP: 590f ST: 787f; D: ST: 780; E: ST:785 (Mitos: NH4+ s.o)) 7.43) a) Aspartat b) Glutamat c) Alanin → Oxalacetat → α-Ketoglutarat = 2-Oxoglutarat → Pyruvat TA: 178f 7.44) Folgende Aminosäuren sind für den Menschen essentiell (d.h er kann sie nicht selber herstellen): 305 306 Stephan Gromers Biochemie-Skript Valin, Leucin, Isoleucin, Lysin, Methionin, Threonin, Phenylalanin, Tryptophan, Histidin (Bei Neugeborenen zusätzlich wegen insuffizientem Harnstoffzyklus: Arginin. Wenn Methioninmangel herscht wird Cys sekundäre essentiell. Dito Tyr bei Phe-Mangel und). Davon wurden angeboten a) Leucin,b) Lysin c) Phenylalanin, e) Tryptophan. (Nebenbei: folgende Fettsäuren sind ebenfalls essentiell: Linolsäure, Linolensäure, Arachidonsäure (Letztere kann aus den beiden vorgenannten synthetisiert werden. TA: 48)) 7.45) Wie unschwer zu erraten heißen die Serinproteasen (z.B Trypsin, Chymotrypsin, Elastase) so, weil sich in ihrem katalytischen Zentrum ein Serinrest befindet. (Und nicht weil sie nach/vor Serin schneiden. Das tun die meisten nämlich überhaupt nicht). Eigentlich spielt ein sog. katalytische Trias hier die Rolle Serin → Histidin → Aspartat (ST: 236f). Beispiele: Trypsin, Thrombin, Chymotrypsin... 7.46) Immunpräzipitation: Gelpermeationschromatographie : Neutralsalzfällung: Ionenaustauschchromatographie: Antigenität (das konnte man auch raten ) Molekülgröße Löslichkeit Ladung (Wer hätte das gedacht ...) (ST:49ff) 7.47) 1.& 2) Transaminierung, oxidative Desaminierung; 3) 2-Oxosäure = α-Ketosäure; 4) Biogene Amine (TA: 352f) 7.48) 2-Oxoglutarat=α−Ketoglutarat Oxalacetat → Glutamat (NICHT Glutamin, weil nicht direkt) → Aspartat (TA: 138f) 7.49) Wohl dem, der etwas altsprachlich gebildet ist (naja, ich hatte zwar Latein aber davon blieb nicht viel hängen. Ah doch: Galia est omnis divisa in partes tres, oder so) Homo ~ Gleich, Hetero ~verschieden, Oligomer ~ aus einigen wenige Einheiten bestehend (bis ca. 8). Also: Homooligomere Proteine sind Proteine, die aus mehreren (mind. zwei) Untereinheiten aufgebaut sind, die identisch sind. Beispiel: Glutathionreduktase, Thioredoxinreduktase Heterooligomere Proteine sind aus mehreren Untereinheiten aufgebaut, die nicht alle gleich sind. Beispiele: Hämoglobin (2α und 2β -Ketten), Ribonukleotidreduktase, Immunglobuline, Mikrotubuli (α und β-Tubulin) 7.50) Es handelt sich um Kreatinphosphat (NICHT Kreatinin ! Dieses entsteht durch Ringschluss nach Phosphatabspaltung), das hauptsächlich im Muskel vorkommt. An seiner Synthese ist Arginin und Glycin beteiligt und S-Adenosyl-methionin = (SAM) liefert die Methylgruppe. 306 - O + H2 N - O N CH3 NH O P OO Kreatinphosphat -Pi -H2O O HN N CH3 NH Kreatinin 307 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.51) Beispiele: Zymogenaktivierung 1) Trypsinogen → 2) Chymotrypsinogen Proinsulin Interkonversion: (LP: 136f 3) Phosphorylasekinase b → 4) Phosphorylase b (inaktiv) Glykogensynthase b (aktiv) Trypsin Chymotrypsin Insulin ( durch Enteropeptidase) ( durch Trypsin) Phosphorylasekinase a Phosphorylase a ( durch Phosphorylasekinase) Glykogensynthase a 7.52) Eine schlechte Aufgabe. Generell gilt, dass bei Chromatographien die stationäre Phase (hier die DC-Platte) polarer ist als das Laufmittel (Ausnahme: Reverse Phase Chromatography).Es hängt nun auch vom pH der Lösung ab, wie die Proben geladen sind etc. Alles Angaben die hier nicht gemacht werden (Würde aber wohl auch den meisten nicht helfen) Hier wird der falsche Eindruck erweckt das sei immer u. überall gleich. Medizinisch praktisch irrelevant. Wer lernt das schon auswendig? Was solls: Von oben nach unten müsste sich bei einem unpolaren Laufmittel ergeben: Leucin (längster unpolarer Rest), Alanin (unpolar), Glutamat (geladene 2. Carboxylgruppe) 7.53) 1) pI=(pK1+pK2)/2=(2,5+9,5)/2=6 2) a) 50% (pH=pK Wert ! an diesem Punkt je zur Hälfte protoniert/unprotoniert) b) >99% (jetzt ist nur noch die Aminogruppe protoniert) c) >99% der Carboxylgruppen sind geladen (die Aminogruppe jetzt zu ~50% deprotoniert da pK2) 3) im Bereich der pK-Werte also pH=2,5 und 9,5. (LNC 130ff) 7.54) ...durch Decarboxylierung. Cofaktor ist Pyridoxalphosphat (PALP). Glutamat → γ-Aminobuttersäure (GABA) Serin→ Ethanolamin 7.55) Das Enzym ist die Creatinkinase (CK) die insbesondere im Muskel (Skelett wie Herz) vorkommt. Bei der Hydrolyse des Kreatinphosphates werden 43,1 kJ/mol = 10,3 kcal/mol frei (ST: 471; diese Teilfrage war neben die Klobrille geschie...) 7.56) Es handelt sich um Glycin= 2-Aminoessigsäure. Sie ist unter anderem an der Synthese von Glutathion, Purinen, Häm, Gallensäuren u.a.m beteiligt 7.57) Da alle Aminoäuren am IP=Isoelektrischer Punkt ungeladen sind, sind sie unterhalb des selben positiv (H+ Aufnahme) und darüber negativ (H+ Abgabe) geladen Glutamin pH=IP → nicht geladen 0 307 308 Stephan Gromers Biochemie-Skript Asparaginsäure IP< pH -1 Histidin IP>pH +1 Lysin IP>pH +1 7.58) Glutamat + NAD+ (NADP+) + H2O → NH4+ + 2-Oxoglutarat(=α-Ketoglutarat)+ NADH / NADPH. NAD+/NADH war wohl gewünscht . Allerdings ist auch NADP+/NADPH richtig (ST: 664; Dort wird das als Besonderheit ausdrücklich betont). Das Enzym ist die Glutamatdehydrogenase, welche zu den Oxidoreduktasen / Dehydrogenasen zählt (Ach ne?). 7.59) (A) Wasserstoffbrücke (B) van der Waals Wechselwirkung (C) Salzbrücke=Ionenbrücke=Elektrostatische Wechselwirkung (D) Disulfidbrücke 7.60) Die Verbindung heißt Harnstoff und wird in der Leber gebildet. Vorläufer ist Arginin. 7.61) ..in der Leber Fettsäuren gebildet ... mit Glycerin Triacylglycerole/Fette entstehen 7.62) Harnstoffzyklus in Leber. Er ist dort in Mitochondrien und Cytosol aufgeteilt. Geschwindigkeitsbestimmend: Carbamoylphosphat-Synthese.TA: 182f 7.63) Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Tryptophan, Alanin, Methionin, Tyrosin 7.64) Quartärstruktur → dimeres Protein; Tertiärstruktur → Domäne; Primärstruktur → Aminosäurensequenz; Sekundärstruktur → α-Helix, β-Faltblatt (LNC: 165ff) 7.65) Proteinacylierungen; Myristoylierungen, Palmitoylierung, Farnesylierung/ Prenylierung (LNC: 423f), GPI-Anker(=Glykosylphosphatidylinositol-Anker ST: 980) 7.66) Die α-Helix bzw. β-Faltblattstrukturen werden durch Wasserstoffbrücken (=H-Brücken) stabilisiert. Daran beteiligt sind die Carbonyl- und NH-Gruppen der Peptidbindung. (LNC: 165ff TA: 68ff ST: 28ff) 7.67) Allgemein gilt für den Isoelektrischen Punkt pI: pI=½×(pKs1+pKs2). Schwierig ist dabei nur die Wahl der richtigen pK-Werte wenn mehr als 2 zur Verfügung stehen. Zunächst muss man sich überlegen, ob diese Verbindung eine Säure oder eine Base ist. Faustformel: Summe COOH’s > Summe NH2 ´s im Molekül→ Säure (bzw. umgekehrt: Base) 308 309 Stephan Gromers Biochemie-Skript Es gilt für saure Verbindungen: pI=½×(pK1+pK2) (Wobei pK1 < pK2 < pK3) Für überwiegend Basische Verbindungen: pI=½×(pK2+pK3) Hier also Base, da Lysin 2 NH2 und 1 COOH hat. Wir wählen also pKb1 und pKb2. Damit ist pI=½×(pKb1+pKb2)= ½×(9,0+10,5)=9,75. Siehe auch Lösung zu 7.37) 7.68) Was passiert? Zunächst wird intrazellulär das Präprokollagen gebildet. Dieses gelangt in das ER wo das Prä-Peptid abgespalten wird. Nun wird das verbliebene Prokollagen an vielen Prolin- und einigen Lysinresten hydroxyliert (a), an 5-Hydroxylysin und Asparagin glykosyliert (c) und die Cysteine zu intra- und intermolekularen Disulfidbrücken oxidiert (b). Dabei bildet das so modifizierte Prokollagen eine Tripelhelix und wird per Exozytose aus der Zelle geschafft. Intrazellulär: a,b,c Extrazellulär wird nun das die Zusammenlagerung hemmende Propetid abgespalten und es kommt zur Zusammenlagerung. Dies Kollagenfibrillen werden durch die Protein-Lysin-6Oxidase (Cu2+) zunächst an bestimmten Lysinresten zu Aldehyden oxidiert (d) und durch deren Reaktion quervernetzt (e). Extrazellulär: d,e (TA: 344f, LP: 754ff) 7.69) Aktivierte Form: PAPS (3’-Phosphoadenosyl-5’-phosphosulfat) Bindung: Säureanhydridbindung (energiereiche, kovalente Bindung) (LP: 145) 7.70) Sie sind wasserunlöslich aufgrund der oberflächlich gelegenen Seitenketten ihrer hydrophoben Aminosäuren die zumeist auch die hydrophoben Transmembranabschnitte bilden. Im Labor löst man sie durch Detergentien oder organische Lösungsmittel. Die Aufgabe ist nicht korrekt formuliert, da man zwischen integralen und peripheren Membranproteinen unterscheiden muss. Nur die integralen sind nicht wasserlöslich, die peripheren lassen sich oftmals nach Entfernung der umgebenden Lipide lösen. LNC: 421ff 7.71) Die Phosphorylierung erfolgt in der Regel an Hydroxylgruppen. Damit sind die entsprechenden Aminosäuren Serin (Ser), Threonin (Thr) und Tyrosin (Tyr). Nein, nicht immer führt eine Phosphorylierung zu einer Aktivierung (Erinnere Dich der Gegensinnigen Steuerung der Glykolyse/Gluconeogenese oder auch dem Glykogenstoffwechsel). LP: 282 7.72) Die Frage bei Sekundärstrukturen ist Helix oder Faltblatt. Es handelt sich um das β-Faltblatt, dessen Eigenschaften in der Frage beschrieben werden. ST: 29f; TA: 68f 7.73) Erst mal die offizielle Lösung: Aminosäuren: Glutamat und Aspartat Reaktionen: Transaminierungen 309 310 Stephan Gromers Biochemie-Skript Die Frage lautet jedoch „welche Aminosäuren sind unmittelbare Lieferanten der beiden NH2-Gruppen im Harnstoffmolekül“. Zweifelsohne ist Aspartat eine davon (Arginiosuccinat-Synthetase-Reaktion). Wörtlich aber heißt es im TA: 182 „Die beiden StickstoffAtome stammen aus Ammoniak und Aspartat.“, ebenso im ST: 670. Jetzt ist guter Rat teuer, denn als ein weiteres Zwischenprodukt im Harnstoffzyklus kommt die (nichtproteinogene) Aminosäuren Citrullin vor, auf die das 2. N-Atom (aus dem Aspartat stammend) übertragen wird und aus der dann (bzw. aus dem gebildeten Arginin) Harnstoff abgespalten wird. Das NH4+-stammt wohl überwiegend aus Glutamat, das durch die Glutamat-DH gebildet wird (ST: 670) aber auch aus dem Glutamin (Glutaminase-Reaktion. TA: 179). Der Antransport des NH3 erfolgt überwiegnd über Glutamin und Leberintern wird dann munter transaminiert. 7.74) Das Enzymmolekül benötigt mindestens eine Bindungsstelle für ein Substrat. Da der allosterische Effektor nicht am aktiven Zentrum bindet (das wäre bei einem kompetitiver Inhibitor z.B. der Fall) und dieser ebenfalls eine Bindungsstelle benötigt, muss ein allosterisch reguliertes Enzym mindestens zwei Bindungsstellen haben. Bsp: Fructose-6-Phosphatkinase, Aspartattranscarbamoylase,... 7.75) Die Quartärstruktur eines Proteins macht Aussagen über A) Die Länge der Proteine (Wäre die Primärstruktur) Falsch Richtig B) Die Faltung der Proteine (Wäre Sekundär und Tertiärstruktur) Richtig Falsch C) Die Anzahl an Proteinuntereinheiten Richtig Falsch Beispiele: Hämoglobin (4 Untereinheiten), Glutathionreduktase (2), Kollagen.... 7.76) A. Phenylalanin ist essentiell, ergo: richtig/falsch. Phenylalanin liefert bei seinem Abbau sowohl Metabolite, die zur Gluconeogenese verwendet werden können (Fumarat, deshalb ist sie (auch) glucogen), aber auch das ketogene Acetoacetat (darum auch Ketogen). Somit ist die Lösung richtig/falsch. Viele waren verwirrt, weil ja Phe nicht rein glucogen ist B. Der Abbau von Phe läuft über Tyrosin. Deshalb ist Tyr auch nicht per se essentiell 7.77) A. Elektrostatische Ww., hydrophober Effekt, van der Waals-Bindungen, Wasserstoffbrückenbindungen, Disulfidbrücken LNC: 166ff B. .. von ATP ..., Partikel: Proteasom, Protein: Ubiquitin. LNC: 1162ff 7.78) A. Der Zweck des Harnstoffcyclus ist die Entsorgung/Entgiftung von (i.B. neurotox.) Ammoniak und sekundär der Biosynthese von Arginin; Der Harnstoffzyklus findet vollständig nur in der Leber statt 310 311 Stephan Gromers Biochemie-Skript B. Offiziell: Carbamoylphosphatsynthese im Mitochondrium. Das Problem, wo beginnt ein Zyklus? Die Bildung von Carbamoylphosphat ist im eigentlichen Sinne des Wortes nicht Teil eines Zyklus. Somit könnte man auch Ornithin + Carbamoylphosphat = Citrullinsynthese sagen. LNC: 686 C. Der Harnstoffzyklus ist ATP-verbrauchend : Richtig; Es wird kein ATP-dabei gebildet (zumindest nicht direkt im Zyklus) Falsch 7.79) A. a,b,d. Die Anheftung von Zuckerresten findet im ER sowie im Golgi statt. An der Plsamamembran werden höchstens Zucker abgespalten. Die Anheftung von Zuckern erfolgt dort ggf. nichtenzymatisch als patholog. Ereignis: Diabetiker B. Asparagin (bei N-Glykosylierung), Serin/Threonin (O-Glykosylierung) LNC: 1149 C. Immunglobuline, lysosomale Hydrolasen, zahlreiche Membranrezeptoren und Ionenkanäle. Eigentlich fast alle Membran- und Plasmaproteine (Ausser: Albumin) 7.80) Bei der durch Transaminasen katalysierten Übertragung von Aminogruppe/-NH2-Gruppe (Achtung nicht Ammoniak oder NH3/NH4+ schreiben) aus Aminosäuren wird Pyridoxyalphosphat (PALP) als Coenzym benötigt. Als Substrat oder Produkt ist bei Transaminierungen stets die Aminosäure L-Glutamat beteiligt. Aus dieser Aminosäure entsteht bei der Transaminierung α-Ketoglutarat. Problematisch ist das Wort „stets“, also „immer“. Erfahrene Schwarze-Reihe-Kreuzer wissen, das dies ein sicherer Indikator dafür ist, das die Aussage falsch ist. Im Organismus ist tatsächlich zumeist L-Glutamat bzw. α-Ketoglutarat beteiligt. Dennoch gibt es Transaminasen, die auch physiologischerweise nicht Glutamat verwenden, z.B. die L-AlaninGlyoxylat Transaminase (EC-Number 2.6.1.44 ). ... 7.81) Offiziell richtig sind a und c. Zweifellos hängen die physikalischen Eigenschaften eines Proteins von der Aminosäuresequenz ab. Proteine mit identischer Aminosäurezusammensetzung haben durchaus verschiedene physikalische Eigenschaften, wen sich die Sequenz unterscheidet (a richtig). Für den Experimentator leider traurige Erfahrung ist, das nicht alle Proteine wasserlöslich sind (b falsch). Etwa 30% aller Erbkrankheiten sind auf den Austausch einer einzigen Aminosäure zurückzuführen. Somit stimmt auch Aussage c. „Plasmamembranproteine werden im Cytosol synthetisiert“ – diese Aussage bereitet mir Kopfzerbrechen. Natürlich werden Plasmamembranproteine ins endoplasmatische Retikulum befördert (die Synthese stoppt sogar bis das geklappt hat) und dort in die Membran gefädelt und z.T. modifiziert. Dennoch bleibt meines Erachtens der Ort der eigentlichen Synthese – die Bildung von Peptidbrücken – im Cytosol am Ribosom lokalisiert. Für Schwarze-Reihe Kreuzer, die genau auf diese Spitzfindigkeiten trainiert werden ein GAU. 7.82) A. Diese Frage ist nicht so richtig trivial. Die SDS-PAGE wird zwar angewendet um Proteine nach ihrem Molekulargewicht (offizielle Lösung) zu trennen, jedoch wird diese 311 312 Stephan Gromers Biochemie-Skript Trennung ganz erheblich durch die vom SDS-eingebrachte Ladung (die eben abhängt von der Zahl der Peptidbrücken) bestimmt, so dass man auch Ladung sagen könnte. Das merkt jeder der mit phosphorylierten Proteinen arbeitet. Proteine binden SDS proportional zur Anzahl der Aminosäuren. Sie werden dadurch negativ geladen und wandern im elektrischen Feld entsprechend ihrem Molekulargewicht (offiziell proportional, was mathematisch nicht ganz korrekt ist) B. Mercaptoethanol spaltet die DisulDisulfidbrücken fidbrücken im Immunglobulin. Dadurch werden 2 schwere und 2 leichte Ketten frei. Zusammen wogen sie 150 kDa. Die schweren Ketten sind ungefähr doppelt so lang wie die leichten, so dass man 25 kDa und 50 kDa Banden erhält (Gesamt: 150 kDa, 2 Leichte Ketten schwere zu 50 kDa und zwei Leichte zu 25 kDa). Übrigens sind die schweren Ketten 50-70 Schwere Ketten kDa schwer. Und dann wäre da noch das Problem mit den Kohlenhydratseitenketten.... 7.83) Richtig sind A (Gibt Proteinen eine negative Gesamtladung.), C (Denaturiert Sekundärund Tertiärstruktur), E (Erlaubt Auftrennung von Proteinen nach Größe) Falsch sind B und D. Zu B: Die Eigenladung ist bei dieser Auftrennung sogar ein Problem. Wenn ein Protein phosphoryliert ist, so ändert sich seine Wanderungsgeschwindigkeit durch die negativ geladene Phosphatgruppe. Um Disulfidbrücken zu spalten benötigt man ein Reduktionsmittel wie β-Mercaptoethanol oder DTE. (Da allerdings Disulfidbrücken zu den Sekundär und z.T. Tertiärstrukturelementen gezählt werden, könnte man spitzfindig sagen, dass C auch nicht stimmt.) 7.84) Klar falsch sind B und E (die Seitenketten von Gly und Ala sind nicht pH-aktiv und die (Ex)Amino- bzw. Carboxylgruppe ist Teil der Hauptkette, die ebenfalls nicht pH-aktiv ist (E falsch). Ebenso kann die Disulfidbrücke nichts am pH-Wert drehen (A falsch). Sicherlich richtig ist D (Histdin, pKa der Seitenkette 6.0).Problematisch hingegen ist C. Glu und Asp haben saure Seitenketten, liegen also bei physiologischem pH-Wert (7.4) deprotoniert vor. Die Carboxylatreste können also Protonen aufnehmen. Das tun sie allerdings gar nicht gerne, da pKa(Glu-Seitenkette) = 4.25 und pKa(Glu-Seitenkette) = 3.65. Jedoch kommen sie in Proteinen 2-3mal häufiger (Zusammen ~12% aller Aminosäuren in Proteinen) vor als Histidin (ca. 2.3%). Erschwerend kommt hinzu, dass die angegeben pKa-Wert sich auf die freie Aminosäure beziehen und diese im Protein stark variieren können. Daher tragen sie durchaus bei. Der entscheidenden Punkt ist die Formulierung („…überwiegend…“) 312 Stephan Gromers Biochemie-Skript 313 7.85) Falsch ist B. (Eine jeweils für eine Aminosäure spezifische Peptidlytransferase), da die die Peptidyltransferaseaktivität für alle gleich ist (wohl durch 23S-rRNA) Ad C: Zu Beginn wird an die P-Stelle tRNAMet gesetzt. LNC: 1137ff 7.86) A. Polar Sauer Hydrophob Basisch Threonin Aspartat Isoleucin Lysin LNC: 124ff. Natürlich sind Asp & Lys auch polar, aber eben vor allem sauer bzw. basisch O B. Die Säureamidgruppe NH2 O ist –CONH2 (umrahmt). H2N O Diese tragen die AminoO O säuren Asparagin (links) + O NH3 + und Glutamin (rechts). NH3 7.87) Asparat Oxalacetat + + α-Ketoglutarat → Oxalacetat + Glutamat NADPH+H+ → Malat + NAD+ 7.88) A. α-Helix- und β-Faltblattstrukturen werden durch Wasserstoffbrücken stabilisiert (ohne diese Angabe kein Punkt!). Sie werden zusätzlich oft durch elektrostatische und hydrophobe Wechselwirkungen und Disulfidbrücken zwischen Seitenketten stabilisiert. B. Die Sekundärstruktur beruht auf Wasserstoffbrücken zwischen Hauptkettenatomen / Seitenkettenatomen (LNC: 168ff) C. Gewünscht waren hier eigentlich die Prionenerkrankungen (BSE, CJS). Da aber viele Erbkrankheiten auf einer Mutation beruhen, die zu einer veränderten Struktur führt, wurde letztlich fast alles akzeptiert (Bis auf ein paar Ausnahmen wie Knochenbruch etc.) 7.89) Diese Frage ist verunglückt und eigentlich nicht korrekt lösbar, da die angebotenen Lösungen nicht den Gang der Dinge widerspiegeln. Dies wurde später bei der Bewertung auch berücksichtigt. Um ein Protein eines Tieres (hier Kanninchen) nachzuweisen, immunisiert man normalerweise ein Tier einer anderen Spezies X (z.B. Maus) mit dem Protein dass man nachweisen möchte. Dieses liefert den Primärantikörper. Dann verwendet man Peroxidase-gekoppelte Anti-X-Immunglobuline (Zweitantikörper), die (meist) in einer dritten Spezies (z.B. Schwein) durch Immunisierung mit Immunglobulinen (bzw. Fc-Fragmenten) von der Spezies die den Primärantikörper lieferte, gewonnen werden. Praktisches Vorgehen wenn man diese Antikörper alle hat: SDS-PAGE →Transfer auf Nitrocellulose →Blockieren dem Membran (damit die Antikörper nicht auch binden) →Waschen →Zugabe Primärantikörper →Waschen 313 314 Stephan Gromers Biochemie-Skript →Zugabe Zweitantikörper (der mit der Peroxidase) →Waschen →Zugabe Peroxidasesubstrat. Man würde also gerne mit d (Serum einer Maus, die mit dem nachzuweisenden Protein immunisiert wurde) starten. Das geht aber nicht, weil kein Zweitantikörper gegen Maus angeboten wurde. Also muss man notgedrungen b wählen (und nimmt damit häufig ungewollte unspezifische Reaktionen in Kauf. Aber es geht). Dann Anti-Kanninchen-IgG mit Peroxidase und dann deren Substrat. Offizielle Lösung also: 1b, 2c, 3a 7.90) Richtig: c,e. Um die Disulfidbrücken zu spalten brauchen wir ein Reduktionsmittel, in der Regel ein Thiol. In der Praxis verwendet man c) 2-Thioethanol (=2-Mercaptoethanol) oder auch DTE/DTT (2,3-Dithiobutan-1,4-diol). GSH=Glutathion e) geht auch, ist aber aus verschiedenen Gründen hier ungeeignet, weswegen mir diese (offizielle) Antwortmöglichkeit nicht gefällt. Sicher falsch sind a) SDS = Natriumdodecylsulfat. Es dient der Denaturierung des Proteins, b) Trypsin, welches eine Protease ist, die jedoch Disulfidbrücken in Ruhe lässt. DNAse I verdaut DNA und hat nun hiermit gar nichts zu tun. B. Die Spaltung einer Disulfidbindung in 2 SH-Gruppen stellt chemisch eine Reduktion dar. C. An der Bildung von Disulfidbrücken in Proteinen ist die Aminosäure Cystein beteiligt. 7.91) Merke: Wenn nach 2 Falschen gefragt wurde nicht 3 angeben.!! Falsch (u. damit die richtige Lösung) sind: B, D. Leider ist die offiziell falsche Lösung D nicht unproblematisch, denn es fehlt „direkt aus“. Sonst kann man sehr wohl beide aus Ammoniak verwenden. Wer den Cyclus nicht genau im Kopf hat wird dann vielleicht auch E ins Kalkül ziehen. Siehe auch TA: 182. B ist falsch (obwohl es der Name ja nahe legt), weil in den Nieren nur einzelne Schritte des Cyclus möglich sind. Auch hier gilt: In Dubio pro Leber. 7.92) Richtig sind: B, D. A ist falsch, denn Lysin ist eine essentielle Aminosäure. Aus Phe kann man von den proteinogenen Aminosäuren nur Tyrosin bilden. C ist falsch denn Lysin ist eine aliphatische Aminosäure (aromatisch: Phe, Tyr, Trp). Beispiele für D: Kollagene, Fibrinfäden bei Blutgerinnung (jeweils verschiedene Mechanismen) 7.93) A) Lösung: c, die SDS-PAGE. Der enzymatisch optisches Test erlaubt es Aktivitäten eines Enzyms zu messen, Trypsin spaltet Proteine (wie groß sie sind weiß ich dann immer bzw. erst recht nicht). D ist nicht ganz falsch, ist aber schwierig, weil Proteine hierbei nicht primär nach dem Molekulargewicht aufgetrennt werden. E ist völliger Unsinn, da Proteine nicht im Mikroskop „vermessbar“ sind. B) Lösung: a. Der primäre Antikörper gegen mein gesuchtes Protein wird aus Mäusen gewonnen. Um diesen zu erkennen brauche ich ein Anti-Maus IgG: a) 7.94) Richtig, weil nicht zutreffend ist: A. Wäre dem so wären viele Mutationen ohne Folgen. Beispiel Kollagen. Hier reicht ein Austausch Glycin gegen Alanin um die Tertiärstruktur zu zerstören. 314 315 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.95) Nicht zutreffend ist: C (das ist nämlich das Cystein) 7.96) Richtig ist: B. Mit dem Harnstoffcyclus sind eh nur Cytosol und Mitochondrien befasst. Die Bildung des Carbamoylphosphates aus NH3 findet dabei in den Mitochondrien statt. 7.97) A. Das mittlere Molekulargewicht einer Aminosäure beträgt 110 Da. Bei 500 Stück sind das 55000 Da. Damit ist c) 55.000 die beste Antwort. B. Papain spaltet an der sog. Hinge-Region, so dass das Immunglobulin in zwei Fab und ein Fc-Fragment gespalten wird: 3 Fragmente (TA: 301). Da 1 Fab ~ ½ schwere Kette + 1 leichte Kette und Fc 2× ½ schwere Kette entspricht haben alle 3 Fragmente eine Molekulargewicht von etwa 50.000 Da. Skizze rechts: 7.98) A. Messreaktion: Aspartat + α-Ketoglutarat → Glutamat + Oxalacetat Indikatorreaktion: Oxalacetat + NADH + H+ → Malat + NAD+ B. Die Messreaktion wird durch die Aspartat-Aminotransferase (AST)=GlutamatOxalacetat-Transferase (GOT)katalysiert, die Indikatorreaktion durch die Malatdehydrogenase 7.99) A. Der isolektrische Punkt berechnet sich für zwei pH-aktive Gruppen wie folgt: pK S1pK S2 2,49,8 12,2 I.P. = = = =6,1 2 2 2 B. Richtig sind a (TA: 70),c (Das C4,C5 und N7; TA:189),e. Da Glycin am α-C-Atom zwei Wasserstoffatome gebunden hat muss b falsch sein (alle anderen proteinogenen Aminosäuren sind L-Aminosäuren), d bezieht sich wohl auf Histidin 7.100) Richtig sind A, C und E. Die Quartärstruktur wird zwar bisweilen aber nicht stets durch Disulfidbrücken stabilisiert (B falsch). Die Peptidbindung ist wegen ihres partiellen Doppelbindungscharakters eben gerade nicht frei drehbar (D falsch) 7.101) Falsch (und damit die richtige Lösung ist) B. Homocysteine entsteht z.B. beim Abbau der schwefelhaltigen Aminosäure Methionin, welches wenig mit Glutamat zu tun hat. 315 316 Stephan Gromers Biochemie-Skript 7.102) Richtig ist C. A und B sind kompletter Nonsens. D wäre schlecht, denn dann gäbe es keinen Zusammenhang zwischen DNA und Proteinsequenz mehr. E ist genau falsch herum (Merke: From 5 to 3, from N to C) 7.103) Richtig sind A,C und D. Für die Disulfidbrückenspaltung gibt man DTE oder β-Mercaptoethanol hinzu (B falsch). Da A richtig ist kann E nicht richtig sein. 316 317 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8 Lösungen zu „Lipide“ 8.1) a) D-β-Hydroxybutyrat war damals offizielle Bei der abgebildeten Formel handelt(e) es sich jedoch um die L-Form (Test: doppelter Austausch ! Dieser ist nötig um überhaupt die Fischer-D/L-Nomenklatur verwenden zu dürfen → höchstoxidierte Gruppe= COO- nach oben) b) D-β-Hydroxybutyrat + NAD+ → NADH + H+ + Acetoacetat Acetoacetat + Succinyl-CoA → Acetoacetyl-CoA + Succinat Das Acetoacetyl-CoA entspricht einem Produkt der β-Oxidation. Das Enzym der 2. Reaktion ist die CoA-Transferase, die es in der Leber (fast) nicht gibt. 8.2) ... ist β-Hydroxybutyrat, welches aus Acetoacetat und NADH+H+ gebildet wird und durch die Leber .... . ..... Bedeutung des Ketonkörpers Aceton ist gering ... 8.3) Achtung ! Es ist gefragt nach Transport Leber → Extrahepatisch a) VLDL b) LDL c) HDL?? (Laut Vorlesung. Ob allerdings die Tatsache, dass die HDLs zu einem hohen Prozentsatz aus Phospholipid bestehen zur Annahme berechtigt, dass sie auch die Hauptmenge transportieren, möchte ich ohne Kenntnis der Plasmakonzentrationen nicht sicher behaupten) d) Albumin (TA: 162) 8.4) a) Acyl-Adenylat: gemischtes Säure-Anhydrid → Ja, energiereich b) Acyl-Coenzym : Thioester, ebenfalls energiereich (u.a geringere Möglichkeit zur Mesomeriestabilisierung als normaler Ester da Schwefel kaum Doppelbindungen eingeht) c) Nein, da Amidbindung d) Nein, da normaler Carbonsäureester 8.5) a) Albumin (schützt somit vor der zellzerstörenden Seifenwirkung der Fettsäuren !) b) Chylomikronen c) LDL wird erst aus VLDL gebildet. Beachte Unterschiede in TA: 278f (LDL nicht direkt aus Leber) unterscheidet sich hier vom LP: 620 via Leber) d) VLDL Für Interessierte: New England Journal 1999, Band 341; 498ff 8.6) Bei der Fettsäureaktivierung. Beim abgebildeten Molekül handelt es sich um ein Acyladenylat (hier: Palmitoyladenylat). Das Enzym ist die Fettsäureacyl-CoA-Synthetase (LNC: 650f) = Fettsäure-CoA-Ligase ( TA: 272f)= Thiokinase ( LP: 439) 317 318 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.7) Neben dem Gehirn können i.B. die Nieren(rinde), Skelett- und Herzmuskel die Ketonkörper verwerten (LNC: 668) Acetacetat + Succinyl-CoA → Acetacetyl-CoA + Succinat Es werden aus Acetacetyl-CoA thiolytisch (+CoA-SH) 2 Moleküle Acetyl-CoA gebildet. Beachte das Acetoacetyl-CoA auch ein "normales" Produkt der β-Oxidation ist und folglich auch so verarbeitet wird.(Nomenklatur: Acetoacetat = Acetacetat) 8.8) ...starke Erhöhung der Cholesterin=Cholesterol Konz. ... Lipoproteinfraktion LDL einhergeht. .... ... ein Defekt der LDL-Rezeptoren zugrunde. (LP: 353ff; ST:735ff 8.9) - O COO + ATP PPa + C O P O Ribose O O Adenin oder Acyladenylat + PPa Das Gleichgewicht wird durch die Pyrophosphatasereaktion / Pyrophosphatspaltung / Diphosphatspaltung (Produktentzug) nach rechts verschoben. 8.10) ...Fettsäuren an Albumin gebunden .. . mit dem Kation Ca2+ (Kalkseifen!! → bei chronischer Pankreatitis bisweilen im Röntgenbild sichtbar) schwerlösliche Salze bilden, und dass sie als Seifen/Detergentien Zellmembranen lysieren. 8.11) Phospholipide; Cholesterin=Cholesterol ; Glykolipide (TA: 216f) 8.12) Am Stoffwechsel freier Fettsäuren ist a = Carnitin. Es übernimmt den Transport von Acyl-CoA (als Acylcarnitin) durch die innere Mitochondrienmembran zur β-Oxidation. (Hemmbar durch Malonyl-CoA → Fettsäuresynthese) (TA: 210f). b = Kreatinphosphat 8.13) ...geht von Arachidonsäure aus ... des Menschen aus Linolsäure (über γ-Linolenat, 2 × NADPH !, LNC: 846) gebildet ....Arzneimittel Acetylsalicylsäure = Aspririn® hemmt.... (Hemmt Cyclooxygenaseaktivität der Prostaglandinendoperoxidsynthase → Zum "Ausgleich" verstärkte Leukotrienproduktion, sowie immer (auch wenn keine Hemmung) PAF!! → Besser (?) Cortisol: Es hemmt über Lipocortin die Phospholipase A2. Beachte: Es gibt 2 Isoformen der Cyclooxygenase. Davon ist die COX-1 ein sogenanntes housekeeping Enzyme das ständig vorhanden ist, die COX-2 hingegen wird i.B. bei Entzündungsprozessen induziert. I.d.R. ist sie das gewünschte Ziel von Aspirin ua. Die COX1 wird eigentlich nicht absichtlich gehemmt und wahrscheinlich sind viele Nebenwirkungen des Aspirins auf ihren Ausfall zurückzuführen. Neuere Medikamente sind selektiver (aber siehe VIOXX auch nicht ohne...). Der Einsatz des sog. low-dose Aspirins 318 319 Stephan Gromers Biochemie-Skript (100-300mg/d) beruht darauf, das die Cyclooxygenase der Thrombocyten gehemmt wird. Diese können diese jedoch im Gegensatz zum Endothel (dessen COX ebenfalls gehemmt wird) nicht mehr neu synthetisieren. Es kommt zu einem überwiegen des antikoagulatorischen Prostacyclins des Endothels. TA: 390f, ST: 658 8.14) A,C,D sind richtig. B ist falsch und somit die Lösung. Ketonkörper werden in den Lebermitochondrien gebildet. Ad. C: Leucin wird zu β-HMG-CoA abgebaut, aus dem 3Hydroxybutyrat entstehen kann. 8.15) Cyclooxygenase leitet die Synthese der Prostaglandine ein. ...Lipoxygenase ist das erste Enzym bei der Synthese von Leukotrienen. (TA: 390f) 8.16) A) Acyl-Adenylat : gemischtes Säureanhydrid R-CO-O-PO2-- O-Ad-Rib B) Acyl-CoenzymA : Thioester R-CO-S-CoA C) Acylcarnitin : Ester (CH3)3N+-CH2-CH-CH2-COO\ O-R 8.17) Glycerol=Glycerin ist im Lecithin enthalten, Sphingosin ist im Sphingomyelin enthalten. 8.18) Fettsäuresynthese findet im Cytosol statt. Der regulierte Schritt hierbei ist die Carboxylierung von Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA. Das Enzym heißt Acetyl-CoA-Carboxylase und besitzt Biotin als Coenzym. Dieses Enzym wird durch Palmitoyl-CoA / langkettige Acyl-CoA’s / Phosphorylierung gehemmt. Die Reaktion ist ATP-abhängig. (TA: 168f) 8.19) c → d → a → b → e (LNC: 834f, 843f) (Spitzfindig könnte man c auch später einsortieren, wenn man die Reaktion des Malatenzyms bedenkt Malat + NADP+ → NADPH + H+ + Pyruvat + CO2. Da dies wohl nicht beabsichtigt war, sollte man aber in der Klausur von solchen Spitzfindigkeiten keinen Gebrauch machen) 8.20) Reaktionsfolge: 3-Hydroxybutyrat + NAD+ Acetoacetat + Succinyl-CoA → NADH + H+ + Acetoacetat → Acetoacetyl-CoA + Succinat 8.21) Cholesterin wird über LDL-Rezeptoren ... (Eigentlich wird LDL aufgenommen und nicht direkt Cholesterol. Dieses ist nur darin enthalten. Für Cholesterin gibt es soweit mir bekannt keine Rezeptoren auf der Zellmembran). Es hemmt die zelleigene Synthese von Cholesterin=Cholesterol / Mevalonat (aus ihm entsteht erst Cholesterol) ... Gehalt an LDL-Rezeptoren auf .. . ..... auf der Transkriptionsebene .... 319 320 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.22) z.BAldosteron : Na+ Rückresortion K+/H+ Sekretion in Niere Cortisol : Entzündungshemmend, Blutzuckerspiegel erhöhend .... Testosteron : Spermienreifung, anabol auf Muskulatur .... Progesteron : Aufrechterhaltung einer Schwangerschaft, Hyperthermie (Siehe Lehrbücher der Physiologie, i.B. Klinke/Silbernagel) 8.23) Chylomikronen werden in Darmmucosazellen/ der Darmmucosa gebildet. Sie bestehen überwiegend aus Fett=Triacylglycerolen. Ihre Funktion ist der Transport von Nahrungsfetten. 8.24) Substanz: 3-Hydroxyl-3-Methyl-Glutaryl-CoA=β-HMG-CoA. Mitochondrien: Ketonkörper. Cytoplasma .... von Cholesterol=Cholesterin. 8.25) ... in Form von Fetttröpfchen als Triacylglycerol gespeichert.... durch die Wirkung von hormonsensitiven Lipasen ..... an Albumin gebunden transportiert. (Die 1. Antwort ist mir nicht klar, da Fett=Triacylglycerole: → Besser Fettröpfchen. Offizielle Lösung??) 8.26) Fette=Triacylglycerole; Sphingolipide;Phosphatide; Sterolester;Wachse, ... (TA: 46f) 8.27) 1.) Synthese im Cytosol: Cholesterol (Teile der Synthese findet aber nicht nur im Cytosol sondern auch im/am ER statt. Außerdem Bildung von Ubichinon, Dolicholphosphat) 2.) Synthese in Lebermitochondrien: Ketonkörper (ST: 644f) 8.28) a) Darmmucosa (β-Monoacylglycerin ist ein Spaltprodukt von Fetten nach Pankreaslipaseeinwirkung ) LP:1094f, TA:270f) b) Fettgewebe: Das Fettgewebe ist auf Glucose zur Fettherstellung angewiesen ! (Man überlege sich was das bei Diabetes mellitus bedeutet !). Die Leber kennt diesen Syntheseweg natürlich auch. (LP: 448) c) Leber: Verarbeitet das bei der Fettspaltung entstehende Glycerol=Glycerin (LP: 448) 8.29) Ketonkörper :1) 3-Hydroxybutyrat 2) Acetoacetat 3) Aceton (Bildung nichtenzymatisch). Sie werden im Organ Leber aus Acetyl-CoA gebildet. ..... und damit zur metabolischen Azidose/Ketoacidose. 8.30) a) Stearinsäure b) α-D-Glucose (Exakt: α-D-Glucopyranose) c) Sphingosin Alle 3: Glucosylceramid (LP: 39. Nach diesem Lehrbuch sind Cerebroside nur Ceramid+Galaktose), Nach LNC: 392 (hier allg. Monosaccharid + Ceramid = Cerebrosid) Glucosylcerebrosid 320 Stephan Gromers Biochemie-Skript 321 8.31) Phospholipid : Glykolipid : Beispiel Phosphatidylcholin=Lecithin Phosphatidylethanolamin Phospatidylserin Glucosylceramid Alkohol Glycerol=Glycerin Glycerol=Glycerin Glycerol=Glycerin ... Sphingosin 8.32) Arachidonsäure ist eine ungesättigte Fettsäure, sie ... aus Linolsäure (LP: 449f).... werden überwiegend in Plasmamembranen gefunden. 1) Prostaglandine (daraus evtl. Prostacycline,Thromboxane) 2.) Leukotriene (TA: 390f) 8.33) A kommt als Bestandteil vor. Es handelt sich um die Ölsäure (cis-∆9-Octadecenat). Es handelt sich um das cis-Stereoisomer (Wer in Chemie gut aufgepasst hat weiß, dass das nach CIP-Nomenklatur ja eigentlich Z heißen müsste). Der funktionelle Unterschied wird in LNC: 382ff und Skript von Frau Prof. Krauth-Siegel beschrieben) 8.34) 1.) Glycerophospholipid = Phosphatide 2.) A) Acyl-Rest=Fettsäure B) Phosphat C) (Amino- oder Zucker-) Alkohol (TA: 49) 3.) Phospholipasen (Zwischen Glycerol und A :-Phospholipase A1 bzw. A2 ( Mischung ="B"); zwischen Glycerol und B: PL C und zwischen B und C: PL D) 8.35) Cholesterol=Cholesterin, Wird in LDL(=Low density Lipoproteins) transportiert Beispiele: Zellmembranbestandteil, Gallensäuren, Steroidhormone 8.36) Cholin Phosphatidylcholin ATP ADP Cholinphosphat CMP CTP PPi DAG=Diacylglycerol CDP-Cholin 8.37) handelt es sich um ein Cerebrosid / Galactosylceramid ... aus dem Aminoalkohol Sphingosin .... lange Fettsäure ..... Monosaccharid β-D-Galaktose (Exakt: β-D-Galaktopyranose) trägt. 8.38) Es sind zu ergänzen (Jeweils in Pfeilrichtung) 1) FAD → FADH2 2) H2O 3) NAD+ → NADH + H+ In Reaktion 4 erfolgt eine thiolytische / thioklastische Spaltung (dieser Teile der Frage wurde von mir selbstherrlich ergänzt. Hier ist übrigens auch die Einmündungsstelle des 321 322 Stephan Gromers Biochemie-Skript Acetoacetyl-CoA aus der Ketonkörperverwertung) 8.39) Diese Frage lag mir nur ohne Bild vor. Da ich das Verständnis dieser Zusammenhänge für relevant halte, habe ich ein entsprechendes Bild gestaltet. In die Kästchen ist von links nach rechts einzufügen (LNC: 844) oben (Cytosol) : Pyruvat Citrat Acetyl-CoA+Oxalacetat unten (Mitos.) :Pyruvat Acetyl-CoA Citrat 8.40) Sie heißt Malonyl-CoA u. wird für Fettsäuresynthese verwendet. ( TA: 168f; ST:646) 8.41) ...wird von zirkulierenden HDL / (High density lipoprotein) die von der Leber abgegeben werden, durch das Enzym LCAT=Lecithin-Cholesterol-Acyl-Transferase in Cholesterinester umgesetzt. (Nicht mit intrazell. ACAT verwechseln) (TA: 278f, LNC: 875, 877f) 8.42) a) es ist der Pentosephosphatweg/Hexosemonophosphatshunt (TA: 152) b) in beiden Reaktionen ist einzutragen: 1.Kästchen: NADP+ 2.Kästchen: NADPH + H+ c) Beispiele: Fettsäuresynthase; Cholesterolsynthese; Dihydrofolatreduktase.. 8.43) .. werden in Form von Chylomikronen im Blut ... . Es ist die Lipoproteinlipase (ApoCII der Chylomikronen aktiviert diese ! TA: 278; LNC: 873) 8.44) 1. VLDL=Very Low Density Lipoprotein → Triacylglycerole("glyceride") 2. HDL=High Density Lipoprotein → Phospholipide, Cholesterolester (TA. 278 LP: 1106f) 8.45) a) Glycerin + ATP → Glycerin-3-Phosphat + ADP b) Dihydroacetonphosphat + NADH + H+ → NAD+ + Glycerin-3-Phosphat 322 323 Stephan Gromers Biochemie-Skript Wie zu erwarten kann die Leber beide Wege nutzen: a + b. Die Fettzelle nur einen, nämlich b. (LP: 437f) 8.46) ...ist die Leber. ... das Enzym ADH=Alkoholdehydrogenase ..... und anschliessend weiter zu Acetat dehydriert. .... in Acetyl-CoA überführt. (TA: 320f) 8.47) ...der Klasse LDL werden.... . ..spezif. Rezeptoren mittels Endocytose aufgenommen..... .. den sog. coated pits statt... ..einem Protein, dem Clathrin umkleidet. (ST: 735ff) 8.48) Sie heißt N-Acyl-Sphingosin / Ceramid (nicht Cerebrosid). Daraus leiten sich ab: die Cerebroside, Sphingomyeline, Ganglioside. (ST: 726, TA: 48) 8.49) Im Kästchen muss eingetragen werden: Malonyl-CoA; Funktionen des Malonyl-CoA: Substrat für Fettsäuresynthese; Inhibitor der Acylcarnitintransferase (β-Oxidation); (Oh oh; also ob mir letzteres bei dieser Fragestellung so spontan eingefallen wäre ...? Das sind aber die officials !) 8.50) ... im Blut. LDL (TA: 278f). β-HMG-CoA-Reductase hemmt ..... ACAT steigert. (ST: 735f). Das macht ja auch Sinn. Wenn Cholesterin von außen kommt wird die zelleigene Synthese runterfahren in dem das Schrittmacherenzym - die β-HMG-CoA-Reductase- gehemmt wird. Dieses Prinzip nutzen einige Pharmaka: Lovastatin u.a (falsches Substrat) 8.51) Es ist der Aminoalkohol Sphingosin der in Ceramiden,Cerebrosiden und Gangliosiden enthalten ist. (TA: 48, ST:726f) 8.52) ∆5,8,11,14-Eicosantetraensäure = Arachidonsäure (TA: 46f), wichtige Ausgangssubstanz für Hormone wie Prostaglandine und Leukotriene) die im menschl. Körper aus Linolsäure syntethisiert werden. Synthese i.B. in der Leber (LNC: 846) 8.53) 1.) Ubichinon 2.) Farnesylierung von Proteinen (dadurch werden sie über den Farnesylrest in der Membran verankert. z.B ras-Proteine (LNC: 1149f, LP: 291) 3.) Dolichol(pyro)phosphat zur Proteinglykosylierung (LNC: 1154f, LP: 612) 8.54) 1) Cholesterol (=Cholesterin) macht Membranen im physiologischen Temperaturbereich eher „steifer“, da es selbst durch das starre Ringgerüst nur wenige Bewegungsgrade hat und von der Länge etwa einer C16-Fettsäure entspricht. Dadurch schränkt Cholesterol die Bewegungsfreiheit benachbarter Lipidfettsäurereste (=Acylreste) um deren C-C-Einfach323 324 Stephan Gromers Biochemie-Skript bindungen stark ein. Bei niedrigen Temperaturen hält es die Membran wiederum flüssig, da es hier durch die im Vergleich zu einer C16-Fettsäure (die sich dann ja Soldatengleich in Reih und Glied anordnen) eine deutlich unregelmäßigere Oberfläche bietet, die eine so enge Packung wie die Fettsäuren nicht erlaubt. Cholesterol bewirkt letztlich also eine Abschwächung der Fest-flüssig-Extreme in dem es bei niedrigen Temperaturen die Rigidität schwächt aber bei höheren die Fluidität ebenfalls hemmt. Dies macht diese ganze Frage recht problematisch, da genau der Phasenübergangspunkt diese Eigenschaften des Cholesterols bedingt. Siehe LNC: 416f . 2) Die Phasenumwandlungstemperatur ist diejenige Temperatur, bei der (in dem in der Frage besprochenen Fall) der Zustand der Membran von fest nach flüssig (Gel) erfolgt. Wird nun die Membran durch Einlagerung von Cholesterol „steifer“, so muss mehr Energie aufgewendet werden, um sie zu verflüssigen. Diese Energie ist Wärmeenergie. Somit erfolgt durch die Einlagerung von Cholesterol eine Verschiebung der Phasenumwandlungstempertur hin zu höheren Temperaturen. (Aber s.a. Kommentar zu Teil 1) 8.55) Arachidonsäure wird aus der Plasmamembran freigesetzt, wo sie als Ester mit Phosphatidylverbindungen (i.d.R. am C2 des Glycerinkerns) vorliegt. Mediatoren: Leukotriene, Prostaglandine, Thromboxane, Prostacycline. (LNC: 847ff) 8.56) Phospholipide bilden in wässriger Lösung Lipiddoppelschichten/ Bilayerschichten/ Liposomen, Detergentien bilden Micellen (LNC: 414f) Ungesättigte Fettsr: Linolsäure, Linolensäure, Ölsäure, Arachidonsäure. (LNC: 382f) 8.57) Arachdionsäure wird in der a) Plasmamembran gespeichert und dort durch die b) Phospholipase A2 freigestetzt. Aus der Arachidonsäure werden zum Beispiel c) Prostglandine, Prostacyclin, Thromboxane, Leukotriene 8.58) Das Kompartiment ist das Mitochondrium. Von dort gelangt es als Citrat ins Cytosol. Dort werden als Coenzyme zur Resynthese ATP u. Coenzym A gebraucht. (ST: 652) 8.59) 1) die Fluidität wird erniedrigt (Kettenlänge steigt→van der Waals WW steigt auch) 2) die Fluidität wird erhöht (cis Doppelbindungen bringen Knicke in die Kette, damit ist der gleichmässige Aufbau gestört und die van der Waals WW sinkt) 3) Nein, weil Trigyceride (besser Triglycerole) fast völlig unpolar sind. 8.60) Sie enthalten überwiegend ungesättigte Fettsäuren, weil die LCAT die Fettsäure von der C2-Position eines Phospholipids enimmt, wo sich überwiegend ungesättigte Fettsäuren befinden. (LNC: 856f) 324 325 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.61) Ungesättigte Fettsäuren werden i.B in der Leber synthetisiert. Die menschliche Zelle kann nur bis incl. dem C9 der Fettsäure Doppelbindungen (DOBI) einführen. (In der Regel (cis-)Desaturierung und ggf. Kettenverlängerung um 2C vorne! (also Doppelbindungsposition dann +2)). Ölsäure (Oleyl-) C18-Fettsäure mit ∆9 (Angabe des/der C-Atoms mit Doppelbindung). Stearinsäure (Stearyl-) C18-Fettsäure ohne Doppelbindung. Linolsäure (Linoleyl nicht verwechseln mit Linolenyl) C18-Fettsäure mit ∆9,12. Arachinonsäure (Arachdonyl-) C20 mit ∆5,8,11,14. Ergo: a) Ziel C18 ∆9→ C18 ∆9,12 → benötigt DOBI nach C9 bei gleicher Länge → geht nicht b) Ziel C18 → C18 ∆9 → geht weil bis incl. C9 Einführung von Doppelbindung mgl. c) Ziel C18 ∆9,12 → C20 ∆5,8,11,14 → geht weil Kettenverlängerung um 2 dadurch wird aus ∆9→∆11 und aus ∆12→∆14. Die Doppelbindungen 5 und 6 liegen vor 9 und können eingebaut werden. (LP: 449f) Damit ist a) nicht möglich 8.62) ..liegen unverestert vor; ..... aus Fettgewebe; sind nicht kovalent an Albumin gebunden 8.63) Von oben nach unten 2,1,5,6,7,3,4. Also Aktivierung mit CoA→Carnitin→AcylCoA in Mitos → FAD-abhg. Ox.→ Hydratisierung → NAD+-abhg. Ox→ Thiolyse (ST: 638ff) 8.64) Coenzym: FAD Peroxisomaler Akzeptor: O2 (H2O2-Bildung. LP: 443, TA: 166) 8.65) Eben weil sie schwache Säuren sind werden sie leicht protoniert und sind dann ungeladen und sehr lipophil und dadurch membrangängig. 8.66) Oxidation der ungesättigten Fettsäuren durch Sauerstoff → div. Aldehyde etc. riechen. Schutz: Vitamin E/ Radikalfänger/ Antioxidantien. LNC: 386; LP: 550ff 8.67) aD: Isopentenyl-PP ist wichtiges Zwischenprodukt der Cholesterinsynthese TA:52f bC: Triacylglyerole=Fett cE: Micellen durch Gallensäuren TA: 270, 314f dF: Phospholipide ist die Mutter aller biol. Membranen eA: 2,3-Diacylglycerol=DAG aktiviert Proteinkinase C TA: 386f fB: Sphingolipide sind z.B. Cerebroside, Ganglioside etc. 8.68) Palmitat + ATP Palmitoyl-AMP + CoA Palmitoyl-AMP + PPi (oder 2 Pi) Palmitoyl-CoA + AMP ST: 639 8.69) A) Coenzym ist FAD (ETF); B) Fehlendes Substrat: CoA-SH; C) Produkt: Acetyl-CoA 325 326 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.70) a) richtig, Arachidonsäure kann im menschlichen Körper aus Linolsäure synthetisiert werden. LNC: 846; LP: 450 b) richtig, Stearinsäure (C18 und keine Doppelbindungen. 69,4 °C) hat einen höheren Schmelzpunkt als Ölsäure (C18 mit einer cis-Doppelbindung weniger Ordnung mgl. niedrigerer Schmelzpkt: 13,4 °C). LNC: 382f c) falsch, die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren in Phospholipiden der Zellmembran besitzen keine Trans-sondern cis-Konfiguration. d) falsch, nicht alle ungesättigten Fettsäuren sind für den Menschen essentiell da Doppelbindungen z.T. eingeführt werden können. LNC:846f 8.71) Das Enzym heißt β-Hydroxymethylglutaryl-CoA-Reduktase (β-HMG-CoA-Reduktase) Aufnahme exogenen Cholesterins bewirkt eine verminderte Synthese des Schlüsselenzyms der Cholesterinsynthese. Sie führt zu einer verminderten Synthese des LDL-Rezeptorproteins. (Streiche das andere) 8.72) Falsch, Ungesättigte Fettsäuren sind nicht die Hauptkomponente des Speicherfettes im Fettgewebe sondern gesättigte. Falsch, Linolensäure kann beim Menschen nicht aus Ölsäure synthetisiert werden. Dies können nur Pflanzen die die entsprechende Desaturase besitzen. LNC: 846 Richtig, an der Synthese ungesättigter Fettsäuren ist NADPH beteiligt. LNC: 846;LP:449f Richtig, Linolsäure ist eine 2-fach ungesättigte Fettsäure mit 18 C-Atomen. LNC: 383f; LP:449f 8.73) Phospholipid Phosphatidylcholin Dipalmitoyllecithin Platelet activating factor (PAF) Phosphatidyl-inositol-4,5-bisphosphat Begriff B) Bestandteil der Gallenflüssigkeit (LP: 1085) A) Surfactant (Lungenreifung) (LP: 1007) D) akute Entzündungsreaktionen (LP: 603) C) Ausgangsverb. für second messenger 8.74) Richtig sind A und C. B ist falsch, da Aceton nur in geringen Mengen im Blut vorkommt. Es wird über die Lunge abgeatmet (Diagnostisch wichtig. Bitte mal üben den Unterschied zu riechen zwischen Ethanol und Aceton!! Einen Diabetiker im Ketoacidotischen (Prä) koma in die Ausnüchterungszelle zu stecken endet meist tödlich und ist leider nicht so selten). Außerdem ist es ungeladen und daher nicht für die Azidose verantwortlich (das tun Acetoacetat und 3-Hydroxybutyrat). Ketonkörper werden in den Lebermitochondrien gebildet, daher ist D falsch. 8.75) Richtig sind B und C. Cholesterol kann nicht mehr zur Energiegewinnung vom tierischen Organismus abgebaut werden („Abbau“ überwiegend zu Gallensäuren) daher ist D falsch. 326 327 Stephan Gromers Biochemie-Skript Cholesterin kommt in Pflanzen und Bakterien praktisch nicht vor (A falsch). Pflanzen und Mikroorganismen haben allerdings chemisch nahe verwandte Substanzen , z.B. das Ergosterol, β-Sitosterol etc. (TA: 56f) 8.76) Richtig sind a, c und d. Tocopherol ist Vitamin E welches kein Steroid ist (b falsch). Wie bereits erwähnt kann Cholesterol vom tierischen Organismus nicht mehr zur Energiegewinnung abgebaut werden („Abbau“ überwiegend zu Gallensäuren). Steroide werden aber auch im Urin ausgeschieden. Dort werden sie z.T. diagnostisch nachgewiesen. Nebenbei werden aus (weiblichem) Pferdeurin diverse Hormonersatzmittel (Menopause!) gewonnen. 8.77) Produkte Cerebrosid aus Ceramid Ceramid aus Sphingosin Phosphatidylserin aus Serin aktivierte Verbindung UDP-Glucose, UDP-Galaktose (LNC: 864; ST: 726) Acyl-CoA (LNC: 767f; ST: 726) CDP-Diacylglycerol (CDP-DAG) (ST: 723; LNC: 861) 8.78) Fettspaltung in Adipozyten: Hormonsenstive Lipase/Triacylglycerollipase (TA: 162). Der Mechanismus ist die Interkonversion d.h. Phosphorylierung/Dephosphorylierung. 8.79) Phosphatidylcholin besteht Formal aus: 1) Acylrest 2) Glycerin 3) Phosphat 4) Cholin O H3C O O O H3C CH3 O P O N OH H3C + CH3 O Die Strukturen nennt man (Phospho)lipiddoppelschichten. Für die Stabilität verantwortlich sind überwiegend hydrophobe Wechselwirkungen (LNC: 414f). 8.80) Das Enzym ist die Acetyl-CoA-Carboxylase. Sie trägt als prosthetische Gruppe Biotin welches zur Übertragung des aktivierten CO2 dient. (TA: 162; LNC: 834f) 8.81) Falsch sind B (denn die Synthese erfolgt nur in den Lebermitochondrien) und wohl E (die Zwischenverbindung ist Acetoacetyl-CoA: Acetoacetat + Succinyl-CoA → Succinat + Acetoacetyl-CoA). Es gibt aber auch eine ATP-abhängige Einschleusung die aber quantitativ kaum eine Rolle spielt. LP: 444. Dann könnte E auch stimmen. Ich gehe aber davon aus, dass das nicht beabsichtigt war). (TA: 312f; LP: 443ff) 8.82) Palmitinsäure ist eine C16-Fettsäure: Ergo werden 16/2=8 Acetyl-CoA benötigt. Davon müssen 8-1=7 unter ATP verbraucht zu Malonyl-CoA aktiviert werden (Nummer eins wird direkt an den Fettsäuresynthasekom327 Stephan Gromers Biochemie-Skript 328 plex gebunden). In jedem Zyklus werden 2 NADPH benötigt. Bei 8 Acetyl-CoA werden 81=7 Zyklen benötigt (Immer ein Zyklus weniger als Acetyl-CoAs benötigt werden). Ergo 7×2=14 NADPH + H+. 8.83) 1.) Im ersten Schritt entsteht Acyl-AMP oder Acyladenylat 2.) Die Hydrolyse von Pyrophosphat zu Phosphat (∆G0’=-33,4 kJ/mol)ermöglicht die Gleichgewichtsverschiebung LNC: 650f 8.84) Palmitinsäure Stearinsäure Ölsäure Linolsäure : + 63 °C (16-C-Atome, gesättigt) : + 69 °C (18-C-Atome, also höher als Palmitinsäure) : + 13 °C (18-C, 1 cis-DoBi, deswegen niedriger als die gesättigten) : - 9 °C (18-C-Atome, 2 Dobi, deswegen niedriger als Ölsäure) Schmelzpunkt [°C] Ungesättigt sind Ölsäure (1 Doppelbindungen: C18:1 ∆9) und Linolsäure (2 Doppelbindungen: C18:2 ∆9,12). Die Doppelbindungen sind bei beiden cis-konfiguriert. Zur Verdeutlichung der Effekte von Kettenlänge und cis-Doppelbindungen auf die Schmelztemperatur von Fettsäuren. Bei sehr kurzkettigen Fettsäuren ist die höhere Schmelztemperatur auf die im Bezug zur Molekülgröße sehr dominante COOH-Gruppe zurückzuführen. Wie man sieht ist der Einfluss einer cis-Doppelbindung dramatisch ! 1. Doppelbindung 90 65 40 2. Doppelbindung 15 -10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 3. Doppelbindung -35 -60 Anzahl C-Atome 4. Doppelbindung © SG‘2001 8.85) 1.) Das Acetyl-CoA wird mit Oxalat umgesetzt zu Citrat (Citratsynthase) 2.) Das Citrat wird aus den Mitochondrien geshuttled 3.) Das Citrat wird in Oxalacetat und Acetyl-CoA (Citratlyase) (unter ATP-Verbrauch) LNC: 844, ST: 652f 8.86) Die Acetyl-CoA-Carboxylase katalysiert die Carboxylierung von Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA. Dabei wird zunächst HCO3- an die prosthetische Gruppe Biotin gebunden. Als Coenzym (Cosubstrat wäre besser) fungiert ATP. ST: 646f, LNC: 834f 328 329 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.87) Flüssige Fette haben einen höheren Anteil an cis-ungesättigten Fettsäuren als die bei Raumtemperatur festen. Zudem sind oftmals die kürzeren Fettsäuren in flüssigen Fetten etwas häufiger vorhanden. Siehe Abbildung zu Aufgabe 8.84 8.88) Fett: die vier Hauptklassen in aufsteigender Dichte (in Klammern: Dichtebereich). Nicht fett sind die Zwischenstufen angegeben (IDL). TA: 27864f, LP: 616ff Chylomikronen (d<0.95 g cm-3) VLDL (d= 0.95-1.006 g cm-3) (IDL (d=1.006-1.019 g cm-3)) LDL (d=1.019-1.063 g cm-3) HDL (d=1.063-1.210 g cm-3) Die Ursache für den Dichteunterschied ist der unterschiedliche Proteingehalt (je mehr Protein desto dichter) und die veränderte Lipidzusammensetzung (Je weniger Triaclyglycerole (=“Fett“) desto dichter). 8.89) Oligosaccharide enthaltende Lipide werden als Glykosphingolipide / Cerebroside/ Glykolipide Bezeichnet. Sie treten nur im inneren/ äußeren Teil der Plasmamembran auf . Tritt im Zuckerteil Sialinsäure (N-Acetylneuraminsäure) auf, werden sie als Ganglioside (auch okay: saure Glyolipide) bezeichnet. Diese Definition der Ganglioside steht wörtlich nicht im Löffler und nicht im Löffler-Petrides. Im TA: 50 wird es als charakteristisch für viele beschrieben (was aber auch heisst, dass es (N-Acetyl-Neuraminsäure) nicht immer dran sein muss). Die offizielle Lösung Cerebroside ist übrigens nicht ganz korrekt, weil nach Oligosacchariden gefragt wurde. Cerebroside haben aber nur einen Zuckerrest. Anyway: LP:39 8.90) Propionyl-CoA wird 1) biotinabhängig zum Methylmalonyl-CoA carboxyliert, welches dann 2) Vitamin B12 (=Cobalamin od. 5’-Desoxyadenosyl-cobalamin) abhängig durch die Methylmalonyl-CoA-Mutase in Succinyl-CoA umgelagert wird, welches dann in den Citratcyclus eingeschleust werden kann. Neben Ile liefern auch Val, Met, Thr (letztere beiden über α-Ketobutyrat) u.a. Propionyl-CoA bei ihrem Abbau. Ich verweise auf mein Aminosäureskript, welches „für umme“ Online zu haben ist (http://www.gromer-online.de unter „Vorlesungen und Seminare“). 8.91) Die Aktivierung läuft wie folgt ab (Vgl. 8.83) 1. Stufe: Bildung von Acyladenylat: Acylat + ATP → Acyladenylat + 2 Pi 2. Stufe: Bildung von Acyl-CoA: Acyladenylat + CoA-SH → Acyl-CoA + AMP 8.92) A. b), c), e), f) a) in allen Lipoproteinen sind auch (mehr oder mind viel) Cholesterolester) LP: 618 329 330 Stephan Gromers Biochemie-Skript b) HDL sind für den reversen Transport zuständig LP: 623 c) Die Aufnahme von LDL ist u.a. abhg. von der Interaktion ApoB100 u. LDL-Rezeptor LP: 622 d) Unglückliche Frage. Letztlich sind meines Erachtens auch Lipoproteine micelleläre Strukturen. Aber dies wurde nicht gelten gelassen e) Wichtig ! Darauf beruht ein Therapieprinzip. Die Zelle ist primär Egoistisch und „überlegt“ wie viel Cholesterol sie benötigt. Dieses kann sie entweder von aussen (Plasma) aufnehmen oder selber synthetisieren. Hemmt man die Eigensynthese steigert man die Aufnahme. f) vgl. e. LP: 621 ff B. LDL-Partikel sind cholesterinreich und erhöhen die Gefahr der Cholesterinablagerung an den Gefässwänden. HDL-Partikel nehmen Cholesterin aus extrahepatischem Gewebe auf, verestern dieses und transportieren Cholesterin-reiche HDL-Partikel zur Leber (reverser Cholesterintransport). C. Gabe von Statinen zur Hemmung der HMG-CoA-Reduktase, Analogon von Mevalonat; Gabe von Anionenaustauscherharzen zur Entfernung von Gallensäuren-Cholesterinarme Ernährung; Hemmung der Cholesterolaufnahme mit β-Sitosterin (z.B. in Becel®-Diät Margarine) oder neuer und effektiver Ezetimib. 8.93) A. Die Thiokinase katalysiert: Fettsäure +ATP → Acyladenylat + Pi; Acyladenylat + CoA → AcylCoA + AMP; Cytosol (aber erst kurz vor den Mitos !) B. Der Abbau der Fettsäuren findet primär in den Mitochondrien statt (aber auch Peroxisomen!). Als Cofaktoren werden benötigt: NAD+, FAD 8.94) Fettsäureabbau: a,c,d,e,h Die Fettsäuren werden im Cytosol bzw. cytosolseitig – wenn überhaupt – nur aktiviert. Der eigentliche Abbau findet in der Mitochondrien-Matrix statt. Dorthin gelangen sie (zumindest die längerkettigen) mit dem Carnitinacyltransferase-Shuttle. Beim Abbau wird Acetyl-CoA gebildet. Bei der Oxidation werden Elektronen frei, die als NADH in die Atmungskette transportiert werden. Folglich wird NAD+ benötigt. Viele Dehydrogenasen, so auch einige des Fettsäureabbaus verwenden FAD als prosthetische Gruppe. Das Panthetein ist Bestandteil des Coenzym A. In Summe also a) Acetyl-CoA, c) benötigt NAD+, d) Benötigt FAD, e) unter Beteiligung von Panthetein, h) Carnitinacyltransferase Fettsäuresynthese: a,b,e,f,g Die Fettsäuren werden im Cytosol gebildet. . Im Verlauf wird Acetyl-CoA (letztlich aus den Mitochondrien stammend) zu Malonyl-CoA carboxyliert (Biotinabhängig) und von der Fettsäuresynthase, die einen Pantetheinrest in Form des Acylcarrierproteins trägt auf die Wachsende Fettsäure unter Decarboxylierung und Reduktion verlängert. Dafür ist übrigens NADPH (nicht NADH!) nötig. In Summe also hier: a) Acetyl-CoA, b) findet im Cytosol statt , e) unter Beteiligung 330 331 Stephan Gromers Biochemie-Skript von Panthetein, f) Malonyl-CoA, g) Acylcarrierprotein Und für dieses Aufgabe gibt es dann 2 Punkte. Super. 8.95) A. Sphingomyelin B. Phosphatidylserin C. Arachidonsäure D. Cerebrosid Sphingosin + Acylrest + Cholin c)+ Phosphat = ST: 281 Sphingomyelin ST: 280 Glycerin a) + 2 Acylreste + Phosphat + Serin ST: 656f ist Ausgangsstoff der Prostaglandine d) Cerbrosid=Ceramid (=Acylrest+ Sphingosin) + ST: 281 Monosaccharid also z.B. b) Glucose 8.96) Richtig sind A und C. Ad B: z.B. in der Nebennierenrinde als auch in Ovar und Testis werden größere Mengen Cholesterol produziert. D: Ein eigentlicher Abbau von Cholesterol bzw. seinen Derivaten erfolgt im menschlichen Organismus nicht, das er das Ringsystem nicht mehr vollständig zerstören kann. Es erfolgt lediglich Konjugation und Abgabe als Gallensäure oder z.T. im Harn. Somit wird auch kein Acetyl-CoA gebildet. 8.97) Richtig sind B und D. Ungesättigte Fettsäuren befinden sich in Phospholipiden meist am C2 und auf keinen Fall „stets“ am C3-Atom des Glycerins. Dort sitzt die Phosphatgruppe (LNC: 856; A falsch). Arachidonsäure kann vom Menschen aus Linolsäure synthetisiert werden (C falsch, Ölsäure nicht essentiell). Arachidonsäure ist keine relevante Ausgangsverbindung für die Biosynthese von Steroidhormonen. Zwar kann man sie zu Acetyl-CoA abbauen, aber das erfolgt selten wenn man Steroidhormone bilden will (E falsch). 8.98) A. Coenzym A: Thioester; ATP: Acyladenylat; Carnitin: Ester (siehe rechts). B. Die (langkettige) Fettsäure wird mittels Carnitinshuttle vom Cytosol in die Mitochondrien gebracht. LNC 650ff H3C O + N H3C - Carnitin CH3 O O CH3 O Acylrest C. Beim Abbau geradzahliger Fettsäuren entsteht Acetyl-CoA, beim Abbau ungeradzahliger Fettsäuren entsteht Propionyl-CoA (diese kann theoretisch zur Glcuoneogenese genutzt werden, da C3-Körper. Benötigt Vit. B12 und Biotin dafür. LNC: 659f) 8.99) Acetyl-CoA + + ADP + Pi HCO3- + ATP → Malonyl-CoA Anstelle von HCO3 geht auch CO2. Das Enzym ist die Acetyl-CoA-Carboxylase die als Cofaktor Biotin (Vit. H) benötigt. 331 332 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.100) Membranlipide enthalten als Grundgerüst entweder Glycerol(=Glycerin) oder Sphingosin (LNC: 387f) Als Kopfgruppe in Membranlipiden kommen vor: a) Phosphorylcholin, d) Glucose (Cerebroside). Falsch ist sicher c) Acetat. Jedoch kommt b) Sulfat durchaus vor, allerdings nicht als eigenständige Kopfgruppe („Sulfatide“= Sulfatester der Galactocerebroside. TA: 51. Daher könnte man b durchaus vertreten.) 8.101) A. Ketonkörper (=Acetoacetat, β-Hydroxybutyrat und Aceton)werden unter physiologischen Bedingungen verstärkt bei Hunger gebildet. Sowie pathologisch beim (schlecht eingestellten) Diabetiker (insbesondere Typ I). B. Alle Ketonkörper werden aus Acetyl-CoA aufgebaut. Direkter Vorläufer ist β-HMGCoA (3-Hydroxy-3-Methyl-Glutaryl-CoA) (beide Antworten gelten) 2 Acetyl-CoA → Acetoacetly-CoA Acetoacetyl-CoA+Acetyl-CoA+H2O → β-HMG-CoA → Acetoacetat + Acetyl-CoA C. Richtig sind a und c.Insbesondere der Herzmuskel (aber auch der Skelettmuskel) liebt Ketonkörper. Das Gehirn eigentlich nichtz, jedoch kann es sich zum Teil umstellen. Die Erythrocyten haben keine Mitochondrien und können nichts mit Ketonkörpern anfangen. Der Leber fehlt die entsprechende CoA-Transferase (Succinyl-CoA + Acetoacetat → Acetoacetyl-CoA (β-Oxidation)+ Succinat (Citratcyclus)), weshalb sie (obwohl Produzent) Ketonkörper nicht verwerten kann. 8.102) A. Ethanol wird durch ADH zu Acetaldehyd (=Ethanal) oxidiert/reduziert. Cofaktor ist NAD+. B. GAPDH katalysiert die Oxidation von 3-Phosphoglycerinaldehyd zu 1,3-Bisphosphoglycerat. Irreversible Hemmstoffe für GAPDH sind z.B. Iodacetat, (Iodacetamid), Alkylantien 8.103) A. Arachidonsäure findet man hauptsächlich in der Plasmamembran. B. wo sie zumeist in Phospholipiden gebunden ist C. Hieraus spaltet sie auf einen Stimulus hin die Phospholipase A2 ab. Siehe hierzu auch Lösung 16.37 D. Aus Arachidonsäure werden die Eicosanoide (Prostaglandine, Thromboxane) gebildet 8.104) Fettsäuren werden in Form von Triacylglycerolen (Lipidklasse) gespeichert. Speicherlipide werden in Adipocyten (Zelltyp) gespeichert. Die Freisetzung von Fettsäuren erfolgt durch das Enzym (hormonsensitive) Lipase, welches durch den second messenger cAMP stimuliert wird. (TA: 162) 332 333 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.105) A) Lösung: a, e. Glucose kommt bei den Glykolipiden, i.B. Ceramiden und Gangliosiden vor. Acetylreste kommen in Lipiden selten vor, Serin als Ausgangssubstanz in manchen anderen. Die Abbildung zeigt Phosphatidylcholin. Phosphat CH3 H3C OH O P + N H3C O O O Cholin R O Acylreste O R Glycerol O B) Richtig d, in der Plasmamembran. Alle anderen Kompartimente sind viel zu polar für den hydrophoben Rest des Lipids. 8.106) Falsch sind (und damit die richtige Lösung): E, F. Es wird überwiegend NADPH benötigt. Auch ist das entscheidende Enzym die β-HMG-CoA-Reduktase 8.107) Lösung: A (das wäre schlecht), C (Das 3. C wird als CO2 abgespalten (Kondensation)) 8.108) PL A2 erzeugt Arachidonsäure; PL C erzeugt Inositoltrisphosphat; Vgl. Lsg. zu 16.37 8.109) Der Abbau von Fettsäuren (β-Oxidation) erfolgt in den Mitochondrien (und Peroxisomen). Hierfür müssen die Fettsäuren zu Acyl-CoA aktiviert werden. Die Aktivierung erfolgt an der äusseren/inneren Seite der Organellenmembran . Der Abbau geradzahliger Fettsäuren liefert Acetyl-CoA, beim Abbau ungeradzahliger Fettsäuren entsteht außerdem Propionyl-CoA. Coenzyme der β-Oxidation sind FAD, NAD+, CoA TA: 164f 8.110) Ab, Bd, Ca, Dc 8.111) Richtig sind A (z.B. Cerebroside), C (deswegen auch „Sphingoglykolipide“), D (bei Gangliosiden ist dies sogar typisch). Die Kohlenhydratreste zeigen nach extrazellulär (E falsch), IP3 ensteht durch Phospholipase C-Aktivität an Glycerolipiden (B falsch) 8.112) A. Arachidonsäure hat 20 C-Atome und liefert damit 10 Acetyl-CoA. Dazu müssen 9 (=10-1) Spaltungen und damit 9 Zyklen durchlaufen werden: ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ C2-C2-C2-C2-C2-C2-C2-C2-C2-C2 B. Der Mensch kann Arachidonsäure aus e) Linolsäure aufbauen. 333 334 Stephan Gromers Biochemie-Skript 8.113) Richtig sind A, B und E. Wir können das Sterangerüst des Cholesterols nicht mehr zur Energiegewinnung abbauen: C falsch. D: richtig wäre LDL 334 335 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9 Lösungen zu „Kohlenhydrate“ 9.1) Lactose: β-D-Galaktose + D-Glucose ; Maltose: α-D-Glucose + D-Glucose; Saccharose: β-D-Fructose + α-D-Glucose (TA: 38f) 9.2) von oben nach unten: 1,4,2,3,5 (TA: 150f) Glucose-6-P → → Fructose-1,6-BP → Glycerinaldehyd-3-P→ → 2-P-Glycerat → PEP 9.3) (1) Glucose + ATP → Glucose-6-P + ADP (Enzym: Hexokinase) (2) Glucose-6-P + NADP+ → 6-Phosphogluconolacton + NADPH + H+ Enzym von (2): Glucose-6-P-Dehydrogenase (Enzym des Pentosephosphatweges). 9.4) Die Glyceraldehydphosphatdehydrogenase wird irreversibel gehemmt. Es wird die Thiolgruppe des Cysteinrestes im katalytischen Zentrum alkyliert: (LNC: 577) EnzymCys-SH + IH2C-COO- → Enzym-Cys-S-CH2-COO- + H+ + I9.5) F-2,6-BP aktiviert die PFK1 (und somit die Glykolyse) und hemmt die F1,6-BPase (und somit die Gluconeogenese). Erhöhte cAMP-Konz. führen zu einer Senkung der F-2,6-BPKonzentration. (ST: 518f, LNC: 596f, TA: 158f) 9.6) 5 mM=90 mg /100 ml ist der normale Blutglucosespiegel: 4,16 mM - 5,27 mM nüchtern Achtung ! Schon kurzzeitige Hypoglykämie kann tödlich sein, da das Gehirn auf Glucose angewiesen ist! (~60% des Basalbedarfs !). Symptome bereits ab < 3 mM !!! D.h. die 2 anderen Lösungen wären fatal! Anstieg der Blutglucosekonz. führt zur Freisetzung von Insulin aus dem Pankreas (β-Zellen der Langerhans-Inseln) LP: 838ff 9.7) a) D-Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton b) D-Glucose und D-Fructose c) D-Glucose und D-Mannose d) α-D-Glucose und β-D-Glucose e) D-Galaktose und D-Glucose : Aldose/Ketose Paar : Aldose/Ketose Paar : Epimere (C2) : Anomere : Epimere (C4) 9.8) ..verknüpft UDP-Glucose unter Freisetzung von UDP in α-1,4-O-glykosidischer Bindung ..... durch Phosphorylierung inaktiviert.(LNC: 800 ) 9.9) ... des Stoffwechselweges Glykolyse. Das Enzym ist die Glyceraldehydphosphatdehydrogenase . Aus (2) wird 1,3-Bisphosphoglycerat. 335 336 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.10) Im ersten Abschnitt liefert er NADPH für die Synthese von Fettsäuren und Cholesterol. Im zweiten Abschnitt liefert er Ribose-5-P für die Synthese von Nucleotiden. ...Coenzym Thiaminpyrophosphat (→Vit. B1) benötigt. 9.11) Es fehlt das Enzym: Glucose-6-Pase (Markerenzym des ER !) 9.12) Es wird die Glyceraldehydphosphatdehydrogenase (GAP-DH) gehemmt. Der Cysteinrest im katalyt. Zentrum wird alkyliert. Siehe Kommentar 9.4 9.13) ...durch das Enzym 6-Phosphofructokinase 1 katalysiert, dieses wird z.B durch H+ / Citrat / ATP allosterisch inhibiert und z.B durch Fructose- 2,6-BP / AMP / ADP / Fructose-6-P allosterisch aktiviert. 9.14) ... ist die Gluconeogenese. ... des Organs Leber. ...(A)...kovalent gebundenes Biotin. Das mit (B) bezeichnete Enzym heißt Glucose-6-Phosphatase. (Die Zeichnung ist nicht ganz korrekt, da die Reaktion von B im ER stattfindet) 9.15) Glucose ⇓ Lactat Organ: Muskel ⇐ Blut ⇐ ⇒ Blut ⇒ Glykolyse Glucose ⇑ Gluconeogenese Lactat Leber (TA: 338f; ST: 607f) 9.16) LDH=Lactatdehydrogenase: Pyruvat + NADH + H+ Lactat + NAD+ Bei Hemmung dieser Reaktion kann auf diesem Weg das NAD+ nicht regeneriert werden. Den Ausweg bietet die Reaktion der Glycerin-3-P-Dehydrogenase. Dihydroxyacetonphosphat + NADH + H+ NAD+ + Glycerin-3-P; wodurch wieder NAD+ rückgewonnen wird u. die Glykolyse weiterlaufen kann. 9.17) 1.) Hormonell: Adrenalin (TA: 380f) 2.) Ca2+, AMP aktiviert 9.18) a) Hemmung der Gluconeogenese b) Hemmung der Glykolyse wegen NAD+-Mangel unter anaeroben Bedingungen c) Hemmung der Gluconeogenese aus Lactat (→Cori-Zyklus dito b) ) 336 337 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.19) Hier ist wichtig die Reaktion der C14H2 O PO32C O Fructose-1,6-BP-Aldolase und der Triosephosphatisomerase zu kennen: C14H2 O PO32H C OH C O Durch die Umwandlung des marH Aldolase Triosephosphatkierten Dihydroxyacetonphosphates H C OH isomerase (DAP) in das Glycerinaldehydphos- H C OH phat (GAP) wird (nur durch die Nu- H C OH O H C CH2 O PO32mmerierungsregeln höchstoxidierte H C OH Gruppe hat Priorität) aus der Po-sition CH2 O PO321 im DAP die Position 3 im GAP. Diese Position behält es bis zum Pyruvat bei. → Es ist im Pyruvat die Position 3 = Methylgruppe radioaktiv markiert. Da aus 1 Molekül Glucose 2 Moleküle Pyruvat entstehen und nur die Hälfte davon radioaktiv markiert ist, sinkt die spezifische Radioaktivität auf die Hälfte 5 mCi/mmol. 9.20) Das Enzym (1) heißt Glykogenphosphorylase (→Pyridoxalphosphatabhängig !). Das Produkt (2) heißt Glucose-1-Phosphat (Wird durch Phosphoglucomutase in Glc-6-P umgewandelt). Es wird (3) anorganisches Phosphat benötigt (KEIN ATP o.ä !). 9.21) a) Glykolyse b) Gluconeogenese c) Glykogensynthese d) Pentosephosphatweg : Glc-6-P →Fructose-6-P : Glc-6-P →Glucose : Glc-6-P →Glucose-1-P : Glc-6-P →6-Phosphoglucono-δ-lacton 9.22) Fructose + ATP → Fructose-1-P + ADP. Das Leberenzym heißt Fructokinase (ST: 515f; LP: 588f). Im Fettgewebe über Hexokinase als Fructose-6-P) 9.23) a) Neuraminsäure als CMP-N-Acetylneuraminat (LP: 591) b) Mannose als GDP-Mannose (dito L-Fucose GDP-L-Fucose) 9.24) In die Kätschen muss in beiden Fällen Glutamat-Oxalacetat-Transaminase = GOT = Aspartat Transaminase.(Pyridoxalphosphat abhg.) Siehe Blätter von Prof. Merz 9.25) Zu Carboxylatgruppen werden die Glucosekohlenstoffatome Nummer 3 und 4. Siehe hierzu auch Lösung von 9.19. 4 6 CH2OH O H 5 HO OH 3 H 337 H H 2 OH CH3 1 OH 2 H C OH O C - O 338 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.26) 1) UDP-Glucose (diese wird an C6 oxidiert,deswegen -uronsäure, Bei C1 wäre es eine -onsäure wie z.B im Pentosephosphatweg) 2.) Leber, Konjugatbildung zur Entgiftung. (TA: 316f) 3.) Vitamin C = L-Ascorbinsäure (→Kollagenbiosynthese etc.). Beim Menschen und sehr wenigen anderen Tieren ist dieser Weg nicht möglich: darum Vitamin. (LNC: 804f) 9.27) Die erste Verbindung (Kästchen in der Mitte oben) ist das (Carboxy)biotin. Es folgen von Links nach Rechts Alanin → Pyruvat → Oxalacetat (hierfür wird das Biotin benötigt→Pyruvatcarboxylase) → Phosphoenolpyruvat 9.28) tierisch: Glykogen, pflanzlich: "Stärke" (=Amylose 20%,Amylopectin 80%) (nicht Cellulose ! Sie kann vom Menschen nicht verwertet werden da β-glykosidische Bindung (z.T durch Abbau in Bakterien im Dickdarm)), Enzym: α-Amylase zu α-1,4-Maltose; α-1,6Maltose, Isomaltose; Maltotriose (TA: 38ff, 266; Physiobücher 9.29) 1) Synthase : inaktiv 2) Synthase : Phosphorylierung (TA: 120f,156f; ST: 626ff) Phosphorylase Phosphorylase : aktiv : Phosphorylierung 9.30) A) 1) Transaldolase 2) Transketolase (braucht Thiaminpyrophosphat) B) Pentosephosphatweg /Hexosemonophosphatshunt C) Glykolyse (ST: 592f, TA: 152f) 9.31) Das Enzym heißt Glucosephosphatmutase / Phosphoglucomutase. Die Aminosäure heißt Serin. Wenn man sich die Grafik genau ansieht kann man das auch erahnen, denn nur 3 Asr. haben eine OH-Gruppe (Tyr, Thr, Ser). Beim Tyrosin hängt sie aber am Benzolring, so dass dort kein CH2 stehen dürfte, beim Threonin hängt an dem OHtragenden C-Atom noch eine Methylgruppe → bleibt nur Serin. (ST: 616f) 9.32) ..., das Schritt (4) (Galactose-1-Phosphat-Uridyltransferase; ST: 515f) katalysiert. Das Enzym in Reaktion (2) Galaktokinase ist ..... . ...., d.h. es reichert sich in der Zelle Galaktose-1-phosphat stark an.....(3) nennt man Epimerisierung(via UDP-Glucose-4-Epimerase) (TA: 310f; ST: 516) Nebenbei, Galaktosämie ist eine der Erkrankungen, auf die Neugeborene getestet werden. Bei positivem Test ist dann Schluss mit Muttis weißem Saft..... Siehe auch Antwort zu 9.39 9.33) die Glykolyse. (1) Fructose -1,6-Bisphosphat; (2) Enzym: Aldolase; (3) Glyceraldehyd-3-Phosphat = GAP; (4) Dihydroxyacetonphosphat = DAP 338 339 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.34) Es handelt sich um PEP=Phosphoenolpyruvat, das im Stoffwechsel dazu dient eine "energiereiche" Phosphatgruppe auf ADP zu übertragen, es damit zum ATP und somit die Energie aus der Glykolyse nutzbar zu machen. (ST: 528f) 9.35) Es handelt sich um Aceton, Acetoacetat=3-Oxobutyrat, β-Hydroxybutyrat (letztere ist eigentlich kein echter Ketonkörper, da keine Carbonylgruppe). Diabetes mellitus und Fasten sind richtig. Findet man im Urin Ketonkörper aber keine Glucose, so handelt es sich in der Regel um längeres Fasten (ca. 12h). (Nebenbei sei erwähnt, das die Urinteststreifen auf Glucose durch größere Mengen Vitamin C = Ascorbinsäure gestört werden, da dieses das H2O2 das durch die Glucoseoxidase entsteht wegfängt und dadurch nicht mehr adäquate H2O2 Mengen für die Oxidation des Farbstoffes zur Verfügung steht) Da Ketonkörper bei der stark vermehrten Lipolyse entstehen, welche bei vegetarischer Ernährung oder Gicht keine gesteigerte Rolle spielen sind in diesen Fällen keine stark erhöhten Ketonkörperspiegel zu erwarten. 9.36) A: unphosphoryliert (es herrscht ja ATP Mangel) B: phosphoryliert (ATP da) es wird der Abbau von Fructose-2,6-BP gefördert, wodurch die Glykolyse gebremst wird (PFK1 nicht mehr aktiviert). (ST: 518) 9.37) Man mache sich zunächst die katalysierten Reaktionen klar. Glucose + ATP → ADP + Glucose-6-P : Hexokinase (hier nur Glucose) Glucose-6-P + NADP+ → 6-Phosphoglucono-δ-lacton + NADPH + H+ :Glu-6-P-DH Spektrophotometrisch kann man das Änderungen der NADPH-Konzentration bei λ=340 nm messen. Somit kann man Glucose, ATP, Glucose-6-Phosphat (jeweils natürlich nur eines) bestimmen, da sie indirekt oder direkt die nötigen Substrate für die Glc-6-P-DH liefern, die uns wiederum das messbare NADPH liefert. Die Hexokinase phosphoryliert auch andere Hexosen, jedoch werden diese Produkte nicht von der Glc-6-P-DH verwendet, so dass kein NADPH entsteht. Das Gleichgewicht der von der Glucose-6-PDH katalysierten Reaktion liegt weit auf der Seite von NADPH, so dass die Bestimmung von 6-Phosphoglucono-δ-lacton nicht gut möglich ist. 9.38) Glycerin + ATP Glycerin-3-P + ADP : Glycerokinase Glycerin-3-P + NAD+ NADH + H+ + Dihydroxyacetonphosphat : Glycerin-3-P-DH Dihydroxyacetonphosphat(DAP) Glyceraldehydphosphat(GAP): Triosephosphatisomerase Stoffwechselweg in Leber lokal. Glycerin z.T. vom Fettabbau im Fettgewebe. (LP: 409) 9.39) ..ruft Galaktosämie hervor. .... aus UDP-Glucose zu synthetisieren, da die (UDP-Galactose-4-Epimeraseaktivität normal ist. Problem der Patienten: Störung der Gluconeogenese → Hypoglykämien und Leberfunktionsstörrungen. Durch Galactitol mit 339 340 Stephan Gromers Biochemie-Skript der Zeit Kataraktbildung. Milchaufnahme führt zum Erbrechen. Geistige Retardierung unklarer Genese. Diese ist durch die Therapie mit einer galaktosefreien Diät nicht behandelbar. Unbehandelt oft tödlicher Verlauf. Mit einer Inzidenz von 1:55000 die häufigste Kohlenhydratstoffwechselstörrung. (dazu zählen nicht die Maldigestionssyndrome wie Laktoseintoleranz) (ST: 515ff; LP: 429) 9.40) 1) ATP: hemmt 2) Fructose-2,6-BP: aktiviert 3) AMP: aktiviert 4) Citrat: hemmt Allgemein kann man sagen, dass alle Endprodukte hemmen (ATP,Citrat), wohingegen Energiemangelmetabolite (AMP etc.) aktivieren (ST: 806ff) 9.41) Das Kohlenhydrat ist die Laktose für dessen Abbau es an Laktase mangelt. Die Bezeichnung Laktoseintoleranz ist aus Sicht der Häufigkeit eigentlich falsch. Die Mehrheit der Weltbevölkerung (fast alle Asiaten, viele Afrikaner) besitzen diese Unverträglichkeit. Man müsste also diesen Zustand als "normal" bezeichnen und unseren als Laktosetoleranz. Nebenbei: Vergorene Milchprodukte (Käse etc.) werden von den „Patienten“oft toleriert, weil hier Bakterien den Milchzucker bereits verdaut haben. Die Wirkung ist in aller Regel harmlos: Durch das unvermögen die Laktose zu spalten hält diese Flüssigkeit im Darmlumen→Kontraktionsreiz für Dünndarm→Passagezeit sinkt. Im Dickdarm wird nun der Zucker verdaut und die entstehenden Produkte bewirken nochmals einen osmot. Flüssigkeitseinstrom. Es kommt je nach Ausprägung zu mehr oder minder dünnflüssigem Stuhlgang bis hin zu Durchfällen, Flatulenz. Eine patholog. Dünndarmbesiedelung durch Bakterien wird begünstigt. Die Laktoseintoleranz ist nicht immer von Geburt an da sondern kann sich auch im Laufe des Lebens entwickeln (ist sogar meistens so). Es handelt sich hier um eine sog. Maldigestions, im Unterschied zu den Malabsorptionssyndromen wie z.B einheimische Sprue=glutensensitive Enteropathie Merke für später: Malassimilation ist der Überbegriff für Malabsorption (Aufnahme aus dem Darmlumen) und Maldigestion (Enzymat. Nahrungspaltung) 9.42) Eine der üblichen einfallslosen Fragen. Aber bitte (TA: 156f): Glucose + ATP → Glucose-6-P + ADP; Glucose-6-P → Glucose-1-P Glucose-1-P + UTP → UDP-Glucose + PP (das zu 2 P gespalten wird) 9.43) Pyruvat-Carboxylase (macht Oxalacetat) und Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase (=PEPCK) (macht aus Oxalacetat mit GTP → PEP). Für Shuttleprozesse aus Mitos sind daneben auch die Malatdehydrogenase und die Aspartattransaminase beteiligt. (ST: 600) 9.44) Glu-1-P wird isomerisiert zu Glc-6-P(Glucosephosphatmutase), ab da normale Glykolyse mit dem Verbrauch von 1 ATP für 1,6 BP-Fructose. Nach der Spaltung in C3-Körper gewinnt man je 2×2 ATP. Ergo 4 ATP -1 ATP=3 ATP (Wenn Gluc. verwendet würde nur 2 ATP, da diese erst mit ATP zu Glc-6-P aktiviert werden müsste) 340 341 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.45) Richtig ist wohl 3. Insulin bewirkt ein Verschmelzen von präformierten intrazellulären Vesiklen die Glucosetransporter enthalten (Genauer GLUT-4) mit der Plasmamembran. (LP: 412). Der Eintransport erfolgt mittels erleichterter Diffusion (2 falsch), jedoch bewirkt die spontane Phosphorylierung der Gluc. ein "Trapping" in der Zelle (da jetzt geladen) → Konzentrationsgradient bleibt. 1) ist nach meinem Kentnisstand umstritten und eher unwahrscheinlich. 9.46) Synthese: (Glucose)n + UDP-Glucose→ (Glucose)n+1 + UDP (TA: 156f) Abbau: (Glucose)n+ anorg. Phosphat→ (Glucose)n-1+ Glucose-1-P 9.47) Avidin hat eine hohe Affinität zu Biotin. Somit sind Biotinabhänige Reaktionen gehemmt. Dies sind zumeist Carboxylierungsreaktionen.Ein wichtiger Schritt für die Gluconeogenese aus Alanin ist die Carboxylierung von Pyruvat zu Oxalacetat. Dieser Schritt ist biotinabhängig und somit gehemmt. Aus Asp und Glu kann problemlos Oxalacetat gebildet werden da sie nicht mehr carboxyliert werden müssen. 9.48) Muskelaldolase katalysiert die Spaltung von Fructose-1,6-BP in GAP (Glycerinaldehyd3-phosphat) und DAP (Dihydroxyacetonphosphat). Die Leber kann zusätzlich Fructose1-Phosphat in D-Glycerinaldehyd und DAP spalten. Eigentl. können beide Isoformen beides, jedoch spaltet Aldolase A Fructose-1,6-BP 50x schneller als Fructose-1-P. Beim Typ B (Leber & Niere) jedoch 1:1 (LP: 396ff) 9.49) ..unter aeroben Bedingungen beim Laktat, da ....oxidative Decarboxylierung des Pyruvates nicht gestattet (keine Mitos!). ...ausschließlich durch Glykolyse. 9.50) ...wird durch einen Glucosetransporter (Glut 2). Ja, dieser ist auch an der Ausschleusung beteiligt, da er lediglich der erleichterten Diffusion dient (von hoher zu niedrigerer Konzentration). LP:410ff 9.51) Herzmuskel, Skelettmuskel, Gehirn und Makrophagen benötigen die Hexokinase um die Glucose in Ihren Stoffwechsel einzuschleusen. Die Leber hingegen passt durch die Glucokinase ihre Phosphorylierungsleistung der Blutglucosekonzentration an um diese dadurch zu regeln. Gleiches gilt für die β-Zellen der Bauchspeicheldrüse die dadurch ihren ATP-Gehalt der Blutglucose anpassen. Hierüber wird ein K+-Kanal kontrolliert der die Freisetzung der Insulingranula steuert. LP:413, 792 9.52) Nicht Epimerasen. Sie wechseln Stereochemie an anomeren C-Atom (ST: 591) (Anm.:Es gibt: Glu-6-Pase, Gluc-6-P-DH,Glucosephosphatmutase (Glu-6P Glu-1P)) 341 342 9.53) Stephan Gromers Biochemie-Skript Verknüpfung Name des Polysaccharids α (14 Glc); α (16 Glc) alle 8-12 Reste β(14 Glc) α(14 Glc); α(16 Glc) alle 24-30 α(14 Glc) linear Alles TA:40ff Glykogen Cellulose Amylopektin Amylose 9.54) Leber und β-Zellen der Bauchspeicheldrüse passen ihre Phosphorylierungsleistung der Blutglucosekonzentration an um dadurch die Glucosehomöostase zu sichern. Sie sollen erst phosphorylieren wenn Glc über Normwert. Im Pankreas als Insulinabgabesensor in der Leber als Abgabe u. Speicherort. LP:410ff 9.55) a) Falsch. Zwar kann der PPW auch Ribose-5-phosphat für die DNA-Synthese liefern, er liefert aber auch NADPH und kommt u.a. deswegen auch in kernlosen Zellen vor (z.B. Erythrocyten → GSSG Reduktion). b) Richtig, das Schlüsselenzym des PPW ist die Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase. c) Richtig, der PPW kann als Nebenweg der Glykolyse bezeichnet werden, den Endprodukte können auch in die Glykolyse (als F6P, GAP) d) Falsch, Produkt des PPW ist nicht 2,3-Bisphosphoglycerat sondern NADPH, Ribose-5P LP: 401f 9.56) Aus 1 mol Glucose werden in der anaeroben Glykolyse 2 mol ATP gebildet. Reaktionen: (LP: 397) Phosphoglyceratkinase: 1,3 BPG + ADP → ATP + 3-Phosphoglycerat Pyruvatkinase: Phosphoenolpyruvat + ADP → ATP + Pyruvat Zellen die auf nur anaerobe Glykolyse angewiesen sind: Erythrocyten, Linsenepithel, Hörepithel (ich weiß nicht ob alle 3 gefragt waren. Ich hätte wohl auch nur Erys hingeschrieben) 9.57) a) Anomerie: Die beiden Grenzformen können über eine gemeinsame Zwischenform ineinander übergehen (z.B. Mutarotation von α- und β-Glc. Ist hier dann Sonderfall der Epimerie) b) Stereoisomere: Gleiche Summenformel aber unterschiedliche räumliche Anordnung. c) Enantiomerie: Das Substanzpaar verhält sich wie Bild und Spiegelbild. d) Epimerie: Unterschiedliche räumliche Anordnung an einem von mehreren chiralen CAtomen. Überhaupt ist das mal wieder waaaahnsinnig wichtig. LNC: 311ff 342 343 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.58) a) Richtig, beim Durchlaufen des PPW werden i.d.R. 2 Moleküle NADPH produziert. b) Falsch, das gewonnene NADPH liefert keine Reduktionsäquivalente für die Atmungskette. Diese nutzt NADH. c) Falsch, der PPW nicht nur in kernlosen Zellen – wie den Erythrocyten - vor. Schon deswegen nicht weil man ihn für die Synthese des Ribose-5-P braucht. d) Richtig, der PPW kann je nach Stoffwechselsituation und Bedarf an Produkten Teilreaktionen in beiden Richtungen beschreiten. LP: 401f; LNC: 601ff 9.59) Glykogenn + Phosphat → Glykogenn-1 + Glucose-1-P. Die Glykogenphosphorylase wird durch die cAMP-abhängige Phosphorylierung aktiviert(inaktiviert). (TA: 158f) 9.60) Erhöhte cAMP-Konzentrationen führen zur Erniedrigung der F-2,6-BP-konzentration. F--2,6-BP hemmt die F-1,6-BPase und somit die Gluconeogenese. F-2,6-BP aktiviert die Phosphofructokinase 1 und somit die Glykolyse. (TA: 158f; ST: 519,605,806) 9.61) Dem Menschen fehlt d) die Umwandlung von Acetyl-COA in Pyruvat ist nicht möglich (ST: 809). a) Der 1. Schritt im Citratzyklus (TA: 138f). b) PEP-CK katalysierte Reaktion (TA:154f) c) Einschleusung einiger Aminosäuren in den Abbau zur Energiegewinnung e) auf dem Umweg über Oxalacetat 9.62) A: (anorganisches) Phosphat B: (Glykogen-)Phosphorylase C: Glucose-1-Phosphat (=Glc-1-P) LNC: 590f, ST: 615 9.63) 1) Pyruvatdecarboxylase Cave ! Nicht PDH(=Pyruvatdehydrogenase) 2) Alkoholdehydrogenase (ADH) Die Reaktionen sind angegeben. Auch wenn manchmal Enzyme spezielle Trivialnamen haben, kann Euch niemand „an den Karren fahren“, wenn ihr sie systematisch benennt: Hier also für ein Enzym, das vom Pyruvat ein CO2 abspaltet, also Pyruvat-Decarboxylase 9.64) Viel Verwirrung um nichts. Die Glucose ist im Glykogen unter H2O-Abspaltung gespeichert. MR H2O ist 18 und somit „MR-Glykogenolyse“ = 180 (Glucose) – 18 (H2O) =162 Formal: „Glykogenglucose“ → 2 Laktat. Ergo: Aus 1 mol Glykogenglucose werden 2 mol Laktat oder Aus 162 g „Glykogenglucose“ entstehen 2 mol Laktat u. aus 81 g „Glykogenglucose“ entstehen x mol Laktat x=81 g × 2 mol / 162 g = 1 mol Somit stiege die Laktatkonzentration um 1 mol / 40 l = 1000 mmol / 40 l = 25 mM (= 0,025 mol/l) 343 344 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.65) Ein Klassiker in neuem Gewandt (siehe Kapitel 15 Aufgabe 2, 4, 16,18...). Die betroffene Aminosäure ist das Cystein, welches an seiner funktionellen Thiolgruppe (-SH) modifiziert wird (R-SH + ICH2-COO- → R-S-CH2-COO- + I- + H+). Diese Reaktion ist irreversibel. ST: 206f Es sei erwähnt, das sowohl Iodacetat als auch Iodacetamid (15.4) mit Proteinthiolen reagieren können. Wegen ihrer verschiedenen Ladung (Iodacetat ICH2-COO-, Iodacetamid ICH2-CONH2) sind jedoch aufgrund der Mikroumgebung der essentiellen Thiole in Proteinen nicht beide Substanzen für jedes Enzym gleich geeignet. 9.66) Falsch ist C. Die Aussagen A (siehe Ergänzung nachfolgend), B (im Gegensatz zu BetaBindungen. Vgl. Cellulose) und D sind richtig. D ist wohl ein wichtiger Grund, warum wir unsere Energiereserven in Form von Fett deponieren. Dieses lagert sich zu Fetttropfen zusammen, die praktisch nicht mehr osmotisch aktiv sind. Würden wir unser Energielager in Form von Glykogen speichern, wären unsere „Fetten“ noch viel, viel schwerer – mit entsprechenden Folgen (rennt mal mit 150 kg bei 1,7 m vor Euerem Angreifer weg....). C ist falsch, denn zu einen wird das Zellglykogen nicht von der Amylase (die stammt entweder aus den (Mund)Speicheldrüsen oder aus der Bauchspeicheldrüse) gespalten, sondern von der Glykogenphosphorylase (die kein ATP sondern anorg. Phosphat verwendet). Außerdem entsteht dabei nicht direkt Glucose (abgesehen vom letzten Monomer der Kette) sondern Glucose-1-P. Anmerkung zu A: Manche halten A für falsch da am Glykogen auch Glykogenin hängt. Das macht das ganze problematisch, da Glykogen von manchen Autoren nur als der Zuckeranteil verstanden wird (Mehrheit, dann A richtig), gelegentlich aber auch mit der Komplex mit Glykogenin (dann wäre A falsch). Offiziell war A richtig. 9.67) Galaktosehaltiger Nahrungbestandteil: Laktose = Milchzucker. Mögliche Enzymdefekte die zur Galaktosämie führen: Galaktose-1-P-Uridyltransferase, Galatokinasemangel (klassische) Galaktosämie: Mangel der Galaktose-1-P-Uridyltransferase. Folge ist eine Anhäufung des nun nicht mehr ausreichend umgesetzten Substrates Galactose-1-P. Diese wiederum ist toxisch für verschiedene Stoffwechselwege: • Durch die Hemmung der Phosphoglucomutase: Störung des Glykogenabbaus • Durch Hemmung der Glucose-6-P-Dehydrogenase: Störung des Pentosephosphatweges • Durch Hemmung der Glucose-6-P-ase: Störung der Gluconeogenese, so das Glucose nicht mehr aus der Leber (und aus Niere) exportiert werden kann. Folge sind schwerste Leberfunktionsstörungen mit Ikterus und Hepatomegalie, Gedeihstörungen und vor allem einer geistigen Retardierung. Klassische Trias: Leberzirrhose – geistige Retardierung und Katarakt. (letzterer ist Folge einer sekundären Anhäufung von Galactitol). Therapie ist galactosefrei Kost (lebenslang), d.h. sofort keine Muttermilch (Hauptkohlenhydrat: Laktose = Gal-Glu) mehr (→ auf diesen Enzymmangel wird in Deutschland je344 345 Stephan Gromers Biochemie-Skript des Neugeborene bei Geburt untersucht !). Leider ist die geistige Retardierung nur bedingt therapierbar. Zum Galaktosestoffwechsel © 2001 Stephan Gromer Beim selteneren Galatokinasemangel tritt meist nur (oft schon bei Geburt) ein Katarakt (wg. Galactitol) sowie eine rel. nebensächliche Galaktosurie (Glucostix negativ aber Fehling positiv!!) auf. Therapie wie bei klassischer Galaktosämie. Bitte nicht verwechseln: Laktoseintoleranz – Galaktosämie – Milcheiweißallergie –Milcheiweißintoleranz 9.68) Die Phosphofructokinase-1 wird durch F-2,6-BP aktiviert. F-2,6-BP wird von der Phosphofructokinase-2 gebildet. In der Leber wird das Tandemenzym Fructose-2,6-BPase/ Phosphofructokinase-2 anders als im Muskel gesteuert. Die Phosphofructokinase-2 ist in der Leber dephosphoryliert aktiv und phosphoryliert inaktiv (umgekehrt die Fru-2,6-BPase). Dies sorgt für einen niedrigen F-2,6-BP-Spiegel in der Leber bei systemischem Energiebedarf (cAMP hoch durch Adrenalin, Glucagon) und damit zu einer reduzierten Glykolyseaktivität in der Leber (Der Glykogenabbau läuft dabei). Im Muskel (u.a. Geweben) ist es genau umgekehrt. Hier wird bei hohem cAMP vermehrt Fru-2,6-BP gebildet um so die Glyko-lyse zu stimulieren. LNP: 507ff, ST: 518f Die F-2,6-BP-Konzentration steigt in der Leber bei niedrigem cAMP und somit ausreichender systemischer Energieversorgung (niedriger Adrenalinspiegel). 9.69) Reaktion: Pyruvat + NADH + H+ → Lactat + NAD+ 345 346 Stephan Gromers Biochemie-Skript Begründung: Der Erythrocyt hat keine Mitochondrien und kann daher NADH nicht zur Energiegewinnung mittels oxidativer Phosphorylierung nutzen, sondern ist auf die Glykolyse als einziger Energiequelle angewiesen. Innerhalb der Glykolyse ist er auf das Vorhandensein von NAD+ angewiesen, weil sonst die Reaktionen der GAP-DH und damit die gesamte Glykolyse nicht weiterlaufen kann. Das gebildete NADH muss also zum NAD+ recycled werden. Da Pyruvat (mangels Mitos) auch nicht weiterverwertet wird bietet sich die LDH-Reaktion an. (TA: 146f) 9.70) Eine Frage kaum bekannter Wichtigkeit. Sie sollte vor jedem Patientenkontakt nochmals rekapituliert werden – denn nur so wird man sicher vom Wesentlichen abgelenkt. Sicher ist es wichtig zu wissen, dass die Gluconeogense energieabhängig ist. In einer Medizinerklausur danach zu fragen wie viele ATPs es den nun genau sind ist nicht ganz Zielgruppenadaptiert. Anyway: 1 ATP: Pyruvat→Oxalacetat Pyruvatcarboxylase 1 GTP: Oxalacetat→Phosphoenolpyruvat PEP-Carboxykinase 1 ATP: 3-P-Glycerat→1,3-BP-Glycerat Phosphoglyceratkinase Also 3 ATP/GTP bis zum 1,3-BP-Glycerat. Für Glucose brauchen wir davon 2. Die Phosphatreste werden ohne ATP-Gewinn abgespalten. Ergo 3×2=6. Pyruvatcarboxylase/ PEP-Carboxykinase / Phosphoglyceratkinase TA: 154f 9.71) Falsche Antwort: b) (denn Glykogenphosphorylase katalysiert den Einbau von anorganischem Phosphat in α-D-Glucose-1-Phosphat). Der Rest stimmt LNP: 796ff 9.72) A. Glucose-6-Phosphatdehydrogenasemangel (G6PDH-Mangel); Durch reduzierte Bildung von NADPH (Erythrozyten haben praktisch nur diesen Weg zur Bildung grösserer Mengen an NADPH) wird nicht genügend reduziertes Glutathion gebildet, welches die Erythrocytenmembran gegen Oxidation durch reaktive Sauerstoffverbindungen schützt. Dadurch werden Erythrocyten verstärkt lysiert. B. Problem: Wo endet der oxidative Teil? Laut TA: 152 bei Ribulose-5-P: Ergo NADPH , Ribulose-5-Phosphat, CO2, (6-Phospho-Gluconat ist Zwischenprodukt) C. Fettgewebe, laktierende Brustdrüse, Erythrocyten, generell alle Gewebe mit hoher Syntheserate an reduktiven Biosynthesen (Fettsäuren, Cholesterin, Glutathion) 9.73) Die Glykolyse wird von Fructose-2,6-bisphosphat ATP AMP Citrat 9.74) Eine sehr verunglückte Frage. 346 aktiviert gehemmt aktiviert gehemmt TA: 158f 347 Stephan Gromers Biochemie-Skript Zunächst einmal die falsche Zuordnung der Erkrankung des Patienten zur Gruppe der Glykogenosen. Glykogenosen sind Speicherkrankheiten, d.h. dieser Patient speichert Glykogen, kann es aber nicht mehr richtig abbauen. Die Zellen werden vollgepumpt mit Glykogen. Folge sind in der Regel eine Hepatomegalie und (je nach Typ auch bestimmter Muskeln), oft Hypoglykämiene (außer Typ II Pompe) .Wie nun sofort im Punkt B gesagt, das der Aufbau (und nicht wie bei Glykogenosen der Abbau) gestört ist. Glykogenn Nebenstehend ist eine vereinfachte Darstellung der SituatiUDP Pi a) b) on. Gepunktete Pfeile deuten UDP-Glucose Glucose-1-P mehrere Zwischenschritte an. A Glykogenn-1 Da Glykogen zu Glucose-6-P abgebaut wird (A) ist die Glykogenphosporylase (a) sicher c) funktionell. Laktat wird zu Glucose-1-P UDP-Glucose Glucose-6-P (D). Damit funktionert sicher die FructoUDP-Galaktose Glucose-6-P Glucose se-1,6-BP (d). Es wird kein Glykogen aufgebaut, egal welches Monosaccharid (=GluGalaktose-1-P Fructose-6-P cose, Fructose oder Galaktose) (Phosphofructokinase) d) eingesetzt wird (B). Wie man Fructose-1,6-BP Galaktose sieht läuft Fructose letztlich über Glukose. Soweit könnte also noch sowohl die GlykoGAP+DAP Fructose-1-P gensynthase, als auch die GluD cose-1-P-UTP-Tran-sferase defekt sein. Da aber Galaktose Pyruvat Fructose nicht als Energiequelle dient, aus ihr also letztlich kein Glucose-6-P gebildet werden kann Laktat muss (am wahrscheinlichsten) dieUmwandlung in UDP-Galaktose gestört sein. Für diese Umwandlung ist neben dem Enzym (Gal-1-P-Uridyl-transferase, deren Mangel klassiche Galaktosämie hervorruft ) auch katalytische Mengen an UDP-Glucose nötig (Siehe Schema). In Zusammenschau ist also am wahrscheinlichsten ein (völliges) Fehlen von c) Glucose-1-P-Uridylransferase, da (2 Teilpunkt) keine UDP-Glucose für die Glykogensynthese weder aus Galaktose-1-P noch aus Glucose1-P gebildet werden kann. 9.75) Richtig sind offiziell: c und d, aber Achtung: Allosterisch Allosterisch inhibiert aktiviert 347 Interkonversion phosphoryliert Interkonversion dephosphoryliert Stephan Gromers Biochemie-Skript 348 PFK-1 ATP, Citrat ADP, AMP, Fructose6-P, Fructose-2,6-BP PFK-2 Leber: gehemmt Leber: aktiv Muskel: aktiv Muskel: gehemmt Insulin senkt den cAMP-Spiegel, so dass a) falsch sein muss. Aber die Aussage b) ist ohne Angabe des Organs nicht beurteilbar (siehe Tabelle) somit kann diese Aussage richtig (Herzmuskel) oder falsch (Leber) sein. Fructose-2,6-BP ist der stärkste Aktivator der PFK-1 und damit ist c) richtig. Glucagon erhöht den cAMP-Spiegel und sorgt damit indirekt für die phosphorylierung. Da weiterhin das Organ nicht angegeben ist, ist auch der Vorschlag e) nicht beurteilbar. Für das Herz ist er richtig, für die Leber falsch. (LP 423ff) Das wurde später auch anerkannt. 9.76) Diese Aufgabe ist leider unklar formuliert. Die meisten glaubten, sie sollen Fructose von Glucose unterscheiden und landeten dann bei Seliwanoff . Das war aber wohl nicht gemeint, sondern es sollten beide (ohne zu unterscheiden) chemisch nachgewiesen werden. Reaktion: Fehling Probe (auch Benedicts-Test genannt) Reaktionsprinzip: Oxidation der Aldehydgruppe des Zucker zur Carboxylgruppe durch die Cu2+-Ionen. Es bildet sich Cu+ das als rotes Cu2O ausfällt (Wobei das neuesten Erkenntnissen nach auch nicht das Produkt ist, aber das ist ein andere Geschichte). Es sei erwähnt, das diese Reaktion (ebenso wie die Silberfärbung) nur im alkalischen Milieu funktioniert, da nur dort die offenkettige Form eine Rolle spielt. Fructose hat offenkettig allerdings auch keine Aldehydgruppe. Fructose reagiert bei diesem Test erst durch Umwandlung in einen Aldehydzucker (via Keto-En(di)ol-Tautomerie) Falls jemand als Reaktion Seliwanoff (0,05 g Resorcin (=1,3- Dihydroxybenzol) in 100 ml 6 M Salzsäure) geschrieben hat, so beruht das Reaktionsprinzip hierbei auf einer Farbstoffbildung des Furanoserings. Im stark sauren Milieu sind Pyranosen (wie Glucose) stabil, Furanosen hingegen spalten Wasser ab. Das entstehende Produkt reagiert mit Resorcin (nicht verwechseln mit dem Malariamittel Resochin). OH + Ketohexose + HCl H HO Resorcin O -H2O OH OH HO O O OH Es gibt noch verwandet Nachweise z.B. mit Anthron oder Orcin etc. B. Cave! Es wurde nach der Hefe gefragt. Dort entsteht kein Laktat sondern Ethanol (+CO2) unter anaeroben Bedingungen. C. Unter aeroben Bedingungen endet die Glykolyse beim Pyruvat. Dieses wird weiter verstoffwechselt im Citratcyclus mit gekoppelter oxidativer Phosphorylierung zu CO2 + H2O (was auch als richtig anerkannt wurde) 348 349 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.77) A.) + Pi GAP + NAD+ 1,3-Bisphosphoglycerat → B.) Das entstehende NADH wird gemessen (340 nm) C.) Diese Reaktion ist Teil der Glykolyse (TA. 150f) + NADH + H+ 9.78) A. Glykogenn+ Glykogenn-1 + Pi (=PO43-) → Glucose-1-Phosphat B. Das Enzym heißt Glykogenphosphorylase (benötigt PALP) 9.79) A. Glucose geht in Form von Glucose-6-Phosphat in die Glykolyse ein B. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Glykolyse ist die Umsetzung von Fructose-6-P zu Fructose-1,6-Bisphosphat und wird durch das Enzym Phosphofructokinase-1 (=6-Phosphofructokinase=PFK-1) katalysiert. C. Der effektivste Aktivator (unter zellulären Bedingungen) dieser Reaktion ist Fructose2,6-Bisphosphat (LNC: 574+ LP: 423f) 9.80) A. Dihydroxyacetonphosphat + NADH + H+ → Glycerin-3-phosphat + NAD+ B. Das Enzym ist die Glycerin-3-phosphatdehydrogenase C. Dihydroxyacetonphosphat tritt z.B. in Glycolyse, Gluconeogenese, Triacylglycerolsynthese und Plasmalogensynthese als Zwischenverbindung auf 9.81) A. Also wenn nach den beiden Aussagen gefragt wird sollte man nicht ohne Not mehr angeben (oder weniger). Nur so als Tipp (es kommt ständig wieder vor….) Richtig sind die Aussagen a,b und d. Falsch (und damit die richtige Lösung) sind c & e. Glykogen und Amylopektin unterscheiden sich nur durch den Abstand der α-1,6-Verknüpfungen, sonst nicht. Diese Bindungen sind für uns auch spaltbar (sonst könnten wir Glykogen ja nicht mehr abbauen) – im Gegensatz zur β-glykosidischen Bindung wie in der Cellulose. B. Für die Spaltung von Glykogen in der Leber wird anorganisches Phosphat benötigt (Enzym: Glykogenphosphorylase). Als Hauptprodukt entsteht dabei Glucose-1-phosphat. 9.82) Lösung: A. Glucose-6-P ist die Startverbindung beider Stoffwechselwege. B-E kommen nur im Pentosephosphatweg vor 9.83) A. Glucose wird in Säugerzellen unter anaeroben Bedingungen zu Laktat + H+ umgesetzt. In Hefe wird Glucose unter anaeroben Bedingungen zu Ethanol + CO2 abgebaut. B. Das in der Glycolyse gebildete NADH wird unter aeroben Bedingungen in der Atmungskette zu NAD+ reoxidiert. Elektronenempfänger am Ende der Atmungskette ist Sauerstoff 349 350 Stephan Gromers Biochemie-Skript 9.84) Falsch (und damit die richtige Lösung) ist C. Palmitinsäure besteht aus 16 C Atomen die wir nur zu Acetyl-CoA abbauen können. Der Mensch kann aber aus C2-Körpern keine C3Körper mehr aufbauen. (Bei ungeradzahligen Fettsäuren geht das zumindest aus dem terminalen Propionyl-CoA. Allerdings sind ungeradzahlige Fettsäuren in der Natur recht selten) 9.85) Richtig sind B, C und D. Da sie Teil der extrazellulären Matrix sind können A und E nicht stimmen, zumal sie überwiegend sauer (und damit negativ geladen) sind. 9.86) Richtig sind A (Pentosephosphatweg), C (Glykolyse) und E. Bei B und D ist genau das Gegenteil der Fall. 9.87) Falsch (und damit die richtige Lösung) ist C. (denn B ist ja richtig) 350 351 Stephan Gromers Biochemie-Skript 10 Lösungen zu „Atmungskette, Citratzyklus etc.“ 10.1) a) Succinyl-CoA b) α-Ketoglutarat-Dehydrogenase (Diese Lösung ist richtig, da nach einem Multienzymkomplex gefragt wurde. Succinyl-CoA wird aber auch aus Met, Val, Ile, Thr und Propionyl-CoA gebildet c) Mitochondrien (→Citratzyklus) 10.2) 1a) Ubichinon/Ubichinol/Coenzym Q (Verbindet Komplex I und II mit III ) 2a) Cytochrom c (Verbindet Komplex III mit IV) 1b) Ubichinon ist ein Lipid 2b) Cytochrom c ist ein kleines Protein mit einer Hämgruppe (Proteid) 10.3) Ac: Cyanid bildet mit dem Fe3+ der Cytochromoxidase einen sehr stabilen Komplex Bb: 2,4 DNP (und andere Entkoppler wie z.B Salicylate) ist sauer und liegt im Cytosol als Anion vor. An der Mitochondrienmembran wird es außen durch die heraustransportierten H+ protoniert und damit ungeladen. Es diffundiert in die Mitomatrix und wir dort vom relativ alkalischen pH wieder deprotoniert und hat somit den zur ATP-Synthese nötigen H+Gradienten verringert. Zur Veranschaulichung: Äußere Membran: 2,4 DNP- + H+ 2,4 DNP Im Mito 2,4-DNP + OH- 2,4 DNP- + H20 In Summe : H+ + OH H2O sowie Wärme. Diese äußert sich als Fieber Da die Zelle jetzt nicht mehr in der Lage ist an den Mitos ATP zu synthetisieren (Der notwenige H+-Gradient ist ja zerstört) versucht sie ihren weiter vorhandenen Energiebedarf durch gesteigerte Glykolyse (2 ATP pro Glc.) zu decken. Dadurch werden vermehrt Protonen abgegeben. Es kommt zur Vasodilatation mit gesteigertem Herzzeitvolumen (U (Blutdruck)=R(peripherer Wiederstand↓) × I (Herzeitvol.↑). Versuch der respiratorischen Kompensation der metabolischen Azidose (gelegentlich sogar bis zur vorrübergehenden resp. Alkalose, letztlich aber met. Azidose) (ST: 581) Ca: Kohlenmonoxid bindet gern an Fe2+ im Häm. Im Hämoglobin 200× fester als O2. Ohne das sogenannte „distale“ Histidin wäre es sogar 25000× fester. (ST: 161) 10.4) Succinyl-CoA + Glycin → CO2 + CoA-SH + δ-Aminolävulinat(=5-Aminolävulinat) Dieser Teil der Hämsynthese findet in den Mitochondrien statt. (TA: 192f) 10.5) Das Abbauprodukt der Hämgruppe (unkonj.=unverestertes) Bilirubin wird an Albumin gebunden zur Leber transportiert. Dort erhält es durch Verknüpfung mit UDP-Glucuronat eine höhere Wasserlöslichkeit. (TA: 194f). (Eigentlich ist das direkte Abbauprodukt des Häms das Biliverdin, welches aber gut wasserlöslich ist und nicht an Albumin ge351 352 Stephan Gromers Biochemie-Skript bunden werden muss. Bilirubin ist ein Radikalfänger. Wichtig ist, dass bei Neugeborenen bis ≈1Jahr die Blut-Hirnschranke noch nicht fertig ist. Nach der Geburt setzt bei ihnen ein vermehrter Hämabbau ein (Reduktion des Hämatokrit von fast 60). Darüberhinaus ist die UDP-Glucuronyltransferaseaktivität in der Leber noch nicht voll ausgebildet. So gelangt (sobald Albuminkapazität (u. einige andere Proteine) erschöpft) evtl. (unverestertes) Bilirubin ins Gehirn (→Kernikterus) und kann dort Schäden hervorrufen (i.B. Basalganglien). Dieser Effekt wird noch verstärkt durch Pharmaka u.ä. welche um die Albuminbindungsstellen konkurrieren! Die Kinder werden apathisch, schlafen viel, sind gelb, und trinken schlecht. Später Gangstörrungen, schwerhörig bist taub, geistig evtl. retardiert etc.) 10.6) ...in Form des Kreatinphosphates. Von dieser Verbindung wird ein Phosphatrest auf ADP übertragen, wobei Kreatin und ATP entstehen. Katalysiert wird diese Reaktion durch das Enzym Kreatinkinase. (Daneben existiert noch die Reaktion der Adenylatkinase=Myokinase: 2ADP ATP+AMP wobei das AMP dann noch zu IMP (nicht IMPP ) abgebaut wird um das Gleichgewicht nach rechts zu verschieben.) 10.7) ..aus der Aminosäure Glycin und dem Citratzyklus-Zwischenprodukt Succinyl-CoA. 10.8) Im Citratzyklus : 1 NTP (1 GTP: Succinyl-CoA→Succinat) Oxidative Phosphoryl.: 11 NTP (3×3ATP aus NADH+H+, 1×2 aus FADH2) Zusammen 12 NTP (Beachte, dass bei der Betrachtung der Glucose noch die 2ATP und die 2 NADH aus dem Cytosol und die 2 NADH aus der Pyruvatdehydrogenasereaktion hinzukämen und natürlich diese 12 hier zu verdoppeln wären Achtung! Da der Wirkungsgrad der oxidativen phosphorylierung nicht 100% beträgt erhält man pro NADPH im mittel nicht 3 sondern nur 2,5 bzw. bei „FADH2“ nicht 2 sondern nur 1,5 ATP. Dies wird uneinheitlich gehandhabt. Aufpassen ob sich das ändert ! ST: 580) 10.9) ..und zwar die Succinat-Dehydrogenase ist zugleich..... An seinem Aufbau ist das Vitamin Riboflavin beteiligt (→liefert: FAD!). 10.10) Wähle z.B unter Pyruvatdehydrogenase, Isocitratdehydrogenase, α-Ketoglutarat-dehydrogenase, Succinat-Dehydrogenase, Malatdehydrogenase, Glutamatdehydro-genase.... (PS.: In der Aufgabe steht nicht, dass man eines aus dem Citratzyklus wählen muss. Allerdings sind diese wohl am bekanntesten). „Die Elektronen wandern vom negativsten zum positivsten“.Komplex I: -300mV Komplex III: +220mV (TA: 141) Ob es sinnvoll ist, solche Zahlen auswenig zu lernen ist eine eigene Frage Wert. Man muss schon etwas tiefer in die Chemie "reingeschmeckt" haben, um sich die Lösung herleiten zu können. Man kann sich aber merken, dass die Elektronen immer vom niedrigsten zum 352 353 Stephan Gromers Biochemie-Skript höchsten Potential fließen. Entkoppler: Sie zerstören den zur ATP-Synthese nötigen pH-Gradienten, wodurch Aufgrund des Anstiegs des ADP die O2 Aufnahme erhöht ist (ST: 581) und wegen der H2O Bildung verstärkt Wärme entsteht. 10.11) Lokalisation: Mitochondrien; Prosthetische Gruppe: Häm-Gruppe; Zentralion: Eisen ; vor Abgabe(=reduziert): Fe2+ ; nach Abgabe(=oxidiert): Fe3+ ; Gifte des Komplex IV: CN-, CO, N3-, u.a.m Weitere Gifte für andere Komplexe:572 (ST: 572) 10.12) Es werden gehemmt (1) Lactat zu Pyruvat; nicht umgekehrt !, (3) Pyruvat in Acetyl-CoA, (5) Isocitrat in α-Ketoglutarat, (6) α-Ketoglutarat zu Succinyl-CoA,(8) Malat zu Oxalacetat. Also 1,3,5,6,8. 10.13) Dihydroxyacetonphosphat 1,3-Bisphosphoglycerat Pyruvat Succinyl-CoA α-Ketoglutarat : Glycerin-3-Phosphat (→Lipide) : 2,3-Bisphosphoglycerat (→O2 Bindung von Hb) : Alanin, Oxalacetat : 5-Aminolävulinat (→Hämbiosynthese) : Glutamat 10.14) a) DNP ist sauer und liegt im Cytosol als Anion vor. An der Mitochondrienmembran wird es außen durch die heraustransportierten H+ protoniert und damit ungeladen. Es diffundiert in die Mitomatrix und wir dort vom relativ alkalischen pH wieder deprotoniert und hat somit den zur ATP-Synthese nötigen H+-Gradienten zerstört. (Iono-phorenwirkung) b) Da H+ +OH- → H2O + Wärme ergibt, bewirken solche Stoff Fieber + vermehrte Atmung + Puls. Siehe auch Lösung 10.3. 10.15) 1.) Komplex I NADH-Ubichinon-Reduktase 2.) Komplex III Ubichinon-Cytochrom-c-Reduktase 3.) Komplex IV Cytochrom-c-Oxidase Bei Lichte betrachtet auch Komplex V = H+-transportierende ATP-Synthase (nur eben in die andere Richtung) (TA: 140f) 10.16) Reduktionsäquivalente auf Komplex III: red. Coenzym Q = red. Ubichinon Reduktionsäquivalente vom Komplex III: Cytochrom c (TA: 140f) 10.17)) ..Eisenionen zu CO/Kohlenmonoxid und .... orangeroten Bilirubin reduziert.....mit aktiver (UDP-)Glucuronsäure... Erhöhen der Wasserlöslichkeit. ST: 774; TA:194f 353 354 Stephan Gromers Biochemie-Skript 10.18) .. Elektronen auf Sauerstoff: Atmungskette/(Teil der Oxidative Phosphorylierung); die Elektronen stammen von Wasserstoffatomen. Die dabei entstehenden Protonen werden in den Intermembranraum transportiert. TA:140f 10.19) Reaktion (A-H) B C E G Verbindung NADH+H+ NADH+H+ FADH2 NADH+H+ alles TA: 136f 10.20) Wasserstofftransport: Ubichinon (Q QH2; Das ist natürlich auch Elektronentransport nur eben mit H); Elektronentransport: Cytochrom c ( Fe2+ Fe3+) TA: 140f 10.21) Das Schema stellt die Synthese der Ketonkörper dar. Aceton 3-Hydroxybutyrat CO2 NAD+ NADH+H+ Acetoacetat Acetyl-CoA 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-CoA (β-HMG-CoA) mitochondrial 3 Acetyl-CoA mitochondrial 10.22) Das Zwischenprodukt δ-Aminolävulinat entsteht aus Glycin und Succinyl-CoA. Diese Reaktion (PALP-abhängig) findet im Mitochondrium statt.. Danach geht’s ins Cytosol bis zum Koproporphyrinogen III (TA: 192f) 10.23) Eingangsverbindung in den Citratcyclus ist Acetyl-CoA welches durch die Verknüpfung mit Oxalacetat zu Citrat umgesetzt wird. (Das ist etwas problematisch. Wo beginnt der Citratcyclus? Pyruvat wäre per se auch möglich. Erst die Aussage „..mit Oxalacetat zu Citrat umgesetzt ...“ erzwingt Acetyl-CoA. B. Acetyl-CoA kann z.B. aus Pyruvat, Fettsäuren, Citrat oder Acetoacetat gebildet werden. Im Citratcyclus werden Reduktionsäquivalente vor allem in Form von NADH (3 NADH, 1 „FADH2“) gebildet. Der Citratcyclus findet in der Zelle in den Mitochondrien statt. 10.24) Falsch ist: A. Der Citratcyclus liefert CO2, er baut es nicht ein. 354 355 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11 Lösungen zu „Proteinbiosynthese, Nukleinsäuren“ 11.1) PRPP + Guanin → GMP + PPi PRPP + Hypoxanthin → IMP + PPi Es ist dies ein wichtiges Enzym (HGPRT=Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase) des Salvage-Pathway der Purinnucleotide. (LNC: 933, LP. 640, ST: 784,797) 11.2) DNA 5´-A T C G A T C G T T A-3´ RNA 3´-U A G C U A G C A A U-5´ Jetzt gerade von 5´→ 3´: Lösung: 5´- U A A C G A U C G A U - 3´ 11.3) z.B U anstelle von T, CAP-Struktur am 5´-Ende, keine Introns mehr (Frage nach cytoplasmatischer mRNA!), einzelsträngig, evtl. Poly-A-Schwanz (Histone z.B. nicht) 11.4) Zellorganellen: Zellkern, Mitochondrien, [Chloroplasten]; DNA-Bindungsstelle: Promotor (ST:898ff ,LNC: 1071ff) 11.5) ..schützen heißen Restriktionsendonucleasen. Vorlage :5´-A-A-G-C-T-T-3´ Lösung :3´-T-T-C-G-A-A-5´ (Niemand hat verlangt die Sequenz von 5´nach 3´zu schreiben; nur muss man dann auch 3´und 5 markieren) 11.6) AIDS=Acquired Immunodeficiency Syndrom = Erworbene Immunschwäche (Das ist die Krankheit ! Der Erreger ist das HIV=Human Immunodeficiency Virus. Merke! Es heißt eigentlich Das Virus da virus,-i Neutrum Ausnahme ! Der Duden hat sich aber mittlerweile der Pisastudie angeschlossen) Genetische Information liegt bei Retroviren als +RNA vor (LP: 302ff, ST: 241,404; TA: 404f) 11.7) A,B,D,E sind korrekt (Siehe LP Virenkapitel ab 302ff). C ist falsch: Viren haben entweder nur RNA oder nur DNA. 11.8) ... aus einer RNA .... mit Hilfe des Enzyms Reverse Transkriptase einen DNA - Strang synthetisieren. (TA: 404f, LP: 314f) 11.9) Die DNA-Polymerasen benötigen dATP,dGTP,dCTP,dTTP Es ist das Metallion Mg2+ nötig (ST: 91). Die neuen Nucleotide werden an die 3´-OHGruppe des bereits bestehenden DNA-Strangs angeknüpft. Die Reihenfolge legt der 355 356 Stephan Gromers Biochemie-Skript komplementäre Strang, der als Matrize dient, fest. 11.10) Vor Synthesebeginn bindet die RNA-Polymerase an den Promotor Consensussequenz: -10: Pribnow-Box=TATAAA-Box (ST: 886) Mir ist hier mit Verlaub nicht klar, warum hier mehr oder minder zweimal das gleiche gefragt wurde. 11.11) Primer bei Replikation: RNA-Stück Primer bei reverser Transkriptase: geklaute tRNA (ST: 876ff) 11.12) a) Offiziele Lösung Drei: RNA-Polymerase I : 45SrRNA(→ 28S;18S;5,8S-rRNA) RNA-Polymerase II : hnRNA, snRNA RNA-Polymerase III : 5S-RNA,tRNA,snRNA Auch richtig wäre IMHO auch die Primase (macht Okazaki-Fragmente. TA 240f; ST: 848) b) hnRNA(mRNA) , rRNA, tRNA, (snRNA) (TA: 242f) 11.13) ..die im Zellkern lokalisiert sind. Sie sind stark positiv geladen, bedingt durch den Überschuss an Protonen (Viele Lysin- und Argininreste). Histone sind an das Zuckerphosphatrückgrad der DNA (ob DNA als Antwort allein langt weiß ich nicht) assoziiert. 11.14) ... Endprodukt der Purinbiosynthese. ... für die beiden Nucleosidmonophosphate GMP und AMP dar. ....5-Phosphoribosylamin aus Phosphoribosylpyrophosphat (=PRPP) und Glutamin (=Gln). (TA: 188f; ST: 781ff) 11.15) Verbindungsklasse: Phosphorsäurediester die durch Phosphorsäurediesterasen gespalten (PDE) werden. Beispiele DNA, RNA, cAMP, cGMP ... (Es sei nebenbei erwähnt, dass der Wirkstoff in Viagra® (Sildenafil) ein Inhibitor einer speziellen PDE ist.) 11.16) Je negativer das ∆G0´Hydrolyse desto höher das Gruppenübertragungspotential. Alle Verbindungen mit einem ∆G0´Hydrolyse > als ∆G0´ von ATP (=-30,5kJ/mol) können auf ADP ein Phosphat übertragen (unter Standardbedingungen) z.B. (ST: 469ff) Phosphoenolpyruvat (∆G0´Hydrolyse=- 61,9kJ/mol) Carbamoylphosphat (∆G0´Hydrolyse=- 51,5kJ/mol) Creatinphosphat (∆G0´Hydrolyse=- 43,1kJ/mol) 1,3-BP-Glycerat (∆G0´Hydrolyse=- 49,2kJ/mol) 356 Stephan Gromers Biochemie-Skript 357 11.17) a) Replikation : RNA-Primer (DNA-Polymerasen brauchen immer Primer) b) Reverse Transkriptase : cDNA (c=copy oder complemtary DNA aus mRNA, →Gentechnik; LNC: 1230f (Superkapitel 1219ff) c) Puromycin : tRNA (Puromycin dockt an das Ribosom an und wird wie eine Aminoacyl-tRNA behandelt. Klaut die wachsende Polypeptidkette. ST:947) d) TATA-Box : Promotor (TA: 242) 11.18) Purin Pyrimidin N NH N N N NH 11.19) 1) Transkription: Umschreibung der DNA in eine RNA 2) Translation: Proteinbiosynthese; Übersetzung der Information der mRNA in die Aminosäuresequenz eines Proteins 3) Replikation: Identische Verdopplung der DNA Obwohl eigentlich simpel, eine unangenehme Frage nach Definitionen. Was soll man da mal so eben in einem Satz schreiben?! 11.20) a) Adenin + 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat →AMP + PPi b) Hypoxanthin + 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat →IMP (Inosinmonophosphat)+ PPi ..nennt man salvage pathway (ST: 784; TA: 186) . ... führt zum Lesch-Nyhan-Syndrom. ... ist überhöhte Produktion von Harnsäure / Urat (und PRPP; ST: 798f; TA:186f) 11.21) Die Xanthinoxidase wird durch Allopurinol (Suicidinhibitor) gehemmt. Es wird erst gar keine Harnsäure gebildet (Xanthin schon, da Guanin zu Xanthin desaminert wird) (Auch PRPP-Spiegel sinkt und damit die de Novo Produktion von Purinen. ST: 798) 11.22) ... ist das Polypeptid Thioredoxin (oder Glutaredoxin) beteiligt. Es ändert sich der Redoxzustand der Thiolgruppen=SH-Gruppen zweier Cysteine (Disulfidbrückenbildung; Reduktion mit NADPH; (Standardwerk: meine Disseration , Sonst: ST: 790; TA:190f) 11.23) a) Glykogensynthese: UTP (wegen UDP-Glucose) b) Aktivierung von Aminosäuren: ATP (Aminoacyladenylatbildung ST: 926f) c) Übertragung eines Cholinrestes auf Phosphatidsäure: CTP (CDP-Cholin) d) DNA-Synthese : dATP (dNTP nur für DNA Synthese) e) Proteinbiosynthese am Ribosom: GTP (Anlagerung + Translokasereaktion, ST: 942) 357 358 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.24) ... das Antibiotikaresistenz vermittelt. ... Kultivierung auf antibiotikahaltigen Nährböden .... , ... nicht enthalten ist gehemmt. (LNC: 1226f) 11.25) a) 0 fehlen in der mRNA → Sind Introns b) X bleiben in der mRNA → Sind Exons c) Vorgang C ist die Transkription d) Vorgang D ist das Spleißen/Splicing das im Zellkern stattfindet (ST: 897ff) 11.26) Fehlt das lac-Repressorgen, so werden permanent die Strukturgene für die Laktoseverwertung transkribiert und translatiert - unabhängig davon, ob dies sinnvoll ist oder nicht. → Energieverschwendung. 11.27) a) gemischtes Säureanhydrid R-CH(NH3+)-CO-O-PO2--O-Rib-Ad ; ST:926 b) Ester (am CCA-Rest) ST: 925f 11.28) a) die cDNA wurde aus der mRNA gewonnen, die keine Introns mehr enthält. Ergo ist die cDNA aus den 8 Exons aufgebaut. b) man setzt die cDNA ein, da Prokaryonten (praktisch) nicht spleißen können. 11.29) Unterschied RNA DNA: DNA enthält Thymin anstelle von Uracil. Man wird also radiokativ markiertes Thymin anbieten. 11.30) Auch wenn man die beiden Kleinlebewesen nicht kennt, muss einem klar sein, dass der Unterschied nur im unterschiedlichen Gehalt von GC bzw AT liegen kann. Da pro GC Paarung 3 , pro AT jedoch nur 2 Wasserstoffbrücken enthalten sind , die beim Schmelzen gebrochen werden müssen, muss Serratia einen höheren GC - Gehalt als die Pneumokokken besitzen. 11.31) Das mutierte Nucleotid ist ein dUMP das aus dCMP (durch Desaminierung) hervorgegangen ist. Für Inserierung des richtigen Nucleotids ist die DNA-Polymerase I zuständig (ST: 852). Auf RNA-Ebene gibt es keine Reparaturmechanismen. 11.32) Aufwinden der Helix → Synthese RNA-Primer → Synthese von DNA → Hydrolyse des RNA-Primers → Auffüllen der Lücken durch DNA-Polymerase (I) → Verknüpfen der DNA-Stränge durch DNA-Ligase (vieleicht besser: der Okazaki-Fragmente) b→a→c→f→e→d ST: 848f 358 359 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.33) (DNA)n-Reste + dNTP → (DNA)n+1-Reste + PPi . Dabei steht dNTP für dATP, dTTP, dGTP, dCTP. Das Enzym ist die DNA-Polymerase (Ob I,II oder III wird aus der Aufgabe nicht ersichtlich. Es gäbe noch andere Enzyme aber das wäre ....) 11.34) a) Welches Basentriplett der mRNA für welche Aminosäure codiert. b) Translation / Proteinbiosynthese c) mRNA, (Aminoacyl)-tRNA, rRNA d) Ja, in der Regel ist dies AUG (steht ansonsten für Methionin) 11.35) Mir ist nicht bekannt, ob zu dieser Aufgabe eine wie in 11.34) gezeigte Codontabelle angegeben war. Wenn nein, so muss man wohl moralische Überlegenheit demonstrieren und kann diese Aufgabe nicht ganz lösen (Wer mehr als die Start,Stop sowie Trp,Met (weil nicht degeneriert) Codons lernt, ist meines Erachtens spätestens danach weich in der Birne). Anyway: Sie benötigt die entsprechende Aminosäure, die tRNA und ATP. Das abgebildete Basentriplett ist das Anticodon (TA: 82f, 86f). R steht für (ACU in mRNA) Threonin. Weiter Threonin-Codons ACC, ACA, ACG. 11.36) ..handelt es sich um Allopurinol (beachte das im rechten Teil ein Pyrazol- (N=N) und kein Imidazolring (N-C=N) wie im Purin steht!) das zur Behandlung von Gicht .... strukturanalog zu Hypoxanthin. ... dann als (Suicid-)Inhibitor des Enzyms Xanthinoxidase. Es wird keine Harnsäure mehr gebildet (und Xanthin vermindert). Die Löslichkeiten der verbleibenden Metabolite sind größer Vergleiche Lösung 11.43 und ST: 796ff) 11.37) Die gezeigte Raumstruktur stellt eine tRNA dar. Am 3´Ende der Verbindung wird die Aminosäure gebunden. Den mit "A" bezeichneten Strukturteil nennt man Anticodon. 11.38) Das mit (A) bezeichnete Gen nennt man Operatorgen. Die Verbindung (B) nennt man Repressor, die Verbindung (C) Induktor. 11.39) 1)Glutamin=Gln 2)Glutamat=Glu 3)Aspartat=Asp (TA: 188f) 11.40) Es ist die DNA-Menge in einer Zelle aufgetragen. (TA: 394f) A= G1-Phase B= S-Phase C=G2-Phase D=Mitose E=G1-Phase 11.41) 1=Adenin 2= Thymin 3=Guanin 4=Cytosin Chemische Bindungen: Wasserstoffbrücken. Diese Bindung ist nicht kovalent. Nein, die Bindung zwischen Guanin und Cytosin (3 Wasserstoffbrücken) ist fester als die zwischen Adenin und Thymin (2 Wasserstoffbrücken). (Spitzfindig könnte man auch 359 360 Stephan Gromers Biochemie-Skript van der Waals-Kräfte anführen, wenn man sich auf die Wechselwirkung der Basenpaare die in der DNA übereinanderliegen bezieht. Das man dann dafür keinen Punkt bekommt ist zu erwarten. Diese Wechselwirkungen sind nicht zu unterschätzen (LNC: 356) aber eben unspezifisch ) 11.42) Sequenzen (und somit auch das Anticodons in der Aufgabe) werden von 5‘ nach 3‘ geschrieben (sofern keine andere Angabe). Die RNA-Sequenz die für Alanin kodiert ist, übrigens 5‘-GCX-3‘ (X= beliebiges Nukleotid). Damit das Anticodon damit komplementär binden kann, muss diese 5‘-IGC-3‘ sein (siehe Anmerkung an Skizze). Die Schlusssequenz der tRNAs ist 5‘-xxxx-CCA-3‘. Die Aminosäure wird am letzten Nukleotid des 3 ´-Endes gebunden. (TA: 248f) H HO A O O CH3 + NH3 O 3' CH2 - HO PO4 C HO C O 5' O CH2 - PO4 CH2 - PO4 IGC Anm.: mRNA 3'-...XCG(=Ala)...-5' 11.43) 1.) Inosin 2.) Hypoxanthin 3.) Xanthin. Durch das Medikament Allopurinol wird das Enzym (4) Xanthinoxidase gehemmt. Krankheit: Gicht. Der wesentliche Unterschied ist, das Xanthin etwas (3×) und Hypoxanthin deutlich (30×) besser wasserlöslich sind als Harnsäure. (ST:796ff) 11.44) Das in das Kästchen einzutragende Produkt ist das Desoxythymidinmonophosphat = dTMP. Das Enzym heißt Dihydrofolatreduktase. Ihr Coenzym ist NADPH. 11.45) Siehe hierzu i.B. ST: 87f und LNC: 1016f Man sollte sich das grafisch selbst herleiten ! 360 361 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.46) Komplementär zur mRNA. Sie wird von der Reversen Transkriptase synthetisiert die in Retroviren vorkommt. LNC: 1097f, TA: 404f 11.47) a) Sie heißen 1)HGPRT=Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (→salvage pathway) und 2) Xanthinoxidase b) X: Xanthin Y: Harnsäure c) Allopurinol (Vgl. Lösungen zu 11.43 / 11.21) 11.48) Es sind dies die sog. Palindrome/palindromen Sequenzen (Also Stellen die in beide Richtungen gleich lauten: "Ein Neger mit Gazelle zagt im Regen nie"⇒ "ein negeR mi tGaz ellezag tim regeN niE"⇐ Häufig sind die entspr. Enzyme Dimere, so das jede Untereinheit jeweils die Sequenz erkennt (Auch andere DNA-abhängige Enzyme machen davon Gebrauch). b ist ein Palindrom ATGCGCAT (Pallindrom jeweils fett hervorgehoben !) TACGCGTA Aber auch c hat Palindrome z.B ATGCATGC TACGTACG ebenso wie a, nur sind diese kürzer als die ganze hier abgebildete Sequenz. Gefragt war aber die Sequenz, die ein vollständiges Palindrom darstellt. (ST:124, 832,1049, TA: 378f) 11.49) Die linke Base ist Uracil, die in mRNA vorkommt. Die rechte, an C5 methylierte ist das Thymin das in der DNA vorkommt. An seiner Synthese ist Tetrahydrofolat, genauer Methylen-THF beteiligt. TA: 80f,190f 11.50) An die TATA-Box (=Hogness-Box Eukaryonten; Prokaryonten TATAAT= Pribnow-Box) bindet die RNA-Polymerase II, die hn-RNA/prä-mRNA bildet und durch Amanitin gehemmt wird. ST: 898; TA: 242f 11.51) Es ist mRNA. Retroviren heißen so, weil sie das Enzym Reverse Transkriptase besitzen. 11.52) .... Biosynthese von Pyrimidinen . .... dient als Stickstoffquelle Gln=Glutamin (nicht Glutamat) ST: 785; TA: 188f (Die Mitochondriale ist für den Harnstoffzyklus nötig → Leber; und verwendet NH4+) 11.53) mRNA (1) → mit reverser Transkriptase (2) Gewinnung von cDNA (3). Daran (und am Plasmid) werden mit Restriktionsendonucleasen(4) sog. sticky ends erzeugt und mit der Ligase(5) verbunden. Von oben nach unten also 2,5,4,3,1. ST: 122ff; besser LNC: 1220ff. (Man kann über die Reihenfolge mit viel bösem Willen evtl. in Bezug auf die mRNA streiten. Das hier ist die offizielle Lösung) 361 362 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.54) (A) UDP (Uridindiphosphat) (B) dUDP (2-desoxy-Uridindiphosphat) (C) dUMP (Uridinmonophosphat) (D) dTMP (2-desoxy-Thymidin-Monophos.) Cofaktor: N5,N10-Methylentetrahydrofolat. ST: 792f; TA: 418f 11.55) Wenn man sich erinnert das sich A mit T und C mit G paart und das in der RNA dann noch Thymidin gegen Uracil ausgetausch ist, ist die Lösung einfach: DNA-Strang: Adenin 1.00 Cytidin: 0.75 Guanin:0.98 Thymin: 1.33 RNA-Strang: Uracil: 1.00 Guanin: 0.75 Cytidin: 0.98 Adenin: 1.33 11.56) Startpunkt: Origin=Replikationsursprungort (=oriC (bei E.coli)). Wieder gilt A mit T, G mit C und zwar jeweils 1:1 ergo ist A mit T "immer gleich" und A mit C "(meistens, weil Sonderfall 1:1:1:1) verschieden" 11.57) Auslöser für das falsche Spleißen ist eine Mutation was ein gegenüber dem normalen Translationsprodukt funktionsuntüchtiges Protein (Hämoglobin) liefert. Das mangelnde funktionstüchtige Hämoglobin führt zur Anämie, was zur Steigerung der Erythrocytenbildung führt wodurch sich das Knochenmark auf Kosten des Knochens ausdehnt, desweiteren die Milz und Leber sich vergrößern. Es gibt verschiedene Typen die sich z.T. deutlich unterscheiden. Sie ist im Mittelmeerraum relativ häufig, daher der Name. 11.58) Ich finde auch, dass man mehr in den Ecken und nebensächlichen Nischen kehren sollte. Nur so bleibt gesichert das die Biochemieklausur ihren schlechten Ruf beibehält. Nun gut: Es bindet zuerst die kleine Untereinheit=30 S (Prokaryonten) = 40S (Eukaryonten). was durch die IFs=Initiationsfaktoren vermittelt wird. LNC: 1138ff 11.59) Nach Konvention schreibt man Sequenzen von 5´ nach 3´ (Proteine vom N zum C Terminus, also beide in Syntheserichtung), weswegen auch die beiden anderen Antworten 5´→3 ´ heißen müssen (auch auf dem Folgestrang ! Deswegen auch der Act mit den Okazakifragementen etc.) 11.60) Richtig sind a,c,d nicht aber b. LNC: 1022; ST: 840ff 11.61) 1.) Palindrome 2.) Restriktionsendonucleasen 3.) Abbau exogener DNA (von Phagen, also Bakterienviren) (Man könnte jetzt diskutieren ob die Frage nach dem "Wozu" prinzipiell zulässig ist.....) 11.62) Falsch ist 3. weil die Aminosäure am freien 3´Ende gebunden wird. Aber auch die anderen Antworten sind diskussionswürdig: 362 363 Stephan Gromers Biochemie-Skript 1.) Das ist mit wenigen Ausnahmen (Histon-mRNA nicht. ST: 1041) richtig. 2.) Die Methylierung erfolgt bisweilen bei der CAP-Bildung (LNC: 1086ff) und rRNA (LNC: 992f) 4.) Die Reoviridae (z.B Rotavirus→Durchfall, Orbivirus→Colorado-Zeckenfieber) 5.) dazu habe ich spontan nichts gefunden, sorry ! 11.63) 1.) DNA 2.) hnRNA (=Vorläufer RNA); Vorgang: Spleißen=Splicing das überwiegend im Kern stattfindet. LNC: 1081ff 11.64) Über den Sinn dieser Frage lässt sich trefflich streiten.... Falsch sind: Aminosäure am 5´ Ende (Richtig ist am 3´ Ende) Sequenz der Nukleotide vor Aminosäurenbindung CAA (Richtig ist 5´-R-CCA-3´). Die mit Codon beschriebene Stelle der tRNA ist das Anticodon. Die mit Anticodon beschriebene mRNA-Stelle ist das Codon. (TA: 82f, ST: 922ff). Natürlich dürfte im Anticodon in der tRNA auch kein T (Thymin) stehen 11.65) Eine hochspeziellen, in dieser Form medizinisch leider völlig irrelevante Frage.Wer durch eine Klausur rasselt, weil er solche absurden Fragen nicht beantworten kann, wird sich in Zukunft wohl nur schwer für Fachartikel etc. begeistern die auch nur den Anschein des biochemischen erwecken. Was nützt die beste Grundlagenforschung, wenn die Praktiker nichts darüber lesen. Die Frage wurde später aus der Wertung genommen. NH2 Nun gut, 5-Bromuracil ist dem Thymin Paart mit N O Ketoform nahe verwandt. Letzteres könnte man Adenin Br N N HN auch als 5-Methyluracil bezeichnen. 5N O O N Bromuracil liegt überwiegend in der KeHN toform vor, jedoch auch in einer EnolKeto-EnolO N form oder ionisiert. Tautomerie Es wird in der Ketoform anstelle von mit Uracil N O Thymin in die DNA als 5-Brom-des- Paar HO Enolform Guanin N Br oxyuridin eingebaut und paart dann mit NH N N Adenin (wie Thymin). Wird es aber N NH2 O ionisiert oder oder in der Enolform eingebaut so paart es mit Guanin, welches wiederum bei der nächsten Replikation mit einem Cytosin paart. Die Ketoenoltautomerie bleibt auch nach dem Einbau in die DNA erhalten, so dass die Fehlpaarungsmöglichkeit erhalten bleibt.Es kommt also zur Punktmutation.Daraus folgt das es mit A und G paaren kann womit die Frage an sich schon irreführend ist. Diese beschriebene Ketoenoltautomerie kommt auch bei den normalen Basen vor, jedoch sind die Enolformen weitaus kurzlebiger und die Fehlpaarung wird i.d.R rechtzeitig erkannt. 5-Bromdesoxyuridin wird außerdem zur Dichtemarkierung der DNA eingesetzt (Brom ist mit einem Mr von ca. 80 deutlich schwerer als die Methylgruppe des Thymins (Mr ca. 363 364 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15).). Diese Frage konnten mir übrigens auch gestandene Molekularbiologen nicht beantworten. (ST: 851) Wer etwas genauers wissen will: Lexikon der Biochemie, Herder, S.202, 146; Anmerkung: 5-Fluordesoxyuridylat (aus 5-Fluoruracil: 5-FU) hingegen ist ein wichtiges Cytostatikum. Es hemmt als Suizidinhibitor die Thymidylatsynthase (ST: 792; TA: 402f) und stört den RNA Stoffwechsel (als Uridinanalogon) 11.66) Zwar ist die Aufgabe im Prinzip machbar, konsequente Anwendung ungebräuchlicher Termini macht aber hier das Leben schwer: Also Im folgenden die Bezeichnungen für den DNA Strang der die Sequenz enthält, die mit den Codes (bis auf den Austausch T gegen U) mit der mRNA übereinstimmt: (Da ja diese mRNA komplementär zu einem DNA-Strang synthetisiert werden muss, ist dieser (mRNA identische DNA-)Strang nicht Vorlage für die mRNA Synthese) Plus(+)Strang codierender Strang Nicht-Matrizenstrang Sinnstrang r-Strang (LP: 244; TA:84) (LNC: 1070, LP: 244; TA:84) (LNC: 1070, LP: 244; TA:84) (TA:84) (Lexikon der Biochemie, Herder, S.293) Hingegen wird der DNA-Strang an (und zu) dem die mRNA als komplementärer Strang gebildet wird, wird u.a so bezeichnet: Minus(-) Strang (LP: 244; TA:84) Matrizenstrang (LNC: 1070, LP: 244; TA:84) c-Strang (Lexikon der Biochemie, Herder, S.293) codogener Strang (Lexikon der Biochemie, Herder, S.293) Der Begriff Sinnstrang findet sich erst in der 3. Auflage des TA (Anno 2003). Wie man sieht wurde hier also nicht nur eine neue Bezeichnung, nämlich der Sinnstrang eingeführt sondern darüber hinaus widersprüchliche Angaben gemacht: Plusstrang ist eben nicht codogener Strang.(s.o). Somit ist die Aufgabe eigentlich nicht lösbar. Nehmen wir gnädig an, dass der „+“-Strang = Sinnstrang sei 364 365 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.67) 1=Endonuklease spalten mitten im Strang (Exonukleasen spalten vom Ende her einzelne Nucleotide ab); 2=DNA-Ligase; 3= Splicing 11.68) 900 Nucleotide/3=300 Aminosäuren. Es wurde auch 299 akzeptiert, falls man das Methionin wieder abzog (wird idR entfernt). Modifikationen: 5´: CAP; 7-Methyl-GTP und 3 ´: Poly-A-Schwanz. Peinlich: In der mRNA Grafik ist T enthalten wo eigentlich ein U sein sollte. LNC: 1080f 11.69) Der Abbau erfolgt durch Restriktionsendonucleasen, Selbstschutz durch spezifische Methylierung der DNA. 11.70) Richtig sind die Aussage 1,2,5,7. Histone spielen eine Rolle beim kompakten Speichern der DNA und natürlich werden die Exons nicht herausgeschitten oder als Abfall abgetrennt (3,4,6 falsch) Über den Sinn, nach U1snRNA zu fragen, werde ich jetzt besser nicht philosophieren. LNC: 1080ff TA: 246ff 11.71) Cytosin wird durch Desaminierung zu Uracil. Cytosin paarte zuvor mit Guanin: C-G. Im Strang mit dem G wird wieder mit C gepaart. Der Veränderte Strang paart U-A →Punktmutation. Dem geneigten Beobachter fällt auf, dass wohl hier jetzt nacheinander die Mutagene aus dem LNC (367ff) abgearbeitet werden. 11.72) 1000 bp/sec×60 sec=60000 bp/min 60000 bp/min × 30 min = 1,8×106 bp Achtung ! Gemeine Stolperfalle: Dies ist die Syntheseleistung von einer DNA-Polymerase III. Es wird aber in beide Richtungen synthetisiert. Also wird doppelt so viel synthesiert: 1,8×106 ×2 = 3,6×106 Basenpaare. (Bei der Synthese entstehen Bp auch wenn die Polymerase nur Nukleotide verknüpft. Glaubt mir, das hier stimmt) (Haben nur sehr wenige richtig gemacht) 11.73) Von oben nach unten 6,4,1,5,3,2 Einziges Problem: Translation und Expression. Nun Expression bedeutet Genexpression. Da ein Gen auch für eine tRNA, sRNA oder rRNA codieren kann ist die Zuordnung zum "funktionellen Biomolekül" richtig. Das das spitzfindig ist, braucht man nicht zu sagen. 11.74) Die wichtige Botschaft heißt "internes Stück" der cDNA. Damit darf in der Sequenz kein Stopcodon sein. Dies ist nur im Leseraster 2 der Fall. 1 & 3 haben ein Stoppcodon (UGA bzw. UAG). 365 366 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.75) Die DNA-Polymerase synthetisiert normalerweise von 5´→3´ Richtung. Fehlerhaft eingebaute Nukleotide müssen also in anderer Richtung wieder raus. Ergo ist die 3´→5´ Exonuklease-Aktivität notig.LNC: 1020f (Bei Lichte betrachtet braucht sie auch die 5´→3´ Polymeraseaktivität, nämlich um die Richtige danach einzubauen) 11.76) Machen wir ein Beispiel: 5´-EEEEEEEEEEEEIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIEEEEEEEEE-3´ 5´Spleißstelle 3´Spleißstelle Durch Verschieben der 5´-Spleißstelle nach 3´: 5´-EEEEEEEEEEEEIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIEEEEEEEEE-3´ Wie man sieht wird das vorausgehende Exon um ein Basenpaar des Introns verlängert (welches(=Intron) dadurch kürzer wird). Dies führt zu einem Frameshift. Also müssen die Kreuchen bei "Frameshift-Mutation" und "kürzeres Intron" hin. 11.77) Cytosin in Uracil: Durch Desaminierung (LNC: 368). Dies wird durch eine AP-Endonuklease, die DNA-Polymerase 1 und die DNA-Ligase repariert. Für andere Fehler gibt es ähnliche Systeme. Siehe LNC: 1032ff 11.78) Es handelt sich um eine tRNA, diese enthält z.T seltene Basen (z.T. eine selenhaltige). Die tRNA ist an der Proteinbiosynthese beteiligt, und muss hierfür das Codon lesen (das Anticodon trägt sie ja selbst um damit das Codon zu erkennen) LNC: 1130ff 11.79) Hervorgehoben soll in (1) wohl ein Primer sein. Die Reaktion (1)→(2) katalysiert die DNA-Polymerase die dafür dNTP= dATP, dTTP, dCTP, dGTP braucht. (2)→(3) wird durch die DNA-Ligase katalysiert. (TA: 240f) 11.80) Das Nukleosom (überwiegend Histonproteine + 140-150 Basenpaare) wurde offiziel erwartet. Per Definition ist das Nucleosom die kleinste Organisationseinheit. Das Nukleotid ist zwar physikalisch die kleinste sinnvolle Einheit aber eben nicht Organisationseinheit. Sorry Folks! (LP: 149f) 11.81) Cave ! Die E. coli-DNA-Synthese erfolgt bidirektional. Ergo ist die Gesamtsynthesegeschwindigkeit doppelt so hoch. 3×106 Bp / (2×1000 Bp/sec) =1500 sec=25 min. Überwiegend macht das die DNA-Polymerase 3. Die anderen beiden kümmern sich um Reparaturaufgaben und Korrekturlesen sowie den Ersatz der RNA-Primer . 11.82) Asp + ATP → Aspartyl-AMP + PPi Aspartyl-AMP + tRNAAsp → Aspartyl-tRNAAsp + AMP 366 (Allg. Aminoacyl-tRNA) 367 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.83) Das ist die 3´→5´Exonukleaseaktivität. 11.84) 1.Gen beginnt mit Exon ergo können bei 3 Exons nur 2 Introns dazwischen liegen. 2. 450 Nukleotide/3=150 Aminosr. eventuell –2 für STOP und Startmethionin=148 3. 150×110 Da=16500 Da bzw. 148×10=16280 Da (LP: 348ff) 11.85) Da wird in der Aufgabe hochtrabend von den Immunstörungen geredet und dann so was. Dabei ist der bekannteste davon der Adenosindesaminasemangel (z.Z. Ziel einer Gentherapie!). Der hat mit dem dargestellten Stoffwechselweg nicht viel am Hut. (TA: 187) 1=H2O 2=anorganisches Phosphat 3=anorganisches Phosphat 4=Ribose-1-P 11.86) In die Felder kommt (TA: 190f): 1+2 = Thioredoxin (mir persönlich lieber weil Teil meiner Diss) oder Glutaredoxin 3 ADP oder CDP oder GDP oder UDP und 4 dADP oder dCDP oder dGDP oder dUDP 11.87) ...die man Nukleotide nennt ... durch Phosphodiesterbindungen miteinander...... basische Proteine, die man Histone nennt....(ST: 1032) Es ist keine Harrnadelstruktur (ST: 891)möglich weil A und C keine komplementären Basen sind und somit keine spezifischen Wasserstoffbrücken untereinander ausbilden können. 11.88) a) Falsch. Zwar hemmen diverse Antibiotika speziell die bakterielle Proteinsynthese. Dies liegt aber an Unterschieden in den Enzymen. Der genetische Code ist identisch b) Falsch. Das E. coli Genom ist ringförmig, das eukaryontische linear. TA: 238ff c) Richtig. Diese Stelle nennt man auch Promotor. TA: 244ff 11.89) ...des Abbaus von Purinbasen....Umwandlung von Hypoxanthin zu Xanthin und von Xanthin zu Harnsäure/Urat. Sauerstoffverbindung H2O2/O2-. Hemmung durch Allopurinol. ST: 796f 11.90) a) Richtig. DNA →RNA →Protein b) Falsch: Nukleotid: Zucker+Phosphat+Nukleinsäurebase TA: 80f c) Richtig: Da kein Zellkern da, kann die mRNA bereits schon translatiert werden, wenn noch transskribiert wird. Dies wird z.T. sogar zur Expressionsregulation genutzt 11.91) ...kann nur in 5‘→3‘ Richtung ... wird ein DNA Strang kontinuierlich ... Fragmente ..die man Okazaki-Fragmente nennt TA: 240f 367 368 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.92) kodierenden DNA-Sequenzen ...... den sog. Exons ......nennt man Introns TA: 242f 11.93) Eine DNA, die reich an AT-Paaren ist, lässt sich mit geringerem Energieaufwand in die Einzelstränge zerlegen als DNA, die reich an GC-Paaren ist. richtig (GC drei H-Brücken, AT nur zwei die gespalten werden müssen.) Ein Fehler bei der RNA-Transkription (Einbau eines falschen Nukleotids) kann von der Zelle nicht mehr korrigiert werden. richtig Proof reading erfolgt nur bei DNA. Deswegen sind auch RNA-Viren genetisch instabiler. Ein Fehler bei der DNA-Replikation (Einbau eines falschen Nukleotids) kann von der Zelle nicht mehr korrigiert werden. falsch Ein Fehler bei der Proteinbiosynthese (Einbau einer falschen Aminosäure) kann von der Zelle nicht mehr korrigiert werden. richtig 11.94) Wieder eine für den Arzt wahnsinnig wichtige Frage. But well. Die Aussage, dass Okazaki-Stücke bei der Synthese des Leitstranges während der DNA-Replikation entstehen, ist falsch. (richtig Folgestrang). Ein Okazaki-Fragment ist je nach Zellart zwischen einigen hundert und einigen tausend Basenpaaren lang. Damit ist diese Frage eigentlich nicht eindeutig lösbar (LNC: 1018f). Aus der offiziellen Lösung entnehme ich, dass man mit 1000 Bp/Okazaki-Fragement rechnen soll. Ergo 3×109 Basenpaare / 1000 = 3×106 11.95) ....mit Hilfe von basischen Proteinen, die man Histone nennt, dicht zusammengepackt. Um Verdrillungen in der DNA zu entfernen, werden Gyrasen=Topoisomerasen benötigt. ...... der DNA werden Helicasen benötigt. Zwei DNA-Einzelstränge werden durch Ligasen kovalent miteinander verknüpft. (LNC: 994-1005) 11.96) 1. Aussage: Richtig, Proteine werden vom -N zum C-Terminus synthetisiert und treten mit dem N-Terminus aus dem Ribosom aus. mRNA wird vom 5’ zum 3’ Ende translatiert (2. Aussage falsch). Im Verknüpfungsbereich wird GTP und nicht ATP benötigt (3. Aussage falsch).(TA: 252f) 11.97) Aussage 1 ist falsch, da sie in beiden Fällen semikonservativ verläuft.. Aussage 2 ist ebenso richtig wie Aussage 3, 4 und 5. (TA: 240f) 11.98) Sie synthetisiert zunächst einen RNA-Primer durch die Primase. (TA: 240; LNC: 1025f) 11.99) Man benötigt (i.d.R.) zwei Primer (LNC: 1231ff) 368 369 Stephan Gromers Biochemie-Skript ↓ ↓ 5´___________________________________________ 3´ 3’←5’ 5’→3’(Beachte den Beginn der Primer ab Pfeil !). 3´___________________________________________ 5´ ↑ ↑ 11.100) Der enzymatische Prozess ist die Telomerasereaktion. (LNC: 1103f LP: 222f) 11.101) GTP-GDP-Zyklus: GTP-Hydrolyse und GDP/GTP-Austausch. (ST: 942ff; TA: 252f; LNC: 1141g) 11.102) Hybridisierung: Ausbildung doppelsträngiger Nukleinsäuren durch Basenpaarung von RNA/DNA-Sequenzen mit RNA/DNA-Einzelsträngen. 11.103) Ja, es gibt nicht für Protein codierende Gene wie z.B. r-RNA, t-RNA, snRNA. 11.104) Die Summe aus A+T+G+C=100%. Es bindet A und T und G und C. Damit ist A=T und G=C. Gegeben A=13%, damit ist auch T=13%. A+T=26 %. Somit bleiben für G+C=10026%=74%. 74%=G+C und da G=C sind G=C=74% / 2 =37 %. Ergo: Adenin = Thymin =13 %; Guanin = Cytosin = 37 % (Vgl. 11.55) 11.105) Es findet sich zusätzlich ein Antibioticum-Resistenzgen. (ST: 133; LNC: 1227ff!!) 11.106) Die Membranverbindung ist Dolicholphosphat. Der Zuckerbaum wird auf die Aminosäure Asparagin (Asn) übertragen. (ST: 965f; LNC: 1154f) 11.107) Telomerasen sind formal RNA-abhängige DNA-Polymerasen = reverse Transkriptasen (ST: 1031f; LNC: 1103f) Telomerasen kommen (fast) immer vor in Tumorzellen (ja) (aber auch Keimbahn- und Stammzellen), nicht aber in Myozyten (nein) und Neuronen (nein) (allgemein nicht in somatischen Zellen) (LP: 222f). 11.108) Die DNA-Polymerase I benötiogt die a) die Nukleotide: dTTP, dCTP, dATP, dGTP b) das Metallion: Magnesium (II) = Mg2+ c) die neuen Nukleodtide werden an die 3’-OH-Gruppe des letzten Nukleotids angehängt 369 370 Stephan Gromers Biochemie-Skript d) Dabei wird die Reihenfolge vom Matrizenstrang festgelegt. 11.109) Achtung ! Hier wird nach einer Labormethode (PCR) gefragt. Deswegen wird zur Trennung der Einzelstränge Hitze/Temperaturanstieg eingesetzt (und kein Enzym wie Helicase, Gyrase etc.) 5’ 3’ (3’) (5’) 1. Strang (5’) (3’) 3’ 5’ 2. Strang Merke ! DNA-Synthese immer von 5’ nach 3’ 11.110) Richtig sind A (Okazaki-Fragmente am lagging-strand), C ,D (Die Telomerase besitzt einen etwa 150 Basenpaare langen internen RNA-Primer (CxAy) und arbeitet ähnlich wie die Reverse Transkriptase LNC: 1103ff, LP:222f) Falsch sind B und E (tRNA mit mRNA. Es wurde nicht nach Transkription gefragt !!) 11.111) Die Sequenzen nennt man Palindrome (Lassen sich von hinten wie von vorne gleich lesen. Auf Nukleinsäuren bezogen bedeutet dies 3’→5’ liest sich auf dem anderen Strang von 5’→3’ genauso. Ein vollständiges Palindrom ist b). S.a. Kommentar zu 11.48 11.112) Enzyme die einen RNA-Strang komplementär zu einem DNA-Strang synthetisieren heißen: RNA-Polymerasen Die Kette wächst dabei von 5’ nach 3’ (5’→3’). Nein, mRNA wird von der RNA-Polymerase-2, tRNA von der RNA-Polymerase-3 und rRNA von den RNA-Polymerase-1 und 3(5S-rRNA) synthetisiert. LP: 246, LNC: 1076, ST: 989 Ja, im Gegensatz zu den DNA-Polymerasen können RNA-Polymerasen ohne Primer starten. (Deswegen gibt es ja z.B. Okazaki-Fragmente für die DNA-Replikation) 11.113) Richtig sind B und D. Promotoren sind spezielle Sequenzen auf der DNA (daher ist A=Proteine falsch), daher können sie auch nicht abdissoziieren (C falsch. Verwechselung mit Repressoren etc. !!). An den Promotoren binden die RNA-Polymerasen und nehmen dann ihre Arbeit auf. Sie synthetisieren von 5’→3’, komplementär zum DNA-Strang (den sie von 3’→5’ ablesen). Man betrachtet immer den DNA-Abschnitt als „DAS Gen“, der (bis auf T→U) identisch ist mit der mRNA ist. Folglich muss der Promotor nahe dem 5’-Ende des Gens liegen, da sonst die RNA-Polymerase von ihm aus nicht am komplementären Strang von 5’→3’ die mRNA synthetisieren könnte. Wer sich das in Ruhe in der Klausur herleitet wird wohl nur diese Frage beantworten. Das Problem entsteht überwiegend durch die Nomenklatur. Man kann es also falsch machen, obwohl man es eigentlich verstanden hat. 370 371 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.114) Ein Plasmid wird durch Restriktionsendonukleasen an einer spezifischen Stelle geöffnet und damit linearisiert. Ein so geöffnetes Plasmid kann durch eine DNA-Ligase wieder zum Ring geschlossen werden. Dabei dient entweder NAD+ oder ATP als Cosubstrat (Spaltung in Nicotinamidmononukleotid und PPi (Pyrophosphat) bzw. AMP und PPi). LP: 220f 11.115) Das AUG-Codon wird durch die tRNA für Methionin (Met) erkannt. Dabei wird AUG durch das Anticodon (UAC-Triplet) erkannt. 11.116) Diesen Vorgang bezeichnet man als alternatives Splicing/alternatives Spleißen. LP: 263 11.117) Man nennt Enzyme die den DNA-Doppelstrang an spezifischen Stellen spalten Restriktionsendonukleasen. Der DNA-Doppelstrang wird durch Wasserstoffbrücken zwischen den komplementären Basen zusammengehalten. Man kann ihn durch Hitze in Einzelstränge trennen. 11.118) Diese Methode heißt Polymerasekettenreaktion = Polymerase chain reaction = PCR.Man benötigt hierfür neben den Nukleotiden, Wasser und den Salzen (Mg2+!!): Eine thermostabile DNA-Polymerase, zwei Oligonukleotid-Primer (für jeden Strang einen) in ausreichender Konzentration, die zu amplifizierenden DNA und die PCR-Maschine (In Abhängigkeit von der PCR-Maschine (Preis) ggf. noch etwas Wachs.) 11.119) Dieses Enzym heißt allgemein Reverse Transkriptase oder systematisch RNA-abhängige DNA-Polymerase. Dieses Enzym entstammt dem Viruspartikel. (Allerdings gibt es auch in der tierischen Zelle ein Enzym mit ähnlichem Mechanismus: die Telomerase) 11.120) Natürlich gibt es viele Möglichkeiten warum es nicht tut. Hier wollte man (und nur dafür gab es den Punkt (den kaum einer bekam)) hören. In einem Klon wurde das Insert verkehrt herum einkloniert. Die nachfolgende Grafik zeigt, das durch die Tatsache, das der Vektor an beiden Enden für EcoRI-geschnittene Sequenzen passt, beide Einbaurichtungen möglich sind. Nur in eine Richtung gelesen liefert aber die DNA die richtige Proteinsequenz. Deswegen versucht man häufig für beide Enden verschiedene Restriktionsenzyme einzusetzen (wenn es die Sequenz erlaubt) 371 Stephan Gromers Biochemie-Skript 372 Start Expressionsvektor Insert Start Start Kein intaktes Protein Intaktes Protein 11.121) Der Unterschied liegt am C2 der Ribose: desoxy-AMP ist dort reduziert (-CH2-), das AMP trägt dort eine Hydroxylgruppe (-CHOH-) AMP: Ribonukleinsäure (RNA) dAMP: Desoxyribonukleinsäure (DNA) 5-Methyl-dUMP heißt auch: TMP = Thymidinmonophosphat (TA: 80f) 11.122) Nein, eine bestimmte Aminosäure determiniert nicht ein bestimmtes Codon (Ausnahmen: Tryptophan, Methionin: Nur 1 Codon). Dies liegt an der Degeneration des genetischen Codes.43=64 Kombinationen für 20 Aminosäuren. TA: 248f; ST: 112f 11.123) Die an der Nukleosomenbildung beteiligten Proteine sind die Histone. Sie sind durch ihre vielen Lysin- und Argininreste basisch (polykationisch). TA: 238f; LNC: 1002ff (ausführlich) 11.124) A Ja, Pyrimdinbasen (C,T) paaren mit Purinbasen (A,G) (A=T, CG) B Ja, der eine Strang von 3’5´und der ander von 5’3´ C Nein, bei G mit C werden drei H-Brücken gebildet (bei A und T 2) Richtig Richtig Richtig Falsch Falsch Falsch 11.125) ...wird die Purinbase Adenin oder Guanin abgespalten. (Cytosin und Thymin sind ja auch Pyrimidinbasen) 372 373 Stephan Gromers Biochemie-Skript ...Desaminierung von Cytosin entsteht Uracil. Das Problem: C paart mit G, Uracil jedoch würde mit Adenin paaren. Es käme zur Mutation .. Dimerisierung von Thymin wird ausgelöst durch UV-Strahlen. (ST: 705) NH2 O H2O N N NH3 NH N O R O R O H3C O CH3 HN O NH N N R R O 1 Herausschneiden des defekten Abschnitts (ST: 706) 1 2 2 Auffüllen der Lücke durch die DNA-Polymerase (I) 3 3 Verknüpfung des Stranges durch die DNA-Ligase 11.126) Die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen benötigen die tRNA, die Aminosäure (hier Threonin) und ATP (Synthetase!) Das abgebildete Basentriplett ist allgemein das Anticodon. Beim Ablesen Vorsicht !! Man liest die Sequenzen der mRNA, nicht die des Anticodons für die Codescheibe. Was also paart mit dem Anticodon 5’-AGU-3’ auf der mRNA?!: 3’-UCA-5’, oder in der üblichen Richtung von 5’-ACU-3’. (ST: 775) Laut Tabelle ist dies die Aminosäure Threonin (die ursprüngliche Originallösung war nebenbei Serin (was korrigiert wurde), weil der Aufgabensteller das Codon/Anticodon-Problem nicht beachtete. Jaja .... Deswegen wird die folgende Liste auch lang). Für Threonin codieren: ACU, ACC, ACA, ACG 373 Adenin | Ribose-C-R 5‘ || O 3‘ mRNA AGU UCA 5‘ Stephan Gromers Biochemie-Skript 374 11.127) Über den Schmelzpunkt entscheidet die Summe der Wasserstoffbrücken, d.h. das DNAMolekül mit mehr GC-Bindungen (3 H-Brücken bei GC versus 2 bei AT) hat einen höheren Schmelzpunkt. In der Sequenz A sind 6 AT und 20 GC Paare = 6×2 + 20×3 = 72 Wasserstoffbrücken, in der Sequenz B sind 22 AT und 5 GC Paare = 22×2 + 5×3 = 59 Wasserstoffbrücken. Damit schmilzt zuerst B und dann A, obwohl ja B sogar länger ist. 11.128) Histone Nucleosom: kleinste Organisationseinheit der DNA; Partikel aus Histonproteinen, um das die DNA DNA gewunden ist; dient der Verpackung und Kondensation der DNA TA: 238f 11.129) A. Adenosin-5’-monophosphat (AMP), bestehend aus Adenin, Ribose, Phosphatrest, N-glykosidische Bindung, Phosphosäureester Verknüpfung Phosphorsäureester NH2 N N O O - P O O - N O N Ve rkn üp Nfun g Bín Glyk du osid ng isc he B. Ein Plasmidvektor liefert ein Gen für die Antibiotikaresistenz zur Selektion, multiple Klonierungsstelle (MCS), einen Replikationsstart (=Ori); Und zum Abschlus mal wieder eine OH OH Knobelaufgabe für einen Punkt (solche Aufgaben IMMER erst beantworten wenn der Rest schon gemacht ist. Kostet viel Zeit und bringt kaum Punkte) 2 Fragmente von 3200 bp & 800 bp Wichtiges kleines Wort „800 bp nach der EcoR1-Stelle“. Sonst wären zwei Lösungen möglich, da die Angabe ob zuerst HindIII u. dann EcoRI oder umgekehrt fehlt. Durch die Angabe nach u. die Länge des Inserts muss zuerst HindIII u. dann EcoRI kommen, weil der Schnitt sonst nicht im Vektor läge. Insert + Vektor = 1000 bp +3000 bp = 4000 bp 374 375 Stephan Gromers Biochemie-Skript EcoRI 800 bp 1000 bp HindIII PvuII Insert EcoRI 800 bp PvuII EcoRI PvuII 3000-800 = 2200 bp 3200 bp Vektor 2200 bp PvuII HindIII 3000 bp 1000 bp EcoRI 11.130) A. Von der DNA gelangt man durch Transkription zur RNA, Durch das Spleißen wird aus prä-mRNA reife DNA (=Entfernen nicht codierender Sequenzen), prämRNA enthält Introns und Exons, mRNA enthält nur Exons (exprimierte oder codierende Sequenzen). TA: 246f B. Promotorstellen dienen der Anetfung der RNA-Polymerase TA: 244f C. Rifampicin (Antibiotikum, das an bakterielle RNA-Polymerasen bindet), Actinomycin D (Antibiotikum, das an DNA bindet und dadurch die Bindung der RNA-Polymerase hemmt; Amanitin (Gift des Knollenblätterpilzes) hemmt RNAPolymerase II und III in Eukaryonten. 11.131) A) Man kann den DNA-Gehalt Absorptionsphotometrisch durch die Absorption der Nulceobasen (i.B. der Purinbasen) bei 260 nm bestimmen. Alternativ wäre auch ein Agarosegel mit einer Verdünnungsreihe eines Standards mit bekannter Konzentration und optischer Vergleich bzw. computergestützte Auswertung eines Gelphotos. Dann geht es auch mit einem Fluoreszenzfarbstoff, der spezifisch DNA anfärbt (z.B. Hoechst 33258) (und kaum RNA und Protein, was meist ein grosses Problem darstellt). Gemessen wird dann in einem Fluorometer. B) Richtig sind a,b,e,f. Für die DNAse-1 existieren viele Synonyma. Empfohlen wird Deoxyribonuclease I. Weitere Infos: http://www.worthington-biochem.com/DNASE/ 375 376 a) DNase I spielt eine Rolle bei der Verdauung b) DNase I ist eine Phophodiesterase Stephan Gromers Biochemie-Skript Es gibt DNAase-1 (mehre Isoenzyme) u.a. im Pankreasssekret, aber auch Pakrotis u.a., sowie Bakterien Ja. Auf den ersten Blick vielleicht komisch, den Phosphodiesterasen verbinden die meisten wohl mit cAMP bzw. cGMP. Aber sowohl dort wie bei der DNA wird eigentlich nur eine Bindung gespalten. Der Phosphatrest hatte eben nur vorher mit zwei Hydroxylgruppen einen Phosphorsäureester gebildet, war also ein Phosphorsäurediester H O N H NH O N H H HN N O O H H HN N N NH2 O N O O - O - O H H - O P O O - O O O N NH O O O O N O H HN N O N N O H H HN N OH O P O O O O 2 - N - O - O O P O O P N O N O N O H H - O P O HO O H H O OH O Phosphorsäureester +H2O NH PDE: N O H H OH P OH N N O H H - O OH H CH3 O P O O N R N N N O - P +H2O H O O Phosphorsäureester DNase-1: H - P O Phosphorsäureester O O H H O P O O O H H O P O N O H H O N N N CH3 N Phosphorsäureester N N N O - N P O O O R OH OH c) DNase I ist spezifisch in Bezug auf die Nucelotidsequenz? Nein, sie ist eine relativ unspezifische Endonuclease (EC 3.1.21.1), wenngleich sie gerne neben Pyrimidinnukleotiden spaltet (aber eben nicht SEQUENZ) d) DNase I ist eine Glykosidase? Nein DNAse-1 spaltet nicht die Nucleobase von der (desoxy)Ribose ab, sondern spaltet am Phosphatrückgrad e) Restriktionsenzyme kommen in Bakterien vor? Stimmt f) Restriktionsenzyme sind Endonucleasen? Endonukleasen schneiden innerhalb der Kette. Alle Restriktionsenzyme sind Endonucleasen g) Restriktionsenzyme sind Exonucleasen? Exonukleasen spalten vom Ende der Kette her (3’ oder 5’) Nukleotide ab. Das tun RestriktionENDOnucleasen nicht. h) Restriktionsenzyme kommen in prokaryotischen und eukaryontischen Zellen vor? Bakterien (=Prokaryoten) sind klar. Bei den eukaryoten Zellen gibt es zwar auch ein paar beschriebene Enzyme mit ähnlichen Eigenschaften, die aber nicht zu den Restriktionsendonucleasen gezählt werden. Also ist die Aussage falsch 376 377 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.132) PCR = Polymerase Chain Reaction = Polymerasekettenreaktion Sie dient der gezielten Vermehrung und Nachweis bestimmter DNA-Sequenzen/Abschnitte Benötigt werden: 1. Die zu vervielfältigende DNA („Template“) 2. Beide Primer (Oligonucleotide), komplementär zu Anfang bzw. Ende des zu vervielfältigenden Segmentes 3. Die 4 Desoxyribonucleotide (dNTPs) 4. Die thermostabile DNA-Polymerase 5. (nicht erwartet: Puffer, Mg2+ obwohl hier die größten Problemquellen liegen). 6. (PCR-Maschine, Tubes etc. nicht erwartet, weil ja nach Substanzen gefragt war.) 11.133) Die Bildung von Desoxyribonucleotiden erfolgt aus Ribonucleotiden und wird durch das Enzym Ribonukleotid(diphosphat)reduktase (=RiboR=RR) katalysiert. Chemisch stellt diese Reaktion eine Oxidation/Reduktion (heißt ja auch Reduktase) dar, die als Coenzym Offiziell: Thioredoxin (Trx(SH)2). Nun ist Thioredoxin zum einen kein Coenzym (es ist ja ein Protein!), zum anderen kommt noch mindestens ein weiteres solches Protein in Frage (wenn es nicht gar wichtiger ist: Glutaredoxin(=Grx(SH)2). Im übrigen ist noch nicht völlig ausgeschlossen, dass auch die menschliche Thioredoxinreduktase direkt mit der RiboR wechselwirkt. „Korrekter“ und ebenfalls anerkannt: NADPH und FAD da diese die Cofaktoren der Enzyme sind, die Thioredoxin bzw. Glutaredoxin reduzieren. ST790f Benötigt. Die Biosynthese von Thymidinmonophosphat (dTMP) erfolgt aus dem Desoxyribonucleosidmonophosphat dUMP. Die Hemmung der Biosynthese von dTMP hat Bedeutung in der Krebstherapie. Hemmstoffe ST: 793 Hemmt kompetitiv die Dihydrofolatreduktase • Methotrexat = Amethopterin Hemmt als Fluor-dUMP die Thymidylatsynthase (Suizidinhibi• Fluoruracil (=5tor) FU) Hemmt kompetitiv die Dihydrofolatreduktase • Aminopterin Hemmt bakterielle Dihydrofolatreduktase • (Trimethoprim) Hemmen bakterielle Folatsynthese • (Sulfonamide) 11.134) Nukleinsäuren (2 Punkte; Je 1 Teilpunkt für A bzw. B) A. Die Enzyme heißen Restriktionsendonukleasen (=Restriktionsenzyme) B. Hier gab es Ärger. In einer früheren Klausur kam praktisch wörtlich dieselbe Frage (Frage 11.48) Damals sollte nur die Sequenz unterstrichen werden, die vollständig ein Palindrom ist. Diesmal wollte man mehr (hier fett und unterstrichen; obwohl das die Formulierung nicht hergibt. Vgl. 11.48. Mein Protest wurde ignoriert) Rechts ist auch ein -GAGGCCTC-TTTGCCAMinipalindrom -CTCCGGAG-AAACGGT(kursiv) 377 378 Stephan Gromers Biochemie-Skript -TAAGCTTG-ATTCGAAC- Das wollte aber keiner wissen. 11.135) Die Polyklonierungsstelle (MCS=multiple cloning site) eines Plasmidvektors ist E) eine Abfolge einzelner Schnittstellen für Restriktionsenzyme. Rest falsch weil A. Die Expression des klonierten Gens steuert z.B. der Promotor B. DNA-Ligase hat keine Erkennungsstelle (außer „gebrochene“ Bindung zweier Nukleotide an einem Strang) C. für die Plasmidreplikation ist der Origin of Replication (ori hier Col E1i) zuständig D. Die Antibiotikumsresistenz ist auf einem 2. Gen auf dem Plasmid codiert Rechts: Plasmidvektor pQE30-Karte 11.136) Da für die meisten der 21 proteinogenen Aminosäuren mehr als ein Codon (Basentriplett 43 = 64 mögliche) kodiert, ist der Code degeneriert (das heißt, dass eine semantische Einheit (Aminosäure) durch mehrere unterschiedliche syntaktische Symbole (Codons) codiert wird). Ein Rückschluss von den Aminosäuren auf die zugehörige Basensequenz nicht direkt möglich, wohl aber umgekehrt. http://de.wikipedia.org/wiki/Genetischer_Code (Bei dieser Frage hätte es beinahe Phantasiepunkte gegeben. Z.B. für „…Mit dem Alter nehmen Mutationen im Genom zu. Dies bezeichnet man als Degeneration des gentischen Codes…“ Wie gesagt, nett, aber Falsch) 11.137) A. Für die DNA-Replikation bei der Zellteilung dient RNA als Primer. LP:220 B. Die reverse Transkriptase der Retroviren verwendet (geklaute) tRNA. LNC: 1099 11.138) A. Elektrophorese beruht auf Wanderung geladener Teilchen im elektrischen Feld. Die Auftrennung der DNA erfolgt nach der Grösse (da diese bei der DNA der Ladung proportional ist) und nach Struktur (da die Reibungskraft der Beschleunigungskraft entgegen entgegensteht. Die Reibungskraft wiederum hängt bzgl. der DNA von deren Struktur ab. Vgl. Cw-Wert beim Auto) 378 Normalerweise ist die gereinigte PlasmidDNA supercoiled. Dadurch ist sie kompakt und hat nur eine geringe Reibung. Meist ist ein Teil jedoch an einem der beiden DNAStränge aufgebrochen. Die zirkuläre DNA entwindet sich nun und gelangt in den zirkulären relaxed Zustand. Dieser hat die gleiche Ladung wie die supercoiled aber einen größeren Widerstand, wandert also langsamer. Manchmal „knackt“ das Plasmid auf beiden Strängen. Dann ist das Plasmid linearisiert (hier aber nicht anzugeben. Wer von beiden (relaxed oder linearisiert) schneller läuft hängt davon ab, ob Ethidumbromid dabei ist Linearisiert http://www.biology.ucsc.edu/ classes/bio20L/animate/anim2/): Relaxed Stephan Gromers Biochemie-Skript B. Doppelsträngige Plasmid-DNA ergibt 2 (bzw. 3) Banden. Linearisierte Plasmid-DNA ergibt 1 Bande. Erklärung (Siehe auch Supercoiled 379 11.139) Richtig sind A und D. B. Reife mRNA enthält nicht die gesamte genetische Information der DNA. So fehlt z.B. die Steuerungsfunktion der Promotoren, aber auch rRNA etc.. Nicht Introns sondern Exons sind DNA-Abschnitte, deren genetische Information für die Proteinbiosynthese verwendet wird. Introns liegen in und nicht zwischen Genen. 11.140) A,C,E. Benötigt wird natürlich eine (C) DNA-Polymerase, sowie für den Lagging-strand die (A) RNA-Primer. Da die DNA aufgewickelt ist, wird auch die (E) Helicase benötigt. Es werden (desoxy-) Nucleosidtriphosphate und nicht Monophospphate benötigt (D falsch). Restriktionsendonukleasen (B falsch) zerstören DNA. 11.141) A. Bei 260 nm d) finden wir bei B. Purin- und Pyrimidinbasen c) ein Absorptionsmaximum. 340 nm wäre charakteristisch für den reduzierten Nikotinamidringvon NAD(P)H. Die beiden anderen Wellenlängen sind nicht besonders charakteristisch für etwas sehr bekanntes. Ribose und Phosphat absorbieren erst bei sehr viel kurzwelligeren Wellenlängen. C. Restriktionsendonucleasen können zur (Routine)Analyse von genetischen Polymorphismen eingesetzt werden (Restriction-Fragment-Length Polymorphism RFLP, TA: 264). Achtung! Es wurde nach Enzymen, nicht Methoden gefragt, weswegen PCR hier nicht hingehört. 379 380 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.142) A. Die aktivierte Form der Ribose bei der Reaktion der Purinbasen zu Nucleotiden im Wiederverwertungsweg (salvage pathway) ist PRPP(=Phosphoribosylpyrophosphat). B. Das Endprodukt des Abbaus der Purinnucleotide beim Menschen ist Harnsäure. Hohe Konzentrationen führen zu Gicht, Ablagerungen von Harnsäurekristallen im Gewebe. C. Der Purinabbau zur Harnsäure kann durch Hemmung des Enzyms Xanthinoxidase mittels Allopurinol gehemmt werden. 11.143) A. b) AT-reiche Sequenz. Es geht um Nukleinsäuren, da sollte einem irgendwie klar sein, dass es nicht um Aminosäuren gehen wird. B. Transkriptionsfaktor (TFIID) u.a., TATA-binding protein, (RNA-Polymerase) C. Transkription (mRNA-Synthese) An die TATA-Box bindet die RNA-Polymerase mit einigen Transkriptionsfaktoren. 11.144) Lösung: B, D. Plasmide sind Bakterientypisch (A falsch), Plasmide sind (im Gegensatz zur menschlichen DNA nicht auf Histone gerollt (C falsch). Plasmide mögen zwar in seltenen Fällen (für Laborzwecke) für Proteasen kodieren, sie selbst sind aber keine sondern nur DNA und können daher direkt keine Toxine abbauen (E falsch) 11.145) Lösung: a2 (TA: 165), b4 (TA: 170f), c1 (TA: 250f), d3 (TA: 156). Eine Knobelaufgabe. 11.146) Nicht zutreffend ist: B (Die Synthese erfolgt von 5’ nach 3’) 11.147) Lösung: C (Histone werden im Cytosol produzieret und in den Kern importiert), alles andere sind „Kernaufgaben“ 11.148) Richtig sind B und D. (Das Abspalten von Signalpeptide sekretorischer Proteine erfolgt ja durch Proteasen. Da Restriktionsendonucleasen vor dem Einbau viraler DNA in das Bakteriengenom schützen sollen ist A auch falsch) 11.149) Richtig sind C,E. Das Problem, welches Telomerasen lösen sind die Enden der linearen (E richtig. Deswegen haben Bakterien dieses Problem nicht) Chromosomen. Ohne sie werden diese bei jeder Replikation nicht vollständig dupliziert (der RNA-Primer muss ja ersetzt werden C, was mit DNA ohne Primer ja nicht geht), die DNA wir bei jeder Teilung kürzer. Darauf beruht die sog. „innere Uhr“ der Zelle, die deren Zellteilungszahl begrenzt. Telomerase kommt vor in Keimbahnzellen, Stammzellen und Tumorzellen 11.150) Richtig sind B, D und E. Bei A und C ist das Gegenteil richtig. 380 381 Stephan Gromers Biochemie-Skript 11.151) Richtig ist A (reduziertes Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid). Der Purinring des Adenins kommt auch in C und D vor. Es wurde aber nach dem kompletten Adenin gefragt. 11.152) A. Die mRNA ist Komplementär und verwendet U anstelle von T: 3'-TTAACGCCTACGGG-5' (DNA) 3'-AAUUGCGGAUGCCC-5' (mRNA) Etwas problematische ist die Frage nach dem Starttriplett, die nur durch nur einmalig vorkommende Sequenz AUG lösbar ist. Da ja 3 Leseraster möglich sind, ist dies durch eine einfachen Sequenzausschnitt nicht wirklich zu beantworten. B. AUG („ATG“) codiert für Methionin 11.153) Nicht benötigt wird B) dADP, da wir als Nukleotid dATP verwenden. 381 382 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12 Lösungen zu „Hormone und Hormonwirkungen“ 12.1) Insulin: fördert die Glykolyse, hemmt die Gluconeogenese, hemmt die Glykogenolyse, hemmt den Fettabbau (TA: 158ff; LNC: 956 ff) 12.2) Steroidhormone werden in die Zelle aufgenommen und im Cytosol an Steroidhormonrezeptoren gebunden. Dieser Komplex gelangt in den Zellkern der Zelle, wo er die Transkription beeinflusst. (TA: 378; LNC: 1204) 12.3) A,B,F (Adrenalin,Glucagon,Noradrenalin) wirken (z.T) über cAMP [ C,D,E,G (Glukokorticoide,Aldosteron,Testosteron,Triiodthyronin=T3) wirken über intrazelluläre Hormonrezeptoren . Siehe Klinke/Silbernagel "Endokrines System"] 12.4) ...Freisetzung von Ca2+ aus dem ER. . ... Protein, das Calmodulin genannt wird. LNC: 486f .; TA: 386f 12.5) Es wurde Insulin injiziert. (Siehe Lösung/Kommentar 12.1.) Wie allerdings diese Parameter ´mal eben bestimmt wurden, steht auf einem anderen Blatt/Skript. Glücklicherweise steht ja der Inhalt aber auf den Fertigspritzen, gelle?!) 12.6) Glucagon ist ein Proteohormon (29 Asr.), das in den A-Zellen/Inselzellen des Pankreas gebildet wird. Glucagon (TA: 380f; LP: 850ff LNC: 952ff ) erniedrigt die Glykolyse, erhöht die Gluconeogenese, erniedrigt die Glykogensynthese, (steigert den Abbau) erhöht den Fettabbau, erhöht den Blutglucosespiegel. erniedrigt die Fructose-2,6-BP-Konzentration im Hepatozyten erhöht die cAMP-Konzentration im Hepatozyten 12.7) Calcitonin wird gebildet in der Schilddrüse (C(lear)-Zellen). Es senkt den Calciumspiegel im Blut (LP: 956f). Tumormarker bei C-Zelltumor der Schilddrüse (z.B im Rahmen einer multiplen endokrinen Neoplasie Type II). Parathormon wird gebildet in der Nebenschilddrüse. Es erhöht den Calciumspiegel im Blut. (LP: 952ff). Manche Tumoren sezernieren ein PTH-related Protein, wodurch sie eine Hypercalcämie hervorufen (1 Möglichkeit dafür! Tumoren können dafür auch andere Möglichkeiten nutzen) 382 383 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.8) Auf einen ACTH-Stimulus schütet die Nebenniere Glucocorticoide aus, die den Blutglucosespiegel erhöhen. Therapeutische Dosen von Glucocorticoiden hemmen die Bildung von Antikörpern. (So direkt formuliert ist das noch umstritten !) 12.9) a) Es fördert den Glucosetransport in die Muskeln (via GLUT-4)(Anm.: z.B. für Leber, Erys, Gehirn nicht nötig) b) Es hemmt die Lipolyse im Fettgewebe (Antilipolytisch) c) Es stimuliert die Glykogensynthese in der Leber 12.10) A) Adenylatcyclase C) Glykogensynthase B) Glykogenphosphorylase D) Proteinkinase A (=PKA) (TA: 120f) 12.11) (1) Phospholipase C (via G-Protein) (2) Diacylglycerol = DAG (3) Inositol-1,4,5-trisphosphat=IP3 Über die Darstellung lässt sich streiten...(TA: 386f). Beachte das Trisphosphat (Drei Phosphate am Molekül die untereinander nicht verknüpft sind) ≠ Triphosphat (Drei Phosphate die untereinander verknüpft sind (z.B ATP) . Inosit = Inositol 12.12) Protein 1: G-Protein ( Es gibt hemmende und stimulierende, sie wirken nicht alle auf die Adenylatcyclase, z.B Transducin ) Protein 2: Adenylatcyclase TA: 386f 12.13) "A" = Proteinkinase A (wird durch cAMP aktiviert) "B" = Phosphorsäurediesterase (=PDE) 12.14) 1=Hormon 2=ATP 5=Phosphoryliertes Protein 3=Adenylatcyclase 12.15) a) Glucocorticoide, Mineralocorticoide 4=Proteinkinase A b) Cortisol, Aldosteron 12.16) a) das Hormon heißt Insulin b) Ist oxidativ (Allg. mit Oxidationszahlen:-R-S-IIH+I + H+IS-II-R R-S-I-S-I-R + 2H0) c) stimulierend (z.B Fettsynthese,Glykogensynthese...) (TA: 160f) 12.17) Noradrenalin (Nor=N ohne Radikal) Dopamin : Phenylalanin ,Tyrosin : Phenylalanin, Tyrosin 383 384 Stephan Gromers Biochemie-Skript Serotonin = 5-Hydroxytryptamin γ-Aminobuttersäure (GABA) 468) : Tryptophan : Glutamat (TA: 352ff; LP: 12.18) ‚?‘= Phosphatidylinosit-4,5-bisphosphat=Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat IP3-Wirkung: Ca2+ Freisetzung; Diacylglycerolwirkung: Stimuliert Proteinkinase C 12.19) 1) Phosphatidylinositol 2) Molekülklasse: Phospholipid 3) Funktion: Vorläufer von IP3, DAG (→daraus ggf. Arachidonsäure u.a) 4) Kommt in Membranen vor 5) Phosphorsäure 12.20) Aus Angiotensinogen wird durch das Enzym Renin das Angiotensin I das dann durch das Angiotensin Converting Enzym (ACE) (Angriffsort der ACE-Hemmer )zu Angiotensin II wird. Angiotensin II setzt dann das Steroidhormon Aldosteron frei. (RAAS) Für Physikumskandidaten eine Bonusrunde. Anm.: Die Wirkung von ATII ist stärker auf Vas afferens Vas efferens das Vas efferns der Niere als auf das Vas afferens. Folglich bewirkt ein ACE-Hem-mer (oder auch ATII-Rezeptor-antagonist) eine Reduktion der GFR (und damit einen leichten Creatininanstieg). ANF wirkt am Vas afferens. Man kann all dies leichter Primärharn überblicken, wenn man Vas afferens, efferens und Restglomerulum jeweils als Widerstände auffasst. Übrigens: Im aktuten Nierenversagen (=ARF) (z.B. durch Volumenmangel) gibt man häufig Furosemid (Lasix). Der durch die dadurch (ua.) gehemmte Na+Rückresorption würde eigentlich dazu führen, das mehr Na+ die Macula densa erreicht. Dies löst dort eigentlich die Reninsekretion aus, was wiederum duch die widerstandserhöhende ATII-Wirkung am Vas afferens zu einer weiteren Reduktion der GFR führen sollte (tubuloglomerulärer Feedback). Die Situation des ARF würde schlimmer. (Passiert auch mit den anderen Diuretika). Der Sensor der Macula densa ist nun aber der gleiche Carrier (Na+K+2Cl-) der durch Furosemid gehemmt wird. Dadurch wird diese Reaktion verhindert und die Diurese steigt wieder. Jetzt auch Kombi. mit anderen Diuretika mgl. 12.21) Das Enzym heißt PDE = Phosphodiesterase. NH2 N N N N O H2C cAMP: O O P - O 384 O OH 385 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.22) 1) Leukotriene, Prostaglandine (manche Autoren trennen hiervon noch die Prostacycline) 2) Enzündungsreaktionen, Thrombocytenaggregation (→low dose Aspirin!), Wehen, Mageschleimbildung 12.23) Verlagerung von Vesikeln mit Glucosetransportern (Glut-4) in die Plasmamembran (LP: 410ff), Aktivierung der Glykolyse und der Glykogensynthese- u.a durch Enzyminduktion → Glucose wird sofort weiterverarbeitet und damit entzogen → Konzentrationsgefälle Extra/intrazellulär wird nicht geringer. 12.24) Es sind die G-Proteine, die aus 3 Untereinheiten (α,β,γ) bestehen. GDP/GTP bzw. der Hormonrezeptor regelt ihre Aktivität. (TA: 384f; ST: 360f; LNC: 480ff) 12.25) Glucagonrezeptor, (trimere) G-Proteine, Adenylatcyclase(=Adenylylcylase), (Glucagon, aber das wollte wohl keiner hören). TA: 120 12.26) Glucocortikoide stimulieren die Gluconeogenese und steigernd dadurch den Blutzucker. In der Peripherie wird die Proteinbiosynthese gehemmt und die Proteolyse(!) und Lipolyse gefördert (→Morbus Cushing (spricht man ‚Kusching‘) "puffy face - chicky legs"). Dadurch steigt der Alaninspiegel im Serum. (LP: 885) 12.27) ..durch Decarboxylierung der Aminosr. Glutamat .... des Coenzyms Pyridoxalphosphat 12.28) Glucosetransporter werden aus dem Endomembransystem an die Plasmamembran verlagert. Dadurch erhöht sich die Zahl der Glucosetransporter an der Zellmembran. LP: 410ff 12.29) ..zB. Cortisol haben ... Gluconeogenese wird stimuliert. So werden Fructose1-,6-BPase, Pyruvatcarboxylase, Glucose-6-Pase, PEPCK (TA: 158f) induziert. Der Hormonrezeptorkomplex wirkt im Nukleus/Zellkern TA: 378f 12.30) Zu Bildung und Abbau von cAMP. Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen Bildung: ATP Enzym: Adenylylcyclase(=Adenlyatzyklase) cAMP + Pyrophosphat (PPi) Abbau: cAMP+ H2O Enzym: Phosphodiesterase (PDE) AMP 385 386 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.31) Name: Phosphatidylinostiol-4,5-bisphosphat (PIP2) Funktion: Vorläufer der second messenger DAG + IP3 12.32) A) Progesteron B) Testosteron (Androgen) C) Östradiol (Östrogen) (LP: 896) 12.33) Zu Bildung und Wirkung des Insulins. Insulin ist ein Peptidhormon. Es wird im Pankreas gebildet und gespeichert. Hohe Blutzuckerspiegel bewirken seine Ausschüttung. Die Bindung von Insulin an den Insulinrezeptor der Zielzelle bewirkt eine Autophosphorylierung des Rezeptors. (LP: 838 ff) 12.34) 1.) Diacylglycerol (DAG) 2.) IP3 3.) Arachidonsäure (TA: 390f) 12.35) Insulin wird in β-Zellen des Pankreas synthetisiert und gespeichert. Insulin bewirkt an Fettgewebe und Muskel den vermehrten Einbau von Glucosetransportern (GLUT-4) in die Plasmamembran. Diese Wirkung des Insulins tritt innerhalb von Minuten. (LP: 838ff) 12.36) Die Aufnahme wird durch Insulin stimuliert. Die geschieht durch den vermehrten Einbau von Glucosetransportern (GLUT-4) in die Zellmembran. (LP: 410, 844) 12.37) Das Protein heißt Cytochrom P 450 und besitzt als prosthetische Gruppe ein Häm. (TA: 318f; LNC: 966) 12.38) Hormon Durchdringen Plasmamembran Glucagon (Protein !!) Nein Thyroxin Ja Nein Noradrenalin an α1-Rezeptoren Cortison Ja Achtung ! Wenn es keinen sec. Messenger gibt muss man dass LP:850ff, 853ff, 875ff, 884ff Second messenger cAMP keiner IP3 (+ DAG) keiner auch hinschreiben !! 12.39) Die Glucoseaufnahme ist nur im Skelettmuskel und Fettgewebe denn nur dort findet sich der Transporter GLUT-4, der insulinabhängig in die Membran transloziert wird. Die anderen Organe wie Leber und ZNS sind insulinunabhängig. Insulin führt zu einer vermehrten Integration von Vesikeln mit GLUT-4-Transportern in die Plasmamembran des Skelettmuskels und des Fettgewebes. LP: 410ff 386 387 Stephan Gromers Biochemie-Skript 12.40) Was für eine nutzlose Frage, insbesondere wenn ohne klaren Bezug (Verdauung etc.) gefragt wird .... . Siehe Physiologie von Klinke-Silbernagel. Beispiele: Peptidhormon Sek. Botenstoff Steigert den Sekretionseffekt Sekretin cAMP HCO3--Sekretion, Gallensekretion Cholecystokinin/Pankreozymin IP3 Pankreasenzymmenge, Pepsinogensekretion GIP cAMP β-Zellen des Pankreas: Insulin Gastrin IP3 Belegzellen: HCl & Pepsinogensekretion GRP=Bombesin IP3 Gastrinsekretion 12.41) A. Adenylat-Cyclase B. Phospholipase A2 C. Proteinkinase C D. Phospholipase C E. Tyrosinkinase c) cAMP b) Arachidonsäure e) Calcium a) IP3=Inositoltrisphosphat d) Insulinrezeptor LP:847ff 12.42) a) Insulin erhöht die Glucoseaufnahme aus dem Blut b) Insulin aktiviert Enzyme der Gluconeogenese LP: 838ff c) Insulin ist ein Steroidhormon NEIN !! d) Insulin stimuliert die Translokation von GLUT4-Transportern in die Plasmamembran LP:412 e) der Insulinrezeptor ist ein rein cytosolisches Protein f) der Insulinrezeptor besitzt eine Tyrosinkinaseaktivität LP: 847f richtig/falsch richtig/falsch richtig/falsch richtig/falsch richtig/falsch richtig/falsch 12.43) Richtig ist sicher die (offizielle) Lösung C, Pankreaszellen. Diese werden ja durch äußere Stimuli (z.B. Blutglucose aber auch Hormone) zur Sekretion von Proteinen angeregt. Falsch ist D, die Hefezelle, die keine wirklich regulierte Proteinsekretion haben soll. Problematisch sind A und B. Man kann durchaus an diesen Zellarten regulierte Proteinsekretion untersuchen. So sezernieren ja einige (Vorhof)Herzmuskelzellen u.a. auch ANF (Atrialer natriuretischer Faktor). Epithelzellen sind z.T. auch zur regulierten Proteinsekretion befähigt (Epitheliale Drüsen!). Letztlich wurde alles außer D als richtig angesehen, wobei aber C dabei sein musste. 12.44) Vorstufe in der Biosynthese von Adrenalin ist C) Tyrosin Tyrosin→L-DOPA→Dopamin→Noradrenalin→Adrenalin (LP: 854) Aus Histidin wird Histamin und aus Tryptophan Serotonin gebildet. 387 388 12.45) A. Bildung ATP Stephan Gromers Biochemie-Skript Adenylatcyclase Enzym → cAMP + PPi (=Pyrophosphat) B. Abbau PDE(=Phosphodiesterase) Enzym cAMP + H2O → AMP C. cAMP aktiviert als Second Messenger die Proteinkinase A (PK-A)und vermittelt damit intrazellulär das Signal vieler extrazellulär wirkender Hormone. 12.46) Richtig sind B (Stimulierung der Glykogenphosphorylase) und E (Adenylatcyclaseaktivierung). LP: 850 ff A. Insulin erhöht die Glucoseaufnahme aus dem Blut in die Zellen C. Die Glycogenphosphorylase ist im aktiven Zustand phosphoryliert (PK-A Kaskade) D. Glucagon wird im endokrinen Pankreas (α-Zellen) synthetisiert 12.47) Insulin ist ein (Peptid)hormon, welches die Aufnahme von Glucose aus dem Blut in Muskelzellen erhöht/erniedrigt. Dadurch steigt/sinkt der Blutglucosespiegel. Insulin wirkt anabol/katabol. Insulin steigert/erniedrigt die Glycogensynthese. 12.48) Richtig: C (TA: 224). Alle anderen arbeiten mit G-Protein gekoppelten Rezeptoren und dann cAMP bzw. IP3/DAG 12.49) Lösung: C, ATP (Aufbau: ATP→ cAMP + PPi Abbau: cAMP+H2O→AMP) 12.50) Schwierige Frage. Richtig sind A und C. Zu B. Die Translokation wird u.a. durch die Aktivierung des Insulinrezeptors (einer Tyrosinkinase) stimuliert der dann über Phosphatidylinositol 3- Kinase die Proteinkinase B aktiviert beide können die Translokation von GLUT 4 stimulieren. Der genaue Weg ist noch unklar. LP: 848f. Die MAP-Kinasen spielen bei anderen Regulationsvorgängen eine Rolle (LP: 825). Die Synthese von Pregnenolon findet im Mitochondrium (LP: 882). Die nachfolgenden Schritte im glatten ER. E. Positiver Feedback. Es ist also umgekehrt (LP: 895) 12.51) Richtig sind B, D und E. A ist kompletter Nonsense (Wenn wir davon absehen das Arginin im Harnstoffcyclus gebildet werden kann TA: 183). NO liefert über eine lösliche Guanylatcyclase cGMP (C falsch) 388 389 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13 Lösungen zu „Blut, Plasmaproteine, Immunsystem“ 13.1) Die Verbindung heißt 2,3-Bisphosphoglycerat = 2,3-BPG H+ Anstieg erleichtert die O2-Abgabe CO2 Anstieg erleichtert die O2-Abgabe 2,3-BPG Anstieg erleichtert die O2-Abgabe 13.2) a) IgM sind stark erhöht .. in ersten Phase... b) IgG sind stark erhöht .. in zweiten Phase... c) IgE sind erhöht bei allergischen ... d) IgA sind dominierend in den Sekreten ...(→haben sekretorische Komponente welche sie vor Abbau durch Proteasen etwas schützt) (LP: 1138ff; TA: 300f) 13.3) Bei IgG: z.B Komplementbindungsstelle; Makrophagenbindungstelle; Rezeptorbindung für Plazentapassage 13.4) ...IgE sind über den FC-Teil auf der Oberfläche von Mastzellen gebunden. .... und es erfolgt eine Degranulation. Mediatoren: Histamin; Leukotriene; PAF ( Blutplättchen aktiv. Faktor) ; Prostaglandin D.; Empfehlung: Jan G. van den Tweel u.a.,ImmunologieDas menschl. Immunsystem,Spektrum-Verlag S165ff 13.5) Dicumarol: Vit. K Antagonist. Die Posttranslat. Glutamat-γ-Carboxylierung der Faktoren II,VII,IX,X bleibt aus, so dass diese nicht mehr voll funktionstüchtig sind. Heparin: aktiviert Antithrombin III,welches u.a Thrombin irreversibel hemmt (Daraus folgt: Wirkungseintritt Vit. K Antagonist: verzögert - Heparin: sofort ) EDTA und Citrat: Bilden Chelatkomplex mit Ca2+=Faktor IV 13.6) Die Umwandlung von Fibrinogen in Fibrin wird durch Thrombin (nicht Prothrombin !) katalysiert. Thrombin spaltet nach Arginin und Glycin. Dabei handelt es sich um eine proteolytische Reaktion. Es werden Glutamin=Gln- (nicht Glutamat) und Lysinreste verbunden (Dabei wird NH4+ frei ! LP: 1021) 13.7) ... Der T-Zellrezeptor der T-Killerzelle bindet an ein Antigenfragment auf der Zielzelle, welches von einem Protein des MHC (major histocompatibility complex ) 1 präsentiert wird. .... das CD8 (cluster of differentiation) ist an diesem .... (TA: 294ff; LP: 1122ff; Zum Verständnis von MHC 1 + 2 und des Antigenprocessing sei noch Spektrum der Wissenschaft; Okt./94; S.48ff allerwärmstens empfohlen ( → UB)). 389 390 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.8) Zuerst wird IgM dann IgG freigesetzt. Der Vorgang ist das class-switching wodurch die Antigenspezifität unverändert bleibt da es nur den FC-Teil betrifft. (ST: 397f; TA:302f) 13.9) Das mengenmäßig bedeutsamste Protein ist das Albumin welches übrigens kein Glykoprotein ist (~60% Rest:Globuline → Glykoproteine) . Funktionsbeispiele: Transport freier Fettsäuren; Bindung bestimmter Pharmaka; Vitamintransport; Hormontransport; Ca2+/Mg2+ und andere Kationen -Bindung; Bilirubinbindung (Siehe auch Kommentar zu 10.5); Anteil am onkotischen = kolloidosmotischen Druck (Der insges. ~24 mmHg beträgt); Pufferwirkung (Nichtbicarbonatpuffer) (LP: 1009ff; TA: 276f) 13.10) Sauerstoffträger: Hämoglobin; Myoglobin. Prosthetische Gruppe: Häm-Gruppe deren Zentralatom Eisen ist. Wertigkeit +2 (Fe2+). Zellgift: CO = Kohlenmonoxid (TA: 280f) 13.11) 1. Enzym: Glutathionperoxidase (GPx) Cofaktor: offizielle Lösung:Selen- (in best.Cys ist SH durch SeH ersetzt. → Selenocystein. Für diese Aminosäure gibt es kein einfaches Codon. Es gibt jedoch ein STOP-Codon und ein sog. SECIS-Element.=SElenoCysteine Insertations Sequenz). Diese ist etwas davon entfernt. An ihr erkennt die Zelle, dass diese STOP kein Stop ist, sondern der Auftrag ein Selenocystein einzubauen.) Mindestens genauso richtig ist Glutathion (GSH) R-OOH (Peroxid) + H+ + E-Cys-Se- → R-OH + E-Cys-Se-OH E-Cys-Se-OH + GSH → H2O + E-Cys-Se-SG E-Cys-Se-SG + GSH → E-Cys-Se- + GSSG + H+ ROOH + 2 GSH → H2O + GSSG + ROH Anm.: Bisher sind beim Menschen 3 Selenocysteinhaltige Enzyme bekannt: Glutathionperoxidase, Deiodinase und die wundervolle Thioredoxinreduktase 2. Enzym: Glutathionreduktase Cofaktor: FAD; NADPH (beide !) NADPH + H+ + GSSG → 2 GSH + NADP+ Dabei erfolgt der Elektronentransport über FAD Praktikum Erys 13.12) IgM und IgG können die Komplementkaskade aktivieren mit ihrem FC-Teil aktivieren. van den Tweel ua; Immunologie - Das menschl. Abwehrsystem, Spektrumverlag; S.59ff 13.13) Antikörper werden von Plasmazellen gebildet und sezerniert. Sie unterscheiden sich durch die bei den sezernierten fehlende Transmembrandomäne. 13.14) Bilirubin entsteht als Abbauprodukt von Häm/Biliverdin (Beides müsste richtig sein: Häm→ Biliverdin → Bilirubin; Wobei man vermutl. Häm hören wollte. TA: 194f; ST: 774) ...; wird mittels Albumin zur Leber transportiert (Siehe auch 10.5 Kommentar). Dort wird es mit Glucuronsäure verestert (wobei die Glucuronsäure den Alkoholanteil stellt !. 390 391 Stephan Gromers Biochemie-Skript Die Carboxylatgruppe und die Hydroxylgruppen dienen zur Erhöhung der Löslichkeit. ) und mit der Galle ausgeschieden. (Merke: Alles was nach Leberbearbeitung > ca. 700 Da wird überwiegend biliär ausgeschieden → ggf. Enterohepatischer Kreislauf möglich!) Erhöhte Bilirubinkonzentrationen im Blut findet man bei z.B : Symptom: Ikterus = Gelbsucht ; Krankheit: z.B Hepatitis (nicht immer mit Ikterus !), Gallengangstenose z.B. bei Gallenstein oder Pankreaskopftumor ; Hämolytischer Ikterus .... Man unterscheidet „direktes“ = verestertes = konjugiertes Bilirubin von „indirektem“ = unverestertes = unkonjugiertes Bilirubin Der klinisch i.B. gebräuchliche Terminus direkt/indirekt entstammt der Nachweisreaktion. Das „direkte“ kann ohne Vorbehandlung nachgewiesen werden. Das weiß aber meist keiner in der Klinik, so dass sich da verschiedene Mythen darum ranken. 13.15) Antikörper werden nur von sog. Plasmazellen hergestellt. Zelluläre Immunreaktionen werden vor allem von Lymphozyten ausgeführt, die im Thymus reifen und deshalb als TLymphocyten bezeichnet werden. Beide Zellarten entwickeln sich aus Stammzellen des Knochenmarks. (Das ist wohl mehr Histo.) 13.16) Die Antigenbindungstellen des IgG befinden sich an den Fab-Domänen (ab=antigen binding) des Proteins, die Makrophagenbindungsstelle auf dem FC-Teil (C=crystallizable) 13.17) Blutgruppe Ery-Antigen Antikörper im Serum A (~40% Bevölk. bei uns) A Anti-B B (~16% Bevökl. bei uns) B Anti-A AB (~ 4% Bevölk. bei uns) A und B keine gegen A oder B 0=H ( ~40% Bevölk. bei uns) weder A noch B Anti-A und Anti-B Antigen A: Hat als terminalen Zucker GalNAc, Antigen B: Gal Antigen 0: H. (Wasserstoff). A und B werden codominant vererbt. Die Antigene des AB0 kommen auf vielen Zellen vor. Anti A und Anti B sind (allermeist nur) vom Type IgM und somit nicht plazentagänig, im Gegensatz zu den evtl. bei Rhesus negativen Personen (d.h Sie besitzen die Antigene der Rhesusklasse nicht; ~ 15% der Bev.) nach Rhesusantigenkontakt gebildeten IgG. ( Bei genauer Betrachtung gibt es auch Fälle, in denen Anti-A / Anti-B auch mal vom Typ IgG sind. dies kann zur sog. AB-Inkopatibilität führen. Diese ist aber idR weit weniger dramatisch als die Rhesusinkopatibilität. Lehrbücher der Gynäkologie) Sie (AB0) gehören zu den Glykolipiden/Glykosphingolipide. LP: 1003ff; Physiobücher 391 392 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.18) Das abgebildete Immunglobulin stellt ein IgA-Molekül dar. Es kommt hauptsächlich im Bronchial-und Gastrointestinaltrakt vor.Es wird via Transcytose auf die Lumenseite gebracht, wobei ein Teil des Rezeptors,der für die Endocytose nötig ist, als sog. Sekretorische Komponente gebunden bleibt. Sie schützt vor Proteasen des Gastrointestinaltraktes. (LP:1139ff) Antigenbindungstelle markiert durch → 13.19) Welche Verbindung setzt die dargestellte Mastzelle frei, wenn die entsprechenden Antigen auf die IgE-Moleküle treffen. z.B Histamin / Leukotriene / Prostaglandin D / PAF / Heparin ... Die ausgelöste Reaktion heißt: Allergische Reaktion. (Die Zeichnung (Original!) ist nur mit dem Fragetext zu verstehen. Die IgE sind nämlich an einen Rezeptor gebunden und nicht, wie es in der Zeichnung erscheint, direkt an die Membran. LP: 1155f; Sehr gut: van den Tweel ua; Immunologie - Das menschl. Abwehrsystem, Spektrumverlag; Kapitel 11. Das Heparin dient übrigens wohl dazu, dass in Vesikeln hochkonzentrierte Histamin zu binden und somit die osmot. Wirkung zu senken) 13.20) A= Der Aminoalkohol Sphingosin B= Ein Fettsäurerest C= Oligosaccharid Sie gehören zu der Stoffgruppe der Glykolipide / Glykosphingolipide. (LNC: 392f) 13.21) "schwere Kette" "leichte Kette" Antigenbindungsstelle Makrophagenbindungsstelle Kohlenhydratkette ST: 396f =5 =4 =1 =2 =3 13.22) Zelle A: TC-Zelle = T-Killerzelle. Das Antigenfragment ist 2 (1 = T-Zellrezeptor, 3 = MHC 1 der Zielzelle) Das Schema stammt aus dem ST: 403. Zum Verständnis von MHC 1 + 2 und des Antigenprocessing sei noch ein Artikel aus Spektrum der Wissenschaft; Okt./94; S.48ff allerwärmstens empfohlen ( → UB). 13.23) Fab: Antigenbindung Fc: z.B Komplementbindungsstelle; Makrophagenbindungstelle; Rezeptorbindung für Plazentapassage ST: 396; TA:300 392 393 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.24) Bildung : Prothrombin, Thrombin Auflösung : Plasminogen, Plasmin Klasse : (Serin)Proteasen TA: 290ff 13.25) 1) A: die höhere Kurve ist das Hämoglobin in Lösung (1) (weil ohne 2,3-BPG) die tiefere/flachere Kurve ist das Hb im Ery (2) (mit 2,3-BPG) B: die höhere Kurve ist das fötale Hb (1) die tiefere/flachere ist das mütterliche Hb (2) 2) Sie heißt 2,3-Bisphosphoglycerat Das Kind hat zusätzlich einen höheren Hb-Gesamtgehalt ! (Mutter 120 g/l Fetus 180 g/l) Anm.: In der Originalfrage wurde die linke Abbildung als fötales Hämoglobin angegeben. Das kann nicht sein, denn dessen Affinität zu 2,3-BPG ist niedriger als die von adultem und in Abwesenheit von 2,3-BPG ist die O2-Affinität des HbF noch geringer (ST: 163). 13.26) a) Carboanhydrase b) Chlorid (Hamburger-Shift) c) Magen (offiziell), Niere TA: 282f 13.27) a) Nur B-Zelle 2 trägt den entsprechenden Rezeptor (→ Klonale Selektion) b) Plasmazellen c) dem sezernierten Antikörper fehlt die Transmembrandomäne 13.28) C ist falsch (obwohl das manche Ärzte immer noch nicht wissen und bei jedem Schnupfen ein Antibiotikum verschreiben. Manche wissen es und argumentieren: Verhinderung einer bakteriellen Superinfektion. Bei den Influenza Viren bringt es ggf. sogar was, weil einige Bakterien durch die Sezernierung von lytischen Enzymen die Viren erst befreien. Ist der Infekt aber erst mal da bringt es nix mehr. Was die Mikrobiologen sonst noch dazu sagen dürft ihr Euch dann im 2. klinischen reinziehen). Penicillin hemmt die Transpeptidase, ein bakterienspezifisches Protein. Was man (Virus) nicht hat, kann man (Penicillin) auch nicht hemmen! Der Rest findet sich im Kapitel Viren im LP ab 302ff wieder. Ad F: Nun ja. Alte Lateiner wissen: virus,viri (neutrum) = Das Gift. Wie bereits vor Jahren von mir prophezeit hat der Duden sich jetzt der Sprachwirklichkeit angepasst. TIP: Schreibt an Grünenthal GmbH, 52220 Stolberg und bittet um F. Daschner, Antibiotika am Krankenbett (Gibt es auch zu kaufen, dann aber €15 DM, lohnt sich ab 3. Klin.) 13.29) IgE binden ...Mastzellen (und Basophile Granulocyten) IgG können die Plazentaschranke passieren IgA können über Epithelbarriere .... (Deswegen Sekretorische Komponente, Können dann Antigen neutralisieren und (neuere Erkenntnis) Abwehrenzyme modulieren) IgM sind für primär.... (Siehe auch 13.2) 393 Stephan Gromers Biochemie-Skript 394 13.30) ...als 3g im Hämoglobin enthalten. Fe3+-speichernde Protein (Apo)Ferritin gebunden. .... im Blut für Fe3+ heißt (Apo)Transferrin. LP: 704f 13.31) ..auslöst UV-Licht/ Sonnenstrahlung ; Schäden: Thymindimere ST: 851f 13.32) T-Zellrezeptor = 1; Antigenfragment = 2; MHC 2 = 4; CD4-Protein = 3 Wer genau hinsieht merkt, dass das nicht ganz stimmt ! Hier ist kein MHC 2 sondern ein MHC 1 abgebildet (α-Kette und β2-Mikroglobulin erkennbar , MHC 2 hat zwei Untereinheiten, die beide Transmembrandomainen haben (ebenso wie T-Zellrezeptor)). 13.33) a) Die Plasmaproteine sind negativ geladen,wandern also zum Pluspol = Anode b) Fraktion I= Albumin (~60%) (dann: α1-Globulin 2%; α2-Globuline ~4%; β-Globuline 12%) Fraktion V: γ-Globuline (16%) c) Albumin hat den niedrigeren isoelektrischen Punkt.Da der Puffer alkalisch ist, sind die Proteine negativ geladen. Albumin hat mehr negative Ladungen, was dadurch zum Ausdruck kommt, dass es schneller zur Anode gelaufen ist. Die γ-Globuline haben sich nur wenig bewegt, haben also bei pH=8,6 weniger negative Ladungen als Albumin. Der isoelektrische Punkt ist nun der pH, bei dem eine Substanz nicht mehr geladen ist, sich also nicht mehr im elektrischen Feld bewegt. Albumin hat sich noch deutlich bewegt, die γGlobuline kaum. Albumin würde erst bei niedrigeren pH Werten ausreichend protoniert werden, um ungeladen zu sein. d.h. aber auch, dass es einen niedrigen pI=Isoelektr. Punkt hat. (PS: Das ist nicht ganz sauber erklärt, da im Feld nach Ladung und Molekülgröße getrennt wird. Albumin ist leichter als die γ−Globuline; was auch ein Grund für deren Trägheit ist.) (LP: 1010f; Lehrbuch der klin. Chemie und Pathobiochemie von Greiling/Gressner) Ähm, dass das nicht in den falschen Hals kommt. Das Bild in der Aufgabe ist etwas unschön (unabhg. vom Kurvenverlauf): Was Ihr da seht ist bereits eine Auswertung der Elektrophorese. Diese produziert nämlich nur Balken von Proteinen, die dann gefärbt werden und deren Extinktion gemessen wird. Aus der relativen Absorption wird dann das dargestellte Diagramm gezeichnet. (Auch das etwas vereinfacht) Elektrohorese - Färben Densiometrische Auswertung + 13.34) ...Wirkung von Interleukinen. TA: 294f 13.35) ca. 3 Wochen also c. Nach Janeway, C.A. et al., Immunologie, 5. Auflage, 2002, Spektrum Verlag, Heidelberg: 394 395 Stephan Gromers Biochemie-Skript Immunglobulin Mittlere Plasmakonzentration in g pro Liter Mittlere Halbwertszeit in Tagen IgG 14.0 (≈ 80%) 23 IgM 1.5 5 IgA 2.1 6 IgD 0.04 3 IgE 0.0003 2.5 13.36) ..wird von Makrophagen synthetisiert. ... durch Wirkung auf T-Helferzellen. (TA: 278) 13.37) Albumin: 3 g/100 ml IgG: 1 g/100ml IgA: 0,1 g/100ml Na+: 145 mM Ca2+:2 mM 13.38) Membranverankertes/membrangebundenes Immunglobulin 13.39) Richtig ist IgM a) trifft auf IgM zu b) Trifft auf alle Immunglobuline zu (Die H-Kette heißt jeweils wie das Immunglobulin nur mit griech. Buchstaben µ,α,δ,ε,γ) c) Trifft auch auf IgM zu d) IgM und IgG 13.40) Blutgruppen A,B,AB 13.41) Die Spenderblutgruppe ist 0. Begründung: Die Erys agglutinieren nicht mit AntiA und Anti-B. Der Test mit dem Spenderserum zeigt das dieses Anti-A und Anti-B enhält. 13.42) CO2/HCO3--System, Hämoglobin, Plasmaproteine. 13.43) a) Fibrinogen: 3 Tage (LP: 1023 5 d) b) Chylomikronen: 15 min. c) Immunglobulin G: 3 Wochen (23 Tage; siehe 13.35) 13.44) Heparin ist ein gerinnungshemmendes ... hat zahlreiche negative Ladungen... durch intravenöse Gabe des positiv geladenen Antidots Protamins aufgehoben werden (LP: 1023) 13.45) a) Lebercholesterin: b) langkettige Fettsäuren: c) Leber TAG: d) Darm-TAG: LDL / VLDL (Primär VLDL, Menge jedoch in LDL) an Albumin VLDL Chylomikronen (TA:278f; LP: 616ff) 395 396 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.46) [2,3-BPG] im Ery c) (ST: 528 4000 µM=4 mM. Anm.: [Hb]= 5mM) 2,3-BPG verschiebt die O2-Bindungskurve von adultem Hb nach rechts Seine Konzentration steigt bei Höhenanpassung ([2,3-BPG] ↑steigt wenn [O2]↓. Aufgrund der Alkalisierung des intraerythrocytären pHs welcher die 2,3 BPG-Phosphatase hemmt und die Phosphofructokinase aktiviert wird mehr 1,3 BPG gebildet. Etwa 20% davon werden zu 2,3 BPG (im Ery !!) LP: 994ff; TA 282f) 13.47) HLA: c (=MHC); Lymphokine: d (z.B. IL-1 & 2); Anaphylatoxine: b(TA: 294ff); Antigen: a 13.48) ..durch Plasmin .... durch Urokinase/tPA=Gewebeplasminaktivator; (Streptokinase) TA:292f 13.49) A) CD4, T-Helferzelle (wg. MHC 2 an APC); B) CD8; Cytotoxische T-Zelle (wg. MHC 1) TA:296f; LP: 1130ff 13.50) 6 Wochen sind hier 2 Halbwertszeiten. Nach der 1. noch 60 mg/l nach der 2. 30 mg/l. Allgemein.: C0 / 2Halbwertszeiten hier also 120 mg/l / 22 13.51) Komplement benötigt mind. 2 Fc-Fragmente zur Aktivierung, dass IgM bringt derer 5 sterisch günstig angeordnet mit (IgG nur 1). LP: 1148ff, TA: 298f 13.52) IgE binden an den Fc-Rezeptor auf Mastzellen IgM werden als erste Antwort auf einen Kontakt mit einem Antigen ausgeschüttet. IgA sind die häufigsten Antikörper in Speichel, Tränenflüssigkeit, Sekreten der Lunge und des Intestinaltrakts. IgG sind die einzigen plazentagängigen Antikörper. LP:1138f; TA:300f 13.53) T-Helfer-Zellen erkennen ein Antigen, das als MHC 2. präsentiert wird. Cytotoxische TLymphocyten erkennen Antigen, das von MHC 1 präsentiert wird. Auf der Zelloberfläche reifer Erythrocyten werden keine MHC Proteine präsentiert. Anm.: MHC 1 = HLA A,B und C auf allen kernhaltigen Zellen; MHC 2= HLA DP, DQ, DR nur auf speziellen Antigen präsentierenden Zellen; z.T., auch andere nach spezieller Stimulation. Taschenatlas der Immunologie, 46f+50ff 13.54) Die Gesamtmenge an Eisen im Körper eines erwachsenen Menschen beträgt ca.: 3-5 g. 396 397 Stephan Gromers Biochemie-Skript Das Transportprotein für Eisen im Blut ist Transferrin. Das wichtigste Eisenspeicherprotein im Gewebe ist Ferritin . Der größte Teil des körpereigenen Eisens (fast 70%) ist in Häm(oglobin) gebunden Anmerkung: Ab etwa 20 g (z.B. bei Hämochromatose; kommt es zum Bronzediabetes (Zerstörung der Inselzellen des Pankreas und Stimulation der Melaninsynthese durch Glutathionverbrauch in der Haut) und zur Leberzirrhose. Auch eine digitalisrefraktäre Herzinsuffizienz ist nichts ungewöhnliches. Der tägliche Umsatz (z.B. durch Verlust aus dem Darm durch abgeschilferte Zellen) beträgt ca. 12 mg pro Tag, bei Frauen wg. der Regelblutung mehr (15 mg); Schwangere 30 mg. Aufgenommen wird nur Fe2+, im Blut aber findet sich Fe3+ (ist etwas weniger toxisch da schlechter Fenton-Reaktionen) Das Bindungsvermögen des Blutes ist mit ca. 3-4 mg Eisen/l Plasma gering. Also nur wenn es nicht anders geht i.v. geben (und dann niemals mit Vit. C), denn freies Eisen ist toxisch ! (Übrigens ist für Kinder eine Dosis von 3 g oral letal! Dies ist einer der Gründe warum verschluckte Münzen ggf. gastroskopisch entfernt werden müssen). 13.55) a) Richtig, die Lebensdauer eines Erythrocyten beträgt ca. 4 Monate (=120 Tage) b) Richtig. Im Erythrocyten wird 2,3-Bisphosphoglycerat produziert dieses erleichtert die Sauerstoffabgabe im Gewebe c) Falsch. Erythrocyten besitzen keine Mitochondrien und müssen daher ihren Energiebedarf allein über den Abbau von Glucose decken. Für Fettsäuren bräuchten sie ja Mitos. d) Richtig. Der Hämoglobingehalt des Blutes eines Erwachsenen beträgt ca. 12-16 g/100 ml bei Frauen und 14-18 g/100 ml bei Männern (Anm.: 100 ml= 1 dl daher oft 14 g/dl) 13.56) Ja, die Gene für MHC Proteine in höheren Eukaryonten sind polymorph (d.h. es gibt für das Gen mehrere Allele in der Bevölkerung. Nur deshalb gibt es ja die Abstoßung). Nein, auf Erythrocyten werden keine MHC 1 Proteine präsentiert. Ja, T-Helfer Zellen erkennen Antigene, die ihnen von MHC 2 Proteinen präsentiert werden. 13.57) Die Funktion des Anionenkanals ist der Austausch von Cl- und HCO3-. Dieser Transport benötigt keine Energiezufuhr. Es handelt sich um einen Antiport (ST: 334). 13.58) Cave ! Gefragt wurde nach dem Glykolipid ! Daher darf bei 0 nicht stehen weder A noch B.. LP: 1003f A A Anti B B B Anti A AB A+B --- / Weder Anti A noch B 0 H Anti A + Anti B 13.59) Die chemische Bindung ist ein Amid. Dabei wird NH3=Ammoniak abgespalten. (LP: 397 398 Stephan Gromers Biochemie-Skript 925) Und wer so was lernt ist selber schuld. 13.60) Der Peak 1 repräsentiert IgM, diesem folgt Peak 2 mit IgG. Peak 3 ist der Boost-Peak mit ebenfalls IgG. 13.61) a) EDTA (da es bei der zur Antikoagulation notwendigen Dosierung auch andere Ionen bindet die essentiell sind) b) Heparin c) Dicumarol d) Aspirin 13.62) A = CD8 (Merkmal der T-Killerzellen); B = präsentiertes Antigen; C = MHC 1 (da Körperzelle); D = T-Zell-Rezeptor. (ST: 399 + 403; LP: 1143ff; 1072f; TA: 296f) 13.63) … ist das Heparin (genauer wäre Heparine). Dieses Molekül hat eine stark negative Ladung. Die Wirkung tritt sofort ein und kann nicht durch Vitamin K antagonisiert (da ja Antithrombin III aktiviert wird und Vitamin K nur Einfluss auf γ-Carboxylierung bei II, VII, IX, X sowie Prot.S+C hat) werden. 13.64) Dem Erythrozyten fehlt die Proteinbiosynthese-Maschinerie (KEIN Kern). Er kann daher das ausgefallene G6PDH (im Gegensatz zu anderen Körperzellen) nicht mehr nachsynthetisieren. Der Pentosephosphatweg ist jedoch sein (quantitativ) einziger NADPH liefernder Stoffwechselweg. Der Erythrozyt benötigt NADPH zur Regeneration von Glutathion (GSH) aus GSSG die wiederum der Reparatur von Schäden und Entgiftungsfunktionen dienen. 13.65) Die Komponenten des IgG sind: 2 leichte und 2 schwere Ketten. Diese werden durch Disulfidbrücken zusammengehalten. LP: 1135 13.66) Die Antigene müssen den T-Zellen an MHC Klasse I (HLA A/B/C) oder MHC Klasse II (HLA DR/DP/DQ) gebunden präsentiert werden, um von Ihnen als Antigen erkannt zu werden. Alle (außer Erythrozyten) Körperzellen tragen MHC I auf ihrer Oberfläche. MHC II jedoch nur immunkompetente Zellen, Makrophagen,Monozyten, Langerhans-Zellen (nicht verwechseln mit den Inseln des gleichen Herren im Pankreas), B-Lymphozyten, APC-Zellen etc. LP: 1124f 13.67) Richtig sind die Antworten (A),C und D. A: Beim Antigenerstkontakt wird zunächst IgM gebildet. Die ersten IgM-Antikörper finden sich bereits nach etwa 4-5 Tagen nachweisen. Später kommt es zur Bildung von IgG (auch beim Zweitkontakt), sog. Class-Switching. Leider ist aus der Aufgabe nicht zu ersehen ob nach dem Erstkontakt gefragt wird. Ob sich da bereits nach 2 Tagen spezi398 399 Stephan Gromers Biochemie-Skript fisches IgM nachweisen lässt weiß ich nicht (meine Bücher sagen ab frühestens 3-4 Tagen), sicher reicht die Konzentration zu diesem Zeitpunkt noch nicht für eine Schutz aus. B: An den Schleimhäuten findet sich überwiegend IgA (zwei Y-Antikörper verbunden über die sog. sekretorische Komponente oder J-Kette), somit ist B falsch. LP: 1138f C: Zur Auslösung der Komplementkaskade werden zwei benachbarte „Y-Antikörper“ benötigt. Da IgM diese sozusagen schon mitbringt, ist es sehr effektiv. Nur IgG (genauer sogar nur IgG1-3) und IgM können den (klassischen) Weg der Komplementaktivierung auslösen. C ist also richtig. LP: 1148 D: Ein IgM besteht aus 5 Y-förmigen Antikörpern und hat somit 5× so viele leichte und schwere Ketten wie IgG. Damit 5×2=10 schwere und 10 leichte. (D richtig) LP: 1138f 13.68) Albumin wird in der Leber gebildet. Es transportiert u.a. langkettige Fettsäuren, Bilirubin, Ca2+, verschiedenste Pharmaka. 13.69) Achtung ! Hier wird nach eine Gruppe von Proteinen gefragt !!! Diese Gruppe heißt Akut-Phase-Proteine. Diese werden (überwiegend) in der Leber gebildet (was ihr Euch wohl schon gedacht habt ). LP: 1014ff 13.70) Merke: Blut = Blutzellen (i.B. Erythrozyten) + Plasma Serum = Überstand des geronnenen Plasmas Gefragt war nach Serumproteinen. Hämoglobin ist in den Erys und sollte möglichst NICHT im Serum sein. Beispiele: Albumin Transport von: langkettigen Fettsäuren, Ca2+, Bilirubin α1-Antitrypsin Hemmt Elastase Haptoglobin Bindet freies Hämoglobin Transferrin Eisentransport Fibrinogen Blutgerinnung Immunglobuline Antikörper Coeruloplasmin Cu2+-Transport … Weniger geeignet sind die Proteohormone, da sie oft nicht zu den Plasmaproteinen gezählt werden 13.71) 1 Ja, die Makrophagenbindungsstelle ist C-terminal am Fc-Fragment Richtig 2 Ja, es gibt zwei Leichtkettenarten: Kappa (κ) und Lamda (λ). Das Richtig hat sogar eine gewisse Relevanz bei Tumoren die Leichtketten produzieren 3 Nein, reife Erythrozyten haben weder MHC II noch I auf der Richtig Oberfläche 399 Falsch Falsch Falsch 400 Stephan Gromers Biochemie-Skript 4 Ja, Haptene (Sammelbegriff für niedermolekulare Substanzen die Richtig für sich nicht immunogen sind) binden an Körperproteine (aber auch andere Makromoleküle). Erst dieser Zusammenschluss löst primär eine Immunantwort aus. Später kann dann auch das Haptene alleine erkannt werden. Falsch 13.72) Erythrozyten beziehen ihre Energie aus der anaeroben Glykolyse. Sie benötigen ihr ATP insbesondere für die Aufrechterhaltung der osmot. Verhältnisse via Na+K+-ATPase sowie die Synthese von Glutathion. 13.73) Zuerst wird IgM, dann IgG freigesetzt. Der Vorgang heißt Class switch (=Klassenwechsel) bzw. DNA-Rekombination. (LP: 1142) 13.74) A. Phagocytose, Lysozym, Defensine LP: 1122ff; Taschenatlas der Immunologie B. Die Funktion der B-Zellen ist letztlich als Plasmazelle die Produktion von Antikörpern, Aktivierung: 1. Bindung von Antigen über B-Zellrezeptor und internalisierung, 2. Präsentation von Antigen (MHC II) und Interaktion mit T-Helferzellen, 3. Aktivierung zur Produktion von Antikörpern über spezifische Cytokine TA: 294ff Diese Frage eignet sich hervorragen für Romane und noch besser zum verschleudern von viel Zeit. Immer erst auf die Anzahl Punkte schielen ! 13.75) a) FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid) nebenbei: Flavus = gelb b) Weil der pathologische EGRAC-Wert durch Flavinmangel bedingt ist und dieses vor allem in Fleisch und anderen tierischen Nahrungsmittel vorkommt, die die für Blutbildung weiteren wichtigen Bestandteile wie insbesondere Eisen und Vitamin B12 enthalten. c) Grösser, weil der Quotient aus FAD-gebundener GR und freier Glutathionreduktase (GR) in den Wert einfließt. Vgl. Praktikumsskript + [ApoGR] EGRAC= [HoloGR] =1[ApoGR] [HoloGR] [HoloGR] d) Fettsäureabbau, oxid. Decarboxylierung von Pyruvat, Citratcyclus, Atmungskette 13.76) A) 1a) IgA kommt vor allem in Sekreten vor 2b) IgM ist ein Pentamer 3d) IgE aktiviert Mastzellen (stimmt nicht ganz. Erst wenn Antigen gebunden hat und zwei IgE’s verbrückt) 4c) IgG ist mengenmäßig das bedeutendste Immunglobulin in Serum Zu 4c: Immunglobulin IgG IgM IgA IgD IgE Plasmakonz. in 14.0 1.5 2.1 0.04 0.0003 g pro Liter (≈ 80%) 400 401 Immunglobulin Halbwertszeit in Tagen Im Serum Stephan Gromers Biochemie-Skript IgG 23 IgM 5 Monomer Pentamer IgA 6 IgD 3 IgE 2.5 VD J C α Monomer (im Serum Monomer Monomer selten Dimer, wird aber Dimer bei Sekretion) B) Ursprünglich richtig sind offiziell: 1,2,3 1: Naive B-Zellen tragen auf ihrer Oberfläche viele membrangebundene Immunglobluline insbesondere der Klassen IgM und IgD. Reife Plasmazellen exprimieren hingegen nur wenig Oberflächen Immunglobulin (S. 377. Janeway, C.A. et al., Immunologie, 5. Auflage, 2002, Spektrum Verlag, Heidelberg). 2: IgG passiert die Plazentaschranke, im Gegensatz zu den anderen Immunglobulinklassen. Allerdings gibt es bei den IgG’s nochmals Subklassen (und zwar derer 4). Davon sind nur die Subklassen IgG1 (exzellent), IgG2 (na ja) und IgG3 (gut) plazentagängig. IgG4 hingegen lausig bis nicht (S. 389. Janeway, C.A. et al., Immunologie, 5. Auflage, 2002, Spektrum Verlag, Heidelberg). 3: Die Aussage ist so etwas unglücklich. Natürlich Cγ1 haben nur die Immunglobuline, die vom selben B-Zellklon ausgehen identische leichte Ketten. Das ist hier wohl gemeint. Beim Class-Switch (IgM zu IgG wird nur Cγ3 Cγ2b das Transkriptionsprodukt des konstanten Teils der schweren Kette verändert. Dies geschieht durch somaCδ Cγ2a tische Rekombination, bei der ein Teil der DNA (mit den Schwerkettensequenzen anderer ImmunglobulinCµ Cε klassen herausgeschnitten wird). Allerdings gibt es noch somatische Mutationen die die leichten Ketten verändern können C VDJ α 4: IgM ist nicht plazentagängig 5: Problematisch. Wurde als Falsch gewertet, jedoch kommt bei den B-Zellen z.B. im Zentrozytenstadium sehr wohl IgG auf der Membran vor (S. 23; Burmester et al., Taschenatlas der Immunologie, 1998 Thieme, Stuttgart). Insbesondere B-Gedächtniszellen tragen ebenfalls IgG (bzw. IgA) auf der Oberfläche (Markerprotein ! s.S. 310. Janeway, C.A. et al., Immunologie, 5. Auflage, 2002, Spektrum Verlag, Heidelberg). 13.77) Standardfrage – kommt immer wieder: A. Hemmung der Cyclooxygenase Ab) Durch Asprin=Acetylsalicylsäure B. Komplexierung von Calciumionen Bc) EDTA C. Aktivierung von Antithrombin III Cd) Heparin(e) D. Hemmung der Carboxylierung von Gerinnungsfaktoren Da) Cumarinderivate 401 402 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.78) A. Langkettige Fettsäuren werden insbesondere an Albumin gebunden im Serum transportiert B. Cholesterol wird insbesondere in HDL und LDL im Plasma transportiert. Die Farge selber ist unschön, denn es wird nie „vor allem“, d.h. ≥50% Cholesterol (bzw. sonstige “Mehrheit”) transportiert. • HDL (High-density lipoproteins) 55 % Protein 17 % Cholesterole 4 % TAG • LDL (Low-denisity lipoproteins) 23 % Protein 45 % Cholesterole 10 % TAG • VLDL (Very low-density lipoproteins) 10 % Protein 19 % Cholesterole 50 % TAG • Chylomikronen 2 % Protein 4 % Cholesterole 85 % TAG C. Achtung ! Hier wurde nicht nach dem Standard, der Hypercholesterolämie, sondern der Hypertriglyceridämie gefragt: Ursachen einer Hypertriglycerinämie: • Defekt der Lipoproteinlipase (LPL) (Häufigkeit sehr selten) • Defekt des Apo-C II (Aktivator der Lipoproteinlipase) (Häufigkeit sehr selten) Raritäten als Lösungen. Die vergleichsweise häufigeren • Familiäre Hypertriglyceridämie (auto. dom.) Erhöhte hepatische VLDL-Sekretion (Häufigkeit 1: 500) • Apolipoprotein Phänotyp E 2/2 = Apo E 2-Homozygotie (1:100 aber nur 1:5000 klin. Manifestation) • Daneben gibt es noch die kombinierten Störungen (also mit Hypercholesterolämie) , z.B. genet. Überproduktion von Apo B 100 sind nicht angegeben, wohl weil man die Ursachen nicht so richtig kennt. D. Triacylglyceride werden insbesondere in VLDL u. Chylomikronen transportiert (s.o.) 13.79) Richtig sind B, D und E Glutathion ist ein Tripeptid aus Glutamat, Cystein und Glycin (B richtig) und kein Steroid (A falsch). Oxidiertes Glutathion wird im Erythrozyten (und auch andernorts) von der FAD-abhängigen Glutathionreduktase (E richtig) unter NADPH-(und nicht NADH)-Verbrauch zu GSH reduziert (C falsch). Es wird nicht am Ribosom synthetisiert (die nutzen dem Ery ja gar nicht mehr! Kein Kern für DNA → keine mRNA) sondern muss an zwei Enzymen separat erfolgen (D richtig) (u.a. auch wegen der γ-„Peptid“-Bindung): γGlutamylcysteinsynthetase + Glutathionsynthetase (die GSH-Synthese ist neben der Na+K+ATPase der wichtigste ATP-verbrauchende Prozess im Erythrozyten !!). 13.80) A. Kommen als Pentamere vor: d) IgM B. Stark erhöht in der 2. Phase der Immunreaktion auf unbekanntes Antigen c) IgG C. Stark erhöht bei allergischen Reaktionen und Parasitenerkrankungen b) IgE D. Stark erhöht in der 1. Phase der Immunreaktion auf unbekanntes Antigen: d) IgM E. Sie dominieren in den Sekreten des Gastrointestinal- und Bronchialtraktes a) IgA F. Sie kommen als Dimere vor a) IgA G. Sie sind placentagängig c) IgG 402 403 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.81) A. Blutgruppe Antikörper im Serum A d) nur Anti-B-IgM B c) nur Anti-A-IgM AB a) weder Anti-A-IgM noch Anti-B-IgM 0 b) Anti-A-IgM und Anti-B-IgM B. Die erythrozytären-AB0-Blutgruppenantigene gehören überwiegend zu den Glycolipiden (Glykosphingolipide). LNP: 1003f 13.82) A. Antigene werden auf der Oberfläche von B-Lymphozyten und Makrophagen in Verbindung mit MHCII (HLA-DR/DP/DQ) präsentiert. Die Antigenfragmente dieser Zellen entstehen in Lysosomen. B. Die in A. beschriebenen antigenpräsentierenden Zellen werden von CD4-positiven THelferzellen erkannt. C. Die Erkennung erfolgt über den T-Zellrezeptor und CD4/CD8-Co-Rezeptoren 13.83) A. Beim AB0-System werden Unterschiede in den Kohlenhydratresten von Glykolipiden als Antigen erkannt: b) richtig. (a: Protein beim Rhesus, für c ist mir bei Blutgruppen kein Beispiel bekannt) B. Da ihr Partner homozygot Rhesus-positiv ist, wird das Kind sicher Rhesus-positiv sein (wenn wir Spontanmutationen mal auschliessen wollen). Damit wird die Mutter bei dieser Schwangerschaft (genauer meist bei der Geburt) möglicherweise sensibilisier. Damit ist jedes weitere Kind gefährdet, da es ja (da Mann homozygot) ebenfalls Rh-positiv sein wird. Somit kann nur d) richtig sein. 13.84) A. Naive B-Lymphocyten exprimieren auf der Zelloberfläche einen B-Zellrezeptor, der strukturell mit einem Immunglobulin des Typs M, (daneben auch D) ...verwandt ist. B. B-Lymphocyten prozessieren bakterielle Antigene in den Lysosomen und präsentieren diese anschliessend zusammen mit MHC IIauf der Zelloberfläche. C. B-Lymphocyten können sich zu Plasmazellenumwandeln, die Antikörper / Immunglobuline sezernieren. 13.85) Richtig sind A, C, E, G. B ist falsch, weil Chylomikronen zu etwa 80% Triacylglycerole enthalten, D ist falsch weil für den reversen Transport die Aufnahme in HDL erfolgt weswegen F ebenfalls falsch ist (HDL ist protektiv!) 13.86) Lösung: A3, B2, C4, D1. Ein Klassiker. 403 404 Stephan Gromers Biochemie-Skript 13.87) Richtig sind B, C. Da es der Fc-Teil ist ist A (Fab) falsch. Das Komplementsystem zerstört eine markierte Zelle und ist daher nicht an der vorausgehenden Antigenprozessierung beteiligt. Mit MHC I reagieren die TC-Zellen via CD8. 13.88) Die Bildung von Fibrin aus Fibrinogen wird durch Thrombin (Faktor IIa) katalysiert. Dabei handelt es sich um eine limitierte Proteolyse. An der Quervernetzung der Fibrinmonomere, die durch eine Transamidase (Faktor XIIIa) katalysiert wird, ist die Aminosäure Lysin und Glutamin beteiligt. 13.89) 3→4→1→2→5 3. Antigenprozessierung und Präsentation durch Antigen-präsentierende Zellen 4. Aktivierung von T-Helferzellen durch professionelle Antigen-präsentierende Zellen 1. B-Zellaktivierung durch T-Helferzellen 2. B-Zellproliferation 5. Antikörperproduktion und -sekretion 13.90) Falsch (und damit die richtige Lösung) ist E, den Hämoglobin ist ein Heterotetramer (α2β2). B ist die WHO-Definition einer Anämie (knapp 90% der Weltbevölkerung haben weniger!). A ist interessant, denn die bedeutet, das sie bei einer schweren Anämie eine Cyanose (Sauerstoffarmut) gar nicht mehr wahrnehmen können (zumindest nicht am Lippen“rot“ bzw. blau) 404 405 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14 Lösungen zu „Verdauung“ 14.1) Trypsin spaltet hinter(=auf Carboxylseite) Lysin und Arginin (basische Aminosäuren) H3+N-Val-Leu-Lys-Ser-Arg-Leu-Thr-COO- (Per Def. vom N zum C Terminus) ⇑ ⇑ Es entstehen die Spaltprodukte: 1) Val-Leu-Lys 2) Ser-Arg 3) Leu-Thr 14.2) Aussage B und E sind unbestritten richtig. Bei Aussage C muss man rechnen: H+ + HCO3- → CO2 + H2O Ergo aus 100mmol HCl (Mengenangabe ! Nicht mM !) 100mmol CO2 1000mmol entspricht bei 37oC ~25 l (Normalwert bei Standardbed. 22,4l) 100mmol entspricht bei 37oC x x=25l ×100mmol/1000mmol=25l × 0,1=2,5 l Somit ist auch Aussage C richtig (Anm. In Klausur keine schriftl.Rechnung verlangt) Nun zu A Richtig ist natürlich, das CO2 abgeatmet wird. Man unterschlägt hier aber, dass im Magen zur Bildung der Salzsäure CO2 benötigt wurde: Magen : H2O + CO2 → HCO3- (Blut) + H+ (Magen→Duodenum) Duodenum bzw. Pankreas : H2O + CO2 → HCO3- (Duodenallumen) + H+ (Blut) Lumina (Blut u. Duodenum) : HCO3- + H+ → H2O + CO2 Zwar ist das CO2 das im Magen verwendet wird wohl nicht identisch mit dem, das im Duodenum/Pankreas verwendet wird (Darum ist die Aussage vermutlich richtig), in Summe aber diese Formulierung zumindest unglücklich. Und nun zu D (ist angeblich falsch und somit die Richtige Lösung). Richtig ist zwar, dass das Pankreas wohl die Hauptmenge des HCO3- bildet. Laut Junqueira/Carneiro;Histologie; Springer bilden sie aber einen alkalischen Schleim und laut Klinke/Silbernagel ist dies z.T durch HCO3- Sekretion bedingt. Somit ist die Aussage leider nicht falsch genug. Auf jeden Fall sehr speziell. [Anm.: Der Ausdruck Bicarbonat für Hydrogencarbonat hat sich leider eingebürgert. Ich möchte an dieser Stelle meinen persönlichen Unmut darüber äußern: Der Ausdruck stammt aus dem Vergleich von "Soda" Na2CO3 und "Natron" NaHCO3. Bei der Bildung dieser Verbindungen aus CO2 und NaOH erhält man zunächst das Na2CO3 und später das NaHCO3. Da es pro Na+ doppelt so viel CO2 (im Natriumcarbonat "0,5" CO2 je Na+) gebunden hat, nannte man es früher auch "doppeltkohlensaures Natron" und das Anion eben Bicarbonat. Wie man aber sieht, hat "Natron" nicht zwei Carbonate,wie der Name suggeriert, sondern streng genommen noch nicht einmal eins. Es handelt sich ja um Hydrogencarbonat. Somit unterschlägt der Ausdruck Bicarbonat das nicht unwesentliche Proton im Hydrogencarbonat und suggeriert zwei Carbonate. (Das ich natürlich auch Ausdrücke wie Primäres Phosphat, Natron, Soda oder Calcium als Kalzium... hasse dürfte klar sein.) ] 405 406 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.3) Chylomikronen werden in Darmmucosazellen gebildet. Ihre Funktion ist der Transport von Nahrungsfetten. (LP: 616f; TA: 278f; LNC: 1121 für Interessierte ApoB48→ alternatives Splicing) 14.4) Trypsin spaltet hinter(=auf Carboxylseite) Lysin und Arginin (basische Aminosäuren) H3+N-Gly-Lys-Asp-Ala-Tyr-Arg-Leu-Thr-Val-COO- (Per Def. vom N zum C Terminus) ⇑ ⇑ Es entstehen die Spaltprodukte: 1) Gly-Lys 2) Asp-Ala-Tyr-Arg 3) Leu-Thr-Val 14.5) ....beteiligte Enzym ist Pepsin (besser: sind Pepsine; außerdem gibt es bereits im Speichel einige, allerdings fast bedeutungslose Proteasen. Siehe Klinke/Silbernagel ). Es wird im Magen als Pepsinogen (besser: Pepsinogene) synthetisiert.. Die aktive Form entsteht durch Proteolyse. (pH<3) ..., ...wird es als Endopeptidase bezeichnet. 14.6) Sie heißt Taurocholsäure (Taurin: H3N+-(CH2)2-SO3-) / Gruppe: Gallensäuren. Sie wird/werden in der Leber synthetisiert. Sie dient der Emulgation von Lipiden und wird aus Cholesterin gebildet. Neben Taurin findet auch die Aminosäure Glycin Verwendung. Die verschiedenen Gallensäuren haben unterschiedliche pKs-Werte. Dies ist sinnvoll um sich den verschiedenen pH-Werten im Verlauf des Dünndarms anzupassen. Der Körpergesamtgehalt an Gallensäuren beträgt ~6g. Dies macht verständlich warum der Körper auf den enterohepatischen Kreislauf angewiesen ist. Primäre Gallensäuren: werden von der Leber gebildet: Cholsäure und Chenocholsäure. Sekundäre Gallensäuren: werden aus diesen durch Reduktion am C7 von den Darmbakterien gebildet. Chenodesoxycholsäure, Lithocholsäure. Gallensäuren sind übrigens im Experiment cancerogen auf (Dickdarm)zellen. Eine Theorie besagt, dass manche Darmtumoren bei fettreicher Nahrung durch die Gallensäuren - die dabei vermehrt ins Colon gelangen- entstehen. Der Schutz durch Ballaststoffe wird dabei ua. wie folgt erklärt: Enterocyten brauchen best. kurzkettige Fsr. (können durch Bakos aus Ballaststoffen gebildet werden) die jedoch für entartete Zellen toxisch sind. Durch den mutagenen Effekt der Gallensäuren (bei zuviel Fett und zuwenig Ballast) werden jedoch auf Dauer resistente Zelllininen selektiert. Dies umso mehr, als weitere Noxen durch die verlängerte Darmpassage länger Kontakt haben. Bitte, das ist nur EINE (und dazu noch unbewiesene, wenngleich nette) Theorie. 14.7) a) Es ist das Pepsin (eigentlich besser Pepsine) b) H+ der Magensäure, dann autokatalytisch durch aktiviertes Pepsin c) Gastrin oder Histamin (deswegen auch H2-Blocker) 14.8) a) Das Hormon ist Sekretin. 406 407 Stephan Gromers Biochemie-Skript b) Es wird ins Blut sezerniert (Ach nee?!) c) Es wirkt auf das Pankreas (aber auch auf Gallenblase/Gallengangsystem) d) Hydrogencarbonat /HCO3(Klinke/Silbernagel Physio) 14.9) a) Enzym heißt: Trypsin b) Proteasen (aus Brunner-Drüsen) c)"Enterokinase" = Enteropeptidase 14.10) ..produzieren HCl=Salzsäure. ...das Gas Kohlendioxid=CO2 auf.... Enzyms Carboanhydr(at)ase zu Kohlensäure/H2CO3, welche in Hydrogencarbonat/HCO3- u... 14.11) Trypsin spaltet hinter(=auf Carboxylseite) Lysin und Arginin (basische Aminosäuren) H3+N-Gly-Val-Leu-Arg-Met-Lys-Leu-Thr-Val-COO- (Per Def. vom N zum C Terminus) ⇑ ⇑ Es entstehen die Spaltprodukte: 1) Gly-Val-Leu-Arg 2) Met-Lys 3) Leu-Thr-Val 14.12) ..ist ein (Glyko)protein (Der Kohlenhydratanteil schützt vor Verdauung), wird im Magen (Parietalzellen=Belegzellen) gebildet und dient zur Resorption von Vitamin B12 (Cobalamin) 14.13) ...mit Hilfe von Gallensäuren erleichtert. Katalysiert wird die Spaltung durch (Pankreas) lipase(n). . Die Spaltprodukte werden passiv in die Mucosazellen transloziert und dort zu Triacylglycerinen resynthetisiert, die in Chylomikronen verpackt werden und an die Lymphe abgegeben werden. LP: 1094f; TA: 278f 14.14) Pankreaslipase ist nicht interkonvertierbar (dies trifft nur auf intrazelluläre Enzyme zu), auch findet es sich nicht an der Oberfläche vieler Zellen. Wäre sie dort, würde sie die Membranfette verseifen, die dann als Kalkseifen ausfallen. Dies ist z.B der Fall bei der Pankreatitis → Kalkspritzer im Röntgenbild (bei chron. Pankreatitis), [Ca2+] Abfall bei akuter (Prognostisch wichtiger Parameter!). Der Abbau der VLDL und Chylomikronen erfogt durch die Lipoproteinlipase. Pankreaslipase wird nicht als Proenzym, sondern direkt als aktives Verdauungsenzyme sezerniert. Pankreaslipase spaltet Triacylglycerole (="Triglyceride") i.B. in freie Fettsäuren u. 2Monoacylglycerol. Dabei ist die Colipase und die Emulgation durch Gallensäuren wichtig. Somit sind richtig: 2 und 5. 14.15) Die drei wichtigsten Hormone dürften wohl sein: Gastrin, Sekretin, (CCK) Cholecystokinin. HCl-Sekretion: Gastrin HCO3--Sekretion: Sekretin (CCK: Pankreasenzymsekretion, Gallenblasenkontraktion) 407 408 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.16) Dargestellt ist die Fettverdauung u. Resorption. Die Spaltprodukte werden von der Mucosazelle aufgenommen. Sezerniert werden von ihr Chylomikronen u. Glycerin. 14.17) Der apikale Transporter muss gegen ein Konzentrationsgefälle Glucose aktiv eintransportieren (Na+-Glucosecotransport), basolateral genügt erleicherte Diffusion. (LP: 1093) 14.18) inaktiv sezerniert werden Phospholipasen u. Proteasen. 14.19) .. des Hormons Gastrin. ...Sekretion von HCl=Salzsäure aus den Belegzellen und von Pepsinogen aus den Hauptzellen. 14.20) x-te Wiederwiederwiederholungsfrage ! Also: (Pankreas)Lipase, Carboxylesterase,Prokolipase, RNAase, DNAase 1+2, Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Proelastase, Procarboxypeptidase; α-Amylase, Prophospholipase A2. Wichtig ist das –ogen bzw. das Pro-. (nur eben nicht bei i.B Lipase!) 14.21) .....des Hormons Cholecystokinin = CCK.... aus den Azinuszellen des Pankreas. 14.22) ...reichlich vorhandenen Gallensäuren sind für die Spaltung der Fette zu Fettsäuren und 2-Monoacylglyerolen absolut notwendig. .... in Form von Chylomikronen, wo sie durch Lipoproteinlipase wieder gespalten werden. 14.23) ...durch das Hormon Gastrin und das biogene Amin Histamin ... (Ne Bonusrunde) Daneben auch Acetylcholin. 14.24) ..stammen aus dem Blut...Austausch gegen HCO3- in die Belegzellen/Parietalzellen 14.25) ...das Hormon Gastrin und das biogene Amin Histamin...... durch H+/K+-ATPase 14.26) Proteine: Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase Kohlenhydrate: Amylase, Maltase... Nukleinsäuren: RNase, DNase, Polynucleotiddasen Lipide: Lipase; Cholesterolesterase; Phospholipase A2 LP: 1082; TA: 266ff 408 409 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.27) Hormon: Choleystokinin/Pankreozymin (CCK/Pz). Es lässt die Gallenblase kontrahieren und setzt damit Galle in Duodenum frei (oder macht hässliche Schmerzen wenn da irgendwo ein Steinli sitzt. Beim Gallen(blasen)gangstein kommt es dann zu langanhaltenden Schmerzen (fälschlich als Gallenkollik bezeichnet) bedingt durch die entstehende Ischämie. Physiobücher, LP: 1089: 14.28) Richtig ist b, da Aus dem Abbauprodukt der Fettsäuren - dem Acetyl-CoA – können Tiere keine Glucose aufbauen (ST: 645f) 14.29) Magensaft: 2.0 (Mischung aus Belegzellsekret und ungesäuertem Rest). Sekret der Belegzellen des Magens: 0.8. Spaltförmiger Raum zw. Magenepithel und Mucinschicht: 6.5. (Deswegen sind Zellen geschützt) 14.30) Im sauren Magensaft liegt Acetylsalicylsäure überwiegend protoniert und somit ungeladen vor. Dadurch wird es leichter in die Zellen des Magens aufgenommen als im Dünndarm, wo es durch den alkalischen pH deprotoniert vorliegt und dadurch Zellmembranen kaum durchdringen kann. 14.31) gestörten Verdauung von Lipiden/Triacylglyceriden. ... Störung der Rückresorption der Gallensäuren im (terminalen)Ileum/Dünndarm. ... wichtige Vitamin B12. 14.32) Chymotrypsin Pankreas Chymotrypsinogen Pepsin Magen Pepsinogen Aminopeptidase Dünndarm(mucosa) Aminopeptidase 14.33) Die Salzsäurebildung erfolgt in den Belegzellen = Parietalzellen des Magens. 409 410 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.34) Der Transportmechanismus ist der H+-Cotransport. Findet ihr wohl nur im LP: 1096f aus dem auch das folgende modifizierte Bild stammt. 14.35) Das Phasenproblem wird durch die Emulgierung mit Galle(nsäuren) gelöst. (TA: 270ff) 14.36) Am Stärkeabbau sind beteiligt (ST: 496f) (Anm.: Die Produktfrage ist schwammig): 1. α-Amylase Produkte: Oligosaccaride/Dextrine sowie Maltose und Maltotriose 2. α-Dextrinase/Oligosaccharidase Produkt: Maltose/Glucose 3. Maltase/Disaccharidasen Produkt: Glucose 14.37) zelluläre Antwort auf Sekretin im Pankreas: Über cAMP vermehrte alkalische Flüsigkeitssekretion sowie Enzymsekretion. Cholecystokinin/Pankreozymin (CCK/PZ) wirkt auf die Zellen des exokrinen Pankreas /Pankreasazinuszellen. Die zelluläre Antwort auf CCK/PZ-Stimulation des Pankreas besteht in der Ca2+-vermittelten Vermehrung des Verdauungsenzymgehaltes des Pankreasssekretes (daher Pankreozymin). CCK/PZ steuert zudem die Gallenblasenkontraktion (daher Cholecystokinin) (LP: 1089f) 14.38) Die Sekretion des Pankreassekrets wird insbesondere gesteuert durch CCK-PZ=Cholezystokinin-Pankreozymin (sorgt für verdauungsenzymreicheres Sekret und für Gallenblasenkontraktion) sowie Sekretin (erhöht das Pankreas-Sekretvolumen). 14.39) Die Organellen heißen Vesikel oder sekretorische Granula. Sie werden durch Exozytose freigesetzt. Über die Definition von Vesikeln als Organellen wurde noch viel gestritten.... 410 411 Stephan Gromers Biochemie-Skript 14.40) Gastrin sorgt für ein Ansäuerung des Magensaftes. Gastrin wirkt indirekt (via Gastrinrezeptor und sec. Messenger Ca2+/DAG) auf die luminale H+/K+-ATPase des Magens. Die rasch einsetzende HCl-Sekretion ist wohl auf den Einbau präformierter Vesikel mit H+/K+-ATPase in die luminale Membran zurückzuführen. So etwas abzufragen, als sei es bereits Lehrbuchwissen, ist grenzwertig. 14.41) Die Fragestellung ist falsch. Die Schleimhaut besteht aus Zellen auf der sich Schleim befindet. Hier wurde offenbar nur der Schleim gesehen. Dieser besteht aus Mucinen. Diese Proteoglykane/Glykoproteine sind aus einem Proteinkern mit vielen Oligosaccharidseitenketten aufgebaut („Pfeifenputzer“ Siehe Abb. und LP: 1080f) 14.42) Die Protonen werden aus CO2 und H2O über die Carboanhydrasereaktion gebildet. CO2+H2O→H2CO3→H+ + HCO3-. Transport erfolgt durch die H+/K+-ATPase (s.a. 14.33) 14.43) A Ja, GIP (heisst heute nicht mehr „gastroic inhibitory peptide“ sondern „Glucose-dependent insulin-releasing peptide“) aus den KZellen stimuliert die Insulinfreisetzung und senkt HCl-Freisetzung. Auch die Motilität des Darmes wird reduziert. Wirkt via [cAMP]↑ B Ja, am Bürstensaum spalten die Disaccharidasen C Nein, Sekretin wird bei zu saurem pH im Dünndarm freigesetzt um den Magen zu drosseln D Ja, α-Amylase und Ptyalin katalysieren die gleiche Reaktion. Sie sind Isoenzyme. Das macht manchmal klin. Probleme, wenn jemand hohe Amylasewerte im Plasma hat. Dies muss nicht immer am Pankreas liegen, sondern kann auch von den Speicheldrüse im Mundbereich (i.B. Parotis, beim Zähneknirschen) kommen Richtig Falsch Richtig Richtig Falsch Falsch Richtig Falsch 14.44) Es sei am Rande erwähnt, das die Angabe mit 50-100 g Protein so nicht stimmt. Der Stan411 412 Stephan Gromers Biochemie-Skript Chymus darderwachsene (70 kg, 175 cm...) benötigt nur lediglich etwa 32 g Protein um nicht in eine negative Stickstoffbilanz zu kommen. 50 - 100 g sind lediglich in unserer westlichen Welt der Schnitt (LP: 684f). But well... Nahrungsproteine werden im Magen durch Pepsin (e) und im Duodenum durch Trypsin, Chymotrypsin, Elastase, Carboxypeptidase A. Carboxypeptidase B, Aminopeptidase gespalten. Die Verdauungsenzyme des Duodenums werden in Form inaktiver Vorstufen, genannt Zymogene/Proenzyme , im (exokrinen) Pankreas in Sekretionsgranula gespeichert. Die Aktivierung der inaktiven Formen der Verdauungsenzyme im Darm wird durch Enteropeptidase (=“Entero-kinase“) initiiert. 1 Energie-abhängig Richtig Falsch 2 Energie-unabhängig Falsch Richtig 3 Jede Aminosäure besitzt ein eigenes Transportsystem Falsch Richtig Der letzte Teil ist sehr sinn- Die Aktivierung der Pankreaszymogene voll, denn 1 & 2 fragen abso„Enterokinase“ = lut dasselbe ab. Die Aminosäuren werden überwiegend Enteropeptidase aus Brunner-Drüsen gruppenspezifisch (z.B. für basische Aminosäuren) absorbiert (LP: 1096f). Die Aktivierung der Zymogene wird zwar durch die EnteropeptidaTrypsinogen Trypsinogen se initiiert. Dies trifft aber nur Spaltet nach EnteroEntero Entero-Lysin & Arginin auf Trypsin zu. Enteropeptipeptidase peptidase Trypsin dase spaltet Trypsinogen und das gebildete Trypsin aktiviert Chymotrypsinogen Chymotrypsinogen Chymotrypsin nun seinerseits die anderen Proelastase Proelastase (u.a) Elastase Zymogene (inkl. TrypsinoProphospholipase Prophospholipase Phospholipase gen). 14.45) A. ... Mengen ihrer Produkte in .....Granula auf. ....Diese Freisetzung wird als regulierte/stimulierte Sekretion bezeichnet. B. der Verdauungsenzyme durch Cholecystokinin.(CCK)=Pankreozymin stimuliert. ... wirkt über IP3-abhängige Rezeptoren, die eine Erhöhung der intrazellulären CalciumKonzentration LP: 1089f 14.46) apikale Membran: Na+-abhängiges, sekundär aktives spezifisches Transportsystem basolaterale Membran: erleichtere Diffusion durch Transporter aus der GLUT-Familie (GLUT 1). LP: 1092 + 412 14.47) Gallensäuren werden aus Cholesterol synthetisiert und im Duodenum/Dünndarm für die Resorption von Lipiden / Fettsäuren benötigt. Gallensäuremangel kann durch mangelnde Rückresorption im terminalen Ileum (oder Dünndarm. Darm allein oder Dickdarm gibt zurecht keinen Punkt) bedingt sein. Die Rückresorption und Sekretion dieser Gallensäuren 412 413 Stephan Gromers Biochemie-Skript durch die Leber wird als enterohepatischer Kreislauf bezeichnet (dieser ist nötig, da das Pool nur ca. 6 g beträgt, aber wir täglich mind. 10 g zum Fettverdau (bei normaler Diät) brauchen). 14.48) … wir durch Emulgierung der Nahrungsfette mit Hilfe von Gallensäuren erleichtert. Katalysiert wird die Spaltung durch das Enzym (Pankreas)Lipase. …. Diese Triacylglycerine werden in Chylomikronen verpackt und an die Lymphe abgegeben. 14.49) A. Das Hormon heißt CCK/PZ = Cholecystokinin = Pankreozymin B. Es lässt die Gallenblase kontrahieren 14.50) Verdauung A. autokatalytisch bei pH 1-2 durch limitierte Proteolyse. B. Enteropeptidase (=“Enterokinase“) C. Sekretin stimuliert überwiegend die Hydrogencarbonatsekretion. CCK/PZ tut dies deutlich weniger (PZ=Pankreozymin) 14.51) Die Salzsäuresekretion im Magen erfolgt in den Parietalzellen/Belegzellen und wird durch das Hormon Gastrin oderHistamin oder Acetylcholin stimuliert. Die Mucinproduktion erfolgt in den Nebenzellen des Magens und wird durch cholinerge Reize, Sekretin, Prostaglandine stimuliert. Die Mucinbildung wird durch Glucocorticoide oder Aspirin gehemmt. 14.52) Richtig sind B und C. Die Zymogenaktivierung erfolgt durch Proteasen (i.B. Trypsin). Gallensäuren haben im Magen eigentlich nichts verloren (und wenn (galliger Reflux) führt dies öfter zu einem Ulcus). Die Synthese erfolgt in der Leber. 413 414 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15 Lösungen zu „Antibiotika, Virostatika, Cytostatika“ 15.1) Sie hemmen kompetitiv die Dihydrofolatreduktase. ST: 792f (Bei Interesse: DHFR im Aminosäurestoffwechsel ST: 680) ;LNC: 931ff ; TA: 402f 15.2) a) Hemmung der Bakterienzellwandsynthese: Penicillin (ST: 212ff; TA: 254f) b) Hemmung der Folsäuresynthese in Bakterien: Sulfonamid (Für Mensch ist Folsäure ein Vitamin; TA: 242; Was man nicht bilden kann, kann man auch nicht hemmen) c) Hemmung der Bindung der Aminoacyl-tRNA an die Acceptorstelle: Tetracyclin Hemmung der Translation (ST: 948; TA: 254f; LP: 280) d) Hemmung der DNA-abhg. RNA-Polymerase: Rifampicin Transkriptionshemmer für Prokaryonten (Eukaryonten α-Amanitin RNA-Polymerase II); ST: 895; (898), LNC: 1079; TA: 254f e) Cys-Reste in Proteinen: Iodacetat (dito Iodacetamid; ST: 206f)→hemmt Glykolyse u.a 15.3) a) DNA-Gyrase: Nalidixinsäure (dito Novobiocin) ST: 840 b) Bindung der RNA-Polymerase an Promotorsequenzen: Rifamycin??? (Diese Lösung ist die einzig mögliche da a,c,d eindeutig sind . Laut ST: 895 ist aber gerade die Promotorbindung nicht gehemmt, sondern die Bildung der 1. Phosphorsäurediesterbindung. Laut Prof. Schirmers Skript ist die Lösung ~ okay ) c) Ribosomales A-Zentrum: Tetracycline (ST: 948; TA: 254f); LP: 280f) d) Folsäuresynthese: Sulfonamide (TA: 254f) 15.4) 1e: 5-Fluoruracil hemmt die Thymidylatsynthase (Suicidinhibitor) ST: 792f 2c: Iodacetamid ist ein SH-Blocker: R-SH +ICH2-COO- → R-S-CH2-COO- + H+ +I- (ST: 206f) 3b:Puromycin ist Aminoacyl-tRNA Analogon. Es "klaut" die Proteinkette ST: 942f; TA: 254f 4d:Allopurinol ist ein Xanthinoxidasehemmer. ST: 796f 5f: Actinomycin (D) ist ein interkalierendes Agens, das die RNA-Synthese ( Transkription) hemmt.ST: 896f (Nicht verwechseln mit Antimycin A→Oxid. Phosphor. ST:572f) 6a: Penicillin hemmt die Zellwandsynthese der Prokaryonten. ST: 212ff; TA: 254f 15.5) a) Bakterienzellwandsynthese: Penicillin ST: 212ff; TA: 254 b) Folsäureantagonisten: Sulfonamide (Diese Lösung ist falsch, da Sulfonamide die Bildung der Folsäure behindern. Sie sind PABA(=p-Aminobenzoësäure) Antagonisten. Leider ist keine entspr. Lösung vorgesehen) TA: 254f c) Bindung der Aminoacyl-tRNA an die Akzeptorstelle: Tetracycline ST: 948f; LP: 280 d) DNA-abh. RNA-Polymerase: Rifampicin ST: 895f 414 415 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.6) 70S Ribosomen: Bakterien 80S Ribosomen: Eukaryonten a) Puromycin (ST: 942f; TA: 254f) b) Diphterietoxin (ADP-Ribosylierung mit NAD+, Ähnlich: Choleratoxin, Pertussistoxin u.a, Sie hemmen nur andere Enzyme. ST: 794f) c) (in der Aufg. fehlt auch im Original .. wird gehemmt) Tetracycline (ST: 948) d) Chloramphenicol (ST: 948. Bei Eukaryonten: Cycloheximid). Das Zeug wurde früher (DDR sogar bis kurz vor der „Wende“) auch viel am Menschen eingesetzt. Nachdem aber Fälle von aplastischer Anämie auftraten wurde seine Verwendung stark eingeschränkt. Heute nur noch Reserveantibiotikum. 15.7) ..und greift die Zellwand/Mureinschicht an. ..die glykosidische Bindung ... gespalten.Enzymgruppe der Glykosidasen/Hydrolasen einzuordnen. ST: 220ff 15.8) Penicillin besteht aus L-Valin und L-Cystein und greift in die Zellwandsynthese ein (indem es die DD-Transpeptidase und damit die Quervernetzung hemmt). Resistente Bakterien besitzen eine β−Lactamase oder Penicillinase (ua.). ST: 212f; LP: 595f Cystein Valin HO O O N CH3 R NH S CH3 O 15.9) Thema in Variationen (TA: 254f; LP: 280, 595f; ST: 212f;948) 1) Penicilline, Cephalosporine, Bacitracin, Vancomycin 2) Tetracycline, Aminoglykoside, Erythromycin,Puromycin, Chloramphenicol 3) Sulfonamide (Achtung: Nicht Methotrexat→ ist eine Dihydrofolatreduktasehemmer, nicht der Folsäuresynthese selbst. Außerdem nicht gegen Bakos. Für diese: Trimethoprim. In Kombination mit Sulfonamid als Cotrimoxazol in diversen Präparaten, z.B. Bactrim®) 15.10) 1) Inhibitor der Thymidylatsynthase ist 5-FU=5-Fluoruracil 2) Enzym: Dihydrofolatreduktase (DHFR) 3) Inhibitor der DHFR: Methotrexat (TA: 402f; ST: 680) 15.11) Der Mechanismus von Azido-Thymidin=Zidovudin=AZT (links) bzw. Didanosin=2´,3 ´-Didesoxyinosin (rechts) beruht auf einer relativ spezifischen Hemmung der Reversen Transkriptase. Hierfür muss es jedoch erst in der Zelle aktiviert werden (Phosphorylierung, wirtseigene Kinase) Erkrankungen: HIV-Infektion, AIDS (Didanosin ist Zidovudinalternative, weniger Knochenmarkstoxisch) 415 416 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.12) EF-2 ADP-Ribosylierung durch Diphterietoxin.(ST: 794; LP: 280) ADP-Ribosylierung eines stimulatorischen G-Proteins durch α-Untereinheit des Choleratoxins (LP: 741; ST: 986). Dies bewirkt eine Hemmung der GTP-Spaltung, das G-Protein ist daueraktiv. Das Krankheitsbild mit den Reiswasserdurchfällen dürfte bekannt sein. Ebenso die α-Untereinheit von Enterotoxine von E. coli oder Campylobacter jejuni. Diese Lösungen wären auch richtig. Pertussistoxin hingegen macht es mit einem inhibitorischen G-Protein. 15.13) ...entlang von Spindelfasern/Mikrotubuli aktiv.... Zellgift: Colchicin / Vincristin. Mechanismus: Hemmung der Tubulinpolymerisation zur Mikrotubulibildung. 15.14) Diphterietoxin katalysiert die ADP-Ribosylierung der EF-2 Translokase wodurch die Proteinbiosynthese gehemmt wird. Der Rest hat nichts mit Diphterietoxin zu tun. 15.15) Der Rest ist der ADP-Ribosylat . Die Aminosäure ist hier ein Arginin (es sind auch möglich Lys, Asn). Eine Erkrankung wäre die Cholera (aber auch Pertussis, bestimmte E. Coli-Infekte oder Campylobacter jejuni. Nicht so gut Diphterie, da diese kein regulatorisches Protein hemmt. Ob alle hier genannten Arg nehmen weiß ich nicht (s.a. 15.12)) 15.16) Es wird das Enzym Glycerinaldehydphosphatdehydrogenase (GAP-DH) gehemmt. Dabei wird ein katalytisches Cystein modifiziert. Enzym-SH+ ICH2-COO- → Enzym-SCH2-COO-+ HI. (Ob die Frage nach der Reaktionsgleichung nötig war?!) 15.17) Das Diphterietoxin hemmt mittels der A-Untereinheit enzymatisch durch ADP-Ribosylierung den Eukaryontischen Elongationsfaktor 2 (eEF2) wodurch die Proteinbiosynthese gehemmt wird. Das Coenzym ist NAD+. (LP: 280f) 15.18) 1.F. Methotrexat hemmt die Dihydrofolatreduktase 2.C. Nalidixinsäure hemmt die DNA-Gyrase (Nalidixinsäure wird fast nicht mehr eingesetzt. Heute verwendet man Ciprofloxacin, L-Ofloxacin (Tavanic®) etc.) 3.E Iodessigsäure blockiert den Cysteinrest der GAPDH (Keine klin. Anwendung) 4.D. Allopurinol hemmt die Xanthinoxidase (Verwendung bei Gichtpatienten) 5.A. Penicillin hemmt die Bildung der Zellwand von Bakterien 6.B Sulfonamide ist ein Folsäureantagonist für Bakterien. (Sulfonamide sind übrigens die Mutter viele Medis. So z.B. der Sulfonylharnstoffe (orale Antidiabetika), Azetazolamid (Diuretikum), Thioharnstoffe (Hyperthyreose)) 416 417 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.19) A) Richtig, Viren haben entweder DNA oder RNA als genetische Information. B) Richtig, Retroviren sind RNA-Viren (sonst müssten sie ja nicht „Retro“ schreiben RNA⇒ DNA). C) Richtig, Interferone sind körpereigene Proteine, die von virusinfizierten Zellen gebildet werden. D) Richtig, das Pockenvirus ist ein DNA-Virus E) Falsch, Phagen sind Viren die Bakterien befallen. Viren die spezifisch T-Lymphozyten haben per se keinen eigenen Namen. Es gibt aber die Human T-Lymphocyte Viren (HTLV). F) Falsch, zur kausalen Therapie einer Virusinfektion werden keine Antibiotika eingesetzt. 15.20) Substrat der ADP-Ribosylierung: NAD+ (LP: 280f) Toxin für inhibitorisches Gi-Protein : Pertussis Stimulatorisches Gs-Protein : Cholera (LP: 741; ST: 986) Eukary. Elongationsfaktor 2 : Diphtherie.(ST: 794; LP: 280f) 15.21) Die Verbindung heißt a) 5-Fluorouracil. Sie wird therapeutisch genutzt zur Behandlung von Tumoren (überwiegend gastrointestinale Tumoren). Dabei wird die Bildung von dTMP aus dUMP gehemmt (Hemmt Thymidylatsynthase) (TA: 402f) 15.22) Sucht Euch etwas aus. Siehe auch Pharmabücher wie „Forth-Henschler-Rummel-Starke“ Antibiotikumklasse Gehemmt Reaktion β-Lactame (Penicilline, Cephalospor- Zellwandsynthese (Mureinquervernetzung) durch ine) sowie Monobactame (Aztreo- Hemmung der DD-Transpeptidase. Die Monobacnam) und Carbapeneme (Imipenem, tame und Carbapenem sein nur etwas am β-LacMeropenem) tamringsystem modifiziert Makrolidantibiotika (Erythromycin) Hemmen die Elongation bei Translation Lincosamine (Cindamycin) Ribosomale Proteinsynthese während Elongation. Cave: Stören Makrolidwirkung !! Tetracycline Hemmung der Aminoacyl-tRNA-Bindung am bakteriellen Ribosom Aminoglykoside (Kanamycin etc.) Falschablesen (Missreading) der mRNA mit Nonsenproteinbildung. Wirken nur bei aeroben Bakterienstoffwechsel!! Chinolone (Ciprofloxacin, etc.) Hemmen die Gyrase und damit DNA-Repli-kation Sulfonamide Hemmen Folsäuresynthese durch p-Aminobenzoesäureantagonismus Diaminopyrimdine (Trimethoprim) Hemmen Dihydrofolatreduktase Rifampicin DNA-abhängige RNA-Polymerase 417 418 Chloramphenicol Stephan Gromers Biochemie-Skript Hemmt Peptidyltransferase des an der 50S-Untereinheit des bakteriellen Ribosoms Nitroimidazole (Metronidazol etc.) Schädigen die DNA insbesondere im anaeroben Milieu durch Aktivierung der Ausgangsverbindung im Metabolismus. Strangbrüche. Risiko auch für Mensch ! Glykopeptidantibiotika (Vancomycin Hemmen Mureinquervernetzung an mehreren etc.) Stellen iB. durch Hemmung der Bausteine. Nur gegen Gram-positive Fusidinsäure Hemmt Dissoziation des Elpongationsfaktor-GGDP-Komplexes während der Translation Bacitracin Hemmt Dolichol-PP-Spaltung. Achtung !! Keine systemische Anwendung ! 15.23) Enzym Substanz Wirkungsweise Xanthinoxidase Allopurinol Suizidhemmung Glycerinaldehydphosphatdehydrogenase Jodacetat irreversible Hemmung (GAPDH) Phosphofructokinase-1 Citrat allosterische Hemmung Pyruvatdehydrogenase ATP Interkonversion Das Allopurinol ein Suizidhemmer ist, steht leider weder im neuesten großen Löffler noch im Taschenatlas korrekt, sondern wird dort weiterhin als „kompetitiver Hemmstoff“ angegeben. Dies ist jedoch falsch. Allopurinol wird von der Xanthinoxidase für das substrat gehalten und von ihr zum Oxypurinol, welches fest an das aktive Zentrum gebunden bleibt (kompetitiv würde wieder abgehen). Die Rückkehr des Mo4+ zum Mo6+ wird unterbunden (ST: 797f) ATP ist auch ein allosterischer Inhibitor der PFK-1 (LP: S.423 Tabelle 13.6). Auch kann ATP allosterisch die Pyruvatkinase hemmen. Die Interkonversion ist eine Spezialität des Leberenzyms (LP: 425). Somit ergeben sich Probleme bei der Zuordnung. Aber es gab nur für die hier angegebene Lösung Punkte. 15.24) A. Transkription B. Zellwandsynthese (bei Bakterien) C. Folsäuresynthese D. Thymidinsynthese E. Synthese von 1,3-Bisphosphoglycerat F. Translation f) Rifampicin b) Penicillin d) Sulfonamide c) 5-Fluoruracil a) Iodacetat e) Tetracycline Siehe auch 15.22 Lsg. 15.25) Richtig sind A, B, D und E. Zumindest bei HIV kann die reverse Transkriptase nachdem sie aus der RNA einen RNA-DNA-Hybrid produziert auch noch daraus die doppelsträngige DNA aufbauen. Da HIV ein Retrovirus ist ist sein Genom RNA (C falsch) 418 419 Stephan Gromers Biochemie-Skript 15.26) Das Diphtherietoxin ist ein Protein/Enzym, das von einem Bakteriophagen(Virus) kodiert wird, der harmlose Corynebakterien befällt, wodurch diese pathogen werden. Nach Eintritt des Diphtherietoxins in die Zelle kommt es zu einer spezifischen irreversiblen Modifizierung des Elongationsfaktors eEF-2 der Proteinbiosynthese. Modifizierung ADP-Ribosylierung. Als Substrat dient hierfür NAD+. LP: 278ff 15.27) Aa, Bc A. Pyrimidinanaloga (z.B.a. Hemmung der Thymidylatsynthese Fluorouracil) B. Rifampicin c. Hemmung der prokaryontischen RNA-Polymerase z.B. Methotrexat b. Hemmung der Dihydrofolatreduktase d. Hemmung der bakteriellen Glykopeptid-Transpeptidaz.B. β-Lactame (Penicillin) se z.B. Topoisomerasehemmer: e. Hemmung der Entwicklung bakteriellen DNA Chinolone 419 420 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16 Lösungen zu „Stephans Gemischtwarenladen“ 16.1) Aussage B ist falsch (und somit die richtige Lösung) [H+]Magen/[H+]Blut=10-2,4/10-7,4=10-2,4-(-7,4)=105=100.000 Korrigert: Sie ist 100.000 mal größer ! (Wer das falsch gemacht hat, hat wohl meine einleitenden, salbungsvollen Worte zu diesem Thema nicht gelesen?!) A) Die meisten Säuren im Stoffwechsel gehören zu den schwachen bis mittelstarken Säuren. Diese liegen bei pH=7,2 als Anionen vor.(Man kann sehr vereinfacht sagen, dass alles was in der Biochemie x-säure heißt bei pH=7 als Anion vorliegt) C) Fett + H2O → β-Monoacylglycerin + 2H+ + 2 FettsäureanionenMerke: Ester + Wasser → Alkohol + Säure (→ Bei physiolog. pH Alkohol + Anion- + H+) D) pH=pkS + log [Base]/[Säure] Wenn 50% dissoziiert: [Base]=[Säure] → log 1=0 → pH=pKS 16.2) Das photosensitive Protein der Stäbchen heißt Rhodopsin. Es besteht aus dem Proteinanteil, dem Opsin und der prosthetischen Gruppe 11-cis-Retinal (= 11-Z- Retinal nach CIPNomenklatur). Die prosthetische Gruppe entsteht aus Retinol mit Hilfe des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH). (TA: 358; ST: 352f) 16.3) Diese Frage ist von Klinischer Relevanz ! Herzinfarkt: Vorbemerkung: Der Herzinfarkt beruht in aller Regel auf dem Verschluss eines Astes einer Coronararterie bzw. ihrer Äste. Ziel der Therapie ist es, diesen Verschluss wieder zu beseitigen. Dies geschieht mittels Lysetherapie (Infusion thrombolytische Enzyme wie rtPA, Streptokinase oder Urokinase) oder mechanisch mittels interventioneller Radiologie. Die Lyse ist nur innerhalb der ersten 12 h (besser erste 6h) sinnvoll durchführbar, danach kein Benefit mehr für Patienten. Beachte ! Der Herzinfarkt ist immer noch die (Einzel) Todesursache Nummer 1. Die Letalität hat sich in den letzten Jahr(zehnt)en kaum verbessert, da viele schon vor dem Krankenhauseintritt versterben. Die, die es erreichen haben jedoch ein besseres Outcome zu erwarten als früher. Tod meist durch Rhythmusstörrung (i.B. Kammerflimmern), Cardiogener Schock, akute Herzinsuffizienz daneben auch Ruptur etc.. Ergo ergibt sich, das eine Diagnose möglichst schnell und eindeutig gestellt werden muss („Zeit ist Herzmuskel“). Das EKG ist nicht immer eindeutig (30% o.B. initial). Neben der klinischen Symptomatik bleibt die Laboruntersuchung. Aus der Notwendigkeit einer schnellen Diagnose (12 h Grenze) ist der Troponin T Test (siehe Tabelle) trotz seines relativ hohen Preises (ca. 20 € DM; Gesamt-CK €-Cent, CKMB ca. 1 €) bei klinischem Verdacht eigentlich immer gerechtfertigt Nach Lyse oftmals erneut weiterer Anstieg. Ursache sind die jetzt wieder durchbluteten Gebiete, deren geschädigte Zellen noch Enzyme abgeben. 420 Stephan Gromers Biochemie-Skript 421 Enzym Troponin T Anstieg 3-8 h Maximum ? Gesamt CK (Krea- 4-8 h tinkinase) 4-8 h CK-MB 16-36 h 4-8 h 3-6 h 6-12 6-12 16-48 h 8-12 h 24-60 h 30-72 GOT Myoglobin LDH HBDH(=LDH1) 12-18 h Bemerkungen Normal nicht nachweisbar, Herzmuskelspezifisch, bis 7 d nach Infarkt erhöht > 150 U/l für 2-4 d; (Herz oder Skelettmuskel) >6-10% der Gesamt-CK. CAVE: Messung erfolgt durch Hemmung der Untereinheit M der Gesamt CK. Fehler durch Autoantikörper die diese Hemmung z.T. verhindern u/o. CK ständig erhöht halten (nicht so selten) unspez. unspez. i.B. im Urin wiederzufinden! unspez., Spätdiagnose Spätdiagnose. Vorkommen Herz und Erys (beim Hämolyse also erhöht!) Therapie: O2-Gabe, org. Nitrate; Aspirin iv. (verhindert weiteres Progression), Schmerzund Beruhigungsmittel (da beides via Sympathicus zu Herzfrequenzanstieg führt Teufelskreis); evtl. β-Blocker ; Verlegung auf Intensiv (dort Vollheparinisierung und Lyse) Lebererkrankung: Orientierende Labordiagnostik der Leberfunktion Synthesesleistung Albumin, Gerinnung (Quick, PTT), Pseudocholinesterase, Entgiftungsleistung NH3 (ungestaut abnehmen, wg. Freisetzung von Adenosindesaminasen →NH3 steigt irrtümlich in der Probe) Parenchymschädigung GOT (Mitochondrial), GPT (cytosolisch, spezifisch!), GlutamatDH (mitos) Stauungsparameter Bilirubin (konj. und unkonj.), γ-GT, Alkal. Phosphatase, LAP 16.4) a) Carbamoylaspartat : → Carbamoylphosphat (Pyrimidinbiosynthese; ST:785) b) δ-Aminolävulinat : → Succinyl-CoA (Häm-Biosynthese TA: 192f) c) Phosphoribosylamin : → PRPP = 5-Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat (Purinbiosynthese; ST: 780f) d) Citrullin : → Carbamoylphosphat (Harnstoffzyklus; ST: 669) 16.5) a) Kohlenhydrate: Fructoseintoleranz, Galaktoseintoleranz, von Gierke Krankheit (Glc-6-Pase fehlt).... (LP: 428f; ST: 630f) b) Aminosäuren: Ahornsirup-Krankheit (Abbau von verzweigtkettigen Amminosäuren gestörrt; LNC: 703ff), Allkaptonurie (Mangel an Homogentisat-1,2-dioxygenasemangel), Phenylketonurie (z.B Phenylalaninhydroxylasemangel; LNC: 613f) c) Nucleotide: Lesch-Nyhan-Syndrom (Salvage-Pathway unzureichend; ST: 798; LNC: 933), Gicht (erhöhte Urat/ Harnsäurespiegel) ST: 796f, LNC: 934) 421 422 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.6) A-D sind unbestritten richtig A: 1 µM=10-6 M. Im ruhenden Muskel ist [Ca2+]=10-7M (TA: 334f;LP:1042 sogar 10-8 M) E ist falsch (und somit die Richtige Lösung): [Ca2+]extra./[Ca2+]cytosol = 2 mM / 10-7M = 2×103+7 = 2×104=20.000 mal höher Unglücklich ist Frage nach der Korrektur, da die Konzentrationsangaben in den Lehrbüchern schwanken (0,1-0,01 µM Intrazellulär; bis 2,9 mM Extrazellulär) und außerdem nicht angegeben ist, ob nur mit freiem Ca2+ (50%) oder dem Gesamten gerechnet (also inklusive proteingebundenem Ca2+) werden soll. 16.7) Ab) Glutamat-Dehydrogenase ist ein mitochondriales Enzym i.B. der Leber (→Diagnostik Vgl. Aufgabe 16.3) Bekannter ist wohl die Succinat-DH Bc) Lysosomen enthalten u.a saure Phosphatase Ca) 5´-Nucleotidase Ob Sie das typische Leitenzym der Plasmamembran ist? Ich habe hierzu in allen mir zur Verfügung stehenden Büchern nichts konkretes gefunden. Sie wird lediglich selten zur Gallenwegserkrankungsdiagnostik verwendet. Die Na+-K+-ATPase erscheint mir da doch typischer. (TA: 198f (gut!)) 16.8) Ac) Die Xanthinoxidase ist Fe(Häm), Mo und FAD abhängig ST: 796: Das Produkt aus Allopurinol verhindert die Reoxidation vom Mo4+ zum Mo6+ →Suicidinhibitor. Cave! Allopurinol steht im LP u. TA immer noch falsch als kompetivier Inhibitor Bd) Die Glutathionperoxidase hat ein modifiziertes Cystein bei dem die Thiolgruppe durch Se- ersetzt ist. ST: 769 Cb) Vitamin B12 enthält als Zentralatom seines Corrinringes Cobalt ST:675f Da) Carboanhydrase enthält Zink (Wie auch viele Proteasen u.a ) ST: 38 16.9) Antioxidativ wirkende Enzyme: ST: 582; LP: 552f 1) Glutathionperoxidase (Se-) : ROOH + 2 GSH 2) Superoxiddismutase (Cu2+/Zn2+) : 2 H+ + O23) Katalase (Häm-Eisen) : 2 H2O2 → GSSG + H2O+ROH → H2O2 → 2 H2O + O2 Antioxidantien: Harnsäure/Urat, Bilirubin (darum werden sie vermutl. überhaupt erst gebildet); Vit. C = L-Ascorbinsäure; Vit. E; Vit. A, Glutathion (ST: 769f; LP: 552f) 16.10) a) DNA-abhängige RNA-Polymerase: Zellkern (sowie spitzfindig:Mitochondrien. Ob dies offiziell verlangt wurde weiß ich nicht. Ich glaube es eigentlich nicht) b) 2-Oxoglutaratdehydrogenase: Mitochondrien (Citratzyklus =α-Ketoglutarat-DH c) Lactatdehydrogenase: Cytosol (gilt als Leitenzym. Jedoch weiss man mittlerweile das es auch im Mitochondrium eine LDH gibt (Kontamination wurde ausgeschlossen) ) d) Saure Phosphatase: Lysosomen (Leitenzym !) (TA: 198f) 422 423 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.11) a) Carbamoylphosphat-Synthetase : Harnstoffzyklus TA: 182; ST: 668f; Achtung ! Bei der Pyrimidinbiosynthese ist das Schrittmacherenzym Aspartattranscarbamoylase, obwohl auch hier Carbamoylphosphat gebraucht wird. Dort aber cytosolisch, im Gegensatz zum Harnstoffzyklus, in welchem das Carbamoylphosphat mitochondrial gebildet wird. (ST: 785) b) Phosphofructokinase : Glykolyse c) 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-CoA Reduktase : Cholesterolbiosynthese (Aus diesem Stoffwechsel entstehen aber auch Ubichinon und Dolicholphosphat, was die Hypercholesterinbehandlung durch Enzyminhibitoren (Statine z.B) nicht ohne Nebenwirkungen sein lässt) d) Acetyl-CoA-Carboxylase : Fettsäuresynthese (Das Produkt, Malonyl-CoA, hemmt die Carnitin-Acyl-Transferase 1 →β-Oxidation) 16.12) a) IgG Synthese: Plasmazellen b) Die meisten Plasmaproteine bildet die Leber (Wer hätte das gedacht?!) c) An der Synthese von Calcitriol sind beteiligt: Haut : Bildung des Cholecalciferols =Calciol durch UV-Spaltung aus 7- Dehydrocholesterol welches u.a. aus Cholesterin entsteht. Damit ist klar, das "Vitamin D" kein Vitamin im eigentlichen Sinn ist. Leber: 25 - Hydroxylierung = 25-Hydroxycholecalciferol =Calcidiol Niere : 1- Hydroxylierung = 1,25-Dihydroxycholecalciferol =Calcitriol; Das aktive Hormon. Es sei by the way angemerkt, das Vit. D3 und seine Abkömlinge wohl eine wichtige Rolle in der Regulation des Immunsystems spielen. Im Multiple-SkleroseTiermodell lässt sich beispielsweise durch Vit. D-Gabe der Krankheitsausbruch verhindern. Mangel an Vitamin D (oder nicht erfolgende Oxidation zu 25-OH-Vit-D3 und 1,25-OH-Vit-D3, oder Rezeptordefekte) führen beim Kind zu Rachitis und zu Osteomalazie beim Erw. 16.13) a) Serotonin : Tryptophan → 5-Hydroxytryptophan →Serotonin; kommt von: Stoff aus Serum(Sero) der Vasokonstriktion(Tonin) bewirkt LNC: 916 b) Gallensäuren : Cholesterol c) 2,3-Bisphosphoglycerat : 1,3-Bisphosphoglycerat 16.14) 1) Zerlegung von Arginin in Harnstoff und Ornithin: Cytosol (TA: 182f) 2) Oxidative Decarboxylierung von Pyruvat: Mitochondrien (TA: 138f)) 3) Bildung von Acetyl-CoA aus Citrat zur Fettsäuresynthese: Cytosol (TA:168f) 16.15) C S CH2 O a) Carbonsäurethioester: Sie sind u.a deshalb energiereich, weil sich kaum eine Mesomeriestabilisierung einstellen 423 424 Stephan Gromers Biochemie-Skript kann, da Schwefel nur ungern Doppelbindungen eingeht. Außerdem ist das S-Atom groß, die Abstoßung zum O auch. Das bei der Hydrolyse entstehende Fettsäureanion ist mesomeriestabilisiert. b) Wichtiges Beispiel für a: Acetyl-CoA c) Wichtiges Säureanhydride: z.B ATP (zwischen α und β und zwischen β und γ Phosphat), Acyladenylat 16.16) a) Anhydrid b) Ester c) sekundäres Amin d) Amid Ad c) Unterscheide die Nomenklatur primär,sekundär, teritär bei Aminen und Alkoholen Primär Sekundär Tertiär Quartär CH2 Alkohole Amine CH2 OH CH2 NH2 CH2 CH OH CH2 NH CH2 CH2 C OH - CH2 CH2 CH2 CH2 N CH2 CH2 N+ CH2 CH2 • Beim Alkohol bezieht sie sich auf die Anzahl Kohlenstoffatome, die noch mit dem hydroxylgruppentragenden C-Atom (also indirekt mit dem OH) verbunden sind.Aus primären werden durch Oxidation: Aldehyde und aus Sekundären Ketone.Tertiäre können nur unter Spaltung der Kohlenstoffkette oxidiert werden. • Beim Aminen bezieht sich prim., sec., tert. darauf, wie viele C-Atome direkt mit dem Stickstoff verbunden sind. Ad d) Die Peptidbindung ist nur ein Sonderfall der Amidbindung 16.17) Vollständig in den Mitochondrien: β-Oxidation (Es gibt aber auch eine Abart davon in den Peroxisomen → TA: 166f), Citratzyklus, Atmungskette. (Harnstoffzyklus (TA: 176f), Häm-Synthese (TA: 192f) etc. sind nicht vollständig in den Mitos !) 16.18) a) (1) tritt bei der Gluconeogenese auf b) (2) gehört zu den Ketonkörpern c) 1 = Oxalacetat 2 = Acetoacetat=Acetacetat 16.19) Creatinphosphatspeicher: • Kreatinkinase (Creatin-P+ADP Creatin + ATP) • Adenylatkinase=Myokinase (2 ADP AMP + ATP; an diese Reaktion ist zur Gleichgewichtsverschiebung ein AMP zu IMP Abbau geknüpft). In der Glykolyse 424 425 Stephan Gromers Biochemie-Skript (Allerdings stehen diese dem Muskel nicht nur kurzfristig zur Verfügung. Es hat allerdings keiner schriftl. verlangt, dass wir nur solche anführen dürfen): • 3-Phosphoglyceratkinase (1,3-BPG + ADP → 3-P-Glycerat + ATP) • Pyruvatkinase (PEP + ADP → Pyruvat + ATP) (TA: 336ff; 150f) 16.20) a) Alkoholkomponente der Glykolipide ist: Sphingosin b) O-Glykosidisch an Serin / Threonin N-Glykosidisch an Asparagin (Asn) 16.21) Verbindungsklasse: Phosphorsäure(mono)ester Spaltende Enzyme: Phosphatasen Beispiele: AMP; 3-Phosphoglycerat; 2,3-Bisphosphoglycerat; Glykogenphosphorylase a; Inositoltrisphosphat.... (Weniger gut: DNA,RNA. dort handelt es sich bis auf das 5 ´-Ende um Phosphorsäurediester) 16.22) a) Glucose → Pyruvat (Glykolyse) : keine Carboxylierung; nicht gehemmt b) Pyruvat → Glucose (Gluconeogenese) : Pyruvatcarboxylasereaktion gehemmt c) Oxalacetat → Glucose (Gluconeogenese) : der Biotinabhängige Schritt ist die Bildung von Oxalacetat aus Pyruvat. Somit bleibt diese Reaktionsfolge ungehemmt. d) Glucose → Ribose-5-P (Pentosephosphatweg): Hier wird nicht carboxyliert, sondern decarboxyliert. Keine Hemmung e) Pyruvat → Oxalacetat (Gluconeogenese/Anaplerotisch für Citratzyklus): Diese Reaktion ist Biotinabhängig und wird somit gehemmt. f) Glucose → Ethanol: nicht carboxyliert, sondern decarboxyliert. Keine Hemmung g) AcetylCoA →MalonylCoA: Ist Biotinabhängig und wird gehemmt Somit werden also b,e und g gehemmt. 16.23) ... den Aminozucker N-Acetyl-Glucosamin (GlcNAc) und den sauren Zucker N-Acetylmuraminsäure (MNAc).... Die Quervernetzung der Polysaccharidketten wird durch das Antibiotikum Penicillin verhindert. (ST: 212ff; TA: 254f) 16.24) a) Zellkern b) Plasmamembran c) Cytosol d) Lysosom e) ER : RNA-Polymerase I-III, DNA-Polymerase I-III : Na+/K+-ATPase : Lactatdehydrogenase, Fettsäuresynthase : saure Phosphatase, β-Galaktosidase : Glucose-6-Phosphatase (TA: 198f) 16.25) 1 = hydrophile Kopfgruppe 3 = Integrales Membranprotein 3+4= Glykoprotein 2 = Fettsäurereste 1+2 = Membranlipid 4 = Oligosaccharid (→Bildet Glykocalix) 425 Stephan Gromers Biochemie-Skript 426 16.26) Es handelt sich um den Prozess der rezeptorvermittelten Endocytose. Die Molekülstruktur (1) = Clathrin (2)= Golgi-Apparat/Diktyosom (→ Zielsteuerung der Hydrolasen für primäre Lysosomen → Mannose-6-P) (3) Sekundäres Lysosom Eine sehr gute Erklärung & Bilder dieser Vorgänge findet man in Christian De Duve, Die Zelle , Spektrum Verlag. Ein excellentes Buch (In der PH-Bücherei oder z.Z. günstig in den Buchhandlungen & Versand. I love it. Achtung: Komplettausgabe (I+II) kaufen ~ € 35 die sich absolut lohnen) Desweiteren ST: 981f; TA: 234f 16.27) Prozess: Exocytose von Sekretproteinen (1) Ribosomen (2) Lumen d. Rauhen Endoplasmat. Retikulums (3) Golgi-Apparat / Diktyosom (4) Plasmamembran Beispiele für Verbindungen: Insulin, Prokollagen, Glucagon .... 16.28) neutrale Aminosr. (z.B Ala, Gly)→R enthält keine (de)protonierbare oder gelad. Gruppen a) mit Säurezugabe OH O C + H3N C H R b) ohne Säure/Base-Zugabe - O O C + H3N C H R c) mit Basenzugabe - O O C H2N C H R Die Carboxylgruppe und die Die Carboxylgruppe ist depro- Die Carboxylgruppe und die Aminogruppe sind protoniert. toniert, die Aminogruppe ist pro- Aminogruppe sind deprotoniert. toniert. Inneres Salz = Betain = Gesamtladung: -1 Gesamtladung: +1 Zwitterion. Gesamtladung: 0 d) Dieser Teil ist eine Fangfrage (stammt aus dem Physikum und nicht aus der Biochemieklausur). Jeder Stoff hat nur einen isoelektrischen Punkt. 16.29) Glucose + ATP → ADP + Glucose-6-P mit Hexokinase Glucose-6-P + NADP+ → 6-Phosphoglucono-δ-lacton + NADPH + H+ mit Glucose-6-Phosphatdehydrogenase. Sie wählen ATP,NADP+, Hexokinase, Glucose-6-P-DH 16.30) Bsp.: Anteil ungesättigter Fettsäuren (bilden schlecht Kristalle→je mehr desto fluider) , Anzahl Doppelbindungen in ungesättigten Fettsr./Sättigungsgrad, Kettenlänge der Fettsäuren (je länger desto steifer), Cholesterolgehalt (ST:280ff;TA:214ff,LNC:412ff) 16.31) a) Es hemmt die Proteinbiosynthese=Translation (Elongationsfaktor 2= Translokase wird ADP-ribosyliert ; ST: 989) b) NAD+ 426 427 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.32) Vgl. 16.16 a) Anhydrid b)Thioester c) sek. Amin d) Ether 16.33) ..selbst durch einen (Bakterio)Phagen befallen sind 16.34) Komplementaktivierung; Blutgerinnung; Fibrinolyse;Befruchtung; Pepsinaktivierung ... 16.35) β-Oxidation, Citratzyklus 16.36) CO aus Hämabbau TA:194f;ST:774;EDRF=NO aus Arginin. Siehe LNC:917;ST:770 16.37) Falsch ist E) und damit die Spaltstelle Phospholipase A1 Richtige Lösung. Im Fettgewebe wir der überwiegende Teil des GlyO cerin-3-P aus der Reduktion von Carbonsäurerest O C Dihydroxyacetonphosphat geO H2C Carbonsäurerest, oft wonnen. (DAP+NADH+H+→Glyungesättigt (z.B Arachidonsr.) + O C cerin-3-P+ NAD ) ST: 811f Spaltstelle PhosphoH C A) Evtl. für Verwirrung sorgte der 2 lipase A2 O PO 2 O Carbonsäureester. Nun, Phospholiz.B Ethanolamin pasen spalten zwar Phospholipide, Spaltstellen innerhalb derselben aber unter- der Phosphound D schiedliche Bindungen. (Siehe lipase C Abb.) So z.B Phopholipase A2: Sie spaltet die Fettsäure an Position 2 des Glyceringerüstes ab. B) Bis 15% der Lipide der weißen Substanz! (LP: 1060) C) Struktur halt mal ansehen (ST: 726;TA: 50, Aufgabe 8.30) D) Morbus Gaucher um nur ein Beispiel zu nennen. (Das kommt 100.000× in Patho) 16.38) ATP + AMP 2 ADP (Reaktion ist Mg2+ abhängig!) ..in Form des Kreatinphosphates. ...auf ADP, .. so dass ..... Kreatin (NICHT Kreatinin, dieses kann aus Kreatin entstehen! Siehe Lsg. zu 7.50) und ATP entstehen..... katalysiert durch Kreatinkinase (=CK). 16.39) Carboxylgruppe (R-COO-) und Sulfurylgruppen/Schwefelsäureester (R-SO4-) 16.40) Falsch ist C (Richtige Lösung). Das (normale) Lichtmikroskop kann aus prinzipiellen Gründen nur bis zum µm Bereich vergrößern. Ribosom ist aber mit ~20 nm viel kleiner. 427 428 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.41) Abschnürrung: Endocytose; fusionieren: Exocytose (Vesikel mit Plasmamembran) 16.42) In der Leber: Östrogene → Sulfatierung ; Ankopplung an Aminosäuren → Cholesterin; Glucuronidierung → Bilirubin 16.43) Es handelt sich um Aminoacyladenylat-/Aminoacyl-AMP das bei der Beladung der tRNA seine Bedeutung hat. ST: 926ff 16.44) Vermutlich wird hier eigentlich nach der Einheit gefragt. Dimension wäre z.B "Länge", "Masse", "Zeit" etc. Mir liegt keine offizielle Lösung vor. Wellenlänge: nm Blutalkoholkonzentration: Promille, mM Gewichtsprozent: g/100g Absorption: hat keine Einheit (schreiben !) 16.45) Das Anion ist Chlorid=Cl- (ist ja Salzsäure HCl im Magen!),welches aus dem Blut stammt (Nur nicht zu kompliziert denken. Diese Frage hat verständlicherweise für viel Verwirrung gesorgt). Es gelangt durch Antiport mit HCO3- in die Belegzelle. 16.46) 1) (oben) Magenlumen 2) (unten) Cytoplasma Dies ist zu erkennen an der Lage der (immer extrazellulären) Oligosaccharidketten).Das Enzym heißt: H+/K+- ATPase und ist in den Belegzellen lokalisiert. (LP: 1078f) 16.47) Substrat: 1,3-Bisphosphoglycerat. Beschritten wird Weg 2, da nur hier eine energiereiche Bindung gespalten wird die Ausreicht um aus ADP ATP zu machen 16.48) Unterschiedliche Produkte wären: Proteine, tRNA/rRNA/snRNA/mRNA wenn man von relativ direkten Produkten ausgeht. Sonst sind eigentlich alle Stoffe Produkte.. 16.49) Beteiligte Membranen: ER-Membran→Golgi-M.→Vesikelmembr.→Plasmamembran 16.50) Aminosäure Pyrimidinbase : a,c (Tyrosin, Threonin) : d Thymin Enzym : b Trypsin Vitamin : e Thiamin 16.51) Je stärker eine Säure, desto niedriger ist ihr pKs-Wert... das Molekül ungeladen/elektrisch neutral ist und ..... Bei pH > IP ist das Moelül negativ geladen. (pH > IP heißt mehr OH-. Diese "entziehen" dem Protein H+) 428 429 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.52) Verankerung durch Transmembrandomäne. Funktionen: Ionentransport; Zellkontakte; Hormonrezeptor .... 16.53) Höchster Cholesteringehalt: LDL (TA: 278f) .... indem es die β-HMG-CoA-Reduktase hemmt und ..... ACAT steigert. 16.54) a) Säureanhydrid b)Ester c) Thioether=Dialkylsulfid d) Säureamid 16.55) Zur Dünnschichtchromatographie gehören b,c,d (Verteilung zw. Lösemitteln; mobile Phase und RF-Wert(=Retention Factor)) Transmission ist ein Begriff aus der Photometrie und Äquivalenzpunkt aus der Titration 16.56) Es ist eine Hydrolase. Aus Enzymintermediat wird Essigsäure/Acetat abgespalten 16.57) 1C Phenylketonurie+ Tyrosinbildung 2D Lesch-Nyhan-Syndrom+ HGPRT 3A Glykogenspeicher. Typ I+ Glucose-6-Pase 4E Fam. Hyperchol.+ LDL-Rezeptor 5B Sphingolipidose Tay-Sachs+ Hexoseaminidase 16.58) Es ist das Tyrosin (einzige aromat. Asr. die Ester bilden kann. Wichtiger: Ser, Thr). Der Sulfatrest wird von PAPS (=Phosphoadenosinphosphosulfat) bereitgestellt TA 62f, 110f 16.59) Hüllprotein: Clathrin. Aufnahme von LDL; Transferrin; Asialoglykoproteine ST: 981 16.60) Ionenpumpe: z.B. H+-ATPase (Mitos, alle Organe); H+/K+-ATPase (Magen); Na+K+ATPase (alle Organe) Kanäle: z.B. Na+-,K+,Ca2+,Cl-,H2O-Kanäle in allen Organen Transporter: Aminosäure, Glucose (in allen Organen) LNC: 436f 16.61) Richtig sind a,b,c,e. Falsch ist d. Es ist gerade die Tatsache, das der KM meist nicht gleich ist. dadurch können unterschiedliche Steuerungen erreicht werden. Vgl. Hexokinase (0,1 mM für Glc) vs. Glucokinase (5 mM) ST: 519. Ad e: Es gibt auch wenige Ribozyme. Somit sind nicht alle Enzyme Proteine. Allgemein: LNC: Kapitel ab 257 16.62) a) Es gibt viele Proteine: Die Gerinnungsfaktoren 2,7,9,10 muss man kennen. Für Fans gibt es desweiteren Protein S und C, Osteocalcin (LP: 1024f, TA: 290f, ST:265ff). b) γ-Carboxylierung. Ein Glutamatrest wird Vitamin K abhängig carboxyliert. c) Sie hemmen die Blutgerinnung Siehe ausführlicher Kommentar 6.1 429 430 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.63) Insulin ist ein Protein; Lecithin und Cholesterin sind Lipide, m-RNA ist eine Nukleinsäure und Saccharose & Glykogen sind Kohlenhydrate. 16.64) Die Leber (und das Pankreas) wollen Glucose in Abhängigkeit vom Blutglucosespiegel aufnehmen, der Muskel und das Fettgewebe sind egozentrisch und nehmen was sie nur kriegen können, das geht umso besser je niedriger der KM-Wert liegt, d.h. schon bei geringer [Glc.] im Blut wird maximal reingeschaufelt. KM(GLUT-4) < KM(GLUT-2) 16.65) Triacylglycerid (+H2O)→ 2-Acylglycerin + 2 Freie Fettsäuren (FS) Aber jetzt, oh je, der Versuch eines klinischen Bezuges der in Unkenntnis der Pathophysiologie völlig in die Binsen ging. Hören wollte man: FS dissoziieren zu FS-Anionen + H+ und FS-anionen=Seifen bilden mit Ca2+ Komplexe (trifft übrigens auch auf Mg2+ zu). Richtig sind diese Aussagen schon, nur leider führen sie in die Irre. Es ist bis heute umstritten ob der (gesichert prognostisch wichtige) Abfall des Serum-Calciums hauptsächlich durch das Ausfallen als Kalkseifen bedingt ist. Darüber hinaus ist die metabolische Azidose wohl nur marginal durch die Bildung von H+ aus FS bedingt (sind by the way schwache Säuren). Es ist vielmehr wohl so, das die ebenfalls freigesetzten Proteasen (i.B. Trypsin) viele Mediatorsysteme im Blut aktivieren und auch intrazellulär Schäden anrichten (Golgi-Sortierung gestörrt). Das Bradykininsystem, das Komplementsystem, die Gerinnungskaskade werden aktiviert .... Folge ist das sog. SIRS (=Systemic inflammatory response syndrom) das die met. Azidose bewirkt. Hierdurch werden u.a.. die Kapillaren leaky. Folge sind z.B. Lungenödem (25 %!) und Ergüße. Trotzdem oder gerade deswegen („internal burn“) muss man dem Patienten Flüssigkeit zuführen (und das nicht zu knapp ! 10 Liter sind nichts ungewöhnliches). Natürlich können die Verdauungenzyme auch mal ein Gefäß annagen was dann meistens schei... ist. Generell kommen die Patienten mit schweren Bauchschmerzen, die typischerweise vom Nabel gürtelförmig ausgehen. Der Bauch ist „gummiartig“. schmerzhaft, gelegentlich findet sich ein paralytischer Ileus. Kurzum, ich will nur sagen dat janze is komplimiziert ne. (Zur aktuellen Therapie siehe New England Journal of medicine 1999, Band 340; S.1412ff). Merkhilfe für Ursachen der Pankreatitis: GET SMASHED (Gallensteine, Ethanol, Trauma, Surgery, metabolic (u.a. Hypercalciämie,), another infection, scorpion bite, hereditary, ERCP, Drugs =Medis 5%!) 16.66) Chromoprotein von Stäbchenzellen ist Rhodopsin ... wird eine Isomerisierung des Cofaktors 11-cis-Retinal zu all-trans ausgelöst. .... G-Proteine, die in den Stäbchen als Transducine bezeichnet werden, aktiviert. führen zu einer Erniedrigung der Konzentration an cGMP. (LP: 726ff) 430 431 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.67) a) Anhydrid b) Thioester c) N-Glykosid d) Amid e) O-Glykosid Anm.: N-und O-Glykosid sind hier nicht eindeutig beschrieben da hierfür ein R als Zucker definiert sein müsste. Formal: c) sek. Amin, e) Ether 16.68) Glykolyse findet im Cytosol, die Oxidative Phosphorylierung an der inneren Mitochondrienmembran, die Glykogensynthese im Cytosol (ER) , die Bildung der Ketonkörper in den Mitochondrien (LNC: 668ff) und die Fettsäurensynthese am glatten ER/Cytosol (LNC: 841) statt. 16.69) Haut : Bildung des Cholecalciferols = Calciol durch UV-Spaltung aus 7- Dehydrocholesterol welches u.a. aus Cholesterin entsteht. Damit ist klar, das "Vitamin D" kein Vitamin im eigentlichen Sinn ist. Leber: 25 - Hydroxylierung = 25-Hydroxycholecalciferol =Calcidiol. Niere: 1- Hydroxylierung = 1,25-Dihydroxycholecalciferol =Calcitriol; Das aktive Hormon. Es sei by the way angemerkt, das Vit. D3 und seine Abkömmlinge wohl eine wichtige Rolle in der Regulation des Immunsystems spielen. Mangel an Vitamin D (oder nicht erfolgende Oxidation zu 25-OH D3 und 1,25-OH D3, oder Rezeptordefekte) führen beim Kind zu Rachitis bzw. zu Osteomalazie beim Erwachsenen. 1,25-Dihydrocholecalciferol erhöht die intestinale Ca2+-Resorption.... 16.70) Heparin ist ein saures Glycosaminoglycan (C) 2,3 BPG ist ein Metabolit im Erythrocyten (E) Ascorbinsäure ist ein essentielles Antioxidants (B) Transferrin ist ein Glykoprotein (D) Blutgruppe A ist ein Glykolipid (A) (LP: 1003f) 16.71) Aspartat + 2-Ketoglutarat → Oxalacetat + Glutamat Hilfsenzym: Malat-DH oder Glutamat-DH Coenzym: NADH (bei Malat-DH) NAD(P)+ (bei Glutamat-DH) 16.72) Falsch ist D, denn Vitamin C ist wasserlöslich und somit nicht in der Zellmembran. Dort findet sich Vitamin E. Dieses kann jedoch nach Radikalbildung durch Vitamin C entgiftet werden. Harnsäure/urat ist tatsächlich ein Antioxidans. Das ist wohl der Grund warum es in der Evolution bei uns erhalten blieb. Die Lösung zu C ist nicht ganz gut, denn es gibt auch selenfreie Glutathionperoxidasen (bitte nicht verwechseln mit der Glutathionreduktase) 16.73) Durch Lipoproteinlipasen werden VLDL und Chylomikronen verändert. Die Lipoproteinlipase katalysiert die Reaktion Triacylglycerol → 3 FFS + Glycerin (LP: 620) 431 432 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.74) A) Fructose-1.6-Bisphosphatase Gluconeogenese (TA: 158f) B) Acetyl-CoA-Carboxylase Fettsäure-Synthese(TA: 162f) C) Mitochondriale Carbamoylphosphatsynthetase Harnstoff-Synthese (TA: 182f) 16.75) Ultraviolette Strahlung ist energiereicher als sichtbares Licht (E=h×λ-1). Insbesondere UV-C kann zur DNA-Schädigung führen, da das Absorptionsmaximum der DNA bei 260 nm (Teil des UV-C-Bereichs) liegt. Dort wird also energiereiche Strahlung absorbiert. Diese kann die DNA dann schädigen. 16.76) Es handelt sich um den Pentosephosphatweg/Hexosemonophosphatweg. (TA: 152f) Thiamin-PP für Transketolase. Der Erythrocyt benötigt in zur NADPH-Gewinnung für die Reduktion von ox. Glutathion um sich gegen den oxidativen Stress zu schützen. 16.77) Falsch ist 3, denn -bisphosphat würde bedeuten, dass die Phosphate nicht miteinander sondern einzeln an verschiedenen Stellen mit Adenosins verbunden sind. 16.78) Falsch ist 1, da ADP nur aus 1 Nucleotid besteht. Dinucleotide wären z.B. FAD, NAD(P) (H). 16.79) Ultraviolette Strahlung ist energiereicher als sichtbares Licht (E=h×λ-1). Zielstruktur in der Zelle sind insbesondere die DNA-Moleküle, was zu Tumoren führen kann. Die Sonnenbrille schützt, da sie im für die DNA gefährlichen Bereich (um 260 nm) UVStrahlung absorbiert, bevor diese ins Auge gelangt. 16.80) Richtig sind B und D. Das Selenocystein der GPx wird nicht posttranslational sondern in der regulären Translation eingebaut. Als Codon dient ein ‚UGA=STOP’, das jedoch aufgrund eines SECIS-Elementes (Selenocystein Einfügesequenz) in der mRNA nicht zum Abbruch führt, sondern den Einbau von Sec bedingt (A falsch). Membranlipide sind dem oxidativen Stress stärker ausgesetzt, da sie häufiger ungesättigt sind und zudem dem feindlichen Agens näher sind (C falsch). 432 Stephan Gromers Biochemie-Skript 433 16.81) Falsch A, denn ein Molekül Desoxyhämoglobin bindet nur 1 Molekül 2,3 BPG (s. Abb.) 16.82) Aspirin hemmt die Synthese von der Prostaglandine. Prostaglandin E1 aber aktiviert die Bildung der schützenden Mucinschicht. (Anm.: Neuere Mittel, die selektiven Cyclooxygenase-2-Inhibitoren wie die Gruppe der Coxibe (Celebrex®, Viox®) haben diese Nebenwirkung deutlich weniger ausgeprägt). (TA. 390f) 16.83) Zum Beispiel: Anteil (cis-)ungesättigter Fettsäuren, Cholesterol(=Cholesterin)anteil, Temperatur, Länge der Fettsäuren, 16.84) Oxidation von Hypoxanthin zu Xanthin und von Xanthin zu Urat/Harnsäure. ...und zwar H2O2 (=Wasserstoffperoxid). Beispiel für ein Enzym: Katalase 2 H2O2 → 2 H2O + O2 quantitativ wichtigstes Beispiel !! Glutathionperoxidase (Selenabhg.): (H2O2 + 2 GSH → 2 H2O + GSSG), Thioredoxinperoxidase: H2O2 + Trx(SH)2 → 2 H2O + TrxS2 16.85) HO + NH3 Ethanolamin = 2-Aminoethanol + HO N(CH3)3 Cholin = Trimethylethanolamin = N.N.N-(Trimethyl)-2-Aminoethanol + NH3 COO Serin = 2-Amino-3-Hydroxy-propansäure Merke ! Wenn Du die Formel nicht mit ihrem Trivialnamen kennst, kannst Du versuchen, sie systematisch zu benennen. Wenn er stimmt, steht Dir der Punkt zu. HO 433 Stephan Gromers Biochemie-Skript 434 Name : Phospholipide, Glycerophosphatide Funktion : Membranlipid, Membranbaustein 16.86) Aktivierung von Gluconeogenese und Lipolyse : Glucocorticoide, Cortisol Rückresorption von Na+ und Cl- im Nierentubulus : Mineralocorticoide, Aldosteron Bei Cholesterintransport durch LDL : Cholesterolester 16.87) Viel Verwirrung um nichts. Die Glucose ist im Glykogen unter H2O-Abspaltung gespeichert. MR H2O ist 18 und somit „MR-Glykogenolyse“ = 180 (Glucose) – 18 (H2O) =162 Formal: „Glykogenglucose“ → 2 Laktat Ergo: Aus 1 mol Glykogenglucose werden 2 mol Laktat oder Aus 162 g „Glykogenglucose“ entstehen 2 mol Laktat u. aus 81 g „Glykogenglucose“ entstehen x mol Laktat x=81 g × 2 mol / 162 g = 1 mol Somit stiege die Laktatkonzentration um 1 mol / 40 l = 1000 mmol / 40 l = 25 mM 16.88) O H H OH 2O PO 3 H H Glyceraldehyd-3-phosphat (GAP) Kommt im Kohlenhydratstoffwechsel vor Kommt im Lipidstoffwechsel nicht direkt vor H O H OH H OH H O 2PO 3 - O H OH H O H H Glycerin-3-Phosphat Kommt im Kohlenhydratstoffwechsel nicht vor Kommt im Lipidstoffwechsel vor 2PO 3 3-Phosphoglycerat Kommt im Kohlenhydratstoffwechsel vor Kommt im Lipidstoff-wechsel nicht direkt vor 16.89) a) Der Eintransport der Glucose in die Darmmucosazelle erfolgt im Na+-GlucoseCotransport, sekundär getrieben durch den von der Na+/K+-ATPase aufgebauten Na+-Gradienten. b) Der Austransport erfolgt durch erleichterte Diffusion. LP: 1093 16.90) Merke ! Wenn Du die Formel nicht mit ihrem Trivialnamen kennst, kannst Du versuchen, sie systematisch zu benennen. Wenn er stimmt, steht Dir der Punkt zu. 434 Stephan Gromers Biochemie-Skript 435 - COO H2C CO SCoA Malonyl-CoA - - COO COO HC C O OH - - CH2 COO CH2 COO . Malat Oxalacetat (Anion der) 2-Hydroxybutandisäure (Anion der) 2-Ketobutandisäure 16.91) Richtig sind B,D,E. Ad A: Sehr viele Membranproteine haben eine ungerade Zahl von Transmembranabschnitten (G-Protein gekoppelte Rezeptoren: 7, viele Ionenkanäle 5 etc.) Ad C: Es sind keine anderen Aminosäuren, sie sind nur so angeordnet, das sich hydrophobe Abschnitte bilden 16.92) Es wird die Gluconeogenese induziert. LP: 884 16.93) Die Disulfidbrücken zwischen der A- und B-Kette werden reduziert und damit gespalten. (Der Praktiker weiß, dass es noch etwas Wärme bedarf. Übrigens fällt das so inaktivierte Insulin aus). ST: 36ff. Siehe auch Abbildung Aufgabe 12.16 16.94) Der Insulinrezeptor hat eine Tyrosinkinaseaktivität. Er phosphoryliert sich zunächst selbst, woarufhin ein spezifisches Protein (IRS-1) bindet, welches dann ebenfalls an Tyrosinresten phosphoryliert wird. An dieses Molekül wiederum binden weitere Faktoren die das Insulinsignal letztlich vermitteln. LP: 838ff. 16.95) Detergenz Gallensäurem Fettsäuren Phospholipide Funktion Fettemulgation im Darm Fettemulgation im Darm Fettemulgation im Darm, Lipoproteinhülle 16.96) Alle Antworten (1-4) sind richtig. • Allosterische Enzyme funktionieren durch Interaktion der Untereinheiten. (1 richtig) • Definition (ST: 170f) (und damit 2 richtig) R-Form = Relaxed, hat höhere Affinität zum Substrat T-Form = Tensed, hat geringere Affinität zum Substrat • Um ein geregeltes Enzym zu sein muss es zwischen beiden Zuständen wechseln können. Somit ist 3 richtig • Die T-Form ist die passiviere. Es ist damit irgendwo einleuchtend das allosterische Hemmstoff die T-Form stabilisieren. (4 richtig) 435 436 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.97) Richtig sind B und D. A ist im Prinzip die energieliefernde aerobe Verstoffwechselung von Glucose. Um das Problem der Aktivierung, die ja zunächst Energie benötigt, die erst im Laufe der Glykolyse und danach wiedergewonnen wird zu umschiffen wurde hier wohl Pyruvat angegeben. Da B letztlich die Umkehrung von A ist, ist sie energieabhängig (Sonnenlicht bei Pflanzen). Bei der DNA Synthese aus dNTPs liefert die Abspaltung des Pyrophosphates und die Wechselwirkungen zwischen den sandwichartig benachbarten Basen die nötige Energie. Die Spaltung des Pyrophosphates ist nicht unbedingt erforderlich, macht diese Frage aber für Nachdenker problematisch. Die Phosphorylierung kostet immer Energie, damit ist D ebenfalls richtig. 16.98) Die Verbindung heißt Carbamoylphosphat Biosynthese Zellkompartiment Harnstoff Mitochondrien Pyrimidinbasen Cytosol LNC: 686f, CAP-I LNC: 924f, CAP-II 16.99) Für die Gleichgewichtskonstante K gilt: ] K = [Produkt] = [Ethanal]×[NADH]×[H [Edukt] [Ethanol]×[NAD ] Um zu überlegen, wo das Gleichgewicht liegt (der Ausdruck ist etwas unglücklich, denn beim Wort Gleichgewicht denkt man eben immer an „ausgeglichen“), kann man gedanklich mal je 1 mol/l von den Edukten reagieren lassen und von ihnen genau die Hälfte zu Produkt werden lassen. Dann wären in diesem Falle hier 0.5 M von allen Molekülen vorhanden. K wäre dann (0.5 M)3/(0.5 M)2 = 0.5 M. Da das tatsächliche K deutlich kleiner ist liegt das Gleichgewicht somit auf der Seite der Ausgangsstoffe (=Edukte =“links”). Damit überwiegen Ethanol und NAD+. Man kann durch Abfangen des entstehenden Acetaldehyds (Ethanal) die Reaktion vollständig ablaufen lassen. + + 16.100) Richtig sind b), d). Biologische Membranen sind eben gerade nicht frei durchlässig für Ionen (sonst wären sie unnötig, a flasch), sondern sie haben spezielle Transporter (b). Die verschiedenen Lipde und Lipidklassen sie sind je nach Zelltyp, Organelle und Organellenabschnitt verschieden. LNC: 412ff (c falsch und d richtig) 16.101) LP: 526 Aktivatoren: ADP, Succinat, Fumarat, Mg2+, Ca2+, auch akzeptiert: NAD+ (Hemmer: ATP, NADH (somit NAD+ indirekt Aktivator), Citrat, ATP 16.102) A. 100.000 aus 4 identischen UE also 1 UE = 25.000 Da (=25 kDa) B. Disulfidbrücken kann man spalten mit 2-Mercaptoethanol, DTE/DTT (Dithiothreitol), Cystein, Glutathion, (Natriumborhydrid, Natriumdithionit) C. Der Zweitantikörper soll das Fc-Fragment des Erstantikörper (vom Kaninchen) erkennen. Damit muss man immunisieren. Zumeist also Kaninchen-Immunglobulin 436 437 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.103) Diese Aufgaben kann man auf verschiedene Arten lösen. Hier ist eine A) Glutamatdeydrogenase (Glu-DH) B) Glutamat + NAD(P)+ + H2O → NAD(P)H + NH4+ + α-Ketoglutarat Die Glu-DH kann sowohl NADP+ als auch NAD+ verwenden. 16.104) Wieder eine Frage, die Euch jeder Patient umgehend nach dem Guten Tag stellen wird. Falsch, und damit die richtige Lösung sind offiziell A,D,F. Problematisch ist C, das nämlich kein integraler Bestandteil der Mitomembran und somit auch falsch. Enzym Lokalisation Funktion Glucokinase Cytosol Glucose zu Glucose-6-P in Leber und β-Zellen ATP-Synthase Innere Mitochondrienmembran ATP-Synthese unter Ausnutzung des Protonengradienten Carnitin-Acyltransfera- Intermembranraum (Typ I) und Eintransport der Acylreste in se Mitochondrienmatrixraum (Typ die Mito durch Umesterung II) (LNC: 651f, TA: 164, LP: auf Carnitin. Die CoA-Pools 441) nur membranassoziiert bleiben getrennt Thiokinase(=AcylCytosol; LP 439 Fettsäureaktivierung CoA-Synthetase) Cytochrom-c-Oxidase Innere Mitochondrienmembran Komplex IV der Atmungskette Laktatdehydrogenase Cytosol (mittlerweile jedoch auch Pyruvat zu Laktat u. umgefür Mitos nachgewiesen) kehrt 16.105) Das lichtempfindliche Chromoprotein von Stäbchenzellen ist Rhodopsin . … eines absorbierten Photons wird eine Isomerisierung des Cofaktors 11-cis-Retinal zu all-trans-Retinal ausgelöst. … G-Proteine, die in den Stäbchen als Transducine bezeichnet werden, aktiviert. Diese G-Proteine führen innerhalb von Millisekunden zu einer Erhöhung/Erniedrigung der Konzentration an cGMP (Das funktioniert so, dass die aktivierten Transducine eine Phosphodiesterase aktivieren die das cGMP spaltet. Damit fällt der cGMPSpiegel, der normalerweise Na+/Ca2+-Kanäle offen u. die Zelle damit depolarisiert hält. Da ja ständig Pumpen Ca2+ u. Na+ hinauspumpen kommt es jetzt zur Repolarisation und der Glutamat-„Dunkelstrom“ damit abgeschaltet. LP: 728f, TA: 358f) 16.106) A. Tyrosin Aminosäure B. Thyroxin Hormon C. Trypsin Enzym D. Thymin Pyrimidin E. Thiamin Vitamin (B1) 16.107) Falsch ist die Aussage C. Es bindet nur 1 Molekül 2,3-BPG (und das relativ weit außen) 437 438 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.108) Richtig sind B, C und E (TA: 204f !!). Eine Frage für Histofanatiker. A. Intermediärfilamente sind aus Mitgliedern von 5 Proteinfamilien (Klasse 1:saure und Klasse 2: basische Keratine, Klasse 3: Desmin, Vimentin, saures fibrilläres Gliaprotein ; Klasse 4: Neurofilament und Klasse 5: Nukleäres Laminin) zusammengesetzt. Sie sind in ihrer Zusammensetzung Gewebespezifisch (nutzt man in der Pathologie zur Klärung des Ursprungs einer Tumormetastase). Aktin hingegen ist ein Mikrofilament. D. Aktin bildet zwar helikale Filamente, jedoch nicht über Disulfidbrücken. Das E stimmt steht nur in Histobüchern. 16.109) Richtig sind: B, C und D Falsch ist A weil Erythrozyten keine Mitochondrien haben und E weil aus diesen nur Acetyl-CoA gebildet werden kann das nicht zur Gluconeogenese dienen kann (aus ungeradzahligen kommt 1 Molekül Propionyl-CoA heraus das dafür dienen könnte) 16.110) Für die Geschwindigkeit einer Reaktion ist B. ∆G* maßgebend (daneben noch die Temperatur T da gilt v=k×[Edukt] mit k=k/h×RT×e-∆G*/RT 16.111) A. Trypsin ist eine a) Endopeptidase. B. Es ist beteilig an der d) Proteinverdauung 16.112) + H+ + GSSG → 2 GSH + NADPH NADP+ Die prosthetische Gruppe der GR ist das FAD. Der Aktivierungskoeffizient (EGRAC) beträgt somit (1.6 U×ml-1 / 0.8 U×ml-1) = 2. Dies weißt auf einen Mangel an Vitamin B2 hin. …H2O2 durch das Selenoenzym Glutathion-Peroxidase wird reduziertes Glutathion zu Glutathiondisulfid (GSSG) oxidiert. Dabei wird in zwei GSH-Molekülen die Aminosäure Cystein oxidiert. 16.113) Glutathion wird nicht direkt genetisch codiert. Es wird von 2 Enzymen (γ-Gluta-mylcysteinsynthetase und Glutathionsynthetase aus Glutamt, Cystein und Glycin unter ATP-Verbrauch synthetisiert). Alle anderen genannten Stoffe sind Proteine und daher im zugehörigen Gen direkt im Genom kodiert (Das Diphterietoxin (LP: 278ff) zum Glück nicht im menschlichen Genom. Es hemmt durch ADP-Ribosylierung des eukaryontischen Elongationsfaktors-2 (eEF-2) die Proteinbiosynthese) 16.114) Falsch (und damit die richtige Lösung) sind: A, C. Zu A: Sie verwenden zumeist ATP, zu C: Serinreste werden zwar phosphoryliert, jedoch nicht ausscliesslich. Es gibt ja z.B. die sog. Tyrosinkinasen. 16.115) Richtig sind: A, C, E. B ist falsch, da Glutathion eben nicht an Ribosomen gebildet wird 438 439 Stephan Gromers Biochemie-Skript und auch keine mRNA für seine direkte Synthese nötig ist (nur deswegen kann der Erythrozyt es bilden). Daneben verhindert auch die γ-Glutamylbindung eine solche Synthese am Ribosom. D ist falsch, weil eben NADPH benötigt wird. F ist falsch weil GSH ein Tripeptid ist. Keine der drei Aminosäuren ist essentiell (wobei Cystein Methionin zur Bildung braucht) 16.116) Richtig sind B, C, E. Da die Ribosomen nicht mit der DNA sondern mit der mRNA wechselwirken haben sie auch keine DNA-Bindungsstelle (D falsch). Auch nach Glykolipiden sucht man bei ihnen vergebens (die sitzen in der Membran) 16.117) Richtig: B, E. A ist falsch weil dieser Vorgang einem Konzentrationsgradienten passiv folgt. C ist falsch weil B und D richtig sind. 16.118) Lösung: a3, b1, c5, d2, e4 16.119) Richtige (weil falsch) Lösung B. Exportproteine oder lysosomale Enzyme werden ins ER (A) geschafft und kommen von dort in den Golgi. Nach Bearbeitung dort, werden sie entweder in Lysosomen geschickt (C), oder als Granula zwischengespeichert (D) um dann irgendwann (oder gleich) über die Plasmamembran (E) exozytiert zu werden. Die Mitos (B falsch) kriegen von alledem nicht viel mit. 16.120) Falsch (und damit die richtige Lösung) ist B. Triacylglycerine kommen in der Mebran nicht vor. D ist richtig (etwa 75% der Masse sind Proteine. TA: 217), da die Membranlipide nur als „Füllstoff“ zwischen den Atmungskettenkomplexen fungieren. 16.121) Richtig sind C und D. Chaperon heißt in etwa Kindermädchen. Ihr Job ist es so lange ein Protein festzuhalten, bis es den richtigen Weg bei der Selbstfaltung gefunden hat. Es bewirkt selbst in der Regel keine direkte Faltung. A: das macht die Signalpeptidase. B Glykosyltransferasen, E Hydroxylasen 16.122) Ac, Ba, Cd, De, Eb A. (klassische) Phenylketonurie B. Sichelzellanämie C. Perniziöse Anämie D. Thalassämie (eine bestimmte Form) E. Albinismus c. Störung der Phenylalaninhydroxylase a. Aggregation mutierter Hämoglobinmoleküle d. Chronischer Cobalaminmangel Vit. B12 e. Spleißdefekt im β-Globingen b. Störung der Tyrosinaseaktivität 439 440 Stephan Gromers Biochemie-Skript 16.123) Richtig sind B (mRNA, tRNA, rRNA) und C. Die DNA soll ja im Kern bleiben, Lipide sind in der Kernmembran aber werden nicht zwischen Cytosol und Kern transportiert. Kohelnhydrate zumindest nicht in reiner Form 16.124) Bilirubin entsteht als Abbauprodukt von Häm. Bilirubin, das in extrahepatischen Geweben entsteht, mittels Albumin zur Leber transportiert. Dort wird es mit Glucuronsäure konjugiert und direkt in die Galle ausgeschieden. Eine erhöhte Bilirubinkonzentration zeigt sich in einer Gelb(bräunlichen)-Färbung der Haut und Bindehaut. Das Symptom wird als Ikterus bezeichnet. 440
