BioAc Übungsfragen an der TU Dortmund | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für BioAc Übungsfragen an der TU Dortmund

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TESTE DEIN WISSEN

a) Warum ist Mg2+ an vielen Phosphatübertragungsreaktionen beteiligt? Welche Funktion besitzt Mg2+ dabei? 

b) Nennen Sie verschiedene Enzyme, die an Phosphatübertragungsreaktionen beteiligt sind. Was ist der Unterschied zwischen einer Phosphatase und einer Kinase? 

c) Die Phosphatase Phytase A wird seit Jahren als Zusatzstoff in der Futtermittelindustrie eingesetzt. Sie katalysiert die Spaltung von Phytat, das in großen Mengen in Getreide vorkommt, in Inositol und Phosphat und erhöht somit die Aufnahme von Phosphat in den Gastrointestinaltrakt der Nutztiere. In der Natur findet man Mg2+ im katalytischen Zentrum der Phytase. Versuche konnten zeigen, dass die Aktivität dieses Enzyms zunimmt, wenn Mg2+ durch Ca2+ ersetzt wird. Geben Sie eine mögliche Erklärung für diese Beobachtung an. 

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TESTE DEIN WISSEN


  1. -stark polarisierend/ hart


-nicht redoxreaktiv

-Rolle des Mg2+ : Kompensation der hohen negativen Ladung 

-> Verringerung der Aktivierungsenergie

-> Aktivierung schwacher Lewis-Basen (z.B. H2O)

 


b.-ATPasen


-Polymerasen

-Kinasen: Phosphorylierung

-Phosphatasen: Desphosphorylierung


c. Ca2+: KZ 6-8


Mg2+: KZ 6

Ca2+ kann durch höhere KZ mehr Aufgaben gleichzeitig erfüllen

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a) Welche Rolle übernimmt die Cytochrom c Oxidase in der Atmungskette? 

b) Welche Metallzentren finden sich in diesem Enzymkomplex und welche Funktionen besitzen sie?

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a)O2 + 4CytC(FeII) + 8H+ -> 2H2O + 4CytC(FeIII) + 4H+

    (innen)                                   (außen)

 

 

b)Fe2+,3+,4+, Cu1+,2+ -> e--Transfer

Mg2+ -> Protonenkanal über H-Brücken, strukturgebend

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Nennen Sie jeweils einen typischen Vertreter einer Brønsted-Säure/Base und einer Lewis-Säure/Base und geben Sie jeweils die Definitionen an. Ist eine Brønsted-Säure immer auch eine Lewis-Säure und anders herum?

Lösung anzeigen
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Brönsted Säure:


  • Protonen werden abgegeben (HF,HCL)


Brönsted Base:


  • Protonen werden aufgenommen (NaOH, OH-)


 

Lewis Säure:


  • Elektronenpaar wird aufgenommen (BH3)


Lewis Base:


  • Elektronenpaar wird abgegeben (NH3)


 

-> Alle Basen nach Brönsted sind Lewis Basen; nicht andersrum (Säuren)

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Gegeben sind folgende Verbindungen: NaH, NaBH4, CH4, H2O, HF. Ordnen Sie die Verbindungen dem Ionen- oder Kovalenzbindungsmodell zu. Welche formale Oxidationsstufe besitzt das Wasserstoffatom jeweils?

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NaH(-I):       ionisch

NaBH4(-I):    ionisch -> B-H: kovalent

CH4(+I):       kovalent

H2O(+I):       kovalent

HF(+I):         ionisch

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Welche Aminosäure-Seitenketten sind besonders geeignet um 

a) ein weiches Metallion zu koordinieren, 

b) ein hartes Metallion zu koordinieren, 

c) zwei Metallionen zu verbrücken? 

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  1. His, Cys, Met, SeC
  2. Asp, Glu, Tyr, Cys
  3. Glu, Asp, His, Cys
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Warum hat Selenocystein einen niedrigeren pKs Wert als Cystein?

Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN

Se hat größere Elektronennegativität -> leichtere Deprotonierung

 

Se > S  -> größere BA, bessere Stabilisierung der negativen Ladung leichtere Deprotonierung (geringere Orbitalüberlappung)

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a) Was ist die Funktion der Na+/K+-Pumpe? 

b) Was könnte der Grund dafür sein, dass die Natur zur Aufrechterhaltung der Funktion dieser Membranpumpe auf die beiden Alkalimetallionen Na+ und K+ zurück greift? 

c) Überlegen Sie sich, auf welche Weise die Funktion der Na+/K+-Pumpe beeinträchtigt werden könnte. Schlagen Sie mehrere Mechanismen vor. 

Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN


  1. -Konzentrationsunterschiede innerhalb und außerhalb der Zelle


-arbeitet entgegen Diffusion

-transportiert K+ nach innen und Na+ nach außen

-Aufbau des Membranpotentials


b.-hohe Verfügbarkeit


-hohe Löslichkeit in wässrigen Medien

-nicht redoxreaktiv

 


c.-Blockade der Pumpe


- „wegnehmen“ von ATP

-Abfangen von Na+/K+ , z.B. durch Komplexbildung

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TESTE DEIN WISSEN

 Rein qualitativ betrachtet: Ist der Ligandenaustausch bei einem Übergangsmetall, dass am Anfang der Periode steht eher assoziativ oder eher dissoziativ?

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TESTE DEIN WISSEN

Größere Radien -> mehr Liganden können sich anlagern -> eher assoziativ

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Welche Symmetrieelemente dürfen in einem Übergangsmetallkomplex nicht vorhanden sein, damit der Komplex chiral ist? Ist ein Mg(II)-EDTA-Komplex chiral?

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TESTE DEIN WISSEN

Keine Drehspiegelachse (Sn) inklusive spiegelebene und Inversionszentrum:

Mg(II)-EDTA ist chiral

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Was ist ein Chelatligand? Was ist der thermodynamische und was ist der kinetische Chelateffekt?

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TESTE DEIN WISSEN

-mehrzähniger Ligand, der mind. 2 Koordinationsstellen besetzt

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TESTE DEIN WISSEN

 Durch welche Faktoren wird die Auswahl essentieller Elemente eines Organismus bedingt?

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-Bioverfügbarkeit

-eigene Herstellung?

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Neben den zahlreichen, „normalen“ Cytochromen, deren Aufgabe der Transfer von Elektronen ist, gibt es auch einige weitere – ebenfalls Cytochrome genannte – Häm-Proteine, die eine katalytische Funktion haben. Dazu zählen insbesondere die Cytochrom P450 und die Cytochrom-Peroxidasen. 

a) Wie werden sich die aktiven Zentren dieser Metalloenzyme, die die Reaktion von Substraten mit O2 bzw. H2O2 vermitteln, wohl von den normalen Cytochromen unterscheiden? 

b) Wie könnten die spezifischen Reaktivitäten der verschiedenen Häm-haltigen Metalloenzyme erreicht und gesteuert werden? 

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TESTE DEIN WISSEN

a)

„normle“ Cytochrome

-Elektronentransfer

-kleine Proteine

-keine Bindetasche nötig

-Koordination gesättigt

 

P450, Katalsen, Peroxidasen

-Aktivierung von O2, H2O2, …

-Proteine mit meist mehreren Domänen/ versch. Cofaktoren oder Coenzymen

-koordinativ ungesättigt (H2O als „schwacher“ 6.Ligand)


b)

–„Gestalt“ (Aufbau des aktiven Zentrums)

->Metallzentrum

->Liganden

->Faltung

->Größe

 

            -pH-Wert, pKs-Wert

            -Substratkanal

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Q:

a) Warum ist Mg2+ an vielen Phosphatübertragungsreaktionen beteiligt? Welche Funktion besitzt Mg2+ dabei? 

b) Nennen Sie verschiedene Enzyme, die an Phosphatübertragungsreaktionen beteiligt sind. Was ist der Unterschied zwischen einer Phosphatase und einer Kinase? 

c) Die Phosphatase Phytase A wird seit Jahren als Zusatzstoff in der Futtermittelindustrie eingesetzt. Sie katalysiert die Spaltung von Phytat, das in großen Mengen in Getreide vorkommt, in Inositol und Phosphat und erhöht somit die Aufnahme von Phosphat in den Gastrointestinaltrakt der Nutztiere. In der Natur findet man Mg2+ im katalytischen Zentrum der Phytase. Versuche konnten zeigen, dass die Aktivität dieses Enzyms zunimmt, wenn Mg2+ durch Ca2+ ersetzt wird. Geben Sie eine mögliche Erklärung für diese Beobachtung an. 

A:


  1. -stark polarisierend/ hart


-nicht redoxreaktiv

-Rolle des Mg2+ : Kompensation der hohen negativen Ladung 

-> Verringerung der Aktivierungsenergie

-> Aktivierung schwacher Lewis-Basen (z.B. H2O)

 


b.-ATPasen


-Polymerasen

-Kinasen: Phosphorylierung

-Phosphatasen: Desphosphorylierung


c. Ca2+: KZ 6-8


Mg2+: KZ 6

Ca2+ kann durch höhere KZ mehr Aufgaben gleichzeitig erfüllen

Q:

a) Welche Rolle übernimmt die Cytochrom c Oxidase in der Atmungskette? 

b) Welche Metallzentren finden sich in diesem Enzymkomplex und welche Funktionen besitzen sie?

A:

a)O2 + 4CytC(FeII) + 8H+ -> 2H2O + 4CytC(FeIII) + 4H+

    (innen)                                   (außen)

 

 

b)Fe2+,3+,4+, Cu1+,2+ -> e--Transfer

Mg2+ -> Protonenkanal über H-Brücken, strukturgebend

Q:

Nennen Sie jeweils einen typischen Vertreter einer Brønsted-Säure/Base und einer Lewis-Säure/Base und geben Sie jeweils die Definitionen an. Ist eine Brønsted-Säure immer auch eine Lewis-Säure und anders herum?

A:

Brönsted Säure:


  • Protonen werden abgegeben (HF,HCL)


Brönsted Base:


  • Protonen werden aufgenommen (NaOH, OH-)


 

Lewis Säure:


  • Elektronenpaar wird aufgenommen (BH3)


Lewis Base:


  • Elektronenpaar wird abgegeben (NH3)


 

-> Alle Basen nach Brönsted sind Lewis Basen; nicht andersrum (Säuren)

Q:

Gegeben sind folgende Verbindungen: NaH, NaBH4, CH4, H2O, HF. Ordnen Sie die Verbindungen dem Ionen- oder Kovalenzbindungsmodell zu. Welche formale Oxidationsstufe besitzt das Wasserstoffatom jeweils?

A:

NaH(-I):       ionisch

NaBH4(-I):    ionisch -> B-H: kovalent

CH4(+I):       kovalent

H2O(+I):       kovalent

HF(+I):         ionisch

Q:

Welche Aminosäure-Seitenketten sind besonders geeignet um 

a) ein weiches Metallion zu koordinieren, 

b) ein hartes Metallion zu koordinieren, 

c) zwei Metallionen zu verbrücken? 

A:
  1. His, Cys, Met, SeC
  2. Asp, Glu, Tyr, Cys
  3. Glu, Asp, His, Cys
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Q:

Warum hat Selenocystein einen niedrigeren pKs Wert als Cystein?

A:

Se hat größere Elektronennegativität -> leichtere Deprotonierung

 

Se > S  -> größere BA, bessere Stabilisierung der negativen Ladung leichtere Deprotonierung (geringere Orbitalüberlappung)

Q:

a) Was ist die Funktion der Na+/K+-Pumpe? 

b) Was könnte der Grund dafür sein, dass die Natur zur Aufrechterhaltung der Funktion dieser Membranpumpe auf die beiden Alkalimetallionen Na+ und K+ zurück greift? 

c) Überlegen Sie sich, auf welche Weise die Funktion der Na+/K+-Pumpe beeinträchtigt werden könnte. Schlagen Sie mehrere Mechanismen vor. 

A:


  1. -Konzentrationsunterschiede innerhalb und außerhalb der Zelle


-arbeitet entgegen Diffusion

-transportiert K+ nach innen und Na+ nach außen

-Aufbau des Membranpotentials


b.-hohe Verfügbarkeit


-hohe Löslichkeit in wässrigen Medien

-nicht redoxreaktiv

 


c.-Blockade der Pumpe


- „wegnehmen“ von ATP

-Abfangen von Na+/K+ , z.B. durch Komplexbildung

Q:

 Rein qualitativ betrachtet: Ist der Ligandenaustausch bei einem Übergangsmetall, dass am Anfang der Periode steht eher assoziativ oder eher dissoziativ?

A:

Größere Radien -> mehr Liganden können sich anlagern -> eher assoziativ

Q:

Welche Symmetrieelemente dürfen in einem Übergangsmetallkomplex nicht vorhanden sein, damit der Komplex chiral ist? Ist ein Mg(II)-EDTA-Komplex chiral?

A:

Keine Drehspiegelachse (Sn) inklusive spiegelebene und Inversionszentrum:

Mg(II)-EDTA ist chiral

Q:

Was ist ein Chelatligand? Was ist der thermodynamische und was ist der kinetische Chelateffekt?

A:

-mehrzähniger Ligand, der mind. 2 Koordinationsstellen besetzt

Q:

 Durch welche Faktoren wird die Auswahl essentieller Elemente eines Organismus bedingt?

A:

-Bioverfügbarkeit

-eigene Herstellung?

Q:

Neben den zahlreichen, „normalen“ Cytochromen, deren Aufgabe der Transfer von Elektronen ist, gibt es auch einige weitere – ebenfalls Cytochrome genannte – Häm-Proteine, die eine katalytische Funktion haben. Dazu zählen insbesondere die Cytochrom P450 und die Cytochrom-Peroxidasen. 

a) Wie werden sich die aktiven Zentren dieser Metalloenzyme, die die Reaktion von Substraten mit O2 bzw. H2O2 vermitteln, wohl von den normalen Cytochromen unterscheiden? 

b) Wie könnten die spezifischen Reaktivitäten der verschiedenen Häm-haltigen Metalloenzyme erreicht und gesteuert werden? 

A:

a)

„normle“ Cytochrome

-Elektronentransfer

-kleine Proteine

-keine Bindetasche nötig

-Koordination gesättigt

 

P450, Katalsen, Peroxidasen

-Aktivierung von O2, H2O2, …

-Proteine mit meist mehreren Domänen/ versch. Cofaktoren oder Coenzymen

-koordinativ ungesättigt (H2O als „schwacher“ 6.Ligand)


b)

–„Gestalt“ (Aufbau des aktiven Zentrums)

->Metallzentrum

->Liganden

->Faltung

->Größe

 

            -pH-Wert, pKs-Wert

            -Substratkanal

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