Bioanorganische Chemie an der TU Dortmund

Karteikarten und Zusammenfassungen für Bioanorganische Chemie an der TU Dortmund

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Beispielhafte Karteikarten für Bioanorganische Chemie an der TU Dortmund auf StudySmarter:

Was ist die Funktion der Na+/K+ Pumpe?

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

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

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Welche Voraussetzung müssen für (Bio-)Mineralisation gegeben sein?

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Welche Verbindungen spielen bei der Biomineralisation  eine Rolle und warum?

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Woraus bestehen Knochen? Wie erklärt man den einfachen Austausch von Ionen im Knochen? Wann ist der Ionenaustausch relevant?

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

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

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Die Phosphatsse Pythase A wird seit Jahren als Zusatzstoff in der Futtermittelindustrie eingesetzt. Sie katalysiert die psaltung 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 seigen, 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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Warum sind in vielen hydrolytischen Reaktionen in der Biologie ein Lewis-acides Metallion benötigt?

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Warum ist Zn2+ an so vielen biologischen Hydrolysenreaktionen beteiligt? Welche Funktionen hat Zn2+ bei der Katalyse der Hydrolyse?

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Welche Reaktion wird durch die Carboanhydrase katalysiert?

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Beispielhafte Karteikarten für Bioanorganische Chemie an der TU Dortmund auf StudySmarter:

Bioanorganische Chemie

Was ist die Funktion der Na+/K+ Pumpe?

Na+ extrazellulär und K+ intrazellulär anzureichern um somit einen Membranpotential zu erzeugen. Die Ionen laufen gegen der Diffusion unter Energie-Verbrauch.

Bioanorganische Chemie

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

Beide sind nicht Redoxaktiv und haben dazu eine hohe Verfügbarkeit. Dazu haben beide Ionen eine hohe Löslichkeit in wässrigen Medien

Bioanorganische Chemie

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

1- Abfangen von Na+ und K+

2- Wegnehmen von ATP

3- Blockierung der Pumpe (ATP Rezeptoren zB)

Bioanorganische Chemie

Welche Voraussetzung müssen für (Bio-)Mineralisation gegeben sein?

Ein Templat/Umgebung in Form von Biomembran oder ähnliches.

Menge

Kleine Löslichkeitsprodukte unter physiologische Bedingung

Bioanorganische Chemie

Welche Verbindungen spielen bei der Biomineralisation  eine Rolle und warum?

Ca5(PO4)3 + Ca5F(PO4)3 --> Endoskelette


Fe3O4 + alpha,gamma-Fe(O)OH + 5 Fe2O3*9H2O --> Magnetsensor, Zähne von Käferschnecken, Eisenspeicher


CaCO3 -->Exoskellet


CaC2O4 --> Ca-Speicher, Harn-/Nierensteine


SiOn(OH)4n-2 --> Pflanzenschutzmechanismen


CaSO4*2H2O + BaSO4 + SrSO4 --> Schutzgerüst, Schwerkraftsensoren

Bioanorganische Chemie

Woraus bestehen Knochen? Wie erklärt man den einfachen Austausch von Ionen im Knochen? Wann ist der Ionenaustausch relevant?

Komposition des Knochens:

- 55% Ca(OH)(PO4)3 (Hydroxylapatit)

- 30% Faserproteine

- 15% Salze

Hydroxylapatit kristallisiert hexagonal, dadurch entstehen Lücken und somit können die Ionen ausgetauscht werden. Außerdem ist es ein wichtiger Speicher für Ionen, für die Härtung des Zahnschmelzes (Austausch von OH- gegen F-).


Ca2+ kann gegen Sr2+; Cd2+; Pb2+ ausgetauscht werden  (Schwermetallverbindungen)

Bioanorganische Chemie

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

Es dient zur Kompensation von negativen Ladungen und setzt somit die Aktivierungsenergie herab. Außerdem hat es einen kleinen Ionenradius und eine hohe Ladung und kann somit gut schwache Lewis-Basen aktivieren um eine Nucleophil zu erzeugen. Es macht keine Redox-Chemie unter physiologische Bedingungen. dazu zählt, dass es eine räumliche Fixierung seiner Reaktionspartner erzeugt. Es erlaubt außerdem die Brechung von Phosphat Bindung vom ATP (SN-reaktion)

Bioanorganische Chemie

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

Beispiele: Kinase (Hexokinase), ATPasen, Polymerasen, Phosphatasen, Phenyltransferasen.


Kinase: Phosphorylieren das Substrat

Phosphatasen: Dephosphorylieren das Substrat

Bioanorganische Chemie

Die Phosphatsse Pythase A wird seit Jahren als Zusatzstoff in der Futtermittelindustrie eingesetzt. Sie katalysiert die psaltung 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 seigen, dass die Aktivität dieses Enzyms zunimmt, wenn Mg2+ durch Ca2+ ersetzt wird. Geben Sie eine mögliche Erklärung für diese Beobachtung an. 

Ca2+ besitzt eine variable Koordinationsgeometrie. Die KZ von Ca2+ ist 6-8 währemd die von Mg2+ nur 6 ist. Deswegen können mehr Liganden gebunden werden und das abgespaltete Phosphat, was stabilisieren werde muss, kann dadurch besser stabilisiert werden. Während man 2 Mg2+ verwendet muss, kann stattdessen nur ein Ca2+ Molekül benutzt werden.

Bioanorganische Chemie

Warum sind in vielen hydrolytischen Reaktionen in der Biologie ein Lewis-acides Metallion benötigt?

Dadurch werden schwache Lewis-Basen aktiviert um Nucleophile zu erzeugen

Bioanorganische Chemie

Warum ist Zn2+ an so vielen biologischen Hydrolysenreaktionen beteiligt? Welche Funktionen hat Zn2+ bei der Katalyse der Hydrolyse?

Zn2+ ist nicht redox-Aktiv, starke Lewis-Säure, sphärisch, labile Bindung zu H2O(dieses führt zu schnellen Austausch), hohes Vorkommen.


Die Funktion in der Hydrolyse ist die Polarisierung des Substrats (Erleichterung des Nucleophilen Angriffs) und somit die Aktivierung von H2O (erleichtert die Deprotonierung).

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Welche Reaktion wird durch die Carboanhydrase katalysiert?

CO2 + H2O --> HCO3-  + H+

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