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Proteinstruktur

a) Nenne vier Strukturhierarchien bei der Beschreibung von Proteinen!

b) dreidimensionale Raumstruktur

a) Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur

b) Tertiärstruktur

Eigenschaften AS bei neutral pH stark positiv

Lysin und Arginin


Spektroskopie

a) Nenne 2 grundlegende Absorptionsspektroskopische Techniken!

b) Nenne 2 grundlegende Emissionsspektroskopische Techniken

a) UV, IR

b) Fluoreszenz, Raman

Kinetik: Aktivierungsenergie E-Alpha bestimmt Geschwindigkeit mit der biochemische Prozesse

ablaufen.

a) Wie hängt die Geschwindigkeitskonstante k von der Temperatur ab?

b) Nenne 2 verschiedene Arten biochemischer Katalysatoren, die die Größe verkleinern und

damit die Geschwindigkeit erhöhen + Stoffklassen!

a) k = Aexp(- (EA/RT))

b)Enzyme (Proteine) und Ribozyme (Nukleinsäuren)

Thermodynamik: Möglichkeit von Materie und Energieaustausch für…

a) …offene Systeme.

b) …geschlossene Systeme.

c) …isolierte Systeme.

a) M- und E-Austausch mit der Umgebung möglich

b) nur E-Austausch mit der Umgebung möglich

c) weder M- noch E-Austausch mit der Umgebung möglich

Nenne 2 Gründe, warum ATP seine Phosphorylgruppe sehr leicht abgibt!

• Resonanzstabilität der Phosphatgruppen

• elektrostatische Abstoßung zwischen Phosphaten

• Stabilisierung durch Hydration

Nenne die 3 Stufen der Energiegewinnung aus Nährstoffen bei Säugern!

1. Abbau der Moleküleinheiten zu Fetten, Polysacchariden und Proteinen (Verdauung)

2. Abbau und Umwandlung, um Acetyl-CoA zu generieren

3. Einspeisen des Acetyl-CoA in Citratzyklus, um Energie zu generieren

Wie viel NADH und CO₂ wird bei der Umsetzung eines Acetyl-CoA freigesetzt?

3 NADH und 2 CO₂

Was ist eine Isomerase? Was ist ihre Funktion?

Isomerasen verändern die Konformation Isomerisierung. Sie führen keine Umsetzung zu einem neuen Produkt durch

Welches Enzym im Citratzyklus ist an die Membran der Mitochondrien gebunden?

Succinat-Dehydrogenase ist integrativer Bestandteil der Mitochondirenmembran

strukturelle Form einer doppelsträngigen DNS und Form nach Hydratisierung

B-Form → A-Form

Welche Funktion hat Histon 1?

stabilisiert den Histonkomplex (Solenoidstruktur)

drei Enzyme der Nitrat-Assimilation: Wie viele e^-?

  • Nitrat-Reduktase
  • • Nitrit-Reduktase
  • • Glutamin-Synthetase
  • 8 e^-


a) Rolle von Chinonen in die photosynthetische Elektronentransportkette?

b) Nenne 2 strukturell unterschiedliche Chinone

c) Welche Proteine der PET bestizen mindestens eine Chinonbindestelle?

d) Nachweismöglichkeit?

a) Übertragung von einem oder 2 Elektronen

b) Phyllochinon und Plastochinon

c) PS1, PS2, Cytochrom- b_6f-Komplex

d) UV-Spektroskopie

Zentralatome des Tetrapyrrolrings und zugehörige Verbindungen

(Magnesium) Mg^2+: Chlorophyll

(Eisen)Fe^2+: Häme

Nickel: Methanbildungsenzym - F430

Cobald: Vitamin B12 (Cobalamin


Sie lösen 1 Molekül ß-L-Glucose in 10² Liter Meerwasser. Wie hoch ist die

Wahrscheinlichkeit, das Molekül innerhalb dieses Volumens anzutreffen (Wert für p)?

0</= p</= 1; p=1

a) schematischer Aufbau und Strahlengang eines konventionellen UV-Vis- Spektralphotometers dar und beschriften Sie wesentliche Komponenten


b) Geben Sie an, wie sich die Intensität der Lichtpassage durch die in eine Küvette

befindliche Probe in Strahlrichtung verändert.

siehe Bild

Bei der genetischen Modifikation eines Enzyms verändern Sie die Substrat-Bindungsstelle

so, dass das Reaktionsprodukt mit deutlich höherer Affinität gebunden wird. Wie wird sich

die maximale Enzymgeschwindigkeit verändern?

sie wird kleiner

In einer Lösung liegen 5μm reduziertes und 5μm oxidiertes Cytochrom c vor.


a) Wie hoch ist das gemessene Redoxpotential (mV) von Cytochrom c? Das Standard-

Redoxpotential von Cytochrom c ist E⁰ = +250mV. Die Konstante RT / ln F beträgt nahe zu

60mV.

b) Wie ändert sich das Redoxpotential für eines 2. geschlossenes Systems?

a) siehe Bild & Einsetzen = +250 mV

b)Redoxpotential bleibt unverändert

Durch welche Beziehung wird die Energieerhaltung eines geschlossenen Systems angegeben?

E= E_kin + E_pot

Wann werden die Kohlenstoffatome des Pyruvats im Citratzyklus abgebaut?

in der übernächsten Abbaurunde des Zyklus

Mit welchem C-Atom im Nukleotid ist…

a) … das Phosphat verbunden?

b) … die Base verbunden?

a) C5´-Atom

b) C1´-Atom

Was ist der Propeller-Twist?

Anordnung der Winkel gegenüberliegender Basen in der DNS

Was ist der Salvage-Pathway bei der Nukleotid-Synthese?

Syntheseweg, der aus Urat Nukleotide recycelt

Nenne die 3 Stufen des Katabolismus!

1. Abbau großer Kohlenstoffatome

2. Abbau dieser in Einheiten für die biochemischen Stoffwechsel

3. vollständiger Abbau bis CO₂

Was geschieht bei Bestrahlung einer einzelsträngigen DNS mit 280nm in Bezug auf

Absorption?

Die Absorption wird erhöht, da die bei 280nm absorbierenden, ringförmigen

Kohlenstoffverbindungen der Nukleotide frei vorliegen. Ergänzung: Durch Denaturierung

stehen mehr Basen für die Absorption zur Verfügung

Nenne 4 Membrankomplexe der respiratorischen Elektronentransportkette in

Mitochondrien und die jeweils dazugehörigen Elektronenakzeptoren!

• NADH-Dehydrogenase: Ubichinon

• Succinat-Dehydrogenase: Ubichinon

• Cytochrom-bc₁-Komplex: Cytochrom c

• Cytochrom-aa₁-Komplex: Sauerstoff

zwei Bindungstypen, über die Phosphate in ATP verknüpft sind

Esterbindung (Phosphosäure)

Hybridbindung (Phosphosäure)

Zusammenhang zwischen Energie des Lichts und Wellenlänge

Die Energie des Lichts ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge; alternativ: je kürzer die

Wellenlänge, desto höher der Energiegehalt

Welcher Schritt in der Chlorophyllbiosynthese ist in den meisten Pflanzen strickt lichtabhängig?

Umwandlung von Protochlorophyllid zu Chlorophyllid

Welcher Metabolit ist der letzte gemeinsame zwischen Chlorophyll und Hämbiosynthese?

Protopohphyrin IX

Welche zwei Reaktionen des photosynthetischen Elektronentransports tragen zum Aufbau des Protonengradienten über die Thylakoidmembran bei?

Die Wasseroxidation durch Photosystem II und die Oxidation von Plastohydrochinon durch Cytochrom-- b_6 f-Komplex

Welcher Schritt bei der Synthese von ATP durch die ATP-Synthese erfordert Energie?

Freisetzung von ATP (loose)

a) Wellenlängenbereich von UV-Messungen?

b) Wellenlängenbereich von Vis-Messungen?

c) Umbau des UV-Vis Spektralphotometer in ein Fluorimeter

a) 260-280nm ; 200-380nm

b) 380-800nm

c) Skizze der richtigen Anordnung: Detektor 90⁰ gegenüber der von Lichtquelle und

Monochromator gebildeten Achse versetzt, korrekte Skizze

a) Zeichnen Sie die beteiligten Atome und ihre Verknüpfungen bei der Peptidbindung.

b) Wie beurteilen Sie die Drehbarkeit der Peptidbindung? Begründen Sie!

a) siehe Bild

b) nicht drehbar, weil partieller Doppelbindungscharakter aufgrund mesomeren 2. Effekts

In welchen hauptsächlichen polymeren Formen kommt α-D-Glucose bei Pflanzen und Tieren vor?

Pflanze: Stärke

Tiere: Glykogen

Welche Arten kovalenter Verknüpfung zweier AS kommen bei Proteinen vor?

S-S → stabilisieren Tertiärstruktur

C-N (Heteroatome)

Welchen Effekt hat die Acetylierung von Histonen an der DNS?

es führt zur Dekondensierung der DNS und somit zur Aktivierung

Welche Basen absorbieren bei 260nm stärker und warum ist das so?

• Purinbasen, weil sie aus zwei zyklischen Kohlenstoffringen bestehen und somit eine stärkere Bindung aufweisen

• da sie das größere System an konjugieren Doppelbindungen besitzen

Was versteht man unter folgenden chromosomalen Aberrationen?

  1. Inversion
  2. Translokation
  3. Duplikation
  4. Deletion
  1. Verdrehte Sequenzabfolge der Gene auf einem Chromosom
  2. Austausch von genen zwischen nicht homologen Chromosemen
  3. Verdopplung der Genfolge auf einem Chromosom
  4. Verlust eines Chromosomenstücks

Nennen Sie mindestens 3 Funktionsmutationen (Klasse).

  1. • neomorphe Mutation
  2. • amorphe Mutation
  3. • hypomorphe Mutation
  4. • hypermorphe Mutation

Nennen Sie jeweils einen Kofaktor der photosynthetischen Elektronentransportkette,

der…

a) …vier Elektronen zwischenspeichert und diese sequentiell abgibt.

b) …zwei Elektronen und zwei Protonen transportiert.

c) …das Reaktionszentrum der Photosysteme bildet.

d) …als Bestandteil von Feredoxin ein Elektron von Photosystem I aufnimmt.

a) Mangan

b) NADH oder Plastichinon B

c) Chlorophyll p680 oder p700

d) 2-Fe-2-S Cluster

NAD^+ und NADP^+ sind wichtige Elektronenüberträger mit identischen Redoxpotentialen,

die aber in grundsächlich unterschiedlichen Reaktionen verwendet werden. Welche sind

das?

NAD^+ = in energieliefernden (katabolischen) Reaktionen

NADP^+ = in biosynthetischen (anabolischen) Reaktionen

a) Nennen Sie das Zentralatom von Chlorophyll.

b) Welche Substanzklasse enthalten Sie, wenn der Tetrapyrolring Eisen als Zentralatom besitzt?

a) Mg²+

b) Häme

Welcher Alkohol ist mit Ring IV des Chlorophylls verestert?

Phytol (erhöhte Lipidlöslichkeit)

a) Welche Funktion haben Diacylglycerine mit einer polaren Kopfgruppe?

b) Welche Funktion haben Triacylglycerine in einer Zelle?

= Phospholipide

a) Membranlipide → Bildung & Erhalt der Lipiddoppelschicht

b) Energiespeicher (Wärmeisolierung, Langzeitspeicher)

AV-Gerwert

a) Welches biologische Redoxpaar ist in der Lage, Wasserstoff (H⁻ und H⁺) aufzunehmen

bzw. abzugeben?

b) Mit welcher biophysikalischen Methode kann man den oxidierten und reduzierten Anteil

dieses Paares bestimmen?

a) NAD⁺/NADH (Nicotinamidadenindinukleotid)

b) UV/Vis-Spektroskopie/ Bestimmen der Potentialdifferenz aus Messung + Abgleich mit

Standardelektrodenpotential

Stellen Sie die chemische Reaktionsgleichung der Bildung des Dipeptids AG anhand der Strukturformel dar.

siehe BIld

Bei der Massenspektrometrie und bei der Elektronenmikroskopie werden geladene

Teilchen im elektrischen Feld beschleunigt. Die Energie eines Teilchens mit der Ladung q im

elektrischen Feld ist Eₑ = U ∙ q, die kinetische Energie eines Teilchens beträgt EKin = ½ ∙ m ∙

v². Leiten Sie daraus die Formel ab, mit der die Geschwindigkeit des Teilchens im

elektrischen Feld berechnet werden kann.

siehe bild

Welche Bedeutung kommt dem Citrat-Zyklus in der Zelle zu?

Durch den Citratzyklus wird ein Protonengradient aufgebaut. Außerdem werden Stoffe

gebildet, die für verschiedene andere Stoffwechselwege genutzt werden können. Zudem

wird wenig Energie aufgewendet.

a) Muss der Citrat-Zyklus von der Zelle reguliert werden?

b) Bitte begründen Sie kurz Ihre Antwort.

a) ja

b) weil sonst zu viel Acetyl-CoA verstoffwechselt wird

Nennen Sie mindestens 2 Wege in der Vererbung, die nicht den Mendelschen Regeln folgen.

  1. attached X
  2. geschlechtsgekoppelter Erbgang
  3. crossing over

Was ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt in der Glykolyse?

Fructose → Fructose 1,6 bisphosphat

Wie viele ATPs werden in der Glykolyse gebildet?

4

Welche Synthesewege zur Herstellung von Nucleotiden gibt es in er Zelle?

  1. de-novo-Syntheseweg (baut Nukleotide aus einfachen Molekülen auf)
  2. Salvage pathway (recycelt freie Basen und Nukleoside, die aus dem Abbau von Nukleinsäuren stammen, um Nukleotide zu bilden)

Über das Acetyl-CoA wird eine Acetylgruppe in den Citrat-Zyklus eingespeist. Wann wird die Acetylgruppe im Citrat-Zyklus abgebaut?

in der übernächsten Abbaurunde des Citratzyklus

Transaminierungen spielen eine wichtige Rolle im Aminosäurestoffwechsel. Welches derunten aufgeführten Metabolite ist ein Substrat für zelluläre Transaminasen und warum?

Illustrieren Sie die generelle Aktivität von Transaminasen mit Strukturformeln.

Glyoxylat (Metabolit a): Eine einfache α-Ketosäure, die eine Ketogruppe (Aldehyd) und eine Carboxylatgruppe enthält.

a) Skizzieren Sie die Reaktionen der ersten, entscheidenden(„committed“) Schrittes der

Fettsäuresynthese mit Strukturformeln (ohne CoA)

b) Woher stammt die freie Enthalpie für die Verknüpfung der C-C Bindung in der

Fettsäuresynthese und wie wird sie freigesetzt?

a)siehe Bild

b) aus der Spaltung von energiereichen Thioesterbindungen und aus der Hydrolyse von ATP:

ATP-Hydrolyse bei der Carboxylierung von Acetyl-CoA


Welches C-Atom der unten gezeigten Ribose eignet sich energetisch am besten für die Knüpfung eines C-N oder C-C Bindung? Begründen Sie die Antwort.

C1'-Atom der Ribose - elektrophilste Kohlenstoffatom aufgrund seiner direkten Bindung zum Sauerstoffatom in der Ribose-Ringstruktur

Rekapitulieren Sie den Weg der Elektronen im Photosystem II höherer Pflanzen unter normalen Lichtbedingungen. Welche Redox Co-Faktoren übertragen die Elektronen und wo verlassen die Elektronen das Photosystem? (ohne Strukturformeln, nur Nennung der Komponenten, über die die Elektronen fließen!)

  • Plastoquinon (PQ): Überträgt Elektronen vom Pheophytin auf den Cytochrom b₆f-Komplex durch Reduktion zu Plastoquinol (PQH₂).
  • Plastocyanin (PC) - Überträgt Elektronen vom Cytochrom b₆f-Komplex auf das Photosystem I.
  • Cytochrom b₆f-Komplex:Überträgt Elektronen von Plastoquinol auf Plastocyanin (PC).
  • Pheophytin (Pheo): Nimmt Elektronen vom Reaktionszentrum P680 auf.

Welche Nebenreaktion katalysiert das Enzym Rubisco (Produkte nennen) und warum ist das ein Problem für die Pflanze?

  1. 3-Phosphoglycerat (3-PGA)
  2. 2-Phosphoglycolat (2-PG) -

Für jede 2-PG, die entsteht, müssen zusätzliche Energie und Ressourcen aufgewendet- Energieverlust)

2-PG = Zwischenprodukt, Netto-Reduktion der Kohlenstofffixierung, da CO₂ verbraucht wird, ohne dass ATP und NADPH produziert werden.


Sie erzeugen Membranfragmente der inneren Mitochondrienmembran (z.B. durch Ultraschall), die sich zu runden Vesikeln schließen bei denen die Innenseite der Membran (Matrixseite) nach außen gekehrt ist.

a) Stellen Sie schematisch den Prozess der oxidativen Phosphorylierung an diesen Partikeln dar.

b) Angenommen alle Substrate für die oxidative Phosphorylierung sind im Überschuss vorhanden. Was passiert, wenn Sie den pH-Wert der Lösung, die die Vesikel umschließt, erhöhen?

c) Was passiert, wenn Sie den pH-Wert erhöhen und gleichzeitig Entkoppler (z.B. DNP) zur Suspension geben?

a) siehe Bild

b) Protonengradient wird über die innere Mitochondrienmembran verringert, was die Aktivität der ATP-Synthase und somit die ATP-Produktion deutlich reduziert

c) effektive Entkopplung von der ATP-Synthase

Stellen Sie die chemische Reaktionsgleichung der Bildung des Dipeptids GA anhand der Strukturformeln dar.

siehe bild

a) Stellen Sie graphisch mit korrekter Achsenbeschriftung die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit v von der Substratkonzentration [S] eines Enzyms dar, das der

Michaelis-Menten Kinetik gehorcht.

b) Beim Vergleich von KM und [S] lassen sich 3 Sonderfälle für die Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit v beobachten. Nennen Sie die Bedingungen und skizzieren Sie die Stelle (bzw. den Bereich) im Diagramm, für den diese Bedingungen gültig sind (b1, b2, b3).


siehe bild

Warum kann die Reaktion bei der Bindung von Produkten (Michaelis-Menten-Konstante) nicht noch schneller werden als Vmax?

Enzymaktivität- irgendwann alle Enzyme mit Substrat besetzt

Warum ist reines Meerwasser blau?

weil es das blaue Licht bevorzugt absorbiert (400-700nm)und wird überwiegend gestreut, langwelliges wird verschluckt

Mit welchem C-Atom im Nukleotid ist das Phosphat und mit welchem C-Atom im Nukleotid ist die Base verbunden?

Phosphat mit C5-Atom

Nukleotid mit C1-Atom

Nennen Sie 3 Faktoren, die zur Stabilität der DNS führen.

  1. • Van-Der-Waals-Kräfte
  2. • Wasserstoffbrückenbindungen
  3. • Ladungs-Ladungs-Wechselwirkungen

Welches Stoffwechselprodukt des Citratzyklus hat die niedrigste Enthalpie?

Wasser (H₂O)

Welches Enzym im Citratzyklus ist an die Membran der Mitochondrien gebunden?

Succinat-Dehydrogenase = Succinat-Coenzym-Q-Reduktase

Nennen Sie mindestens 2 Gründe, warum ATP eine Phosphorylgruppe sehr leicht abgibt.

  1. Elektrostatische Abstoßung:negative Phosphate stoßen sich gegenseitig ab
  2. Resonanzstabilisierung: zwischen Phospahtgruppen

Nennen Sie 3 Mechanismen, die bei der Regulation zur Bindung von Histonen an der DNA eine Rolle spielen.

  1. Acetylierung
  2. Methylierung
  3. Phosphorylierung
  4. Ubiquitinierung
  5. Sumoylierung

Erläutern Sie kurz den Q-Zyklus am Komplex III der mitochondrialen Atmungskette.

Warum ist der Q-Zyklus für die oxidative Phosphorylierung in der Atmungskette wichtig,

welche Funktionen erfüllt er?

Elektronentransport und Protonenpumpaktivität

vermittelt den Übergang zwischen dem Zwei-Elektronen-Transport durch Ubichinol und dem Ein-Elektronen-Transport durch Cytochrom c und koppelt den Elektronentransport zudem an einen Protonentransport

  • Erzeugung des Protonengradienten
  • Weiterleitung von Elektronen
  • Kopplung von Elektronentransport und ATP-Synthese
  • Regulation der Energiegewinnung


Sie stellen bereits gekeimte Tabak-Pflanzen entweder in Rotlicht (Wellenlänge: 670-680nm) oder Grünlicht (Wellenlänge: 550-560nm) und lassen sie dort wachsen. Unter welchen Lichtbedingungen werden Ihre Pflanzen gut Photosynthese betreiben können und damit gut wachsen? Begründen Sie Ihre Antwort!

Unter Rotlicht am besten Photosynthese (Absorptionsmaximum von Chlorophyll a liegt bei ungefähr 662 nm (rot).) - Lichtreaktionen können stattfinden


Unter Grünlicht wird von Chlorophyll weniger effizient absorbiert - es wird reflektiert/durchgelassen = weniger Energie für die Photosynthese zur Verfügung, schlechtes Wachstum

Welche Bedeutung haben Transaminasen im Aminosäurestoffwechsel, was sind ihre Substrate und Produkte?

  1. Aminosäuren-Interkonversion (Umwandlung einer Aminosäure in eine andere)
  2. Biosynthese nicht-essentieller Aminosäuren
  3. Energie- und Stickstoffstoffwechsel (aus überschüssigen Aminosäuren)

Alanin-Aminotransferase (ALT):

  • Substrat: Alanin und α-Ketoglutarat
  • Produkt: Pyruvat und Glutamat


Für welche Stoffwechselwege sind Carbamoylphosphat Synthetasen wichtig? Zeichnen Sie die Strukturformel von Carbamoylphosphat.

  1. Harnstoffzyklus (Urea Cycle)
  2. Pyrimidin-Biosynthese:


Das Enzym Rubisco katalysiert zwei Reaktionen. Nennen und zeichnen Sie die Substrate und Produkte (Strukturformeln).

Carboxylierungsreaktion (Calvin-Zyklus unter normalen Bedingungen):

  • Substrat: Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP)
  • Produkte: 3-Phosphoglycerat (3-PGA)


Wie gelangt Glukose in das Periplasma einer E.coli Zelle? Wie wird Glukose vom Periplasma in die Zelle transportiert? Skizziere das Aufnahmesystem mit seinen Komponenten.

Glukose-Aufnahme durch Gruppen-Translokation

Das Phospho-Transferase (PTS)-System


a) Wie sind die Seitenketten des Peptidglykans bei Gram-negativen und bei Gramm-positiven Bakterien miteinander verknüpft?

b)Weshalb eigenen sich die Bausteine für die Verknüpfung?

c) Beschreibe das Prinzip der Gram-Färbung kurz und erkläre das Ergebniss der Färbung.

a) Gram-negativ: direkte Quervernetzungen (direkte Bindungen)

Gram-positiv:Seitenketten des Peptidoglykans über Peptidbrücken miteinander verknüpft

b) Struktur ermöglicht: chemische Bindungen eingehen zu können , die die Zellwand stabilisieren & Bakterien nicht durchlassen

c)

  1. Kristallviolett gefärbt,
  2. Mit Jod behandelt
  3. mit Ethanol oder Aceton entfärbt
  4. mit Safranin gegengefärbt.
  • Gram-positive Bakterien violett oder blau gefärbt.
  • Gram-negative Bakterien nehmen die rote Farbe des Safranins an


Definition: OPERON

Eine funktionelle Einheit in der DNA von Prokaryoten, die aus zusammenhängenden Genen besteht, die gemeinsam durch einen Promotor reguliert werden.

Definition: OPERATOR

Ein DNA-Sequenzbereich, der die Bindung eines Regulators ermöglicht, der die Expression von Genen reguliert, indem er die Transkription aktiviert oder hemmt.

Mit welchem Begriff lässt sich die Sanger-Sequenzierung beschreiben?

Welche Reagenzen werden bei diser Sequenzier-Methode eingesetzt?

"Kettenabbruch-Sequenzierung"

DNA-Vorlagen, Primer, dNTPs, ddNTPs, DNA-Polymerase und Puffer, um DNA zu sequenzieren.

Wie gelangt Glukose in das Periplasma einer E.coli-Zelle?

Wie wird Glukose vom Periplasma in die Zelle transportiert?

durch Gruppen-Translokation: Phospho-Transferase (PTS)-System

Nenne 2 Methoden zur DNA-Replikation bei Prokaryonten

  1. Bidirektionale Replikation
  2. Rolling circle Replikation

Wie hoch ist die Fehlerrate der DNA-Replikation? Nenne mindestesn 3 Gründe dafür.

sehr niedrig: < 1 Fehler pro 1010 polymerisierte Basen

Gründe:

  • semikonservative Replikation mit komplementären
  • Basensträngen als Matrize
  • Exo-Nuklease-Aktivität der Pol I und Pol III
  • DNA-Reparatur nach der Replikation

Nenne 2 Teichonsäuren in der Membran von Bakterien. Nenne eine Eigenschaft, was sie binden und worüber sie verankert sind.


Phosphodiesterverknüpfte

  1. Ribitolmoleküle
  2. Glycerinmoleküle

• negativ geladen, binden Ca2+ und Mg2+

• z. T. über Fettsäuren in Cytoplasma-Membran verankert

Erkläre kurz den Ablauf einer bakterillen Zellteilung

  1. DNA Replikation - Initiatio
  2. Elongation
  3. Septum Formation
  4. Trennung in 2 Tochterzellen
  5. Zell-Separation

Was ist Autolysin und wozu dient es? Bei welchen Lebewesen ist es zu finden?

Autolysin ist ein Enzym in Bakterien, das die Zellwand abbaut und reguliert, wichtig für Zellwandremodellierung und biochemische Prozesse

Nenne eine Gruppe von Zellwandlosen Bakterien

Mycoplasma (Pathogene)

Was ist Lysozym? und wo kommt es vor? Was ist seine FUnktion?

ein Enzym, das in vielen biologischen Flüssigkeiten vorkommt z.B. Speichel, Tränenflüssigkeit, und Bakterienzellwände abbaut, indem es die Bindungen im Peptidoglykan spaltet.

Erkläre kurz die Protoplasten-Herstellung

in Verfahren, bei dem die Zellwand von Bakterien oder Pflanzenzellen enzymatisch oder chemisch entfernt wird, um die Bildung von Protoplasten zu ermöglichen. Z.B. : Enzymatische Behandlung: Einsatz von Enzymen wie Lysozym, um die Peptidoglykanschicht bei Bakterien oder die Zellwand bei Pflanzenzellen gezielt abzubauen.

erkläre stichpunktartig die Wirkungsweise von Penicillin/Ampicillin.

ß-Lactam-Antibiotika

→ hemmen Zellwand-Biosynthese durch Blockierung der Transpeptidase

→ wirken NUR bei wachsenden Bakterien

→ hauptsächlich bei Gram-positiven Bakterien

→ Resistenz durch b-Lactamase

+ hemmt die Peptidquervernetzung

Nenne die Hauptfunktionen der Zytoplasma-Membran bei Bakterien.

  1. Permeabilität der Membran (Nährstoff zu und ab)
  2. Protein-Anker (chemotaxis, Bioenergie)
  3. Energie-Speicher (Fortbewegung)

Warum sind Transporter inder Zytoplasma Membran so wichtig?

  1. Aktiver Transport entgegen Konzentrations-Gradienten
  2. Transport benötigt Energie
  3. Sättigungseffekt

Nenne 3 Klassen von membran-Transportner und was diese jeweils transportieren.

  1. Einfacher Transport = Lactose
  2. Gruppen Tranlocation = Glucose
  3. ABC-System = Maltose

Wofür steht ABS-System?

• ABC = ATP-binding cassette

• weit verbreitete, grosse Familie von verwandten Proteinen

• hohe Substrat-Affinität

• Bindeprotein bei Gram-positiven Bakterien membranverankert

Wie gelangt Maltose in das Periplasma einer E.coli Zelle? Wie wird Maltose vom Periplasma in die Zelle transportiert? Skizziere das Aufnahmesystem mit seinen Komponenten.

Maltose-Aufnahme über ein ABC-System, Bindeprotein bei Gram-positiven Bakterien mit hoher Substrat-Affinität


Wie gelangt Lactose in das Periplasma einer E.coli Zelle? Wie wird Lactose vom Periplasma in die Zelle transportiert? Skizziere das Aufnahmesystem mit seinen Komponenten.

Über einen Einfachen-Transport-Symporter, zusammen mit H+ ("Lac permease")

Die folgenden Biomoleküle spielen eine Schlüsselrolle in bakteriellen Zellprozessen. Nenne jeweils den Zellprozess und die Rolle des Biomoleküls (stichpunktartig).

  1. Formyl-Methionin
  2. N-Acetylglucosamin
  3. cAMP
  4. UTP
  1. Proteinsynthese; Start-Aminosäure bei Initiation der Translocation bei Prokaryoten
  2. Zellwandbiosynthese; Baustein von Peptidogglykan (Bestandteil von Zellwand)
  3. Signaltransduktion & Genregulation; Sekundärer Botenstoff, reguliert CAP
  4. Nukleinsäurebiosynthese und Polysaccharidbiosynthese; Substrat für RNA-Synthese

Nenne 4 Prionenerkrankungen des Menschen

  1. Kuru (ritueller Kannibalismus in Papua-Neuguinea)
  2. Gerstmann-Strässler-Scheiker-Syndrom (Ataxie/Koordinationsstörungen)
  3. Creutzfeld-Jakob-Krankheit (CJK) (neurodegerative K. -> Demenz, Tod)
  4. vCJD (Verzehr von BSE- infiziertes RIndfleisch)

Nenne 4 unterschiedliche Typen von Ribonukleinsäuren sowie deren Funktion (stichpunktartig)

  1. mRNA; Messenger :Träger von DNA zu Ribosomen
  2. tRNA: Transfer: transportiert Aminosäuren zu Ribosomen
  3. rRNA: Ribosomale: Katalysiert Peptidpindungen zwischen Aminosäuren
  4. miRNA: Mikro: Reguliert Genexpression

In welche Phasen lässt sich die Pro-Phase 1 der Meiose unterteilen?

  1. Leptotän (lange dünne Fäden)
  2. Zygotän (Chromosomen paaren sich)
  3. Pachytän (Paarung ist vollständig)
  4. Diplotän (Chromosen trennen sich)
  5. Diakinese (Chromosen kürzer udn dicker)

Nenne 2 lebensfähige chromosomale Veränderungen der Autosomen mit Namen und der dazugehörigen chromosomalen Störung.

  1. "Down-Syndrom": Trisomie 21 - zusätzliches Chromosom 21, charakteristische Gesichtmerkmale, geistige Behinderung, Herzfehler
  2. "Edwards-Syndrom": Trisomie 18 - zusätzliches Chromosom 18 - Schwerwiegende Entwicklungsstörungen, angeborene Herzfehler, charakteristische handhaltung

Wie ist die Wahrschienlichkeit definiert, nach der lokalen Sequenzalignments (Basic Local Alignment Search Tool BLAST) der sogenannte p-Wert eines Treffers mit Ecore S berechnet wird?

Wahrscheinlichkeit, dass ein Treffer mit Score S zufällig in der Datenbank gefunden wird.:

P (S) = 1- exp(-λ * (S −μ))


Nenne mindestens 2 Schritte, die bei einer Homologiesuche mit dem Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) ausgeführt werden!

  1. Segmentierung & Scoring
  2. Erweiterung & Alignment

Nenne 5 Komponenten der Proteinsynthese-Maschinerie. Nenne auch ihre jeweilige Funktion.

Bausteine: Aminosäuren

Bauplan: mRNA

Enzyme: Ribosomen

Notwenige Helfer: tRNAs

Produkte: Aminosäureketten

Gebe die Formel an, mit der beim Needieman-Wunsch-Algorithmus zur globalen Sequenz-Alignierung der Eintrag D in der Alignierungs-Matrix berechnet wird.

Anahand von Bild-Beispiel

Skizziere eine inder Praxis üblichen Ansatz für multiple Sequenz-Alignments.

  1. Paarweises Alignment
  2. Guide Tree (Neigbhbor-Joining Tree)
  3. Progressives Alignment
  4. Zusammenführen der ALignments
  5. Evaluation und Optimierung

Nenne 2 der elementaren Schritte bei der Verarbeitung von RNA-Seq-Daten!

  1. Mapping der Reads auf das Referenzgenom doer Transkriptom
  2. Quantifizierung der Genexpression

Nenne 5 verschiedene Formen, RNA-Sekundärstrukturen darzustellen

  1. Punkt-Notationsdarstellung
  2. Sekundärstrukturdiagramm
  3. 3D Structure Model
  4. Vorhersage von Pseudoknoten
  5. RNA-Faltung

Wahr oder falsch:

  1. Für jede reguläre Sprache L. gibt es (mindestens) einen endlichen Automaten Z., welcher L. erkennt.
  2. Für manche regulären Sprachen L. gibt es keinen regulären Ausdruck Z., welcher L. erkennt.
  3. Jede berechenbare Funktion kann durch einen endlichen Automaten berechnet werden.
  1. Richtig
  2. falsch
  3. falsch

Wahr oder falsch:

  1. Es lässt sich mit einem regulären Ausdruck erkennen, ob eine gegebene teilsequenz eines prokaryotischen genoms einen offenen Leserahmen enthält.
  2. Eine Turing-Maschine kann vom Bandspeicher nur lesen, aber nciht schreiben
  1. richtig
  2. falsch

In der Vorlesung gab es einen ultrametrischen phylogenetischen Baum.

a) Wann ist ein Baum ultrametrisch?

b) Nenne ein Verfahren zur Rekonstruktion phylogenetischer Bäume, welches als Ergebnis stehts einen ultrametrischen baum liefert!

c) Nenne eine Distanz-basiertes Verfahren zur Rekonstruktion phylogenetischer Bäume, dessen Ergebnis im Allgemeinen ein nicht-ultrametrischer Baum ist!

d) Welche Annahme bezüglich der Evolutionsrate legitimiert die Rekonstrution eines ohylogenetischen Baumes mit UPGMA?

a) wenn für jedes Tripel von Blättern (Taxa) im Baum die Distanz zwischen zwei beliebigen Blättern nicht größer ist als die Distanz zu einem dritten Blatt.

b) Neighbor-Joining (NJ) Verfahren

c) Minimum-Evolution (ME) Verfahren

d) konstante Evolutionsrate über alle Zweige des Baumes hinweg.

Nenne die Formel, mti der beim Average Linkage (UPGMA) das Zusammenfassen zweier innerer Knoten C & D bewertet wird!

siehe bild

Nenne 2 Arten genomischer Variabilität, die zwischen zwei Individuen einer Population beobachtet werden können!

  1. Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)
  2. Insertionen und Deletionen (Indels)

Nenne die Geschmacksquälitäten, die über GPCRs wahrgenommen werden können.

  1. Süß- T1R2
  2. Bitter - T2R
  3. Umami - T1R1


Nenne den jeweiligen Zelltypen über den folgende Geschmacksqualitäten wahrgenommen werden können:

  1. Süß
  2. salzig
  3. Bitter
  4. Sauer
  5. Umami
  1. GPCRs
  2. Ionenkanäle (ENaC)
  3. GPCRs
  4. Protonen (H+)
  5. GPCRs

Nenne mindestens 4 morphologische Strukuren des menschlichen Auges.

  1. Hornhaut
  2. Linse (hinter Pupille)
  3. Retina
  4. Sehnerv (Nervus opticus)
  5. Aderhaut (Choroidea)
  6. Bindehaut
  7. Cornea
  8. Glaskörper

Wo befindet sich die Körnerschicht im menschlichen Augen?

es gibt nur eine innere Körnerschicht (Stratum granulosum interna) innerhalb der Retina, zwischen der inneren plexiformen Schicht und der äußeren plexiformen Schicht (beinhaltet Bipolarzellen, horizontale Zellen und Amakrinzellen)

Warum ermöglichen die Stäbchen das Nachtsehen beim menschlichen Auge?

  • hohe Lichtempfindlichekit
  • Verstärkung der Rhodopsinregeneration
  • Kovergenz auf Bipolarzellen
  • Fehlen von Zapfen in der peripheren Netzhaut

Was ist eine "Papille"?

auch "blinder Fleck" genenant - dort wo sich die Nervenbahnen der Fotorezeptoren bündeln und als Sehnerv das Auge verlassen, befinden sich keine Fotorezeptoren

Wie sind Photorezeptorzellen in der menschlichen Netzhaut morphologisch aufgbaut (4 Charakteristika)

  1. Disk
  2. Außensegment
  3. Innensegment
  4. Synapse (basaler teil)

Welche Co-Faktor ist bei der Aktivierung des Rhodopsisins im menschlichen Auge wichtig?

Das Retinal (Retinol/Vitamin A Aldehyd) = Umwandlung von Lichtsignalen in neuronale Signale im menschlichen Auge.

Nenne 4 Opsine die im menschlichen Auge zu finden sind.

  1. Rhodopsin
  2. Porphyropsin
  3. Iodopsin
  4. Cyanopsin

Erkläre kurz wie es zu Farbenblindheit (Rot-Grün-Blindheit) kommt!

  • resessiv x-chromosomal
  • Durch falsches crossing over verursacht

Welche Zelltypen sind in der menschlichen Retina zu finden? Nenne 3 und ihre jeweilige Funktion.

  1. Photorezeptoren (Stäbchen & Zapfen)
  2. Bipolarzellen (kombieren Infos von Rezeptoren)
  3. Ganglionzellen 8Integrieren Infos zu einer Impuslrate und senden an corpus genicalatum laterale

Der SIO1-Kanal ist ein Ca2+-aktiviere Kaliumkanal in den Neuronen.

a) Vermittel Sio1 einen passiven oder aktiven Transport?

c) Welches Ion transportiert Sio1 & in welche Richtung würde der Ionenfluss laufen?

a) Passiver Transport

b) Kaliumionen (K+) in Richtung eines elektrochemischen Gradienten für Kaliumionen (aus intrazellulären zu extrazellulären Raum)

Welche Glia-zelltypen bilden die Myelinschicht um Axone im zentralen bzw. periphären Nervensystem?

ZNS: Oligodendrozyten (mehrere Axonesegmente)

PNS: Schwann-Zellen (nur 1 Axonsegment)

Welche 2 Ionenkanltypen sind in den Ranvierschen Schnürringen lokalisiert, um dort Aktionspotenziale zu erzeugen?

  1. Spannungsgesteuerte Natriumkanäle (Na+)
  2. Spannungsgesteuerte Kaliumkanäle (K+)

Nenne 2 Neurotransmitter, die durch direkte Öffnung eines Ionenkanals erregend wirken.

  1. Glutamat
  2. Acetylcholin

a) Nenne 2 Neurotransmitter, die durch direkte Öffnung eines Kanls die neuroanle Aktivität hemmen.

b) Welche Ionen fließen durch die Kanäle, die eine hemmende Wirkung haben?

a) GABA; Glycin

b) v.a. Chloridionen (Cl-).

Wie verändert sich die äußere Form der Erythrozyten, wenn sie in eine der geannten Lösungen überführt werden?

  1. 0,15 M NaCl-Lösung
  2. 0,15 M Glukose-Lösung
  3. 0,15 M Na2-HPO4-Lösung


gebe die Tonizität und die Formveränderung an.

  1. Isotonisch - normale Form
  2. leicht Hypertonisch - Schrumpfung (noch keine Hämolyse)
  3. leicht hypotonisch - mehr Volumen durch Wasserzunahme

Die Kiemen der Fische zählen zu den effektivsten Atmungsorganen. Nenne 2 Parameter, die die Atmung von Sauerstoff bei wasserlebenden Tieren im Vergelich zu Landtieren erschweren.

  1. in Wasser ist weniger o2 gelöst als in Luft -> größere Ventilationsrate erforderlich
  2. Wasser hat höhere Dichte als Luft -> Energieaufwendung für ventilation

Erkläre kurz, wie die Bewegung der Calciumionen in und aus dem Cytosol der Herzmuskelzellen die Fre- quenz und Stärke der Kontraktion beeinflusst.

Kontraktionsstärke: Calciumionen indem sie an Proteine binden und die Bindungsstellen für Muskelproteine freigeben, wodurch die Kontraktionskraft erhöht wird.

Kontraktionsfrequenz: Calciumionen regulieren indem sie die Aktionspotentiale der Herzschrittmacherzellen modulieren, die für die Steuerung der Herzschläge verantwortlich sind.

a) Nephron-Begriffe 1-5

b) Nenn den/die Abschnitte des Tubulussystems in dem die Konzentration der aufgeführten Susbtanz am höchsten bzw. am niedriegsten ist.


  1. Vas efferens
  2. Nierenkanälchen
  3. Sammelrohr
  4. Proximaler Tubulus
  5. Glomerulum (Bowmanscher Raum)

Mini. Harnsäure: Dünner aufsteigender Teil der Henle-Schleife

Maxi Harnsäure: Proximaler Tubulus

Mini.Glukose: Proximaler Tubulus

Maxi.Glukose: Dünner aufsteigender Teil der Henle-Schleife

a) Welche Endprodukte liefer die enzymatische Verdauung von Proteinen im Darm von Säugetieren?

b) Was wäre eine katabole Verstoffwechselung dieser Produkte?

c) Was wäre eine anabole Verstoffwechselung dieser Produkte?

a) Aminosäuren & Peptide

b) Abbau der Aminosäuren zu Zwischenprodukten des Energiestoffwechsels (z.B. Abbau zu Pyruvat oder Acetyl-CoA)/ Bildung von Harstoff

c) Aufbau von körpereigenen Proteinen (z.B. Enzyme, Strukturproteine)/ Umwandlung in andere Biomoleküle wie DNA


Beschrifte den Verdauungstrakt des Kaninchens

siehe Bild

Beim Kaninchendarm ist das Caecum auffallend groß. a)Was ist seine Funktion?

b) Warum entleeren Kaninchen in gewissen Abständen den Inhalt des caecums und fressen ihn?

a) Caecum des Kaninchens: Gärkammer für Cellulose-

verdauende Symbionten zu Glucose, die sie anaerob zu kurzkettigen Fettsäuren (Essig-, Proprion-, Buttersäure) vergären und ausscheiden

b) Nahrhafte Symbionten können im Caecum oder Colon nicht verdaut werden

• Kaninchen scheiden Blinddarmkot aus, fressen es, verdauen Symbionten und nutzen deren

Nährstoffe direkt oder als Phosphor-und Stickstoffquelle für Wachstum neuer Symbionten

Definition: Gen

DNA-Abschnitt, der die Information für die Herstellung

einer RNA oder eines Proteins trägt

Definition: Genom

Gesamte Erbinformation eines Organismus

Definition: Metagenom

Gesamte Erbinformation einer Umweltprobe

Definition: Reolikon

autonom replizierbares genetisches Element

(Chromosom, Plasmid, Phage, Virus)

Defintion: Allel

bestimmte Form eines Gens, z.B. recA+ oder recA-

Definition: Mutation

vererbte Veränderung der DNA

Definition: Mutante

Organismus mit einer bestimmten erblichen Veränderung

gegenüber dem Wildtyp, z.B. recA--Stamm

Definition: Genotyp

genetische Information für ein bestimmtes Merkmal

(häufig äquivalent zu Allel, z. B. lac-)

Definition: Phänotyp

erkennbares, vererbtes Merkmal (z. B. Lac-)

Definition: Klon

genetisch identischer Abkömmling

Wie wird die Superhelikale DNA gefärbt?

mit Ethidiumbromid

flaches, aromatisches Ringsystem

• lagert sich zwischen die gestapelten

Basenpaare ein

→ interkaliert in DNA

→ karzinogen!!!

• Anregung durch UV-Licht

Welche Antikörperklasse könnte die Abbildung darstellen?

Entweder IgG oder IgA


A = Antigenbindungsstelle

b= Leichte Kette

C = C-terminus

Ordne die Immunglobulin Klassen anch ihrem Gewicht

Med.AG (M > E > D > A > G)

Durch den Prozess der T-Zell-Selektion ist das Immunsystem in der Lage, Fremartige von Selbstantigenen zu unterescheiden.

a) Die Entstehung der zentralen Toleranz der T_zellen erfolgt in 2 Schritten. Wie heißen diese?

b) Diese Prozesse finden im Thymus statt, aber wo genau?

a) 1. positive Selektion - T-Zellen ausgewählt, die in der Lage sind, mit körpereigenen MHC-Molekülen zu interagieren

2.Negative Selektion:T-Zellen entfernt, die zu starke Reaktionen auf körpereigene Antigene zeigen

b) Cortex (Rinde) und im Medulla (Mark) des Thymus

Beschreibe auf welche Weise Pflanezn die die Strategie 1 der pflanzlichen Eisenaufnahme nutzen, Eisen im Boden für die Aufnahme verfügbar machen.

machen Eisen im Boden durch Säureifizierung der Rhizosphäre, Reduktion von Fe³⁺ zu löslichem Fe²⁺ und Bildung von Chelaten für die Aufnahme verfügbar

In der Abbildung sind 2 Reaktionen des Enzyms RubisCo gezeigt. Bitter ergänze die folgende Informationen:

  1. CO2
  2. O2
  3. RubisCo
  4. 3-Phosphoglycerat
  5. 3-Phosphoglycerat
  6. 2-Phosphoglycerat
  7. Carboxylase
  8. Oxygenase

Was ist RubisCo und was ist seine Funktion?

RubisCo (Ribulose-1,5-bisphosphat Carboxylase/Oxygenase) ist ein Enzym der Kohlenstofffixierung in Calvin-Zyklus/Dunkelreaktion

  • Fixiert Co2
  • Teilnahme am Sauerstoff-Photorespirationsweg

Die Blätter von C4-Pflanzen zeigen charakteristische Krananatomie, wobie die Leitbündel ringförmig von Bündelscheidezellen umgeben sind. In den Mesophyllzellen der C4-Pflanzen wird CO2 zunächst in Form von ________ vorfixiert. Der Transport des vorfixierten Kohlenstofss aus den Mesophyllzellen in die Bündelscheidezelle erfolgt in Form von ____.

  1. Oxalacetat
  2. Malat

Dieses Metabolit wird in den Chlorplasten der Bündelscheidezellen in ____ und Pyruvat zerlegt. Inden Bündelscheidechloroplasten fehlt das Photosystem 2. Dadurch findet in diesen Chloroplasten keine ____ statt. Durch den sich daraus ergebenen niedriegen O2-Partialdruck ist _______ Funktion der RubisCo niedrig udn die C4-pflanze zeichnen sichd durch eine geringe ___ aus.

  1. CO2
  2. Photooxidation
  3. Carboxylase
  4. Photorespiration

Aus welchen beiden Komponenten besteht ein Phytochrom-Monomer?

  1. Chromophor (lichtabsorbierendes Molekül)
  2. Apoprotein (Signalweiterleitung)

Welche 2 Arten von Transpiration gibt es und wieviel tragen sie ungefähr zu gesamten Transpiration deines Blattes bei?

  1. Stomatäre Transpiration (90%)
  2. cuticuläre Transpiration (10%)

In welche 3 Gruppen werden pflanzliche Sekundärmetaboliten überlicherweise eingeteilt? Nenne auch aus jeder Gruppe einen Farbstoff.

  1. Terpne -Carotin
  2. Phenole - Anthocyanin
  3. Alkaloide -Indigo

Welche EIgenschaften ahben Phytoalexine und Phytoanticipine?

Anwrte auf folgende Kategorien mit jeweils ja oder nein:

  1. Werden von Pflanzen gebildet
  2. sind antimikrobiell wirksam
  3. werden erst bei pathogenbefall gebildet

Phytoalexine

  1. ja
  2. ja
  3. ja

Phytoanticipine

  1. ja
  2. ja
  3. nein