1.Stoffliche Zusammensetzung

Question 1

Eigenschaften elektrostatische Wechselwirkungen?

Answer 1

• hierauf basiert die Ionenbindung
• über große Distanz im Gegensatz aktiv(erklärbar durch das Coulomb Gesetz
• > Energie fällt bei Distanz nur mit 1/r)
• spielt ein wichtige Rolle bei Protein-Proteinkomplexen

Question 2

Warum sind die elektrostatischen Wechselwirkungen im Wasser schwächer als im Vakuum oder organischen Lösemitteln?

Answer 2

• Da die Dielektrizitätskonstante von von Wasser mit 78,5 sehr hoch ist
• WW zwischen 2 Ladungen bei gleicher Distanz in Wasser 78,5 mal schwächer als im Vakuum
• spielt eine Rolle bei WW innerhalb Membranen und Proteinen

Question 3

Was ist eine Wasserstoffbrücke

Answer 3

• bei Wasserstoffdonor mit kovalenter Bindung zu Proton(H⁺) und und Wasserstoffakzeptor mit freiem Elektronenpaar
• typischerweise Stickstoffe und Sauerstoffe
• Stärke abhängig von Distanz(Wasserstoffdonor und Akzeptor) und Winkel(idealerweise lineare Anordung)
• wichtig bei Basenpaarung DNA

Question 5

3 Arten van-der-Waals Wechselwirkungen und Eigenschaften?

Answer 5

3 verschiedene:

1. permanenter Dipol: Atome untersch. Elektronegativität
2. permanenter Dipol induziert Dipol bei nicht-Dipol-Molekül
3. Londonsche Dispersionskräfte: zwei Gruppen induzieren gegenseitig Dipole

nur in kleinem Bereich wirkend: van der Waals-Kontaktdistanz

• >viele Einzelkräfte sumieren sich auf
• wichtig in der DNA-Doppelhelix

Question 6

Was besagt der 1. Hauptsatz der Thermodynamik?

Was bedeutet System und was Umgebung?

Answer 6

Gesamtenergie eines Systems und seiner Umgebung sind konstant.(Energie wird weder erzeugt noch vernichtet)

• System-> was ich betrachte(z.B. Zelle, Körper)
• Umgebung-> Rest des Weltalls

Question 7

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik? Was ist mit Unordnung gemeint?

Answer 7

• Ein spontaner Prozess verläuft in eine Richtung, die die Unordnung des Universums erhöht
• >spontane Prozesse verlaufen zu einem Zustand höherer Unordnung
• Unordnung: Anzahl energetisch äquivalenter Möglichkeiten W, in die der die Komponentenn eines Systens angeordnet werden können
• > Entropie: k_B x ln(W) (Dimension JK^-1)

k_B= Boltzmannkonstante

Question 8

Was ist die Entropie

Answer 8

• Entropie = Unordnung
• > Entropie: k_B x ln(W) (Dimension JK-1)

k_B= Boltzmannkonstante

-

Question 9

Was ist die freie Enthalpie?

Question 10

Was ist ein exergoner bzw. endergoner Vorgang?

Wann ist ein System im Gleichgewicht?

Answer 10

• dG < 0 exergoner Vorgang: verläuft spontan(evtl. sehr lang)
• dG > 0 endergoner Vorgang-> Rückreaktion spontan
• dG=0 System im Gleichgewicht

dG= freie Enthalpie

Question 11

Was sind biologische Systeme thermodynamisch betrachtet?

Answer 11

• offene thermodynamische Systeme
• es gibt einen Input und einen Output im Fließgleichgewicht

Question 12

Eigenschaften Wassermolekül?

Answer 12

• 2 Protonen(H) im Bindungswinkel 104.5
• elektrischer Dipol-> negative Partialladung Wasserstoff, positive Sauerstoff

Question 13

Eigenschaften Wasser?Wechselwirkungen mit anderen Stoffen?

Answer 13

• bei 4 Grad dichter als im gefrorenen Zustand
• Ausbildung Eis über Wasserstoffbrücken-WW
• Solvatisierung von Ionen durch Dipol des Wassers-> schirmt Ladung ab(erklärt hohe Dielektrizitätskonstante)
• Wasserstoffbrückenbindungen zu funktionellen Gruppen richten Wassermoleküle aus
• bei WBB zwischen zwei nicht-Wasser->

Wassermoleküle werden freigesetzt, die vorher “gefangen waren”-> entropische WW(Entropie wird durch Wasserfreisetzung erhöht

Question 14

Wieso sind OH^- und H₃O⁺ in Wasser so beweglich?

Wichtigkeit für die Biochemie?

Answer 14

• über Protonensprungreaktion
• Hydroniumion gibt Proton an Wasser ab -> wird zu Hydroniumion und kann Proton weiter geben
• jede Enzymreaktion im Wasser mit Protonenaufnahme bzw. Abgabe gekoppelt

Question 16

Was ist der hydrophobe Effekt?

Wozu führt der hydrophobe Effekt bei amphiphilen Molekülen?

Answer 16

• apolare Moleküle lagern sich in Wasser zusammen und es bildet sich ein Wasserkäfig darum
• Gesamtfläche, die Wasser ausgestzt ist, ist bei Zusammenlagerung weniger als bei einzelnen Molekülen->Freisetzung Wassermoleküle-> Entropischer Gewinn(getrieben durch Entropie
• bei amphiphilen: Micellen oder Bilayer

Question 17

Was ist die Dissoziationskonstante

Answer 17

-Maß wo sich in einer Dissoziationsreaktion ein Gleichgewicht einstellt: K= c(A)c(B)/c(AB)

Question 18

Was ist der pH Wert? Was ist der pKA-Wert?

Answer 18

pH: negativer dekadischer Logarithmus zur H+-Konzentration einer Lösung pH=-log(H+)

pKA-Wert: negativer dekadischer Logarithmus der Säuredissoziationskonstante

Question 19

Was ist K? Was ist K_a?

Answer 19

• K= Gleichgewichtskonstante
• K_a= Säuredissoziationskonstante

Question 20

Was ist ein Puffer?

Answer 20

Stoffgemisch, pH-Wert bei Zugabe einer Säure oder einer Base weniger stark ändert, als bei ungepufferten System

-Mischung aus Säure und konjugierter Base

Question 21

Puffer anhand Anderson Hasselbach-gleichung erklären

Answer 21

• Säurekonszentration und Base gleich groß
• > log 1 = 0 -> pH= pKA
• Puffer wirkt in pH-Wert-Bereich der +/- 1 des pKA-Werts entspricht-> Konzentration von 1:10 und 10:1 der protonierten und deprotonierten Form vorhanden

Question 22

Puffer in biologischen Systemen=?

Answer 22

• untersch. Biomoleküleuntersch. PKA-Werten
• >pH-Wert über weiten Berecih gepuffert