Biochemie offene Fragen

Question 1

1. Was sind Resonanzstrukturen? Beschreiben Sie.

Answer 1

1. Durch Resonanzstrukturen werden kovalente Bindungen dargestellt, bei denen es
   zwei oder mehrere Möglichkeiten gibt Bindungen anzuordnen bzw. die
   Bindungsverhältnisse abzubilden, da die Elektronen über mehrere Atome „verteilt“
   werden können. Gängige Beispiele hiefür sind die Peptidbindung oder einige der
   Basen. Im Text wird Benzol als Beispiel angeführt.

Question 2

2. Was ist eine elektrostatische Wechselwirkung? Geben Sie ein Beispiel.

Answer 2

2. Eine elektrostatische Wechselwirkung ist die anziehende Kraft zwischen zwei
   gegensätzlich geladenen Atomen. Salze, so wie NaCl, sind ein Beispiel.

Question 3

3.. Warum ist Wasser ein Lösungsmittel für so viele biologische Moleküle?

Answer 3

Viele biologische Moleküle haben polare Eigenschaften. Wasser ist sehr polar und
kann mit anderen polaren Molekülen konkurrieren, indem es deren elektrostatische
Wechselwirkungen und Wasserstoffbrückenbindungen schwächt. Das
Sauerstoffatom kann als Akzeptor und das Wasserstoffatom als Donor der
Wasserstoffbrückenbindung agieren.

Question 4

4. Was sind die Auswirkungen vieler van der Waals Wechselwirkungen?

Answer 4

4. Die Gesamtinteraktion zwischen zwei großen Molekülen kann durch eine große
   Anzahl von van der Waals Wechselwirkungen an der Grenzfläche der beiden
   Moleküle wesentlich beeinflusst und stabilisiert werden.

Question 5

5. Wenn die meisten Proteine einer Zelle von Wasser umgeben sind, welche
   funktionellen Gruppen erwarten Sie an der Oberfläche eines wasserlöslichen
   Proteins?

Answer 5

5. Es sollten vornehmlich polare und geladene Aminosäuren an der Oberfläche liegen.

Question 6

6. Inwiefern kommen elektrostatische Wechselwirkungen bei der
   Proteinfaltung zum Tragen?

Answer 6

6. Die Anziehung zweier gegensätzlich geladener funktionellen Gruppen ist eine der
   Kräfte, die zur dreidimensionalen Faltung des Proteins beiträgt.

Question 7

7. Wenn das erste Gesetz der Thermodynamik wahr ist, wie können biologische
   Prozesse ablaufen?

Answer 7

7. Obwohl Energie weder erschaffen noch vernichtet werden kann, kann Energie
   unterschiedliche Formen, wie Wärme oder chemische Energie, annehmen. Zum
   Beispiel kann Energie als chemische Bindungsenergie gespeichert werden und
   dann genutzt werden, um Arbeit zu verrichten.

Question 8

8. Wie können Zellen existieren, wenn das zweite Gesetz der Thermodynamik
   der Wahrheit entspricht?

Answer 8

8. Entropie kann in einem lokalisierten System auf Kosten der Entropieerhöhung eines
   größeren Systems bzw. des Universums erniedrigt werden.

Question 9

9. Geben Sie ein einfaches Beispiel für einen Entropie-getriebenen Prozess an!

Answer 9

9. Es können mehrere Beispiele gegeben werden; zum Beispiel das Mischen von
   zufälligen Atomen, wenn zwei unterschiedliche Gase miteinander vermischt werden.

Question 10

10. Was bedeutet diese Gleichung :

ΔG = ΔHsystem – TΔS system < 0?

Answer 10

10. Die Änderung der freien Energie (G) muss negativ sein, damit eine Reaktion spontan
    verläuft. Nur unter diesen Umständen kann die Gesamtentropie (von System und
    Umgebung) ansteigen.

Question 11

11. Was ist die Bedeutung von ΔG in der Biochemie?

Answer 11

11. Gibbs freie Energie, auch Änderung der freien Energie genannt, beschreibt die
    Energetik einer Reaktion. Dieses Symbol wird benutzt, um zu bestimmen ob eine
    Reaktion spontan ablaufen wird bzw. biologisch realisierbar ist

Question 12

12. Welche thermodynamischen Änderungen und Änderungen der freien
    Energie begleiten die Proteinfaltung?

Answer 12

12. Eine Kombination aus Wasserstoffbrückenbindungen und van der Waals Kräften
    bewirkt Enthalpie- und Entropieänderungen, die mit den hydrophoben
    Wechselwirkungen im Inneren des Proteins zusammenhängen

Question 13

13.Inwiefern unterstützen hydrophobe Wechselwirkungen die Proteinfaltung?

Answer 13

13. Hydrophobe Wechselwirkungen bewirken, dass unpolare Aminosäuren aggregieren
    bzw. sich sammeln und das Innere des Proteins bilden. Dies führt zu einer
    Wärmefreisetzung und einer günstigen Änderung der Systementhalpie.

Question 14

14.Welche Änderungen der Enthalpie und der Entropie begleiten die Bildung
einer DNA-Doppelhelix aus zwei komplementären DNA-Einzelsträngen?

Answer 14

14. Die Bildung einer DNA Doppelhelix aus zwei komplementären Einzelsträngen führt zu
    einer Verringerung der Entropie des Systems, da es weniger Freiheitsgrade in einer
    Doppelhelix als in zwei Einzelsträngen gibt. Das bedeutet, dass Wärme freigesetzt
    werden muss, wenn sich die zwei Stränge zu einer Doppelhelix anlagern, da sonst das
    zweite Gesetz der Thermodynamik verletzt würde.