bpc-sose17-zweitertermin Flashcards
Die Skizze zeigt zwei Potentialkurven für das “Bond-Stretching” gekennzeichnet durch eine durchgezogene Linie und eine gestrichelte Linie.
a) Geben Sie für die durchgezogene Linie eine Funktionsvorschrift für das Potential Vb als Funktion der Dehnung bzw Stauchung (r-r0) an.
b) Welcher Parameter in der Funktionsvorschrift spiegelt die Stärke der Bindung wider? Welche Einheit besitzt dieser Parameter?
c) Wie bezeichnet man die durch die gestrichelte und die durchgezogene Linie gegebene Potentialverläufe?
a) v= 1/2 k Δ r ² = 1/2 k (r-r0) ²
b) k spiegelt die Stärke der Bindung wider und hat die Einheit kcal/mol Å ²
c) Gestrichelte Linie: Morse Potential
Durchgezogene Linie: Hooksches Potential (harmonisch)
a) Eine Metropolis Monte Carlo Simulation für ein Protein, das in zwei Konformationen A und B gefunden wird, ergibt, dass die beiden Konfirmationen zu gleichen Teilen populiert sind. Welche Aussage können Sie über den Unterschied in den potentiellen Energien für die Zustände A und B machen?
b) Berechnen Sie mit Hilfe der Boltzmannverteilung, wie sich die Population der Zustände A und B ändern, wenn die potentielle Energie von Konformation A um 0.5 kJ/mol abnimmt. Nehmen Sie für Ihre Berechnung eine Temperatur von 310 K an.
a) Die Epot der Zustände müssen gleich sein.
b) exp (-Ei/kBT) = exp [-500 J/mol / (1.38065x10^-23J/K * 310 K * 6.022x10^23 mol^-1)]
=0.82
Berechnen Sie Wechselwirkungsenergien für zwei entgegengesetzte Punktladungen (Elementarladungen), die sich im Abstand von 10 Å voneinander befinden, mit Hilfe des Coulombschen Gesetzes für drei verschiedene Medien:
Elementarladung gegeben: 1.602 x 10^-19 C
a) Vakuum (εr=1)
b) Lipiddoppelschicht (εr=2)
c) Wasser (εr=80)
Coulombsches Gesetz: Fij = (qi * qj) / (4 π ε0 rij ²)
a) Fij = (1.602 x 10^-19 C * 1.602 x 10^-19 C) / (4π1*10Ų) = 2.04 x10^-41 C/Å
b) 1.02 x10^-41 C/Å
c) 2.55 x10^-43 C/Å
a) Wofür steht bei der Massenspektrometrie die Abkürzung ESI?
b) Ein Molekülion mit der Ladung z*e wird einer Beschleunigungsspannung U ausgesetzt und legt danach in einem Flugrohr in der Zeit t eine Strecke L zurück. Geben Sie an, wie Sie mit Hilfe dieser Angaben m/z berechnen können.
c) Begründen Sie, weshalb an der Stahlkapillare aus der die Proteinlösung in das Massenspektrometer gelangt eine Spannung anliegen muss.
a) Electrospray Ionization
b) m/z = (2eU) / (L/t)²
c) In der Kapillare kommt es unter Spannung zu Oxidationen. Durch Oxidation: Protonen, diese werden auf Analytmolekül übertragen, dadurch kommt es zur positiven Ladung.
Betrachten Sie nicht Skala miteinander gekoppelte 1H-Kerne in einem Molekül.
a) Wie viele Eigenzustände gibt es für eine Sorte von 1H-Kernen mit gleicher chemischer Verschiebung und wie werden die zugehörigen Eigenfunktionen bezeichnet? Skizzieren Sie die Lage der Eigenzustände in einem Energieniveauschema.
Nehmen Sie nun ein schwach gekoppeltes Spinsystem an, das aus zwei 1H-Kernen besteht.
b) Wie viele Eigenzustände gibt es in diesem Fall und wie lauten die entsprechenden Eigenfunktionen? Skizzieren Sie das zugehörige Energieniveauschema und kennzeichnen Sie die erlaubten Übergänge.
a) Es gibt vier Energiezustände: αα, βα, αβ, ββ
b) siehe a)
Die folgende Abbildung zeigt die Strukturformel von UDP-Galactose.
Für das unten abgebildete 500 MHz 1H-NMR Spektrum wurde eine an C1 der Galactose von UDP-Gal 13C-isotopenmarkierte UDP-Galactose verwendet. Der Ausschnitt zeigt das animiere Proton der Galactose-Einheit.
a) Geben Sie die Einbindungskopplungskonstante 1JCH in Hz an, die Sie an diesem Signal messen können und skizzieren Sie in der Abbildung, welche Linienabstände dieser Kopplungskonstanten entsprechen.
b) Welche Kopplungskonstante, die Sie auch an diesem Signal messen können, gibt Aufschluss über die Konfiguration des animieren Kohlenstoffatoms der Galactose?
c) Warum können Sie diese Kopplungskonstante zur Bestimmung der Konfiguration heranziehen?
a) 1.1 mit 2.2: 0.3559 ppm * 500 MHz = 177.95 Hz
und 1.2 mit 2.3: 0.3562 ppm * 500 MHz = 178.1 Hz
–> 178 Hz
b) 3J H1,P = 7.2 Hz (1.1 und 1.3)
3JH1,H2 = 3.5 Hz (1.1 und 1.2)
c) Anomeres C: C1
Bestimmbar über 3JH1,H2: in diesem Spektrum/Molekül gauche, da alpha Form des C1- erwarten für gauche eine Kopplungskonstante von 3 Hz. Mit beta Form würden Protonen zueinander anti stehen, erwarten Kopplungskonstante von ca 10 Hz.
a) Skizzieren Sie die Pulsfolge für das COSY-Experiment: beschriften Sie die Pulse und die Wartezeiten. Wofür steht die Abkürzung COSY?
b) Beschreiben Sie, wie eine indirekte Zeitdimension zustande kommt.
a) COSY = Correlated Spectroscopy
90° t1 90° t2(Messung)
b) t1 ist die indirekte Zeitdimension, bzw die Evolutionszeit. Diese Zeit ist inkrementiert. Das bedeutet, dass ein 2D Experiment im Grunde nichts anderes ist, als die Aneinanderreihung von mehreren eindimensionalen Experimenten, die sich in der Länge der Evolutionszeit unterscheiden.
a) Ein ideales Gas (1 mol) expandiert in ein doppelt so großes Volumen wie das Startvolumen. Berechnen Sie die mit diesem Vorgang verbundene Entropieänderung.
b) Nachfolgend wird das ideale Gas bei konstantem Volumen um 10 K von 160°C auf 170°C erwärmt. Für die Berechnung benötigen Sie die Wärmekapazität cv eines idealen Gases bei konstantem Volumen. Diese ist für ein einatomiges ideales Gas cv = 3/2R. Wie groß ist die mit der Erwärmung verbundene Entropieänderung?
a) ΔS = -q/T Nehmen Temperatur von 310 K an: q= nRTln (vB/vA) = 1 mol * 8.314 J/molK * 310 K * ln (2/1) = 1786 J ΔS= -1786J/310K = -5.76 J/K
b) 170°C = 170 + 273.15 = 443.15 K ΔS = -q/T dq = cv *n*dT = 3/2*8.314 J/molK * 1 mol * 10 K = 124.71 J = 125 J ΔS = -125J/443.15K = -0.28 J/K
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die durch Glutaminsynthetase katalysierte Umwandlung von Glutamat in Glutamin.
Bei 25°C wird ΔRH°= 21.8 kJ/mol bestimmt.
Bei 60°C wird ΔRH°= 22 kJ/mol bestimmt.
b) Erläutern Sie unter Zuhilfenahme des Kirchhoffschen Satzes, weshalb der Unterschied zwischen den beiden Standardreaktionsenthalpien so gering ist.
c) Unter welcher wesentlichen Voraussetzung ist der Kirchhoffsche Satz gültig?
a) Glutamat (aq) + NH4+ (aq) reagiert zu Glutamin (aq) + H2O (l)
b) Kirchhoffsches Gesetz: ΔH = cp * ΔT
Änderung der Enthalpie mit der Temperatur ist geringfügig. Die Temperaturabhängigkeit der Enthalpie gilt nicht bei Entfaltungsprozessen.
c) Wärmekapazität ist nicht temperaturabhängig.
Für die Bindung zweier verschiedener Inhibitoren IA und IB an ein Enzym wird in beiden Fällen eine mikroskopische Dissoziationskonstante von 1nM bestimmt. Kalorimetrisch lässt sich für den Inhibitor IA eine Bindungsenthalpie von ΔH= -42 kJ/mol bestimmen. Für IB liegt dieser Wert bei ΔH= -13 kJ/mol. Die Temperatur soll 310K betragen.
a) Berechnen Sie die zugehörigen Terme TΔS und
b) geben Sie für IA und IB an, ob die Bindungsreaktion Entropie- oder Enthalpiegetrieben ist.
a) ΔG = ΔH - TΔS
mit ΔG = -RTln(1/K)
ΔG = -8.314 J/molK * 310K * ln(1/1*10-9 mol) = -53 kJ/mol Da: ΔG = -TΔStotal -> ΔStotal = ΔG/(-T) = 0.17 kJ/molK = ΔStotal = ΔS - ΔH/T = ΔSIA =ΔStotal + ΔH/T = 0.035 kJ/molK = ΔSIB = ΔStotal + ΔH/T = 0.128 kJ/molK
b) IA ist Enthalpie getrieben?
IB ist Entropie getrieben?
Ein Antikörper weist zwei voneinander unabhängige gleiche Bindungsstellen auf. Diese sind durch die mikroskopische Dissoziationsokonstante KD charakterisiert. Mit Hilfe von Größenausschlusschromatographie gelingt es Ihnen, makroskopische Dissoziationskonstanten KDM zu bestimmen.
a) Wie viele makroskopischen Dissoziationskonstanten erwarten Sie und
b) wie können Sie diese in die mikroskopische KD umrechnen? Bitte geben Sie sowohl die allgemeine Formel für die Umrechnung makroskopischer in mikroskopische Dissoziationskonstante in Abhängigkeit von der Anzahl der gleichen, unabhängigen Bindungsstellen an.
c) Geben Sie ebenfalls die sich daraus ableitende Beziehung für den gegebenen Fall an.
a) 2
b) KD= Ωn,i / Ωn,i-1 * KDM
c) KD= Ω2,1 / Ω2,0 * KDM
Fall: zwei Bindungsstellen, ein Ligand
