Klausurfragen

Question 1

Ordnen sie die folgenden zellulären Komponenten nach ihrer Größe von klein zu Groß:

• Mikrotubulus
• α-Tubuli
• Tubulin-Heterodimer
• mitotische Spindel
• GTP

Answer 1

GTP → α-Tubuli → Tubulin-Heterodimer → Mikrotubulus → mitotische Spindel

• Mikrotubulus = 20-30 nm im Querschnitt
• α-Tubuli = viel kleiner als Miktotubulus, 55 kDA
• GTP = Molekül
• Tubulin-Heterodimer = besteht aus α und β-Tubulin
• mitotische Spindel = mehrere μm

Question 2

Was wurde hier gemessen und mit welcher Methode?

Answer 2

• Gemessen: Kinesin
• Methode: optical trap

Die Kraft und Verschiebung, die von dem einzelnen Kinesinmolekül erzeugt wird, wenn es sich entlang der Mikrotubuli bewegt, wird aus der Verschiebung des Kügelchens in der optischen Falle bestimmt.

Ein “Optical Trap” wird durch dicht fokussierenden Laserstrahl mit einer Objektivlinse mit hoher numerischer Apertur gebildet. Ein dielektrisches Teilchen in der Nähe des Fokus erfährt eine Kraft aufgrund der Impulsübertragung durch die Streuung einfallender Photonen.

Question 3

Das Membranpotential während einer Depolarisation beträgt:

• 0mV
• 40mV
• -60mV
• 400mV

Answer 3

Das Membranpotential während einer Depolarisation beträgt:

• 0mV
• 40mV
• -60mV
• 400mV

Question 4

Wie fließen die Ionen des Riesenaxons während der Depolarisation:

1. erst Na dann K
2. nur Cl
3. erst K dann Cl
4. nur Na

Answer 4

Wie fließen die Ionen des Riesenaxons während der Depolarisation:

1. erst Na dann K
2. nur Cl
3. erst K dann Cl
4. nur Na

Question 5

Wozu dienen die Myelinscheiden:

1. um das Axon zu kühlen
2. schnellere Reizweiterleitung
3. um vor Verletzungen zu schützen
4. um mehr Natrium zu nutzen

Answer 5

Wozu dienen die Myelinscheiden:

1. um das Axon zu schützen
2. schnellere Reizweiterleitung
3. ruhiger Reizweiterleitung
4. um mehr Natrium zu nutzen

Question 6

Wie sind Torsion und Drehmoment definiert?

Erklären Sie, warum man zur Materialcharakterisierung den Winkel φ
und nicht α verwendet.

Answer 6

Torsion – Verdrehung eines Körpers, die durch die Wirkung eines Torsionsmoments entsteht.

Torsionsspannung bedeutet, dass ein Bauteil mit einem Moment (Drehmoment bzw. Torsionsmoment) belastet wird, welches um deren Längsachse wirkt.

Drehmoment ist eine Drehwirkung einer Kraft auf einen Körper.

M = Dφ (D – Torsionssteifigkeit)

• α vom Radius abhängig
• φ nicht

Question 7

Wir können den Fluss einer Newtonischen Flüssigkeit in einer Röhre mit der „Hagen-Poiseuille“-Gleichung beschreiben. Wir betrachten 2 Röhren mit Fluss. Überraschender Weise sind die Durchflussgeschwindigkeit, die
Länge und der Druckunterschied gleich. Allerdings ist die Viskosität der Flüssigkeit in Röhre 1 nur 40% der Viskosität der Flüssigkeit in Röhre 2.

Wie ist das Verhältnis der Radien der beiden Röhren? Welche Röhre ist größer?

Answer 7

Question 8

Was ist eine Newtonische Flüssigkeit und nennen sie die Komponenten die für den nicht Newtonischen Charakter verantwortlich sind.

Answer 8

Newtonische Flüssigkeit — mit linear viskosem Fließverhalten. Bei diesen Fluiden ist also die Schergeschwindigkeit proportional zur Scherspannung.

Bei nicht-Newtonischen Flüssigkeiten spielt Viskosität, Schergeschwindigkeit und Scherspannung eine Rolle (Alle Flüssigkeiten mit einer Abhängigkeit der Viskosität von der Geschwindigkeit)

Question 9

Nennen sie 2 Gründe, warum Blut eine nicht Newtonische Flüssigkeit ist.

Answer 9

Das Blut zeigt nicht lineares Fließverhalten (Scherspannung-Schergeschwindigkeit). Viskosität vom Blut ist größer als vom Wasser.

Die Viskosität ist durch die festen Substanzen des Hämatokrits und Eiweißkonzentration des Plasmas stark ausgeprägt. Natürlich spielen dabei auch Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit.

• mit steigendem Hämatokrit steigt die Blutviskosität überproportional an
• Plasmaviskosität steigt mit steigendem Eiweißgehalt an

Question 10

Erklären sie den „stoke-shift“ (Stokessche Regel).

Answer 10

Stokessche Regel

Verschiebung der Wellenlänge bzw. der Frequenz von Licht (elektromagnetischer Strahlung) zwischen Absorption und Emission. Sie tritt beispielsweise bei der Fluoreszenz

= Lumineszenz- bzw. Streustrahlung besitzt die gleiche oder eine niedrigere Frequenz als die anregende Strahlung.

Question 11

Wie ist die Fluoreszenzquantenausbeute definiert?

Answer 11

Die Fluoreszenz-Quantenausbeute Ф_F oder die “Fluoreszenzeffizienz” beschreibt das Verhältnis zwischen der Anzahl der emittierten Photonen und der Anzahl der absorbierten Photonen.

• Ф = I_F/I_A = Τ_F/K_rad
• T_F – Fluoreszenzlebenszeit
• K_rad – Zerfallsrate

Question 12

Die Reste in einem Protein können ca. 5 verschiedene Konformationen annehmen.

• Berechnen Sie die Anzahl aller möglichen Konformationen eines Proteins mit 20 Aminosäuren nach Levinthal.
• Nehmen wir an, das Protein 1 ps (10^-12 s) benötigt um eine Konformation zu testen. Wie lange benötigt das Protein um die richtige Faltung zu finden?

Answer 12

• 5 Konformationen
• 20 AS

5²⁰ = 9,5 * 10¹³ Konformationen

9,5 * 10¹³ * 10^-12 s = 9,5 * 10^-1 = 0,95 s

Question 13

Ordnen sie folgende Bindungsarten nach ihrer Stärke von stark zu schwach:

• Wasserstoffbrücken
• Hydrophobe
• Elektrostatische

Answer 13

(stark → schwach)

Elektrostatische → Wasserstoffbrücken → Hydrophobe

Question 14

Welche Seitenkette/n ist/sind beteiligt an der Bindung, die am meisten zur Stabilität beiträgt?

Answer 14

Die Stabilität des Proteins ist vor allem von kovalenten Bindungen und elektrostatischen Wechselwirkungen abhängig.

• Disulfidbrücken (kovalent) ~360 kJ/mol → Disulfide
• Elektrostatisch (Carboxyl, Amino, Guanidino) ~40 kJ/mol
• Wasserstoffbrücken (Carboxyl, Amino, Guanidino, Hydroxyl, Imidazol, Phenoic) ~10-20 kJ/mol
• Hydrophob (Aliphatische, aromatische Seitenketten) ~4-12 kJ/mol
• Dipol-Dipol (alle Dipole) ~2-4 kJ/mol

Question 15

Welche Aussagen sind richtig?

1. Gase werden weniger viskos, wenn man sie erhitzt
2. Die durchgezogene Linie im oberen Graphen, zeigt eine Newtonische Flüssigkeit
3. Die Reynoldszahl Re ist proportional zu Trägheitskräften und viskose Kräften

Answer 15

1. Gase werden weniger viskos, wenn man sie erhitzt
2. Die durchgezogene Linie im oberen Graphen, zeigt eine Newtonische Flüssigkeit
3. Die Reynoldszahl Re ~ Trägheitskräfte / viskose Kräfte

Question 16

Sie sehen hier eine berühmte Gleichung.
Wie heißt diese Gleichung?

Answer 16

Goldman-Hodgkin-Katz-Spannungsgleichung

Question 17

Wenn es kein Natrium und Chlor leitfähigen Strom gibt, bekommen wir eine viel einfachere Gleichung nur für Kalium. Wie heißt diese?

Answer 17

Nernst-Gleichung

Question 18

Wir messen das Ruhepotential einer Zelle. Es gibt keinen Natrium-Strom. Das Potential befindet sich mit E_pot bei -52mV, was erstaunlich nah am Schwellenpotential des Aktionspotential dran ist.
Wir nehmen an, das P_K= P_Cl [Cl]o = 110mV [K]o = 3mV und [K]i = 90mV ist und RT/F = 26 beträgt. Was ist [Cl]i?

Answer 18

Question 19

Das Membranpotential während eines Aktionspotentials ist am höchsten Punkt:

• 40 V
• -40 mV
• 40 mV
• -400 mV

Answer 19

Das Membranpotential während eines Aktionspotentials ist am höchsten Punkt:

• 40 V
• -40 mV
• 40 mV
• -400 mV

Question 20

Während eines Aktionspotentials im Riesenaxon des Tintenfisches fließen die Ionen wie folgt:

1. Na, dann Ca
2. Na, dann K
3. Ca, dann Cl
4. nur Ca

Answer 20

Während eines Aktionspotentials im Riesenaxon des Tintenfisches fließen die Ionen wie folgt:

1. Na, dann Ca
2. Na, dann K
3. Ca, dann Cl
4. nur Ca

Question 21

Viele Organismen besitzen eine Myelinscheide, die Axone umgeben. Warum?

1. Um das Axon zu schützen
2. Um mehr Natrium zu nutzen
3. Ruhiger Reizweiterleitung
4. Schnellere Reizweiterleitung

Answer 21

Viele Organismen besitzen eine Myelinscheide, die Axone umgeben. Warum?

1. Um das Axon zu schützen
2. Um mehr Natrium zu nutzen
3. Ruhiger Reizweiterleitung
4. Schnellere Reizweiterleitung

Question 22

Was ist vom Innern eines gefalteten Proteins nicht enthalten/ausgeschlossen?

Answer 22

H₂O, weil im Inneren nur hydrophobe Seitenketten

Question 23

Kinesin und Dynein sind zwei Klassen von Zytoskelett-Motoren. Woran binden sie vorwiegend und in welche Richtung laufen sie?

Answer 23

Kinesin und Dynein binden an Mikrotubuli

• Kinsein läuft zu +Ende der Mikrotubuli (anterograd – vom Soma zu axonalen Endigungen)
• Dynein läuft zu –Ende der Mikrotubuli (retrograd – von axonalen Endigungen zum Soma)

Question 24

Mittels Experimente mit optischen Pinzetten wurde die Schrittweite von Kinesin mit 8 nm ermittelt. Weiterhin ist auch die Rückhaltetakt (stall force) mit 7 pN ermittelt. Beschreiben Sie anhand einer Skizze, wie die Schrittweite ermittelt werden kann und wie ein ungefährer Verlauf einer Distanz vs. Zeit-Kurve aussieht.

Answer 24

Kinesin wird mit “Optical Tweezers” optisch festgehalten (bzw. das Cargo, das es trägt), während die Motordomäne weiter auf den Miktotubuli läuft. Die Kraft, die es angewendet, um den Tweezer zu entkommen, kann gemessen werden.

Die Kraft und Verschiebung, die von dem einzelnen Kinesinmolekül erzeugt wird, wenn es sich entlang der Mikrotubuli bewegt, wird aus der Verschiebung des Kügelchens in der optischen Falle bestimmt.

Question 25

Berechnen Sie die **Effizienz dieses molekularen Motors** unter der Annahme, dass die **Hydrolisierung** eines **ATP**-Moleküls eine Energie von _70 x 10_^-21 J freisetzt. (**Schrittweite** und ***stall force*** bekannt: 8 nm und 7 pN)

Answer 25

**Ф** = (8 x 10^-9m x 7 x 10^-12N)/(70 x 10^-21J) = 0,8 = **80%**.

Question 26

Beschreiben Sie die Funktionsweise der **F₀F₁-ATPase** und erklären Sie die Bedeutung für den **Energiehaushalt** der Zelle.

Answer 26

**F₀F₁-ATPase** Der F₀-Teil sorgt dafür, dass durch Transport von Protonen das zentral gelegene γ-UE rotiert und durch die Kopplung an den F₁-Teil mehrere Konformationänderungen durchmacht (Loose → Tight → Open). Pro Umlauf (360°) entstehen 3 ATP. Die ATPase ist wichtig für die Produktion von ATP in der Zelle und ATP dient als Energiequelle für andere Stoffwechselvorgänge. * **F0**: **ab**₂**c**₁₂ * **F1**: **α**₃**β**₃**γσε** * **3 ATP/**Umlauf **(120° x 3 L→T→O)**

Question 27

Wir betrachten eine **Arterie** mit einem **Durchmesser** von _1 cm_ und einer **Länge** von _20 cm_. In Ruhe beträgt die durchschnittliche systolische **Druckdifferenz** _24 kPa_, die **Viskosität** liegt bei η_Blut= _0,004 Pa•s_. Berechnen Sie den **Strom** durch die Arterie unter der Annahme **laminarer Strömung**.

Answer 27

Die Formel von **Hagen-Poiseuille** anwenden, jedoch beachten, dass für die Formel der **Radius** und nicht der Durchmesser verwendet wird!

Question 28

Eine häufig auftretende Gefäßerkrankung ist Arteriosklerose. Dabei wird durch Ablagerungen am Rand der Durchmesser z.B. auf _80%_ des ursprünglichen Wertes reduziert. Berechnen Sie den **Druck**, der nötig wäre, **um denselben Fluss** wie im Aufgabenteil (a) aufrechtzuerhalten. Aus dem Aufgabenteil (a): * Durchmesser _1 cm_ * Systolische Druckdifferenz _24 kPa_ * η_Blut= 0,004 Pa•s.

Answer 28

Question 29

Berechnen Sie die **Geschwindigkeit des Blutstroms** bei einer **Reynoldszahl** Re = _2000_. Was tritt auf, wenn der Blutstrom noch schneller wäre? Beachten Sie, dass hier nicht die Länge der Arterie (_20 cm_) eine Rolle spielt, sondern deren Durchmesser (_1 cm_). Die Viskosität des Blutes beträgt _0,004 Pa\*s_. *Bemerkung: Rechnen Sie für die Blutdichte mit der Dichte von Wasser plus 7%.*

Answer 29

**v** = (2000 x 0,004 Pa\*s) / (0,01 m x 1070 Kg\*m^-3) = **0,75 m/s** Bei schnellerem Blutstrom kann **turbulente Strömung** enstehen, sodass die kinetische Viskosität sich ändert.

Question 30

Die **Fluoreszenz-Quantenausbeute** **Ф_F** oder die "**Fluoreszenzeffizienz**" beschreibt das Verhältnis zwischen der Anzahl der **emittierten Photonen** und der Anzahl der: 1. absorbierten Photonen 2. absorbierten Photonen je Zeiteinheit 3. emittierten Photonen je Wellenzahl 4. emittierten Photonen je Volumeneinheit

Answer 30

Die **Fluoreszenz-Quantenausbeute** **Ф_F** oder die "**Fluoreszenzeffizienz**" beschreibt das Verhältnis zwischen der Anzahl der **emittierten Photonen** und der Anzahl der: 1. **absorbierten Photonen** 2. absorbierten Photonen je Zeiteinheit 3. emittierten Photonen je Wellenzahl 4. emittierten Photonen je Volumeneinheit

Question 31

Die **molare Absorptionskoeffizient ε** ist grundsätzlich eine Funktion: 1. der Temperatur 2. des Einfallswinkels 3. der Wellenlänge 4. des Drucks

Answer 31

Die **molare Absorptionskoeffizient ε** ist grundsätzlich eine Funktion: 1. der Temperatur 2. des Einfallswinkels 3. **der Wellenlänge** 4. des Drucks

Question 32

**Fluoreszenzlicht** ist gewöhnlich **rotverschoben**. Dies ist erklärbar: 1. durch den Stokes Shift 2. durch das Gesetz von Lambert-Beer 3. durch das Stokessche Gesetz 4. unmöglich

Answer 32

**Fluoreszenzlicht** ist gewöhnlich **rotverschoben**. Dies ist erklärbar: 1. **durch den Stokes Shift** 2. durch das Gesetz von Lambert-Beer 3. durch das Stokessche Gesetz 4. unmöglich

Question 33

Wann spricht man in der **Photobiophysik** von einem **Singulett**- und wann von einem **Triplett**-Zustand?

Answer 33

* **Singulett**-Zustand: Die **Spins** der Orbitale sind **entgegengesetzt** gerichtet * **Triplett**-Zustand: Die **Spins** der Orbitale sind **parallel** gerichtet

Question 34

Zeichnen Sie ein **Jablonski-Diagramm** für ein Molekül mit einem **Singulett-Grundzustand** und einem **angeregten Singulett-Zustand**, sowie **einem Triplett-Zustand**. Weisen Sie dem angeregten Singulett-Zustand **3 Schwingungszustände** zu, bilden Sie **alle möglichen Übergänge** ab und geben Sie die **ungefähren Zeiten für Absorption** und **Strahlungsinaktivierung** an.

Answer 34

* **Absorption** 10^-15 s * **Fluoreszenz** 10^-10 – 10^-7 s * **Phosphoreszenz** 10^-6 – 10 s * **Intersystem Crossing** 10^-10 – 10^-8 s * **Internal Crossing** 10^-11 – 10^-9 s

Question 35

Nun untersuchen Sie **zeitaufgelöste Fluoreszenz**. Unsere Probe wird bei _t=0_ mit einem sehr kurzen Laserblitz (_t \< 0,1 ns_) angeregt. Die Zeitabhängigkeit der Fluoreszenz lässt sich durch folgende Formel beschreiben. Die **Abklingzeit** für ein freies **GFP** in Lösung ist τ_frei = _2,6 ns_. Berechnen Sie, wann die **Fluoreszenz** der Probe auf _10%_ des Anfangswertes abgeklungen ist.

Answer 35

Question 36

Sie sehen eine beruhmte Gleichung. Wie heißt die?

Answer 36

**Goldman-Hodgkin-Katz-Spannungsgleichung**

Question 37

Wenn es **keine Kalium- und Chlor-Leitfähigkeit/Strom** gibt, bekommen wir eine viel einfachere Gleichung nur für Natrium. _Wie heißt diese?_

Answer 37

**Nernst-Gleichung**

Question 38

Wir messen das Ruhepotential einer Zelle. Es gibt keinen Natrium-Strom (Leitfähigkeit = 0) und das Potential (**E_rev**) befindet sich bei _-78 mV_. Wir nehmen an, dass **P_K = P_Cl**, **[Cl]o** = _110 mM_, **[K]o** = _3 mM_, **[K]i** = _90 mM_ und **RT/F** = _26 mV_ sind. Was ist dann der Wert von **[Cl]i**?

Answer 38

Question 39

Nehmen Sie einen **typischen Wert für die Natriumkonzentration** an. (Hinweis: sehen Sie sich die Kaliumkonzentrationen an und gehen Sie davon aus, dass eine **Na⁺-K⁺-ATPase** vorhanden ist). Wenn sich die Natriumkanäle öffnen, kann die Zelle dann **depolarisieren**? Schreiben Sie dies völlig aus.

Answer 39

* **Na**: **100 mM außen** und **4 mM innen** * **K**: **3 mM außen** und **90 mM innen** _Aktionspotential_: 1. **Ruhepotential** liegt bei –70mV 2. **Überschreitung des Schwellenpotentials** (ca. –40 mV) von umliegenden Reizen 3. **Depolarisation**: Na⁺-Kanäle öffnen sich, Na⁺ strömt rasch ein → Überpolarisation (+40 mV) 4. **Repolarisation**: Na⁺-Kanäle schließen sich, K⁺ Kanäle öffnen sich, K⁺ strömt aus, die Spannung sinkt 5. **Hyperpolarisation**: Die K⁺-Kanäle schließen sich viel langsamer als Na⁺-Kanäle → in der Zeit strömen weitere K⁺ aus und die Zelle wird negativer → dann wieder zurück zum Ruhepotential.

Question 40

Welche Aussagen sind richtig? 1. Acrylfarbe und Ketchup sind Newtonsche Flüssigkeiten 2. Gase werden stärker viskos, wenn man sie erhitzt 3. Die Reynoldszahl Re ~ Trägheitskräfte : viskosen Kräften 4. Die durchgezogene Linie im obigen Graph zeigt eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit 5. Geißelgetriebene Bewegung ist reziprok, wie eine schwimmende Person im Wasser 6. Die kinematische Viskosität von Luft ist weniger als die von Wasser 7. Es ist schwer für Bakterien zu schwimmen, da Re für ein Bakterium sehr hoch ist 8. Die Geschwindigkeit einer Newtonischen Flüssigkeit direkt an einer Wand ist Null.

Answer 40

1. Acrylfarbe und Ketchup sind Newtonsche Flüssigkeiten 2. **Gase werden stärker viskos, wenn man sie erhitzt** 3. **Die Reynoldszahl Re ~ Trägheitskräfte : viskosen Kräften** 4. **Die durchgezogene Linie im obigen Graph zeigt eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit** 5. Geißelgetriebene Bewegung ist reziprok, wie eine schwimmende Person im Wasser 6. Die kinematische Viskosität von Luft ist weniger als die von Wasser 7. Es ist schwer für Bakterien zu schwimmen, da Re für ein Bakterium sehr hoch ist 8. **Die Geschwindigkeit einer Newtonischen Flüssigkeit direkt an einer Wand ist Null.**

Question 41

Die Eigenschaften von Biomaterialien bezüglich der **Scherkräfte** lassen sich mit folgenden Formeln beschreiben. Zeichnen Sie einen **Würfel**, vor und nach einer "***Scherung***" mit den **angreifenden Kräften**. Erklären Sie die **Bedeutung** von: * **τ** * **γ** * **G**

Answer 41

* **τ** – Scherspannung * **γ** – Scherwinkel * **G** – Schermodul

Question 42

Um elastische Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, verwendet man sogenannte **ε/t- und ε/σ-Diagramme**. Zeichnen Sie jeweils eines dieser Diagramme für ein **elastisch-plastisches Material**. Was besagen diese Diagramme?

Answer 42

**ε/t-Diagramm** — Dehnung pro Zeiteinheit **ε/σ-Diagramm** — Spannung-Dehnungsdiagramm (Dehnung pro zugeführter Spannung)

Question 43

Was versteht man unter einer "**Reißlänge**" (*tensile strength*)?

Answer 43

**Reißlänge** (*tensile strength*) – Länge, bei der ein frei hängender Querschnitt eines Werkstoffs (zum Beispiel ein Draht) durch seine eigene Gewichtskraft an der Befestigung abreißt. * **Maximum der Spannung-Dehnungs-Kurve**

Question 44

Was versteht man unter einer "**Fließstärke**" (*yield strength*)?

Answer 44

**Fließstärke** (*yield strength*) — der Punkt, an dem das Material auch ohne Spannungszufuhr sich weiter irreversibel ausdehnt, bis das reißt. Dabei wechselt sich das elastische Verhalten auf plastisch. * **elastisch → plastisch**

Question 45

Um elastische Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, verwendet man sogenannte **ε/t- und ε/σ-Diagramme**. Zeichnen Sie jeweils eines dieser Diagramme für ein **viskoelastisches** Material. Was besagen diese Diagramme?

Answer 45

* **ε/t-Diagramm** — Dehnung pro Zeiteinheit * **ε/σ-Diagramm** — Spannung-Dehnungsdiagramm (Dehnung pro zugeführter Spannung)

Question 46

Um elastische Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, verwendet man sogenannte **ε/t- und ε/σ-Diagramme**. Zeichnen Sie jeweils eines dieser Diagramme für ein **elastisches Material**. Was besagen diese Diagramme?

Answer 46

* **ε/t-Diagramm** — Dehnung pro Zeiteinheit * **ε/σ-Diagramm** — Spannung-Dehnungsdiagramm (Dehnung pro zugeführter Spannung)

Question 47

Um elastische Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, verwendet man sogenannte **ε/t- und ε/σ-Diagramme**. Zeichnen Sie jeweils eines dieser Diagramme für ein **nicht-elastisches Material**. Was besagen diese Diagramme?

Answer 47

* **ε/t-Diagramm** — Dehnung pro Zeiteinheit * **ε/σ-Diagramm** — Spannung-Dehnungsdiagramm (Dehnung pro zugeführter Spannung)

Question 48

Wofür stehen IST im **IST-Modell** des **Bakteriorhodopsins**?

Answer 48

**I**somerisation **S**tructural Change **T**ransport

Question 49

``` Ein Kugelfisch (Durchmesser = 18 cm) schwimmt 5 m durch ein Aquarium mit einer Geschwindigkeit von 0,2 m/s. ``` Berechnen Sie die **Reibungsenergie** unter Annahme η (H₂O) = 0,001 Pa\*s

Answer 49

Question 50

**Bakteriorhodopsin** ist eine **Ionenpumpe**, bei der durch Absorption eines Photons ein Pumpvorgang ausgelöst wird. Nennen sie **3 prinzipielle Vorgänge im Protein**, die nach **Lichtabsorption** und **Konformationänderung des Retinals** passieren.

Answer 50

* **Konformationsänderungen** des Proteins * **Protonentransferreaktionen** * Änderungen des **Protonennetzwerkes** * **ATP**-Produktion

Question 51

Erklären Sie die folgenden Begriffe aus der **Photobiophysik**: – Extinktionskoeffizient – Absorptionsquerschnitte – Absorption – Transmission – Dynamisches Quenchen – Stoke Shift – Franck-Cordon-Bereich

Answer 51

* **Extinktionskoeffizient** = molare Absorptionwahrscheinlichkeit einer Substanz (ε) * **Absorptionsquerschnitte** = Absorptionswahrscheinlichkeit eines Einzelmoleküls * **Absorption** E = log (I₀ / I) = log (1/T) * **Transmission** T = ( I / I₀) * **Dynamisches Quenchen** = Reaktionen eines angeregten Fluorophors, der zur Fluoreszenzlöschung führt * **Stoke-Shift** = spektrale Verschiebung der Fluoreszenz gegenüber der Absorption * **Franck-Cordon-Bereich** = der Zustand in dem das Elektron nach Absorption mit größter Wahrscheinlcihkeit landet

Question 52

Wie geschieht bei der **ATP-Synthase** (**F₀F₁-ATPase**) die **Kopplung zwischen Protonenfluß und ATP-Synthese**? Bitte erklären Sie das in maximal 3 Sätzen unter zur Hilfenahme des abgebildeten Modells der F_0-Untereinheit

Answer 52

**Kopplung zwischen Protonenfluß und ATP-Synthese** Protonen diffundieren über den Zugangskanal (grüne Röhre) und binden reversibel and deprotoniertes Asp/Glu in UE-C. Erst das Ungleichgewicht zwischen H-Konzentrationen innen und außen führen zur Nettorotation.

Question 53

Was versteht man in der **ATPase**-Forschung unter der „**Proton-Well**“ Hypothese?

Answer 53

„**Proton-Well**“ Hypothese Das Membranpotential führt zur **Protonenakkumulation** auf der positiven Membranoberfläche / Membranseite und kann **ohne echten pH-Gradient** die Pumpe antreiben.

Question 54

Nennen Sie 4 **konsekutive** Schritte bei der **Proteinfaltung**.

Answer 54

**Proteinfaltung** 1. hydrophobe Wechselwirkungen 2. Rotation der αC-Winkel 3. Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen 4. Ausschluß von Wasser 5. Ausbildung kovalenter SS-Brücken

Question 55

Was versteht man bei der **Spektroskopie** unter dem **Franck-Condon-Bereich** (FCB)?

Answer 55

**Franck-Condon-Bereich** Der FCB entspricht jener Energie, durch die das Molekül unter Beibehaltung seiner Kernkordinationen nach Absorption ein Photons in den S1-Zustand angeregt wird und von wo aus ein Teil der Anregungsenergie strahlungslos abgegeben wird, während das Molekül anschließend in das unterste Schwingungsniveau des angeregten Zustands übergeht.

Question 56

Um elastische Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, verwendet man sogenannte **ε/t-** und **ε/σ-Diagramme**. Zeichnen Sie jeweils eines dieser Diagramme für ein **elastisch-plastisches** Material. Was besagen diese **Diagramme**?

Answer 56

* **ε/t-Diagramm** — Dehnung pro Zeiteinheit * **ε/σ-Diagramm** — Spannung-Dehnungsdiagramm (Dehnung pro zugeführter Spannung)