Stoffe

Question 1

Woraus besteht Biochemie? (6)

Answer 1

Struktur: Funktionelle Gruppen

Reaktivität: Stoffeigenschaft

Stoffliche Umwandlung: Prozess

Regulation: Änderung

Wechselwirkung (WW): Interaktion

Katalyse: Umsetzung

Question 2

Bindungstypen

Answer 2

Kovalente Bindung

Elektrostatische/ionische WW

Wasserstoffbrücken Bindung (WBB)

Van der waals Kräften (VdW)

Question 3

Kovalente Bindung

Answer 3

Die bindungslänge ist definiert

Stärkster Bindungstyp

Kaum variabel

Bsp H-CH3

200-500 kJ/mol

Iris: Bildet sich wenn sich zwei benachtbarte Atome ein Eklektonenpaar teilen =Einfachbindung. Oder zwei Paare= Doppelbindung

Question 4

Elektrostatische/ionisierende WW

Answer 4

Abstoßend oder anziehend

Kraft steigt distanzabhängig: D x r^2 (D= Dielektrizitätskonstante) -> cloulomb Gesetz

-> sinkt mit steigendem Abstand.

WW im Wasser schwächer, Vakuum als Ausgangsmedium
-> WW von Medium abhängig

Bsp: NaCl-lösung

Stärke als WBB

10 -30 kJ/mol

Iris: Kraft ist Distanzabhämgig und sinkt mit steigendem Abstand.

Ist D groß, ist die Wechselwirkung schwach

Question 5

WBB

Answer 5

Wasserstoffbrücken Bindung

Donor + Akzeptor

(1nm = 10Å : bindungslänge)

Der Winkel ist schräg, da abhängig von den “elektronenwolken”(Miky Mouse Ohren): bei wasser!!!
-> Distanz und winkelabhängig

Wie ionische WW

Bsp: H3C-OH-OH2

10-30 kJ/mol

Iris: Wasserstoffbrücken haben das bestreben, eine gestreckte Form anzunehmen, sodass Donor, Wasserstoff und Akzeptor auf einer Linie sind.
4-20 KJ mol

Question 6

VdW

Answer 6

Van der waalskräfte

Dipol geht von delta+ -> delta-

Massepotential: Abstand, kontaktverhältnis

Je größer die Distanz, desto schwächer die Wirkung

Stärke wird aufsummiert (Gekko,Klettverschluss)

Schwach

Bsp. Ar-Ar

1-4 kJ/mol

Iris: Durch unsymetrische Ladungsverteilung innerhalb eines Atoms

Question 7

1. HS der Thermodynamik

Answer 7

Energieerhaltungssatz:
Die gesamtenergie (U) eines Systems und seiner Umgebung sind konstant.
Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.

• U: Potential, Wirkmächtigkeit, Größe
• System: Innen
• Umgebung: Universum

Question 8

2. HS der Thermodynamik

Answer 8

Ein spontaner Prozess verläuft immer in Richtung größtmöglicher Unordnung im Universum.

• spontan: von alleine (Papier und Feuer-> Flammen
• Unordnung: Anzahl energetisch äquivalenter Möglichkeiten W, in der die Komponenten eines Systems angeordnet werden können (Entropie).

Question 9

Unordnung

Answer 9

Entropie:
S = k_B ln(W)

• Einheit [J/K]
• k_B: Bolzmann-Konstante
• S= schlampig (? gizem)

Question 10

Wärmegehalt

Answer 10

Freie Enthalpie G:
DeltaG = delta H -T×deltaS

• H: Enthalpie, Hitze, Energie, die aufgewendet wird
• G: gibbsche Energie/freie Enthalpie->(Hitze)gehalt

Question 11

Exergoner Vorgang

Answer 11

DeltaG < 0

• Spontaner verlauf
• Freie Energie ist kleiner als 0

Question 12

Endergoner verlauf

Answer 12

DeltaG > 0

• spontane Rückreaktion
• Freie Energie größer als 0

Question 13

Hydrophober Effekt

Answer 13

Wassermoleküle gruppieren sich um gelöste apolare (hydrophobe) Stoffe
-> zusamenlagerung der gelösten moleküle, umschließen mit wassermolekülen,u
Umschließenden Oberfläche wird geringer-> Entropie Gewinn, da mehr freie wassermoleküle

Question 14

Wasserliebend

Answer 14

Polar

Hydrophil

Question 15

Wasserabstoßend

Answer 15

Apolar, hydrophob

Question 16

Sowohl wasserliebend als auch wasserabstoßend

Answer 16

Amphiphil

-> Micellen, Bilayer -> Ausbildung durch hydrophoben Effekt

Question 17

pH

Answer 17

pH = -log[H+]

Mit pH Wertänderung von 1 änder sich [H+] um 10ner Pontenz

Question 18

säuredissoziationskonstante

Answer 18

pK(a) = -logK(a) = pK_s

• Je 0,5 protoniert/deprotoniert

Niedriger pK(a): mehr protonierte Form
Und andersherum

Question 19

Wozu dient ein Protonengradient?

Answer 19

Als energiespeicher

Question 20

Beispiel für Entropie getriebenen Prozess

Answer 20

Feuer an Papier halten-> Papier geht in Flammen auf

Question 21

Was bedeutet:

DeltaG = deltaH _system - T×deltaS_system < 0

Answer 21

Exergoner prozess, läuft spontan ab

Question 22

Was bedeutet DeltaG in BC?

Answer 22

Gibbsche freie Energie-> wärmegehalt

Question 23

Formel für pH

Answer 23

pH = -log×[H+]

-> bedeutet 10x mehr H+ bei pH6 vgl zu pH7, 100x mehr H+ zu pH5

Kann verändert werden durch:

• Temperatur
• Ionenstärke
• Mikroumgebung( zb durch Ladungsstabilisierung durch andere Stoffe)

Question 24

Was ist wenn pH = pK_s?

Answer 24

[H+] = [OH-]

Question 25

Puffer

Answer 25

Im pufferbereich verändert sich das verhältnis pH=pK_s über einen längeren Zeitraum nur geringfügig.
Reines wasser verändert den pH sofort, abr mit aceton/Essig in bestimmtenpH-Bereich kaum veränderung.

HA + H2O H3O+ +A-

K_s = [H+] = [A-]/[HA]

pK_a = -logK_a
pH = -log[H+]
-> logK_a = log[H+] + log([A-]/[HA])
-> pH = pK_a + log([A-]/[HA])

Wenn pK_a =pH, dann log=1
Bei 10×[HA] =[A-] -> log = -1

Puffer: pH = pK_a +/- 1

Zb aminogruppen

Question 26

Wieso sind nur ein paar Elemente relevant für unseren Körper? Bzw was macht diese Elemente aus?

Answer 26

Bioverfügbarkeit und löslichkeit

Grundelemente (96%)
Mengenelemente (3%)
Spurenelemente (<0,1%)

Question 27

Beispiele für Molekülklassen

Answer 27

Aminosäuren
Kohlenhydrate Proteine
Lipide

BC: betrachten des Aufbaus und der Eigenschaften

Question 28

Entropie

Answer 28

S - Unordnung

Question 29

Enthalpie

Answer 29

H - Wärmegehalt

Question 30

Wie fkt. ein Puffer?

Answer 30

pH-Wert ändert sich nur unmerklich bei Säure/base-Zugabe

Puffer = Säure + Säure-Anion

• es entsteht ein GGW, das sich bei Säure/Basen-Zugabe ausgleicht

Puffer: zB Essigsäure + H20 EssigSäure-Anion + H30+

Question 31

Henderson-Hesselbach-Gl

Answer 31

Puffergelichung

beschreibt ein Säure-Base-Gleichgewicht einer teilweise dissoziierten, also schwachen Säure oder Base in wässriger Lösung

pH = pKs + log[A-]/[HA]

Question 32

Die funktionellen Gruppen

Answer 32

siehe Bild

Question 33

Was sind Resonanzstrukturen?

Answer 33

• Darstellung realistischer Bindungsverhältnisse
• kovalente Bindungen
• elektronen können über mehrere Atome verteilt werden

Question 34

Was ist eine elektrostatische WW

Answer 34

anziehende Kraft zwischen zwei ungleichgeladene Atome

Salze we NaCl

Question 35

Warum ist Wasser ein Lösungsmittel für so viele biologische Moleküle?

Answer 35

• biolog. Moleküle haben polare Eigenschaften
• Wasser sehr polar
• kann mit anderen polaren Molekülen konkurrieren
• schwächt WBB und elektrostatische WW
• O-Atom Akzeptor
• H-Atom Donor

Question 36

Auswirkungen vieler vdW WW

Answer 36

Gesamtinteraktion zwischen zwei sehr großen Molekülen stabilisieren

vdW-WW an Grenzfläche

Question 37

Wenn die meisten Proteine einer Zelle von Wasser umgeben sind, welche funktionelle Gruppe erwarten Sie an der Oberfläche ienes wasserlöslichen Proteins?

Answer 37

Polare funktionelle Gruppen und geladene Aminosäuren

unpolare Seitenketten aggregieren sich zum Zentrum des Proteins

Question 38

Wenn der 1. HS der Thermodynamik wahr ist, wie können biologische Prozesse ablaufen?

Answer 38

• Energie in versch. Formen
• Wärme, chemische Energie
• Energiespeicherung in chem. Bindungsenergie
• Nutzung zur Arbeitsverrichtung

Question 39

Wie können Zellen exisitieren wenn der 2. HS der Thermodnamik

Answer 39

Entropie im lokalisierten System erniedrigt

Entropieerhöhung eines größeren Systems

Universum

Question 40

Beispiel Entropie-getriebener Prozess

Answer 40

Mischen von zufälligen Atomen

Mischen verschiedener Gase

Question 41

∆G = ∆H_system -T∆S_system < 0

Answer 41

Änderung der freien Energie muss negativ sein, damit eine Reaktion spontan verläuft

Nur unter diesen Umständen kann die Gesamtentropie ansteigen

Question 42

Bedeutung von ∆G in der Biochemie

Answer 42

• Gibbs freie Energie
• Änderung der freien Energie
• gibt an ob Prozess spontan oder nicht spontan verläuft
• negativ – spontan
• positiv – nicht spontan

Question 43

Welche thermodynamischen Änderungen der freien Energie begleiten die Proteinfaltung?

Answer 43

Kombination