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Weitere Klausurfragen Flashcards

1
Q

Welche Daten benötigt man für einen vant-Hoff Plot?

A

K und T

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2
Q

Welche größen werden bei einem vant-Hoff plot bestimmt?

A

H0, S0, G0

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3
Q

Welchen Effekt nutzt die Methode der Fluoreszenz-Depolarisation?

A

große Moleküle depolarisieren weniger stark

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4
Q

Welche thermodynamische Größe wird bei der Fluoreszenz-Depolarisation bestimmt?

A

primäre Messgröße: Intensität und Polarisation des Fluoreszenzlichtes

delta G (über Konzentrationsbestimmung von Ligand und Rezeptor)

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5
Q

Wieso werden bei der Röntgenbeugung normalerweise möglichst große Proteinkristalle benötigt?

A

da große Kristalle stabiler sind und lagsamer durch die Röntgenstrahlung zersetzt werden

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6
Q

Nenne drei zur Kristallisierung übliche Methoden (Röntgenbeugung)

A

Hanging-Drop-Methode

Lipid-Cubic-Phases

Antikörperverwendung

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7
Q

Was versteht man unter der chemischen Verschiebung (NMR) ?

A

Signalverschiebung in Relation mit Referenzprobe

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8
Q

Nenne zwei Anwendungen der NMR-Methode

A

Stoffidentifikation organischer Substanzen

3D-Strukturanalyse

medizinische Verwendung (MRT)

Drug-Design, Kinetik

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9
Q

Was versteht man unter dem Redoxpotential einer Substanz?

A

Bestreben einer Substanz durch Elektronenaufnahme - oder -abgabe seinen Redoxzustand zu verändern (Änderung der Oxidationszahl)

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10
Q

Zwei Substanzen mit unterschiedlichem Redoxpotential reagieren miteinander. Welche der beiden Substanzen wird dabei Reduziert?

A

Substanz mit höherem Redoxpotential wird reduziert

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11
Q

Welche Information steckt in der Wellenfunktion eines Teilchens?

A

beschreibt den Quantenmechanischen Zustand eines Elementarteilchens im Ortsraum

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12
Q

Unter welcher Voraussetzung hat ein Teilchen gequantelte Eigenschaften?

A

bei gebundenen Bewegungen

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13
Q

Prinzip eines Röntgenbeugungs-Experiments

A

Probe liegt als Kristall vor

wird mit Photonen beschossen

Ablenkung der Photonen durch Atomkerne des Moleküls

Ablenkung der Photonen von Detektoren aufgefangen und gemessen

Rückrechnung auf Molekülstruktur anhand der Ablenkungen

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14
Q

wieso setzt man den Kristallisationspuffern häufig organische Lösungsmittel zu?

A

um physiologische Bedingungen zu schaffen

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15
Q

Was versteht man unter dem R-Faktor? (Röntgenbeugung)

A

Grad der Übereinstimmung zwischen beobachteten und berechneten Strukturfaktoren

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16
Q

Beschreiben Sie kurz das Prinzip eines NMR Experimentes

A

Nacheinander erfolgendes Anlegen von Magnetfeldern (B0 und B1)

Ausrichtung der Kernspins in einheitliche Richtung

Abschalten des B1-Feldes

–> Messen von Kernspins bei Rückkehr in B0-Ausrichtung (v u. f)

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17
Q

Aus welchem Grund unterscheiden sich die Banden eines NMR-Spektrums für Alkohol?

A

In der Lage:
Je größer die Elektronendichte am Kern desto größer ist der Abschirmeffekt
–> dadurch benötigen die mehr oder weniger abgeschirmten Kerne unterschiedliche Resonanzfrequenzen

In der Höhe:
Relative Verhältnisse der an der Absorption beteiligten Protonen

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18
Q

Was versteht man unter einer inerten Elektrode?

A

eine Elektrode, die selbst an der chemischen Reaktion nicht teilnimmt

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19
Q

Was ist eine Elektrode 2. Art?

A

Metallelektrode, die mit ihrem schwer löslichen Salz in Verbindung steht

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20
Q

Unter welcher Voraussetzung wird durch eine inerte Elektrode ein Redoxsystem oxydiert?

A

Anschluss an eine Spannungsquelle

Wenn Elektrode positiver als das Redoxsystem wird, gibt dieses Elektronen ab und wird oxidiert

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21
Q

Wie kann der Hess’sche Satz bewiesen bzw begründet werden?

A

begründbar durch Aufstellen von Zustandsfunktion

beweisbar durch schwarz’schen Satz (falls dieser zutrifft)

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22
Q

Wodurch wir die Größe des Aktivitätskoeffizienten bestimmt?

A

Durch die Konzentration der Substanz

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23
Q

Welche Aktivität hat reines Benzol?

A

f für Reinstoffe immer 1

–> a = c

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24
Q

Welcher Wert ist bei sehr verdünnten Llösungen kleiner: Aktivität oder Konzentration?

A

Aktivität ist kleiner

f kann nur kleiner oder gleich 1 sein, da sonst Aktivitätsausbeute 100% betrüge (unmöglich)

a = c*f

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25
Q

Was ist der osmotische Druck?

A

Ursache der Flüssigkeitsbewegung bei der Osmose

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26
Q

Unter welcher Voraussetzung platzen Zellen?

A

in hypoosmotischer Umgebung (Teilchenkonzentration in Umgebung geringer)

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27
Q

Unter welcher Voraussetzung beobachtet man ein Nernst’sches Potential?

A

System mit einer Ionensorte

Konzentrationshalbzellen mit semipermeabler Membran die Gradien erzeugt

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28
Q

Nenne drei Anwendungen der UV/Vis Spektroskopie

A

Konzentrationsmessung

Strukturanalyse

Photosynthese

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29
Q

Beschrieben sie die Entstehung von Fluoreszenz

A

Anregung von e durch Photon S0 –> Sn

Relaxation = Intersystem Crossing

–> e emmitiert Photon beim Übergang von Sn in S0

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30
Q

Erklären Sie das Prinzip der (FTIR)-Differenz-Spektroskopie

A

Interferenz von Lichtwellen durch gezielte Spiegelung

–> durch Interferogramm detektiert und durch Fourier-Transformation in Spektrum umgewandelt

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31
Q

Was versteht man unter der chemischen Verschiebung? (NMR)

A

Signalverschiebung in Relation zu einer Refernzsubstant

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32
Q

Wieso löst sich Salz gut in Wasser?

A

Wasser schwächt die Anziehungskraft zwischen den Kristallionen d.h. der Kristall löst sich gut auf

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33
Q

Def. starke Elektrolyte

A

starke Elektrolyte dissoziieren in wässrigen Lösunge vollständig

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34
Q

Was sind die mathematischen Eigenschaften von Zustandsfunktionen?

A

können als totales differentil geschrieben werden

Schwarz’scher Satz ist anwendbar

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35
Q

Welche Art von Potential tritt bei der Diffusion von untersch. Ionensorten durch spezifische Zellkanäle auf?

A

Membranpotential

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36
Q

Welches Potential tritt bei der Reduktion eines Systems auf?

A

Redoxpotential

37
Q

Was ist eine Membranelektrode?

A

Ein potentiometrischer Sensor bestehend aus einer Membran aus Glas, Feststoffen oder flüssigen Polymeren mit selektiver Ionendurchlässigkeit

38
Q

Was passiert bei einer Photooxidation?

A

Einem Photosystem wird mehr licht zugefügt als dies biochemisch nutzen kann

–> vom Triplett-Chlorophyll wird überschüssige Anregung an Sauerstoffmolekül abgegeben

dabei entsteht toxische reaktive Sauerstoffspezies (Superoxid)

39
Q

Unter welcher Voraussetzung laufen Reaktionenen zugunsten der Eduktbildung ab?

A

Wenn delta-G positiv ist

40
Q

Unter welcher Voraussetzung laufen Reaktionenen zugunsten der Produktbildung ab?

A

Wenn delta-G negativ ist (freiwillige Reaktion)

41
Q

Welche physikalischen Vorgänge liegen den Spektroskopieverfahren zugrunde?

Infrarotspektroskopie:
Röntgenbeugung:
UV/Vis:
NMR:

A

Teilchenschwingung bei Absorption von IR-Strahlung

Beugung am Proteinkristall führt zu Interferenz

Absorption sichtbaren Lichtes

Orientierung des Kernspins im Magnetfeld

42
Q

Wie können Sie ihr Substrat auf Verunreinigungen testen?

A

Bekannte Einzelsprekten vom Gesamtspektrum abziehen ggf. Einführen einer dritten Gleichung

43
Q

Was passiert beim Absorptionsvorgang?

A

Anregung von Elektronen in einen höheren elektronischen Schwingungszustand

44
Q

Erklären sie das Überlappungsverbot

A

Übergänge sind nur zwischen überlappenden Molekülorbitalen möglich, da sich die Bindungsabstände nicht verändern und der Übergang vertikal erfolgt

45
Q

Erklären Sie die Paritätsregel

A

Auswahlregel erlaubter elektronischer Übergänge

Übergänge zwischen Zuständen gleicher Parität, also gleicher räumlicher Spiegelsymmetrie, sind nicht erlaubt

nur relevant für Moleküle hoher Symmetrie

46
Q

Wieso sind Triplettzustände oft langlebig?

A

Da die Übergänge Singulett-Triplett-Singulett (ISC) quantenmechanisch verboten sind finden diese selten und in der Summe folglich langsam statt

47
Q

Wieso ist die Phosphoreszenz oft langlebig?

A

Da sie ein quantenmechanisch verbotenes Inter System Crossing erfordert, welches nur selten und in der Summe folglich nur langsam stattfindet

48
Q

Was ist Solvatichromismus und wodurch entsteht der Effekt?

A

Lösungsmitteleffekt, d.h. die absorbierte Farbe hängt auch von der Wahl des Lösungsmittels ab

Es kommt zu einer Änderung von ΔE durch Stabilisierung des oberen oder unteren Energielevels, z.B. durch die Polarität des Lösungsmittels

49
Q

Eine Mischphase besteht aus 3 Lipidarten. Wie viele Freiheitsgrade hat diese Mischphase?

A

Freiheitsgrade = Komponentenzahl – Phasenzahl + 2

= 3 – 1 + 2 = 4

50
Q

Welche Schwingungen werden im IR-Spektrum sichtbar?

A

nur IR-aktive: wenn sich im Verlauf der Schwingung das elektrische Dipolmoment des Moleküls ändert

51
Q

Welche Schwinungen werden im IR-Spektrum nicht sichtbar?

A

Schwingungen von homonuklearen Molekülen ohne Dipolmoment und solche, die der Auswahlregel nicht entsprechen

52
Q

Biologisch relevante Anwendungen der Infrarotspektroskopie:

A

Untersuchung Rezeptor-Ligand-WW

Konzentrationsbestimmung

Untersuchung von Protonierung

53
Q

Vorteil der Ramanspektroskopie gegenüber der IR-Spektroskopie:

A

ist komplementär zu IR, Wasser ist hier also nicht aktiv, weshalb sich biologische Gewebe darstellen lassen

54
Q

Anwendung von FRET?

A

Als Kalzium- oder DNA-Sensor

55
Q

Voraussetzungen zu FRET geeigneter Farbstoffe?

A

Hinreichende Nähe (<100A),

müssen fluoreszieren können,

Donor-Akzeptor-Überlapp in Fluoreszenzwellenlänge

56
Q

In welche Richtung wirken die Kräfte auf einer Energiekurve (Graph)?

A

immer hangabwärts (entgegen Zustand mit niedrigster Energie)

57
Q

Wie lautet der Zusammenhang zwischen Energie und Kraft?

A

Wenn auf eine Masse eine Kraft wirkt, so wird der Masse über die verrichtete ArbeitEnergie zugeführt

58
Q

Methode zur Bestimmung der mittleren Öffnungs- und Schließdauern von Ionenkanälen zur Bestimmung der Energiedifferenz der Zustände?

A

Patch-Clamp –> misst Strom durch Pore

Annahme: Besetzungsdichte = Verweildauer = 1/Geschwindigkeitskonstante ist Boltzmann-verteilt

59
Q

Unter welchen mathematischen Voraussetzungen beschreibt dU einen reversiblen Vorgang?

A

durch theoretische Entkopplung von Arbeit und Wärme

Das Kreisintegral von Wärme und Arbeit wird Null, weshalb diese als Zustandsfunktionen betrachtet werden können

60
Q

Natürliche Vorgänge sind in der Regel nicht reversibel. Die Gibbsche Fundamentalgleichung dG = -SdT + Vdp enthält aber nur reversible Terme. Wieso ist sie trotzdem für natürliche Vorgänge anwendbar?

A

dU ist auch als totales Differential formulierbar –> muss daher eine wegunabhängige Zustandsfunktion sein

61
Q

Wieso verwenden Biologen gern dG=0 als Gleichgewichtsbedingung?

A

Da im Organismus wie auch im Labor Temperatur und Druck meist konstant sind

62
Q

Nennen Sie 4 molekulare Energiespeicherformen, sortiert nach Größe

A

Elektronenanregung > Schwingungen > Rotation > Translation

63
Q

Erklären Sie den hydrophoben Effekt anhand der Proteinfaltung

A

hydrophobe AS stehen in WW mit Wasser –> werden bei der Proteinfaltung ins Innere des Proteins gefaltet während AS mit polaren Ketten an der Oberfläche des Prteins sind

64
Q

Erklären Sie den hydrophoben Effekt anhand der Bildung von Lipidmembranen

A

Die unpolaren Ketten der Lipide orientieren sich in der Weise, dass sie nur anderen unpolaren Ketten von benachbarten oder gegenüberliegenden Lipiden exponiert sind. Die polaren Kopfgruppen hingegen exponieren sich zur Wässrigen Umgebung, wodurch eine Lipiddoppelschicht unter Ausschluss von Wasser entsteht

65
Q

Wie ist die Entropie an der Bildung von Lipidmembranen beteiligt?

A

Während die Entropie der hydrophoben Stoffe sinkt, steigt die Entropie des Wassers um so mehr, weil es an weniger Grenzfläche geordnet interagieren muss → dadurch getrieben

66
Q

Wie ist der Zusammenhang des Hess’schen Satzes mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik?

A

dU = ∂W + ∂Q ist eine Zustandsfunktion und somit reversibel und wegunabhängig, auch als totales Differential darstellbar → spiegelt die Aussage des Hess’schen Satzes wider

67
Q

Erklären Sie die Entropiebilanz bei der Bildung des Übergangskomplexes aus A, B und Enzym (ohne Wasserbeteiligung)

A

Entropie nimmt ab, da durch die Bindung ein Zustand größerer Ordnung hergestellt wird

68
Q

Erklären Sie die Entropiebilanz beim Auftreten des hydrophoben Effekts!

A

Die Grenzfläche zum Umgebenden Wasser verkleinert sich, wodurch weniger Wasser mit dem Komplex geordnet interagieren muss, weshalb in der Nettobilanz die Entropie ansteigt

69
Q

Erklären Sie den Van’t Hoff Plot am Prinzip der Gleichgewichtsdialyse

A

– verschiedene Lösungen mit Ligand (L) und Makromolekül (R) beidseits einer nur für L durchgängigen Membran, z.B. beim denaturieren von Proteinen

– Durch Permeieren des Liganden stellt sich eine Gleichgewichtskonstante K einK=[RL]/[R]⋅[L]

– diese wird ermittelt, um mit gemessener Temperatur (T) ΔH oder ΔS zu bestimmen

– dazu wird im Van’t Hoff-Plot aufgetragen:ln(K(T))=−ΔH/TR+ΔS/R

– die logarithmische Auftragung von K gegen 1/T führt zu einer Gerade, deren Anstieg ΔH/R und deren Schnittpunkt mit der Y-Achse ΔS/R entspricht

70
Q

Vor- und Nachteile der Gleichgewichtsdialyse?

A

Vorteil: einfach,

Nachteil: große Konzentration/Mengen nötig, hohe Ansprüche an Membran

71
Q

Was versteht man unter dem Aktivitätskoeffizienten?

A

wenn Komponenten einer Lösung untereinander wechselwirken, mindert dies die Wechselwirkungsmöglichkeiten nach außen

berücksichtige durch f

72
Q

Welchen Aktivität haben Reinstoffe?

A

1

73
Q

Welche Größe wir mit der Fluoreszenz-Depolarisation gemessen?

A

dG

74
Q

Welche räumlichen Abstände können mit Röntgenbeugung noch sichtbar gemacht werden?

A

Die Wellenlänge der Röntgenstrahlung beträgt etwa 0,1 Å, weshalb Atomgrößen kleiner als 1 Å problemlos darstellbar sind

75
Q

Methode zur Herstellung von Kristallen für Röntgenbeugungs-Experiment

A

hängender Tropfen,

Schaumlamellen aus Lipidlösung,

Verwendung von Antikörpern

76
Q

Erklären Sie das Prinzip der neuen, für Nanokristalle geeigneten, Methode!

A

Nanokristalle werden durch einen Röntgenlaser gesprüht, mit zwei Schirmen werden in kürzester Zeit 3mio Bilder aufgenommen, bevor die Kristalle durch die Strahlung geschädigtwerden.

77
Q

Ist der Schwarzsche Satz auf das totale Differential von G anwendbar?

A

Ja, denn G ist eine Zustandsfunktion, bei der die Reihenfolge der partiellen Ableitungen keine Rolle spielt.

78
Q

Geben Sie die Gleichgewichtsbedingung für zwei Tröpfchen an! Unter welcher Voraussetzung gibt es ein Gleichgewicht? Begründung?

A

μ1=μ2=μLuft → gilt nur wenn die Radien der Tropfen gleich große sind

Wasser geht über den Gasraum zwischen den Tropfen über, alle nicht benötigten Komponenten von μ bleiben konstant und heben sich daher auf

79
Q

Wieso unterscheidet sich das chemische Potential von Wasser in einem Tropfen von dem in einem Becherglas?

A

Die Wechselwirkungen sind an der Oberfläche anders als innerhalb des Wasservolumens. Eine Änderung des Oberflächen-Volumen-Verhältnis verändert auch μ

80
Q

Bei 1°C ist Eis instabil und taut daher. Ist bei dieser Temperatur das chemische Potential von flüssigem Wasser oder Eis größer?

A

Die stabilere Phase für einen bestimmten Druck- und Temperaturbereich ist jeweils die mit dem kleineren chemischen Potential. Das chemische Potential von Eis ist daher bei 1°C größer als das von Wasser.

81
Q

Was versteht man unter kompetetiver Hemmung?

A

Hemmung einer enzymtischen Reaktion durch ein dem Substrat strukturverwandtes Molekül, welches an das aktive Zentrum eines Enzyms bindet und seine Wirkung verhindert

82
Q

Wie kann man das Auftreten kompetetiver Hemmung beweisen?

A

Unwirksam bei [Substrat]&raquo_space; [Inhibitor]

Ermitteln von Vmax (bleibt gleich) und Km (erhöht sich) → mit zeilich aufgelöstem UV-vis

83
Q

Was versteht man unter unkompetetiver Hemmung? Wie kann man sie nachweisen?

A

Inhibitor bindet an Enzym-Substrat-Komplex

bei steigender Substratmenge nimmt die Hemmung zu

Km und Vmax ändern sich (nehmen ab) → mit zeilich aufgelöstem UV-vis

84
Q

Unter welchen Voraussetzungen tritt ein osmotischer Druck auf?

A
  1. Es gibt Moleküle, die von der
    Membran zurückgehalten werden.
  2. Wasser kann die Membran passieren,
85
Q

Wovon ist die Geschwindigkeitskonstante nach der Theorie des Übergangszustandes abhängig?

A

von der Geschwindigkeit, mit der der aktivierte Komplex in Richtung Produktbildung die Potentialschwelle überquert

86
Q

Was versteht man unter dem Wirkungsquerschnitt?

A

Ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass eine Wellenstrahlung oder ein Teilchen mit einem anderen Teilchen interagiert (Absorption, Reaktion)

87
Q

Erklären Sie die Theorie des Übergangskomplexes

A

Reaktion verläuft über den Zustand eines Übergangskomplexes am energetischen Maximum der Reaktionskoordinate → die Reaktionsgeschwindigkeit ist durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Komplex die Potentialschwelle überwindet

88
Q

Bei enzymatischen Reaktionen ist die Herausbildung des Übergangszustandes entropisch besonders ungünstig. Wieso können sie die Reaktionsgeschwindigkeit dennoch steigern?

A

Durch nicht-kovalente Wechselwirkungen wird der Übergangszustand stabilisiert, sodass weniger Aktivierungsenergie als ohne Enzym benötigt wird (Aufwiegen von ΔH gegen ΔS)

89
Q

Erklären Sie den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften des Übergangskomplexes und der Geschwindigkeitskonstanten einer chemischen Reaktion

A

Die freie Energie des Übergangszustandes ist geringer als die der nicht-katalysierten Reaktion

die Reaktion wird beschleunigt entsprechend
k ∝ exp(−ΔG/RT)

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