Übungen - Klausurfragen Biochemie (Ficner) PDF

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Klausurfragen Biochemie (Ficner)...

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Fragen Biochemie 1, Ralf Ficner Block 1 Aminosäuren und Proteine 1) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Valin, Cystein, Phenylalanin, Leucin 2) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Serin, Asparagin, Tyrosin, Isoleucin 3) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Glycin Methionin Serin Tyrosin 4) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Glutamat, Glutamin, Threonin Arginin 5) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Histidin, Lysin Cystein, Leucin 6) Zeichnen die Strukturformeln der folgenden Aminosäuren: Aspartat, Asparagin, Arginin Alanin 7) Nennen Sie je zwei basische, zwei saure, aromatische und ungeladene Aminosäuren (ohne Strukturformel). 8) Bei einem pH Wert gleich dem pI (isoelektrischen Punkt) von Alanin beträgt die Nettoladung des Alanin Null. Es können zwei Strukturen gezeichnet werden, die einen Nettoladung von Null aufweisen (bitte zeichnen). 9) Am isoelektrischen Punkt liegt Alanin vorwiegend als Zwitterion vor. Warum ? 10) Zeichnen Sie schematisch die Dissoziationskurve der Asparaginsure 11) Zeichnen Sie schematisch die Dissoziationskurve des Lysins 12) Welche funktionellen Gruppen haben alle Aminosäuren gemeinsam, wie heißen diese und wie lautet die generelle Strukturformel (mit "R" für die Seitenkette)?

13) Wie heißen die vier aromatischen Aminosäuren? 14) Wie heißen die basischen Aminosäuren. 15) Wie heißen die sauren Aminosäüren. 16) Nennen Sie mindestens 4-6 hydrophobe Aminosäuren 17) Welche Aminosäuren bilden Disulfidbrücken aus? 18) Mit welchem Reagenz koennen Disulfid Bruecken reduziert werden? 19) Welche Aminosäuren zeigen eine UV Absorption bei einer Wellenlänge von ca 280 nm ? 20) Welche Aminosäuren spielen bei der UV Absoprtion von Proteinen eine entscheidende Rolle? 21) Malen Sie ein Tripeptid und benennen Sie den C und N Terminus. 22) Zeichen Sie die Dipeptide Ala-Val unf Ala-Pro und benennen Sie jeweils C- und N-Terminus. Welche Besonderheit hat eine Peptidbindung die aus dem Dipeptid Alanin-Prolin besteht gegenüber einer Peptidbindug von Ala-Val? 23)Ist Prolin eine Aminosäure?Wieso? Wieso nicht? 24) Wie lautet die Strukturformel einer Peptidbindung und welche besondere strukturelle Eigenschaft hat diese Bindung? 25) Was zeigt ein Ramachandran-Diagramm? 26)Was sind: Primärstruktur: Sekundärstruktur: Tertiärstruktur: Quartärstruktur:

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27)Nennen Sie die 2 klassischen Sekudärstrukturen. 28) Nennen Sie Merkmale der alpha Helix 29) Welche Formen von beta –Faltblaettern gibt es? Schematishce Zeichnung! 30) Wo sind Aminosaeuren im Ramachandran Plot zu finden, die Teil einer alpha Helix sind? 31) Wo sind Aminosaeuren im Ramachandran Plot zu finden, die Teil eines beta Stranges sind?

32) Welche Krankheiten werden durch eine Fehlfaltung von Proteinen hervorgerufen? 33) Welche physikalischen und chemischen Eigenschaften bestimmen die Faltung von Proteinen? 34) Glykosylierung von Proteinen wo an welcher AS 35) Phosphorylierung von Proteinen wo an welcher AS

Block2 Methoden zur Analyse von Proteinen 1. Gelfiltrationschromatographie: Was bewegt sich schneller durch die Säule, kleine oder große Proteine? 2. Was fuer ein Prinzip nutzt die Affinitätschromatografie? 3. Aufgrund welcher Eigenschaften erfolgt die Trennung von Proteinen auf einem Ionentauscher. Was ist die Variable der Elution! Nennen Sie zwei Beispiele an Matrices. 4. Denaturierende Polyacrylamid-Gelektrophorese: Was bewegt sich schneller durch das Gel, kleine oder große Proteine? 5. Welche Parameter eine Proteine beeinflussen die Laufgeschwingigkeit bei der native PAGE? 6. Wie funktioniert 2D-PAGE (Zweidimensionale PA-Gelektrophorese)? 7. Wozu wird der EdmanAbbau verwendet? 8. Berechnen Sie den pH Wert einer Mischung, die 0,1 mol/l Essigsäure und 0,2 mol/l Natriumacetat enthält. Der pKa Wert von Essigsäure beträgt 4,76. 9.Welche Methode gehört jeweils zu den folgenden Trennungskriterien: a. Molekülgröße: ________________________________________ b. Oberflächenladung: _____________________________________ c. Länge der Peptidkett _____________________________________ d. Sedimentationskoeffizi __________________________________ e. Bindungseigenschaften des Pr ns: ___________________________ 10. Welches Molekül initiiert die radikalische Polymerisation von Acrylamid? 11. Nennen sie Methoden zum Aufschluss von Zellen

12. Wie ist ein Molekül des Detergens Natriumlaurylsulfat (SDS) geladen? 13. Wie wird die Gesamt-Aminosäurenzusammensetzung eines Proteins bestimmt? 14. Gelfiltrationschromatographie: Was bewegt sich schneller durch die Säule, kleine oder große Proteine? 15. Denaturierende Polyacrylamid-Gelektrophorese: Was bewegt sich schneller durch das Gel, kleine oder große Proteine? 16. Wie funktioniert 2D-PAGE (Zweidimensionale PA-Gelektrophorese)? 17. Wozu wird 2D-PAGE benutzt? 18. Welche der folgenden Aussagen sind falsch? a. Proteine mit negativer Gesamtladung binden an einen Anionentauscher. b. An seinem isoelektrischen Punkt trägt ein Protein keinerlei Ladungen. c. Die Carboxymethylgruppe ist positiv geladen. d. Die Carboxymethylgruppe wird in Kationentauschern eingesetzt. 19. Welche Methode gehört jeweils zu den folgenden Trennungskriterien: a. Molekülgröße: ___ __________________________________ b. Oberflächenladung: _______________ ______________________ c. Länge der Peptidkette: ____________ _________________________ d. Sedimentationskoeffizient: _______ ________________________ e. Bindungseigenschaften des Proteins: ______ ____ ______________ 20. Acrylamid findet sich in SDS-PAGE-Gelen, Pommes frittes und Plexiglas und ist (als Monomer) ein starkes Nervengift. Wie lautet die generelle Formel für ein Amid? 21. Welches Molekül initiiert die radikalische Polymerisation von Acrylamid? 22. Wie ist ein Molekül des Detergens Natriumlaurylsulfat (SDS) geladen? 23. Wie wird die Gesamt-Aminosäurenzusammensetzung eines Proteins bestimmt? 24. Von welchem Ende wird die Peptidkette beim Edman-Abbau sequenziert? 25. Proteasen spalten Peptidbindungen. Wie erkennen sie ihre Schnittstellen? 26. Ist Bromcyan eine Protease? 27. Nennen Sie drei Methoden zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur von Proteinen.

Block 3 Enzyme 1. Was besagt die RGT- Regel? 2. Welchen Einfluss hat ein Enzym auf die Energie des Übergangszustands der von ihm katalysierten Reaktion? 3. Wieso beschleunigen Enzyme chemische Reaktionen? 4. Spezifitaet von Enzymen 5. Was ist der Unterschied zwischen dem "Schlüssel-Schloß-Prinzip" und dem "Induced Fit"? 5. Nennen Sie drei Mechanismen der Enzymkatalyse 6. Wie lautet die Michaelis-Menten-Gleichung, und wie sieht ein durch sie beschriebenes Diagramm von Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Substratkonzentration aus (Parameter der Gleichung im Diagramm angeben!)? 7. In welchem Bereich liegen die KM Werte von Enzymen? 8. Was bezeichnet man als Lineweaver-Burke Diagramm? Zeichnen und beschriften sie den Graphen. 9. Welchen Vorteil bietet die doppelt logarithmische Auftragung eines derartigen Diagramms nach Lineweaver und Burke 10. Wie unterscheiden sich kompetitive und irreversible Inhibitoren in der doppelt-reziproken Auftragung der Enzymkinetik Diagramms nach Lineweaver und Burk (mit Zeichnung) ? (6 Punkte) 11. Was beschreibt kkat bei enzymatischem Reaktionen (mit Formel!) 12. . Die Hydrolyse von Pyrophosphat zu Orthophosphat wird in E.coli von einer Pyrophosphatase katalysiert, die ein Molekulargewicht von 120 kDa hat und aus sechs identischen Untereinheiten besteht. Für dieses Enzym ist eine Aktivitätseinheit (Unit) als die Enzymmenge definiert, die bei 37 Celsius in 15 Minuten 10 ȝmol Pyrophosphat hydrolisiert. Das gereinigte Enzym hat einen Vmax-Wert von 2.800 Einheiten pro Milligram Enzym. A) Wie viele Mole Substrat werden pro Sekunde von einem Milligramm Enzym hydrolisiert, wenn die Substratkonzentration viel grösser als der KM-Wert ist ? B) Welche Wechselzahl hat das Enzym ? C) Wie viele Mole aktives Zentrum besit mg Enzym (jede Untereinheit soll ein aktives Zentrum haben) ? 13. Welche Reaktionsmechanismen werden bei Bisubstrat-Reaktionen beobachtet

14. A) Bei welcher Substratkonzentration erreicht ein Enzym mit einem kkat-Wert von 30 s-1 und einem KM –Wert von 0,005 M ein Viertel seiner maximalen Geschwindigkeit ? B) Bestimmen Sie den Bruchteil von Vmax , der bei folgenden SubstratKonzentrationen erreicht wird: 15. A. Welche Reaktion katalysiert die Carboanhydrase? B. Welche Rolle spielt das Zinkatom in reaktiven Zen

m der Carboanhydrase ?

16. Nach welchen verschiednenen Mechanismen koennen Enzyme inhibiert werden. Nennen sie diese und beschreiben Sie diese Kurz: 17. Wie verändert sich Vmax eines Enzyms bei kompetitiver Inhibition ? 18. Was versteht man unter „feedback“ Hemmung ? 19. Die kann die Aktivität eines Enzyms reguliert werden? 20. Betrachten Sie ein allosterisches Protein, das sich nach dem konzertierten Modell verhält. Nehmen Sie an, dass das Verhältnis T zu R ohne Ligand 105 beträgt, außerdem sei KT= 2mM, KR= 5ȝM. Das Protein enthält vier Ligandenbindungstellen. Welcher Anteil von Proteinmolekülen liegt in der R-Form vor bei i) keinem, ii) einem, iii) zwei, iv) drei oder v) vier gebundenen Liganden ? 21. In einer Enzymkinetik nach Michaelis-Menten zeigt sich kompetitive Hemmung a) durch Erniedrigung von vmax bei konstantem KM. b) durch Erhöhung von KM bei konstanter vmax. 22. Welche 3 Gruppen von irreversiblen Inhibitoren gibt es und wie sind sie definiert? 23. Zu welcher Gruppe gehören ß-Lactamantibiotika wie Penicillin, und welche Reaktion (oder welches Enzym) wird durch sie gehemmt? 24. Nennen Sie die verschiedenen Protease Familien 25. Aus welchen Aminosäuren besteht die katalytische Triade einer Serinprotease 26. Woher kommt das "Oxyanion", das bei Proteasen in der Oxyaniontasche stabilisiert wird? 27. Welches Stück des gespaltenen Peptids bleibt bei Serinproteasen (und Cysteinproteasen) zunächst kovalent am Enzym gebunden? a) Das Aminoterminale Fragment. b) das Carboxyterminale Fragment.

28. Welche Rolle spielt das Zinkion im aktiven Zentrum für die Funktion der Carboanhydrase? 29. Wie lautet die von der Carboanhydrase katalysierte Reaktion? 30. Welche Rolle spielt das Zinkion im aktiven Zentrum für die Funktion der Carboanhydrase 31. Nennen Sie 4 verschiedenen Funktion von Proteinen 32. Welche chemische Reaktion wird von Proteinasen katalysiert ? 33. Welchen Einfluss hat ein Enzym auf die Energie des Übergangszustands der von ihm katalysierten Reaktion? 34. Wie erreicht ein Enzym diesen Effekt in den meisten Fällen? 35. Wie lautet die Definition für eine allosterische Hemmung? 36. Aspartat-Transcarbamoylase (ATCase) wird in E. coli durch CTP gehemmt und durch ATP aktiviert. Welche biologische Bedeutung haben diese Effekte? 37. Welche Rolle spielte das Reagens PALA (N-phosphonacetyl-L-Aspartat) bei der Aufklärung der Funktion der ATCase? 38. Was ist ein Zymogen? 39. Welche Funktion hat die Proteinase Thrombin in der Blutgerinnungskaskade? 40. Worin besteht die "Kooperativität" bei Hämoglobin und welche funktionelle Konsequenz hat sie? 41. Wie ist ein menschlicher Antikörper aufgebaut (Schema)? 42. Worin unterscheiden sich monoklonale und polyklonale Antikörper? 43. Welche chemische Reaktion wird von Proteinasen katalysiert ? 44. Funktion von Antikoerpern in der Bioanalytik

Block 4 Kohlenhydrate 1. Wofür werden Kohlenhydrate in Organismen verwendet? 2. Wie lautet die empirische Summenformel für Kohlenhydrate ? 3. Was ist eine Aldose? (Strukturfromel, Beispiel) ?

4. Was ist eine Ketose? (Strukturfromel, Beispiel) ? 5. Zeichnen sie D glucose in der offenkettigen form und als a-D-Glucopyranose 6. Zeichen sie Fructose als adFructofuranose und ad Fructopyranose 7. Welche Aminosäuren von Proteinen können glykosyliert werden ? 8. Was ist ein Epimer ? Erklären Sie es anhand eines Beispiels (3) 9. Zeichen Sie D-Ribose und 2-Desoxy-Ribose 10. Was ist ein Anomer ? Zeichen Sie die entsprechenden Formen fuer glucose. 11. Zeichen sie 2 Koinformationen von Pyranoseringen und benennen Sie diese. 12. Welche der folgenden Zuckerpaare sind Anomere, Epimere oder Aldose-Ketose-Paare? A) D-Glycerinaldehyd und Dihydroxyacteon B) D-Glucose und D-Mannose C) D-Glucose und D-Fructose D) D-Ribose und D-Ribulose E) D-Galactose und D-Glucose F) Į-D-Glucose und ȕ-D-Glucose 13. Wie lauten die Strukturformeln von D-Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton in der FischerProjektion? 14. Zeichen sie 2 Koinformationen von Furanoseringen und benennen Sie diese. 15. Welche Funktionen haben Kohlenhydrate in der Natur? 16. Welche der folgenden Kohlenhydrate

a) enthalten oder sind Pentosen: _ ________ und Ketosen: _____________ ? b) enthalten die gleichen Monosaccharide? ____________ und ____________ Wie heißen diese Monosaccharide? _______________________________ c) enhalten ein ฀-anomeres C-Atom? ____________________

d) können sich durch Mutarotation umlagern? __________________ e) sind Saccharose? _________________________________ f) werden beim Abbau von Stärke frei? ______________________ 17. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Lactose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 18. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Saccharose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 19. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Maltose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 20. Zeichnen die Strukurformel von D-ribose 21. Zeichnen die Strukurformel von 2-Deoxy-D-Ribose 22. Zeichnen die Strukurformel des Disaccharids Lactose und benennen Sie die glykosidische Bindung. 23. Aufbau von Polysacchariden 24. Welche Aminosaeuren koennen glykosyliert werden und wo findet dieses statt? 25. Welche Determinanten bestimmen die Blutgruppen und wie sind diese aufgebaut?

Block 5, DNA, RNA, Replikation, Transkription 1.Wie lauten die Strukturformeln der Basen Adenin und Thymin? 2. Was unterscheidet Uracil von Thymin und wo kommen beide jeweils vor? 3. Welche der folgenden Punkte treffen auf die Watson-Crick DNA-Doppelhelix zu? a) Die beiden Polynukleotidketten winden sich um eine gemeinsame Achse b) Wasserstoffbrücken zwischen A und C und G und T halten die beiden Ketten zusammen. c) Die Helix macht pro 34 Å eine komplette Drehung, da zwei Basenpaare um jeweils 36° g neinander verdreht sind und einen Abstand von 3.4 Å entlang der Helixachse haben. d) Die Purine und Pyrimidine sind auf der Innenseite der Helix und das Phosphatrückgrat außen. e) Analysen der Basenzusammensetzung von DNA-Doppelsträngen aus verschiedenen Organismen haben ergeben, dass die Mengen von A und T sowie die Mengen von G und C gleich sind. f) Die Basensequenz in einem Strang der Helix variiert unabhängig von der im anderen Strang. 4. Unterschied DNA-RNA Strukturformeln 5. Was ist der U(nterschied zwischen einem Nucleotid einem Nucleosid

6. Nucleinsaeure-Polymer: Zeichen Sie fuer 3 basen das ZuckerPhosphat Rueckgrat und beschriften sie dies (Basen als B abkuerzen!) 7. Beschreiben Sie den Aufbau einer DNA Doppelhelix 8. Wie heißen Enzyme, die die DNA-Helix entwinden? 9. DNA-Polymerase I benötigt für ihre Aktivität: a) eine DNA-Matritze b) einen Primer mit einer freien 5'-Hydroxylgruppe c) dATP, dGTP, dCTP und dTTP d) ATP e) Mg2+ 10. Welches ist die häufigste durch UV-Licht hervorgerufene Mutation von DNA? 11. Was ist eine Holliday-Junction? 12. RNA-Sekundärstrukturen: Was ist ein stem-loop? 13. Was macht die RNA-Polymerase und was ist ihr Produkt? 14 . Was ist GTP (Strukturformel !) und welche zellulären Funktionen besitzt GTP ? 15. Zeichnen Sie die Strukturformel eines Guanin – Cytosin Basenpaars („Watson-Crick Basenpaarung“) und markieren Sie die Wasserstoffbrückenbindungen. 16. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen den bevorzugten Konformationen von doppelsträngiger DNA und RNA (3)? 17. Was bezeichnet man als die DNA Superhelix 18. Zeichen sie eine Replikationsgabel und beschriften Sie diese. Wie ist die Richtung der DNAReplikation an den beiden Straengen? 19. Unterschiede PolI und PolIII 20. Typen von mRNA und Ihre Funktion 21. Welche Stoffe benötigt eine RNA-Polymerase für ihre funktion 22. Welcher Strang wird bei der m-RNA Synthese an der DNA als Vorlage benutzt? 23. Wieviele RNA-Polymerasen gibt es in Eukaryoten und was ist Ihre Funktionen, was wird Transkribiert?

24. Welche Elemente finden sich wo in einer DNA, die fuer einen Transkription Start benoetigt werden. Gibt es Unterschiede Pro und Eu? 25. Zeichen Sie den zweidimensionalen Aubau einer tRNA und beschriftensie diesen. 26. Was versteht man unterPosttranskriptionale RNA-Prozessierung 27. Zeichnen Sie schematisch den Aufbau eukaryotischer mRNA 28. Was versteht man unter Spleissen 28. Was sind Selbstspleissende RNAs

Block 6 Transkription 1. 2. 3.

Welche drei Merkmale unterscheiden eukaryontische von prokaryontischer mRNA? Wie heißt der Komplex, der die Spleißreaktion durchführt und wo findet diese statt? Was sind snRNPs und welche Rolle spielen sie beim Spleißvorgang?

4. Was ist alternatives Spleißen und welche Konsequenz hat es? 5. Wie ist das 5'-cap eukaryontischer mRNAs aufgebaut? Was ist seine Aufgabe? 6. Welche Prozesse der posttranskriptionaler Reifung von RNA kennen Sie? (2P) 7. Welcher Teil einer Spleißstelle wird zunächst erkannt und von welchem Teil des Spleißosoms wird er erkannt? 8. Was ist die Lasso ("Lariat") - Struktur und wie ist sie aufgebaut? 9. Was ist die Funktion der U2 snRNA? 10. Was sind selbst-spleißende RNAs? Wo kommen sie vor? 11. Welcher Gruppen von selbst spleissenden RNAs gibt es? 12. Was benötigt die RNA-Polymerase zum erstellen der mRNA? 13. Zeichnen Sie einen DNA Doppelstrang, beschriften sie diesen! Welcher Strang dient als Matrize und in welcher Richtung wird er transkribiert? 14. Zeichen sie zwei Ribosen wie sie in der RNA verknüpft sind und beschriften Sie die freien Enden!

15. In Eukaryoten gibt es drei RNA-Polymerasen. Was ist ihre jeweilige Funktion? (3) 16. Zeichen Sie schematisch eine euraryotische Promoterstelle und beschriften Sie die einzelnen Bereiche. 17. Zeichen Sie schematisch eine euraryotische Promoterstelle und beschriften Sie die einzelnen Bereiche. 18. Welche Modifikationen werden an einer eukaryotischen prä mRNA durchgeführt, bevor sie eine reife mRNA ist?

Block 7 Translation 1.

Warum bezeichnet man das Ribosom als ein „Ribozym“? (2)

2. Welchen der folgenden Aussagen zur Translation sind korrekt? a.Neue Aminosäuren werden an den Aminoterminus der wachsenden Polypeptidkette angehängt. b.Aminosäuren, die durch Anhängen an tRNA-Moleküle aktiviert werden, liegen als Acylester vo c.Eine spezifische Initiator-tRNA sowie spezifische Sequenzen in der mRNA stellen sicher, dass die Translation am korrekten Codon beginnt. d.Peptidbindungen werden zwischen einer Aminoacyl-tRNA und einer Peptidyl-tRNA gebildet, die jeweils an den A- und P-Stellen des Ribosoms sitzen. e.Die Termination beinhaltet die Bindung einer Terminator-tRNA an ein Stopcodon der mRNA. 3.Was bedeutet „Wobble“-Basenpaarung? Worauf beruht sie und welche Konsequenzen hat sie? 4. Einige Aminoacyl-tRNA-Synthetasen besitzen keine Korrekturlesefunktion. Wieso erreichen sie trotzdem die benötigten, niedrigen Fehlerraten? 5.Das Gleichgewicht für die Reaktion der Aminoacyl-tRNA-Synthetasen liegt nahe bei 1. Was treibt die Reaktion dennoch an? 6.Was ist die Shine-Dalgarno-Sequenz und welche Funktion hat sie? 7.Welche Funktion hat Initiationsfaktor 2 (IF2) bei Prokaryonten? 8.EF-Tu ist eines der häufigsten Proteine in der Bakterienzelle. Was ist seine Funktion in der Translation? 9.Was bezeichnet man als "Wobble"-Basenpaarung?

10Welche Reaktion katalysiert eine Aminoacyl-tRNA-Synthetase? Wie viele davon gibt es in Eukaryonten? 11.Wie nennt man die "Bindestelle" des Ribosoms auf der mRNA, die von der ribosomalen 16S-rRNA erkannt wird? 12. Welches sind die drei Phasen der Translation? 13. Bei der Translationsinitiation in Prokaryonten spielen drei Initiationsfaktoren eine Rolle. Wo und in welcher Reihenfolge binden sie jeweils? 14.Wie heißen die drei tRNA-Bindestelle...