Alt Klausuren Flashcards
Was bedeutet σ und epsilon?
Spannung: Materials ability to resist force = F/ A
Dehnung: relative Längenänderung = L-Lo
was besagt der Quotient aus beiden (Spannung/Dehnung) über das Material ?
Elastizitätsmodul, also Young Modul. Wie elastisch ein Material ist.
was versteht man unter Reißlänge R ? Zeichnen Sie diese in eines der Diagramme ein.
Was versteht man unter Fließstärke?
Reislänge: Maximum der Spannung Dehnungskurve
Fließstärke: Bei größer Spannung , ab den irreversibler Fließpunkt. Material undergoes plastic flow (Yield) , where component of the material are permanently displaced. Bsp. Plateau von elastisch-Plastische Materialien
nenne Sie 2 Bespiele für C-Materialien, und welche positiven Eigenschaften haben diese ?
Haut und Seide. Bei starker Spannung dehnen sie sich wieder aber einen nicht ab . oder sehr spät erst ab. Können nicht wieder züruck zum ursprünglichen Zustand kehren.
Im Bild ist ein berühmter experimenteller Aufbau von Noji et al. gezeigt, mit dem bewiesen wurde, dass sich die Fo und F1 Teil tatsachlich gegeneinander drehen. Hier läuft der Motor unter ATP-Verbrauch rückwärts. Die Aktinfilamente sind am nicht gezeigten Ende mit Fluoreszenz markiert.
- Erklären Sie den Experimentellen Aufbau.
- Wie die Drehung hier erzeugt wird?
- Was ist die natürliche Funktion von UE a und warum wird diese hier nicht gebraucht?
- F1 Untereinheit wurde auf einen Träger befestigt und die C-Untereinheiten mit fluoreszentem Aktinfilament verknüpft, die Rotation kann dann unter dem Mikroskop als Fluoreszenz verfolgt werden.
- durch ATP-Verbrauch in der F1-Untereinheit, der Motor läuft rückwärts
- vermittelt den Protonen-Eintritt in die C-Untereinheit und Austritt aus der C-UE auf der anderen Membranseite
Jablonski Diagramm 1. von S1-> S0 2. S1 ->->->S1 3. S1 -> S0 4. S1 -> T1 Was beschreibt den Jablonski Diagramm und welche Bedeutung haben die Pfeile 1 bis 4 ?
Beschreibt Anregungsvorgänge durch Licht. Hier kann ein Molekül durch Absorption eines Photons aus dem Zustand S0 in einen (angeregten) Zustand S1 übergehen.
- Absorption, Übergang vom Grundzustand in den 1. angeregten Singulettzustand
- interne Relaxation (IC)-> Strahlungslose Desaktivierung, Energie wird an der Umgebung weitergegeben.
- Fluoreszenz –> Von S1->S0 unter Photonabstrahlung. ( längere Wellenlänge, Stoke´s Shift)
- ISC-> Übergang vom angeregten Sigulettzustand in den angeregten Triplettzust.
Was ist die Definition eines Fluxes , welche Maßeinheit hat ein Konzentrationsflut?
Flux=A*v (A:Transportgröße, v: Transportgeschwindigkeit)
Welches Gesetz beschreibt den Flux einer ungeladenen Substanz (Name oder Formel)
Ficksches Gesetz. -> the rate at which one substance diffuses through another is directly proportional to the concentration gradient of the diffusing substance. (from high concentrations to low concentration -> along a gradient!)
Was versteht man unter dem Ruhepotential ?
Potential für das der Nettostrom durch alle Kanäle = Null ist.–> Electroneutrality: that is, that there is no measurable charge excess in any side of the membrane, and there is no actual measurable difference in the global concentration of positive and negative ions across the membrane.
Wie ändert sich das Potential durch die Wirkung von K-Pumpen (pumpen nach außen; Antwort + Begründung?
der Zähler wird größer, dh, dass das Potential sich erhöht.
–> Vk = Nernst Potential für Kalium : -80 mV
Wie ändert sich das Ruhepotential, wenn man die Na-Kanäle verschließt (Antwort + Begründung)?
Unter der gegebenen Annahme (Na außen>Na inside) wird der Zähler kleiner, d.h. das Ruhepot. sinkt.
–>Öffnen von Natriumkanälen ermöglicht das Eintretten von Na + Ionen, wodurch eine Depolarisation statt findet.
V Na: Nernst Potential für Natrium ist +60 mV
In einer photometrischen Messung von Rhodopsin ermitteln Sie eine Extinktion von E = 2,3. Wie viel Prozent des eingestrahlten Lichts passiert dabei die Probe? Was ist die Konzentration ihrer Probe bei einer Schichtdicke der Küvette von 1 cm?
Also passieren 0.5% des Lichts die Probe. epsilon 500= 50000 x 1 x Mol.cm
Was versteht man unter „Elektrodiffusion“?
Nettobewegung von Teilchen entlang chemischer und elektrischer Gradienten.
Wann spricht man in der Photobiophysik von einem Singulett-, wann von einem Triplett- Zustand?
In den Singulettzuständen S weisen die Elektronen antiparallelen Spin auf. In den Triplettzuständen T hingegen besitzen die Elektronen parallel zueinander ausgerichteten Spin.
Was wird durch ATP Zugabe bei molekularen Linearmotoren erreicht ?
Direktionalität
worin liegt die Ursache, dass jeder biologische Linearmotor nur in eine Richtung wandert ?
können Sie erklären, wieso der intraflagellare Transport von Proteinen dennoch in beide Richtungen möglich ist ?
Umsymmetrie (Polarität) des Substrats –> Unter Verwendung von 2 Motoren mit orthogonaler Direktionalität.
In vielen Archaeen und marinen Bakterien, die kein Chlorophyll besitzen, findet eine Konversion von Lichtenergie in ein elektrochemisches Potential mit Hilfe von lichtgetriebenen Protonenpumpen statt. Wie nennt man diese Pumpen ?
Bakteriorhodopsin oder Proteorhodopsin.
Rechts ist das zyklische Reaktionsschema abgebildet, auf dem das sogenannte IST- Modell beruht. Was bedeuten „I“, „S“ und „T“ in diesem Modell ?
I = Isomerisierung S= Strukturänderungen T= Transport
Wie ist das Funktionsprinzip von IST model in der Bakteriorhodopsin ?
Welcher chemische Prozess und welche 3 biophysikalischen Änderungen treten in diesen Molekülen auf, die den Protonentransport treiben ?
–> Chem: AREPKA
–> Strk. Änd. : 1. Ladilla, 2. piKa el proto
IST –> Isomerisierung, Strukturellenunterschieden & Transport
Chemische Prozessen:
- Änderungen des Protonennetztwerkes ( durch aktiviertes Wasser)
- Retinalisomerisierung,
- pK-Änderungen
Strukturelle Änderungen
- Ladungsverteilung–>RSB (Retinal Schiff Base)-Isomerisierung
- pKa Änderungen–> Protonentransport!
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 F0 Untereinheit
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.
–> Gamma rotation bewirkt die Kopplung zwischen mechanische Kopplung zwischen H+ Transport und ATP-Synthese!
Was versteht man in der ATPase-Forschung unter der „Proton Well“ Hypothese ?
das Membranpotential führt zur Protonenakkumulation auf der positiven Membranoberfläche / Membranseite und kann ohne echten pH-Gradient die Pumpe antreiben.
-> Nutzung von elektrische Spannung als Triebkraft. Abfallende Spannung in der Membran wird als pH-Änderung umgewandelt. => Alles zum Erhöhung der pmf zum ATP-Synthese.
Differenz zwischen elektrische Spannung:
- 60 mV x pH Änderung
Erklärt:
- Na+ getrieben Motoren in Bakterien
- Drehmoment zwischen C-Rand und A Stator
Nennen Sie 4 konsekutive Schritte bei der Proteinfaltung
- hydrophobe Wechselwirkung,
- Rotation der αC-Winkel,
- Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen,
- Ausschluß von Wasser,
- Ausbildung kovalenter S- S Brücken
Benennen Sie die Auswirkungen der Faltung auf Enthalpie ΔH, Entropie ΔS und die freie Gesamtenthalpie ΔΔG
ΔH: nimmt in der Regel ab / ist negativ
ΔS: nimmt zu / ist positiv–> release of free water
ΔG: nimmt ab / ist negativ (At native state)
erklären Sie die Funktion eines Chaperons und seinen Einfluß auf den korrekt gefalteten Zustand eines Proteins.
Vermeiden von falsch gefalteten Zuständen. Die dienen als major function: to prevent both newly synthesised polypeptide chains and assembled subunits from aggregating into nonfunctional structures
Was versteht man unter einem Ramachandran Plot?
die Auftragung der in einem Protein vorkommenden Winkel Φ gegen Ψ. Es zeigt eine Konformationsanalyse von Proteinen, und welche Torsionswinkel erlaubt sind.
Bakteriorhodopsin ist eine Ionenpumpe, bei der durch Absorption eines Photons ein Pumpvorgang ausgelöst wird.
Worin besteht die biol. Funktion des Vorganges (0.5P) Erklären Sie, was gepumpt wird (0.5P), welcher Farbstoff das Photon absorbiert (0.5P) und wieso die daraus resultierenden Proteindeformationen dazu führen, dass das Ion von einer Bindungssite zur nachfolgenden transferiert wird.
(Protonen, Retinal; es kommt zu dG-Änderungen; nach, Energiespeicherung)
Funktionen:
- Einfangen von Energie
- Transport von H+ gegen elektrochemischen Gradient
- und dadurch Erhöhung des Gradients-> als Energiereserve
- Nutzung von elekt.chem. Gradient als Energiequelle für weitere Prozesse.
–> H+ Protonen werden diskonzinuierlich transportiert.
–> Retinal absorbiert Photonen = Isomerisierung.
–> es kommt zu dG-Änderungen
Was versteht man unter Fluoreszenzdepolarisation und was kann man damit messen?
Nach Anregung mit einem polarisierten Lichtblitz, wird die Depolarisation der Fluoreszenz beobachtet.
Je größer das Molekül, um so langsamer erfolgt die Drehung und um so langsamer auch die Depolarisation. Man gewinnt also Information über die Größe der beteiligten fluoreszierenden Moleküle.
Ein Protein mit 50 Aminosäuren soll sich falten. Dabei seien pro Aminosäure je zwei verschiedene Backbone Torsionswinkel ψ and Φ zugelassen und jede Aminosäure kann dabei je 3 weiter unterschiedliche Konformationen annehmen. Wie lange dauert es mindestens bis alle Konformationen des Proteins durchlaufen wurden, wenn pro Sekunde 108 Zustände durchlaufen werden?
3x2xn ≈ 10xn Konformationen. t = 10x50 10x-8 s =10x42 s
Was bedeutet dieses Ergebnis für die Faltung von Proteinen in der Zelle und wie wird diese theoretische Betrachtung genannt?
Levinthalsches Paradox: die Faltung läuft in Wirklichkeit sehr viel schneller ab. -> Vielmehr gibt es natürliche Mechanismen, welche die Ausbildung der optimalen Faltung begünstigen. (Specific pathways with folding intermediates)
Welche Erklärungsansätze gibt es für die wesentlich schnellere Faltung von Proteinen?
Es werden nur sehr viel weniger Faltungswege beschritten als theoretisch möglich sind, da viele energetisch ungünstig sind, oder nach anfänglichen Faltungsprozessen nicht mehr möglich sind.
–> Folding relies on the cooperation of many weaks non covalent interactions.
Berechnen Sie das Umkehrpotenzial von K+ für eine Zelle, wenn die Innenkonzentration 10mM und die Außenkonzentration 410mM beträgt. (2P) Hinweis: RT/ F X 2,3=60mV
Nernst Gleichung
Was besagen die Variablen: Μ, Y , φ, L?
M: Drehmoment,
φ: Rotationswinkel,
Y: Torsionsmodul,
L : Länge
Was versteht man bei der Spektroskopie unter dem Franck-Condon-Bereich (FCB) und was unter “Vibrational Cooling” (VC) ?
FCB: 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.
VC: Schwingungsinaktivierung im angeregten Zuständen wie z.B. S1
Was versteht man unter Born-Oppenheimer Näherung und warum ist diese Näherung für die Spektroskopie von Bedeutung?
Die Born-Oppenheimer-Näherung beruht auf der gegenüber den Kernen wesentlich schnelleren Elektronenbewegung. Während der schnellen Anregung eines Elektrons in einen höheren elektronischen Zustand kann somit angenommen werden, dass sich die Kernkoordinaten nicht ändern. Die Bornoppenheimernäherung stellt dabei die Basis des Frank-Condon-Prinzips dar und erklärt unter Anderen die Rotverschiebung der Fluoreszenzspektren gegenüber der Anregungsspektren.
Erklären Sie, warum die RNA-Polymerase als Linearmotor bezeichnet wird?
Die RNA-Polymerase transkribiert RNA in die 5’-3’-Richtung der DNA und verrichtet auf diese Art und Weise gerichtete mechanische Arbeit gegen eine Reibungskraft, was sie als linearen Motor auszeichnet.
Wie wird die Direktionalität bei molekulare Motoren erreicht und wo kommt die Energie her?
Die Direktionalität resultiert aus dem negativen ∆G und der damit verbundenen Energiefreisetzung durch Spaltung der Phosphatbindung der anzuknüpfenden Nukleotidtriphosphate.
Erklären Sie welche 3 Teilprozesse beim Einbau des neuen Nukleotids die Energiefreisetzung und Irreversibilität bewirken.
(Molecular motors)
Einlagerung des NTPs, Ladungsverschiebung bei der PP-Abspaltung, Freisetzung des PP
Quantenausbeute
für einen photobiologischen Prozess genutzte Quanten / abs. Quanten
Emmitierte Photonen / Absorbierte Photonen
Extinktionskoeffizient
molare Absorptionwahrscheinlichkeit einer Substanz (ε)
Absorptionsquerschnitte
Absorptionswahrscheinlichkeit eines Einzelmoleküls
Dynamisches Quenchen.
Reaktionen eines angeregten Fluorophors, der zur Fluoreszenzlöschung führt.
–> Beim dynamischen Quenching wird die Energie des angeregten Fluorophores durch den Zusammenstoß mit einem Quenchermolekül auf dieses Quenchermolekül übertragen, wobei die Energie letztlich in Wärme übergeht.
Stoke´s Shift
spektrale Rot- Verschiebung der Fluoreszenz gegenüber der Absorption.
–>Energieverlust durch Protonenabgabe. Rechtsverschiebung im Vergleich von der Emissionsstrahlung. (Weniger Energie-> also längere Wellenlägen)
Franck Condon-Bereich
Kernkopplungselement“ oder im Oszillatormodel, „der Zustand in dem das Elektron nach Absorption mit größter Wahrscheinlcihkeit landet“.
Absorption
E = Log (I0 / I)
–> Absurda logopedia
Transmission
T = ( I / I0 )
–> Tirano
Proteinfaltung involviert verschiedenste Bindungen. Ordnen Sie die Bindungsarten anhand der Energie, die sie zur Stabilisierung der Faltung beitragen, von niedrig zu hoch. WBB - hydrophob - elektrostatisch
- Hydrophobe WW 2. WBB 3. Elektrostatische WW
Wann spricht man in der Photobiophysik von einem Singulett-, und wann von einem Triplettzustand?
Singulettzustand: Die Spins der Orbital sind entgegengesetzt gerichtet.
Triplettzustand: Die Spins der Orbital sind parallel gerichtet.
Was versteht man unter einer Reißlänge ( Tensile Strengt)?
Länge, die ein Querschnitt eines Materials und seiner Gewicht ausgedehnt werden kann, bevor es reißt. –> Maximum der Spannung/Dehnungskurve
Was ist die Bedeutung der Fließstärke (Field Stregth)?
Punkt an dem das Material auch ohne Spannungszufuhr sich weiter irreversibel ausdehnt bis es reißt. Also der Punkt ab dem das Verhalten von elastisch auf plastisch wechselt.
Beschreiben Sie die Funktionsweise der Atomic Force Micoscropy (AFM). Nennen Sie zwei Anwendungsbeispiele.
Was können Sie mit AFM messen, was sie mit Optical Tweezers nicht messen ko ̈nnen?
Mechanische Abtastung von Oberflächen und der Messung atomarer Kräften aud der Nanometerskala. Diese Kräfte verbiegen eine Blattfeder an deren eine Ende eine Nadel gibt. Aus der gemessenen Verbiegung der Federe, dann die Kraft berechnet werde, die zwischen Oberfläche und die Spitze gibt.
- Force measurement–> Measure of Young Modulus von microtubulus.
- Raster scanning -> topography of surfaces
Messung: Oberflächeneigenschaften zB. Abrisskraft von Integrinnen.
–> Bei jeder Peak ist die Brechung von wichtige Wechselwirkungen bzw. Bindungen anzunehmen.
Bei 280nm findet FRET zwischen Protein und markiertes Membran statt. Dies deutet aud Protein-Membran Interactions. Licht wird von Akzeptor und Donor emmitert. Von Donor nimmt die Intensität ab im vgl. zum Protein und unmarkierstes Protein.
Beschreiben Sie den Aufbau eines Fluoreszenzmikroskops.
Wie wird im Mikroskop das Anregungslicht vom Emissionslicht getrennt?
Es basiert darauf, dass wenn fluoreszierende Stoffe mit Licht einer bestimmt Wellenlänge angeregt werden, strahlen sie längerer Wellenlängen ab. (Stokes Verschiebung)
->dichroischer Spiegel
Wie nennt man die Materialien, die Sie in A, B und C sehen ?
A.Elastisch mit inelastischem Bereich,
B.viskoelastisch,
C. J-Materialien
grün: Dynein (-)
rot: Kinesin (+)
- Berechnen sie den Strom durch die Arterie unter der Annahme laminarer Strömung
- Eine häufig auftretende Gefäßerkrankung ist die Arteriosklerose. Dabei wird durch Ablagerungen am Rand der Durchmesser auf 75% des ursprünglichen Wertes reduziert. Berechnen Sie den Druck, der nötig wäre, um denselben Fluss (Aufgabenteil a) aufrechtzuhalten
- Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Blutstroms bei einer Reynoldszahl Re = 2000. Was tritt auf, wenn der Blutstrom noch schneller wäre. (2P)
Beachten Sie, dass hier für den Formfaktor l nicht die Länge der Arterie eine Rolle spielt sondern deren Durchmesser. Bem:DichteVollblut:!=1060 kg/m3
Geben sie die Bedeutung von:
omega, Y, ø, und D.
–> Erklären sie warum man zur Materialcharakterisierung den Winkel ø und nicht alpha verwendet
sigma: Torsionsspannung
Y: Torsionsmodul
ø: Torsionswinkel
D: Torsionssteifigkeit.
—> Alpha ist vom Radius abhängig, omega nicht.
b. und Welche Ionenbewegungen kommen in Frage?
c. Worauf deutet es hin, dass die Gerade nicht durch den Koordinatenursprung geht?
( Spannung –> U: 96mV )
c. ungleiche K+-Verteilung / Ionenverteilung
b. Wie groß darf der Radius des Lochs maximal sein, damit die Torsionssteifigkeit nicht mehr als 10% abnimmt ?
Sie untersuchen zeitaufgelöste Fluoreszenz. Ihre Probe wird bei t = 0 s mit einem sehr kurzen Laserblitz (t < 0,1 ns) angeregt. Die Fluoreszenzintensität nimmt nach der Anregung monoexponentiell ab und fällt in 1 ns im Falle des ungebundenen Fluorophors auf 20% des Ausgangswertes ab und im Falle des Protein-gebundenen Fluorophors auf 5%.
a. Berechnen Sie Floureszenzlebenszeiten der beiden Proben
b. Begründen Sie qualitativ den Unterschied der Fluoreszenzlebenszeiten
c. Wie verhalten sich die jeweiligen Fluoreszenzquantenausbeuten zu einander?
a. Berechnen Sie den Durchmesser einer Arterie von 15 cm Länge mit einem Fluß von 2.0•10-3 m3/s und einer Druckdifferenz von 10 kPa unter der Annahme, dass ein laminarer Strom fließt; die Viskosität des Blutes ist 4 mPa•s
b. Durch Ablagerungen an der Gefäßwand hat sich der Durchmesser der Arterie nach 10 Jahren um 20% des berechneten Wertes verringert; Berechnen Sie die Druckdifferenz die nötig ist, um den Durchfluß aus (a) wieder zu erreichen
a. Schätzen Sie aus der Abbildung die stationären Ströme ab!
b. Skizzieren Sie in einem geeigneten Diagramm die Strom-Spannungskennlinie durch eine Gerade und überprüfen Sie am Diagramm, ob diese durch den Nullpunkt geht.
c. Berechnen Sie nun das Verhältnis der Ca2+ Konzentrationen innen und außen vom Liposom
a.
ca. +25 nA für +100 mV;
ca. -50 nA für -100 mV.
Abweichungen waren o.k, es mussten aber beide Ströme abgeschätzt werden (!) Die Stromspitzen sind die transienten Ströme (!)
b. Grafik rechts–>Nullpunkt?: Nein, die Gerade ging nicht durch den Nullpunkt.
c. in Anhang.
Zeichnen Sie die Spannungs-Dehnungskurven für ein Material, das bei kleinen Spannungen elastisch ist, ab einer bestimmten Spannung b in ein elastisch-plastische Material und ab der Spannung c bis zum Punkt d in ein inelastisches Material übergeht.
Zeichnen Sie ebenfalls die Rückkehrkurven nach Entfernung der Spannung von den Punkten b, c und d
Ein Protein mit 50 Aminosäuren soll sich falten. Dabei seien pro Aminosäure je zwei verschiedene Backbone Torsionswinkel ψ and Φ zugelassen und jede Aminosäure kann dabei je 3 weiter unterschiedliche Konformationen annehmen.
- Wie lange dauert es mindestens bis alle Konformationen des Proteins durchlaufen wurden, wenn pro Sekunde 108 Zustände durchlaufen werden?
- Was bedeutet dieses Ergebnis für die Faltung von Proteinen in der Zelle und wie wird diese theoretische Betrachtung genannt?
- Welche Erklärungsansätze gibt es für die wesentlich schnellere Faltung von Proteinen?
- siehe Bild.
- Levinthalsches Pradox: die Faltung läuft in Wirklichkeit sehr viel schneller ab
- Es werden nur sehr viel wenige Faltungswege beschritten als theoretisch möglich sind, da viele eenergetisch ungünstig sind, oder nach anfänglichen Faltungsprozessen nicht mehr möglich sind
Im Folgenden sehen Sie ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für Spinnseide
- Wie werden solche Materialien genannt?
- Wofür steht die gestrichelte (grüne) Spannungs-Dehnungs-Kurve?
- Wie erklären Sie die verschiedenen Kurvenanstiege der durchgezogenen Spannungs- Dehnungs-Kurve!
- visco elastisch
- Rückführung zum Ausgangszustand
- Spinnenseide ist ein Protein, das aus a-Helix und b-Faltblättern besteht, die bei Spannung entspiralisiert werden und sich nur langsam zurückfalten.
Ein Kugelfisch (Durchmesser = 18 cm) schwimmt 5 m durch ein Aquarium mit einer Geschwindigkeit von 0,2 ms . a) Berechnen Sie die Reibungsenergie. (2P) Hinweis: η H 2O = 0,001Pa ⋅ s
b) Setzt der Fisch mehr oder weniger Reibungsenergie frei, wenn er die gleiche Strecke mit der wegabhängigen Geschwindigkeit v = v(l) = 0,8 ms ⋅ l schwimmt?
nicht gut ausgedrückt, besser wäre gewesen
v = 0.8 x l (m/s) Bitte ausrechnen
a) E=F⋅Δl=6πηrv⋅Δl=6⋅π⋅0,001 kg ⋅0,09m⋅0,2m⋅5m=1,69⋅10−3J m⋅s s
b) Bild
Mittels Eperimente mit optischen Pinzetten wurde die Schrite von Kinesin mit 8 nm ermittelt. Weiterhin ist auch die Rückhaltekraft (“stall force”) mit 7 pN ermittelt.
Beschrieben Sie anhand einer Skizze, wie die Schrittweite ermittelt werden kann, und wie ein ungefährer Verlauf einer Distanz vs. Zeit Kurve aussieht.
Mit dem optical Tweezerswird das Kinesin (bzw. der Cargo, dass es trägt) optisch festgehalten während die Motordomänen weiter auf einem Mikrotubulifilament läuft.
–> Die Kraft, die es aufwendet, um den Tweezer zu entkommen, kann gemessen werden.
Welche Aussagen sind Richtig:
- Acrylfarbe und Ketchup sind Newtonsche Flüssigkeiten
- Gase werden stärker viskös, wenn man sie erhitzt.
- Die Re -Reynoldszahl: Tragheitskräfte/ viskosen Kräften
- Die durchgezogene Linie im Graph zeigt eine nicht Newtonsche Flüssigkeit.
- Geißelbewegung ist reziprok, wie eine schwimmende Person im Wasser.
- Die kinematische Viskosität von Luft ist weniger als die von Wasser.
- Es ist schwer für Bakterien zu schwimmen, da Re für ein Bakterium sehr hoch ist.
- Die Geschwindigkeit einer Newtonschen Flüssigket direkt an einer Wand ist Null.
Richtig:
- Die Geschwindigkeit einer Newtonschen Flüssigket direkt an einer Wand ist Null.
- Die Re -Reynoldszahl: Tragheitskräfte/ viskosen Kräften
- Gase werden stärker viskös, wenn man sie erhitzt
- Es ist schwer für Bakterien zu schwimmen, da Re für ein Bakterium sehr hoch ist.
Welche Aussage sind FALSCH:
- gezeigt sind Spannungs/Dehnungsdiagramme?
- B zeigt ein Diagramm für ein elastisch-plastusches Material
- A zeigt ein Diagramm für ein visco-elastusches Material
- C zeigt ein J typ Material
- die “Reißlange” ist die Länge in Meter, die man einen Gegenstand ausdehnen kann, bis er reißt.
- Das am Zentrum eines Zylinders angelegte Drehmoment ist Proportional der Kraft und dem Radius der angreifenden Kraft zum quadrat (r^2)
- die Torsionssteifigkeit D eines Zylinders ist proportional zu seinem Radius R in der vierten Potenz (R^4)
FALSCH: 2, 3 , 6
Wo befindet sich die Motordomäne in Kinesinen? (gff Kleine Zeichnung)
Wie wirkt sich die Position der Motordomäne auf die Funktion des Proteins aus?
–> Heads- molecular motor/ ATPase
–> Dient die Prozessivität vom molecular motor. Also wie viele Schritte kann es geben ohne zurück zu fallen.
- Um welche Gleichung handelt es sich?
- Was bedeutet der linke und der rechte Summand?
- Wie lässt sich diese Gleichung für stark neg. Membranspannungen (E- Werte) einer Zelle für das Subsrat S+ vereinfachen?
- Warum ist die Gleichung trotz ihrer Berühmtheit für praktisch keinen Ionen wirklich anwendbar (2 Gründen)
- Goldmann- Hodgkin-Katz STROM Gleichung
- links: Current density für ein spz. Ion in der Innen der Membran // Rechts: “ außen der Membran
- LINEAR–> IS in = Ps x A x concentration of S out
- Ionen passieren die Membran unabhängig von einander
- Das E-Feld ist const. über die Membran.
Zeichnen Sie den spannungsabhägigen Verlauf des aus der Gleichung abzuleiteden reinen s+ Einstroms in ein.
–> Welche Teil der Kurve wird durch die Linearitätsgleichung gekennzeichnet?
18 –> E>>0
20–> E<<0
Hydrodynamik:
1) Die Aorta ist die größte Arterie des Körpers. Sie verzweigt sich in viele kleinere Arterien, um die Sauerstoffver- sorgung im ganzen Körper zu garantieren. Wir betrachten nun eine Arterie mit einem Durchmesser von 1,1 cm und einer Länge von 18 cm. In Ruhe beträgt die durchschnittliche systolische Druckdifferenz 24 kPa, die Viskosität liegt bei = 0,004 Pa*s. Berechnen Sie den Strom durch die Arterie unter der Annahme laminarer Strömung.
gegeben: Jv = π Gpr 4/ l / l l
2) Eine häufig auftretende Gefäßerkrankung ist die Arteriosklerose. Dabei wird durch Ablagerungen am Rand der Durchmesser z.B. auf 84% des ursprünglichen Wertes reduziert. Berechnen Sie den Druck, der nötig wäre, um denselben Fluss wie in Aufgabenteil (a) aufrechtzuerhalten.
3) Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Blutstroms bei einer Reynoldszahl Re = 1900. Was tritt auf, wenn der Blutstrom noch schneller wäre? Beachten Sie, dass hier nicht die Länge der Arterie eine Rolle spielt, sondern de- ren Durchmesser. Bemerkung: Rechnen Sie für die Blutdichte mit der Dichte von Wasser plus 7%.
gegeben: Re = lvρ/
- Im grün: KALIUM
- Geladene AS Seitenketten
- Kalium & Natrium Ionenkanälen
- An den Ranvierschen schnurringe –> bzw. Wo die saltatorische Erregungsleitung stattfindet, also die Depolarisation.
Elektrodiffusion:
1) Berühmte Gleichung Name nennen
2) Welche Ausdrücke sind die Gradienten?
3) Unter welcher Bedingung ist folgende Gleichung gültig: dc/dx=- zFcs/RT dψ/dx?
4) Woher stammt das Minus in der Gleichung?
5) us ist für Kalium 50% größer als Natrium. Welches Ion bewegt sich schneller?
1) Die Nernst-Planck Gleichung beschreibt die Bewegung von Teilchen im Elektrischen Field mit chemischen Gradienten.
2) Is= -zsF (us * cs dψ/dx + Ds dc/dx) , die markierte Teil beschreibt den Kohlrausch Gesetzt bzw. die Diffusion im E feld. Der andere Teil hingegen beschreibt den Fickeschen Gesetz, wodurch den chemischen Gradient repräsentiert wird. Beide zeigen die Summe of diffusional and electrophoretical Motion.
3) Bei eine Nullstrom, also I=0, gilt die Nernst-Plack Gleichung im Gleichgewicht. dc/dx=- zFcs/RT dψ/dx.
4) The field will produce a force on a charge q equal to −q dV dx. –> the charge q carried by a mole of ions is given by zi F, so the force on a mole of ions due to the electric field is −z F dV dx i .
5) drift velocity is the average velocity attained by charged particles, such as electrons, in a material due to an electric field. In general, an electron in a conductor will propagate randomly at the Fermi velocity, resulting in an average velocity of zero. Applying an electric field adds to this random motion a small net flow in one direction; this is the drift.
Bei einer Photometermessung wird 99,9% des einfallenden Lichtes absorbiert.
Welche Etinktion entspricht das?
–> E = lof ( Io/I) = log (1/T) = log (1/0,001) = 3
T= I/Io =0,001
- Alpha Tubulin
- Tubulin Heterodimer
- Mikrotubulus
- Mitotische Spindel
- Schrittlänge von molekulare Motoren –> Kinesin 8 nm
- Optische Pinzetten
- 40 mV
- erst Na und dann K
- schnellere Reizweiterleitung
Die Eigenschaften von Biomaterialien bezüglich der Schubkräfte lassen sich durch folgende Formel beschreiben: τ = dF/dA und G = τ/γ.
1) Zeichnen Sie einen Würfel, vor und nach einer „Scherung“ mit den angreifenden Kräften.
2) Erklären Sie die Bedeutung von G, γ, τ?
G = Schermodul–> τ / γ
τ= Scherspannung –> dF/dA
γ= Scherwinkel
a) —
b)
- Newtonische Flüssigkeit:
- Schergeshwindigkeit proportional zur Scherspannung
- belastungUNsabhängige Viskosität
- NICHT:
- Viskosität ist von der Belastung abhängig.
c) inhomolge Suspension aus verschiedenen Zellen, Scherverdünnend, RBC derformieren sich bei größeren Scherkräften und bilden Geldrollen artige Aggregationen.
RICHTIG
- 1 &3
- GHK Gleichung
- Nernst Gleichung
- Welche Seitenketten sind beteiligt an der Bindung die am meisten zur Stabilität trägt?
K^aa –> Konformationen Hoch die Anzahl an AA
3^26 * 10^-12 –> 2,54 s.
2) Disulfidbrücken?
–> Die Elektronen werden auf eine Singulett Zustand erregt bei Beibehaltung deren Kernkoordinaten. Die Gleichung gilt als Lösung der Schrödinger-Gleichung.
- r: e-e WW –> 1 Term
- R: e-Kern WW –> 1 Term
- R: Kern-Kern WW –> 2 Term
- Um elastische Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, verwendet man sogenannte ε t-Diagramme & σ - Diagramme. Zeichnen Sie jeweils eines dieser Diagramme für elastisch-plastisches Material.
- Was besagen diese Diagramme?
2.
- The slope of the “stress - strain” curve defines the “elastic modules” E , (Elastizitätsmodul Young Module )
- The equivalent diagrams show the time dependence of the strain e . The red fraction covers the time when stress s is applied.
- Um welchen Motor handelt es sich?
- handelt es sich um einen Linearmotor oder Rotationsmotor?
- Welche Rolle spielt hier ATP?
- Nach welchem Prinzip arbeitet der Motor?
- Zeichnen Sie ein, an welchen Stellen im Motor das rote zylindrische Element zu finden ist.
Wie lange dauern die unterschiedliche Elektronenanregungsvorgänge in den Jablonski Diagramm?
