Klausurfragen VL

Question 1

Nennen Sie zwei nicht-Zustandsfunktionen

Answer 1

δQ = -δW = 0

Question 2

wie berechnet man das für eine Phasenumwandlung benötigte ΔQ?

Answer 2

?

Question 3

Wie viel Energie steckt in eines Wasserstoffbrückenbindung?

Answer 3

-10 bis -40kJ/mol

Question 4

Was passiert an den Phasenumwandlungspunkten mit der Wärmeenergie?

Answer 4

geht in den Entropieteil

Question 5

Welche Bestandteile gehören zu inneren Energie einer Pufferlösung?

Answer 5

?

Question 6

Begründen Sie warum ein abgeschlossens System zur Ruhe kommen muss (2 Argumente)

Answer 6

solange System aktiv ist steigt S und somit auch Temperatur im S*T steckenden Teil

irgendwann ist gesamte Energie im S*T-Teil –> Wärme kann nur bei Temperaturgradienten Arbeit verrichten
–> abgeschlossenes System erreicht maximale Temperatur und muss zum Stillstand kommen

Question 7

Wie ist das thermodynamische GG definiert?

Answer 7

Zustand eines abgeschlossenen thermodynamischen Systems mit konstanter innerer Energie, Volumen, verallgemeinerten Koordinaten und Teilchenanzahl

Question 8

Wieso kann Entropie nicht vernichtet werden? (mit 2. HS begründen)

Answer 8

Entropie entsteht durch die thermodynamische Umwandlung von Arbeit in Wärmeenergie

dieser Prozess ist irreversibel und somit kann Entropie nicht vernichtet werden

Question 9

Einheit von Entropie

Answer 9

J/K

Question 10

In welcher Form kann ein System Entropie exportieren?

Answer 10

durch Wärme

zusammen mit dem System zu- oder abgeführte Materie

Question 11

Welcher Zusammenhang besteht zwischen dG und dem idealen Gasgesetz

Answer 11

Das Gasgesetz ist eine Zustandsfunktion des Gases

Zustandsgleichungen können durch Zustandsvariablen verknüpft werden und somit die Variablenanzahl eingeschrängt und das System beschrieben werden

Question 12

Welche Konzentrationsmaße gibt es?

Answer 12

Die tatsächliche (c) und die Prozentuale (X = Molenbruch)

Question 13

Was ist das chemische Potential? Wieso ist es keine Stoffkonstante?

Answer 13

die dem System mit einem Mol Substanz zugegebene Energiemenge

hängt immer vom System ab

(WW-mit Systembestandteilen werden also berücksichtigt)

Question 14

Durch welche Effekte kommt eine Oberflächenspannung zustande?

Answer 14

?

Question 15

Wodurch kann man das GG verschieben? (chemische Reaktionen)

Answer 15

?

Question 16

Was sind die Standardbedingungen (bei denen sich ΔG=ΔG0 ergibt) ?

Answer 16

Bedingungen, unter denen der RT-Term (in der Gleichung für ΔG) verschwindet z.B.: alle Konzentrationen sind gleich

Question 17

Was ist Osmose?

Answer 17

Bewegung von Flüssigkeit durch eine Membran

infolge von unterschiedlichen Partikelkonzentrationen auf beiden Membranseiten

Question 18

Was ist Osmolarität?

Answer 18

Summe aller impermeablen Teilchenkonzentrationen

Question 19

Welche Größen hängen von dG ab?

Answer 19

• Stabilität von Strukturen / Bindungen jeder Art/
Proteinzustände
• Energetik von Reaktionen
• Geschwindigkeit von Reaktionen

Question 20

Nennen Sie zur ΔG-Messung geeignete Methoden

Answer 20

direkte Messmethode: Kalorimetrie

indirekte Methoden : Bestimmung der GG-Konzentrationen
• GG-Dialyse
• Massenspektrometrie
• mechanische Trennung der Komponenten: Zentrifugation,
Filtration, 
Elektrophorese
• Fluoreszenz-Depolarizatrion
• Evaneszent-wave Sensor
• Plasmon-Resonanz-Methode -
• (Kinetische Verfahren) 

theoretisch / exp. Methoden: über Strukturbestimmungen

Question 21

1. Prinzip eines ITC-Kalorimeters (Zeichnung+Wirkungsweise)

Answer 21

1. Jeder Ligand-Tropfen bewirkt Reaktion d.h. T-Sprung in rechter Kammer
2. Die Temperatur der linken Kammer wird elektronisch nachgeheizt
   primäre Messgröße: pro Tropfen benötigte Heizenergie ( ΔH )
3. Die Temperatur sinkt danach wieder auf Thermostat-Wert

Question 22

Vor- + Nachteil der Messergebnisbei ITC

Answer 22

Vorteile:
Anspruchslos: keine Labeln,
kein Fixieren der Proteine
geht immer (falls genügend Proteine vorliegen)
Informationen : ΔG, ΔH und ΔS, K + Bindungsanzahl
Automatisert

Nachteile:
mg-Mengen erforderlich
Systeme sind rauschanfällig: z.B. Stöße von Luftbläschen
Messbereich auf mittlerer Affinität (K) eingeschränkt

Question 23

Wie viel Energie wir pro festgehaltenem FG freigesetzt?

Question 24

Vorteile der GG-Dialyse

Answer 24

Extrem einfach , extrem preiswert

Question 25

Nachteile der GG-Dialyse:

Answer 25

 Hohe Konzentrationen erforderlich,
 einer der beiden Bindungspartner muss groß genug sein (an der
Membran zurückgehalten werden).
 Die Membran selbst kann Ligand bzw Rezeptor unspezifisch binden

Question 26

Prinzip der Massenspektroskopie

Answer 26

1. Ion wird zwischen 2 Elektroden gebracht + durch Feld beschleunigt
2. Ion verlässt Elektrodenraum + fliegt frei weiter
3. Messgröße: Δt (Zeit für freien Flug)

Question 27

Prinzip der Sequenzanalyse

Answer 27

1. Schritt: DNS wird biochem. fragmentiert
2. Schritt: Massenspektrum

Ergebnis: aufsteigende Reihe von Molekulargewichten: MW1, MW2, MW3 …
Die MW-Differenzen können den 4 Nukleotiden zugeordnet werden

Question 28

Wie ist die Energie Definiert?

Answer 28

E=Q*U (Ladung des Ions * Spannung)

Question 29

Anwendungsfelder des MAssenspektrometers in Biologie

Answer 29

• Bestimmung von GG-Konzentrationen: R, L , RL werden identifiziert
• Analyse von Molekülfragmenten: Ermittlung der Schnittstelle von Proteasen, Nukleasen, Glykosidasen
• Artenbestimmung (zB. Bakterien): Massenspektrum der Bakterienbestandteile ist artspezifisch
• Elektrophorese: Detektion der Proteine

Question 30

Prinzip der Floureszenz-Deploarisation

Answer 30

Konzentrationsbestimmung (R,L,RL) über Auswertung der untersch. Deploarisationsgeschw.

Question 31

Vor- und Nachteil der Floureszenz-Deploarisation

Abstrahldauer/ Rotationsdauer?

Answer 31

• Vorteile der Methode: Sensitiv, funktioniert auch in vivo, Tropfenmengen genügen
• Nachteil: Labeling notwendig
Abstrahldauer (Fluoreszenz~ 10- 8 ); Dauer einer Rotation: 10-12…10-10

Question 32

Methode der Surface-Plasmon-Resonanz

Answer 32

1.) Auf Prisma wird Goldfilm aufgebracht
2.) Auf Goldfilm werden Rezeptorproteine verankert
(über Thio-Gruppen)
3.) Ligand wird eingeströmt, kann Bindung eingehen
Nachweis der Bindung:
4.) Laser wird an Grenzfläche reflektiert

Question 33

Vor- & Nachteile der Methode der Surface-Plasmon-Resonanz

Answer 33

Vorteile:
• Goldspots können sehr klein gemacht werden (1µm) -> Abscannen von
großen Arrays möglich
• Es können Oberflächenkonzentrationen bis hinab zu 50 ng/mm2
bestimmt werden (BIOCORE)
• Keine Markierungen der Bindungspartner erforderlich
• 100-400 Assays/Tag möglich, (mit parallel arbeitende Chips
entsprechend mehr)
• Bindungskinetik wird auch gemessen

Nachteil:
• Ein Bindungspartner muss chemisch immobilisiert werden.
• unspezifische Bindungen auf Goldschicht

Question 34

Eigenschaften der Bolzmann-Verteilung

Answer 34

gilt für abgeschlossene und geschlossene Systeme

Question 35

Anwendbarkeit für Bolzmann-Verteilung

Answer 35

S=k ln (Ω) : Berechnungsformel für die Entropie eines Systems

Wahrscheinlichkeit für einen speziellen Mikrozustand mit der Energie εi berechnen

Begründung der statistischen Thermodynamik

Question 36

qualitative Erklärung der depletions-Kräfte

Answer 36

Depletions-Kräfte entstehen im Gemisch aus kleinen und großen Teilchen z.B. Plättchen und Kügelchen

für einzelne Plättchen gilt: die Kügelchen treffen die Platte von allen Seiten –> es gibt keine Nettokraft

kommen sich 2 Plättchen so nahe, dass keine Kügelchen mehr dazwischen passen, wirken entropische Nettokräfte, die die Platten zusammenpressen

Question 37

Was sind depletions-Kräfte?

Answer 37

depletions-Kräfte sind rein entropisch bedingte Kräfte

sie können Strukturen erzeugen

Question 38

Was ist der kooperative Effekt?

Answer 38

Bsp.: Hämoglobin

bereits gebundenen O2-Moleküle verbessern die Bindungsbereitschaft für weitere O2-Moleküle

Question 39

Wieso kann die Zugaben unbeteiligter Stoffe die Enzymaktivität steigern?

Answer 39

Crowding-Agent

–> verdrängt Liganden aus Umgebung zur Bindungsstelle d.h Crowding-Agent erhöht wirksame Liganden-Konzentration

Question 40

Welche Information steckt in Schwingungsdaten?

Answer 40

Dass Energie gequantelt ist

Bindungsstärke (Kraftkonstante k) und Masse des schwingenden Teilchens

kleine Moleküle schwingen schneller

Question 41

Wie ermittelt man Verunreinigungen (z.B. bei UV/vis)

Answer 41

durch Vergleichen mit einer Referenzprobe o. durch Auswertung bei unterschiedlichen Wellenlängenkombinationen

Verunreinigung wäre eine 3. Komponente und würde ein 3. Gls erfordern

Question 42

Beschreiben Sie einen Versuch zur Untersuchung von Extinktionskoeffizienten

Answer 42

Licht durch eine Probe schicken und messen wie stark das Licht geschwächt wurde

Question 43

Welche Wellenlänge sollte bei der Mesung von Extinktion oder Konzentration einer Probe benutzt werden

Answer 43

Wellenlänge bei der das untersuchte Protein absorbiert

Question 44

Wodurch entstehen Bandenverbreiterungen (Klausur)?

oder wie kann man diese vermeiden?

Answer 44

a) Doppler-Verbreitung:
Molekülbewegung überlagert sich (Kühlen hilft)

b) Lebensdauerverbreiterung:
zerhackte monochromatische Welle (z.B. Fluoreszenzquellen) sorgt für Streuung (kaum vermeidbar)

Question 45

Was ist Solvatichromismus

Answer 45

Die Farbe des Farbstoffes (d.h. sein Spektrum) hängt vom Lösungsmittel ab

Grund: das LM stabilisiert entweder den Grund- oder den angeregte Zustand (ändert so die Differenz zwischen HOMO/LUMO)

Question 46

Prinzip von FRET

Answer 46

bei hinreichender Nähe zwischen Donor und Akzeptor kommt es zum Energietransfer (Donor wird angeregt aber Akzeptor strahlt ab)

erforderliche Nähe: <100A

Question 47

Voraussetzung für FRET

Answer 47

Donor: fluor. Molekül

Akzeptor: Farbstoff mit
überlappender Absorptionswellenlänge