AK 2021/22 Tanaka

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#RV BPC

by Mary J.

Erklären Sie die Wechselwirkung von Wasserstoffbrückenbindungen.

Wasserstoffbrückenbindungen entstehen zwischen

Wasserstoff, der an ein relativ elektronegatives Element in einem Molekül/einer Gruppe gebunden ist (Wasserstoffbrückenbindung-Donator, z.B. O, N und Halogene)
und einem benachbarten einsamen Elektronenpaar.
Das elektronegative Atom zieht die Elektronenwolke des Wasserstoffkerns an und hinterlässt das Atom mit einer positiven Teilladung (delta 8+).

Eine Wasserstoffbrückenbindung wird gebildet, wenn diese starke positive Ladungsdichte ein einsames Elektronenpaar auf einem anderen Molekül/einer anderen Einheit anzieht (als Wasserstoffbrückenbindungsakzeptor bezeichnet).

Gegeben sei die folgenden Kombination von Wasserstoffbrückenbindungen:

N-H…O, O-H…O, N-H…N, F-H…F

Organisieren Sie diese in absteigender Stärke der Wasserstoffbrückenbindung.

F-H…F, O-H…O, N-H…N, N-H…O

Wie bildet DNA eine Doppelhelix mit Hilfe von Wasserstoffbrückenbindungen.

Die DNA bildet einen Doppelstrang über Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Paaren.

Adenin (A) bildet 2 Wasserstoffbrücken mit Thymin (T) auf dem Gegenstrang, und Guanin (G) bildet 3 Wasserstoffbrücken mit Cytosin (C) auf dem Gegenstrang.

Erklären Sie die Begriffe Surfactants und Oberflächenspannung.

Surfactants/Tenside (Amphiphile):

sind organische Verbindungen, die sowohl hydrophile Köpfe als auch hydrogene Schwänze besitzen. Es verringert die Oberflächenspannung der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser.

Oberflächenspannung:

Effekt innerhalb einer Oberflächenschicht einer Flüssigkeit der dafür sorgt, dass sich die Oberfläche wie ein elastisches Blatt verhält. Oberflächenspannung wird angegeben in [J/m2] oder [N/m].

Zeigen Sie an Hand des untenstehenden Schemas, dass die Oberflächenspannung die Einheit Energie pro Fläche besitzt.

wenn sich der Draht bei konstanter Kraft F über Distanz x bewegt wird, wird Arbeit W aufgebracht:W = Fx = (2y)Lx

Normalisierung der Arbeit mit der Fläche:

W/A = (2y)Lx / 2Lx = y

Zeichnen Sie den Graphen der Oberflächenspannung von verschiedenen Surfaktants Konzentrationen sowie einer Mischung aus Surfaktants und einem Polymer. Worin bestehen die Hauptunterschiede?

Hinweis: Tensidkonz. ändert sich und NICHT POLYMERKONZ.

Die wichtigsten Unterschiede:

(1) Die Oberflächenspannung der Polymerlösung unterscheidet sich von derjenigen des Wassers.

(2) Ein weiteres Plateau, das den Tensidmizellen auf den Polymere entspricht, erscheint in der Mitte.

Gegeben sei das untenstehende Schema. Wenn das Objekt A eine Höhe von 5cm besitzt, wie hoch ist dann das Bild C?

Ein Grund für die Verzerrung eines Bildes in einem optischen System ist die chromatische Aberration. Erklären Sie dies mit Hilfe einer schematischen Zeichnung.

chromatische Aberration = Abbildungsfehler

Objektiv kann nicht alle Wellenlänge in der gleichen Ebene auf der Objektivachse fokussieren
Die seitliche Verschiebung von Farbbildern mit unterschiedlichen Farben in der Brennebene

(Spärische Aberration = Schärfefehler,

Strahlen, weit von der optischen Achse -> stark gebrocchen
Strahlen, nah an der optischen Achse -> schwach gebrochen)

Die Zellmembran besteht aus zwei Hauptgruppen von Lipiden. Welche sind dies? Nennen Sie jeweils drei Beispiele für jede Gruppe.

a) Glycerophospholipide:

Phosphatidylcholin
Phosphatidylserin
Phosphatidylethanolamin

Phosphatidsäure, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylcholin, Phosphatidylserin, Phosphatidylinositolbisphosphat, Cardiolipin

b) Sphingolipide:

Ceramid
Sphingomyelin
Gangliosid

Ceramid, Sphingomyelin, Gangliosid, Glucosylcerebrosid, Lactosylceramid

Lipide bilden durch Selbstorganisation verschiedene Superstrukturen in Wasser.

Benennen Sie diese.

Bilyer sheet (Lalpha, Lbeta, Pbeta, etc.)

Bikontinuierlich kubisch (Pn3m)

Inverse Mizelle (HII)

Welcher geometrische Maßstab liegt diesem Verhalten zu Grunde?

Phospholipide mit kompakten Köpfen neigen dazu röhrenformige inverte Mizellen zu formen

packing parameter, dient zur Berechnung der geometrischen Struktur von Lipiden und gibt somit an in welche Struktur diese liegen

p = V/Al

p < 1 -> Mizelle

p = 1 -> Doppelschicht/Vesikel

p > 1 -> inverse Mizelle

V : Volumen Molekül

A : Fläche polare Kopfgruppe

l : Länge Molekül

Definieren Sie an Hand der untenstehenden Zeichnung den Begriff “Order Parameter” und nennen Sie die dazu gehörende Gleichung.

Ordnungsparameter von Kohlenwasserstoffketten

-> Angabe der durchschnittlichen Orientierung von CH2-Segmenten entlang der Kette

Sn = 1/2 (3cos^2θn - 1)

θ : Winkel zwischen lokale Achse und Membran-Normale

Gegeben sei das Schema des Lipids DPPC mit den C-C Bindungsstellen (bond number) 2 und 16. Zeichnen Sie in einem Schema, wie sich der “Order Parameter” in Abhängigkeit der Kohlenstoff Atome ändert.

bis zum 8. C-Atom bleibt der Ordnungsparamter hoch

Grund: Bewegungseinschränkung in der Nähe der Kreuzung

In einer G-Aktin Lösung mit der Konzentration [A] = 6 mikroM bilden sich:

Einzelstrangfilamente bestehend aus 5 G-Aktinuntereinheiten. Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante.

Doppelstrangfilament bestehend aus 2.000 G-Aktinuntereinheiten. Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante für die schwache Wechselwirkung. (Beachten Sie, dass die Gleichgewichtskonstante für Einzelstrangfilamente und Doppelstrangfilamente gleich ist).