Aufgabe 1, Radziwill, Aminosäurenmetabolismus
a. Valin, Aparagin, Glutamat, Arginin, Isoleucin,
6 Aminosäuren gegeben. Ergänzen: drei-Buchstabencode, ein-Buchstabencode, Ladung bei pH 7, angeben ob hydrophob oder hydrophil
b. Welche Aminosäure kann in einem Schritt in Tyrosin umgewandelt werden? Geben sie die Reaktionsgleichung an.
c. Durch welches Enzym wird diese Reaktion katalysiert? Zu welcher Enzymklasse gehört das Enzym?
a)
Val, V, neutral, Hydrophob
Asn, N, neutral, Hydrophil
Glu, E, negativ, Hydrophil
Arg, R, positiv, Hydrophil
Ile, I, neutral, Hydrophob
b)
Phenylalanin (Phe) durch Hydroxylierung
Phe + O2 + Tetrahydrobiopterin —> Tyrosin + H2O + Dihydrobiopterin
c)
Phenylalanin Hydroxylase gehört zu den Monooxygenasen
Aufgabe 2, Radziwill, Fettsäuren
a. Allgemeine Strukturformel Triacylglycerid + Bausteine benennen
b. Durch Lipolyse werden TAGs gespalten. Über welche Stoffwechselwege und in welchen Zellen werden die Abbauprodukte der Lipolyse verarbeitet.
c. Wie heißt der Mechanismus, mit dem Acyl-CoA zwischen Mitochondrienmatrix und Zytosol transportiert wird (schematisch aufzeichnen)?
Glycerin + 3 Fettsäuren
CXO6HX
Glycerin kann zu Dihydroxyacetonphosphat (dann zu Glycerinaldehyd3phosphat) umgewandelt werden und in Glykolyse oder Gluconeogenes verstoffwechselt werden
Fettsäuren werden über das Carnitin-Shuttle in die Mitomatrix befördert um dort über die ß-Oxidation zu Acetyl-CoA abgebaut zu werden, diese wird dann im TCA vollständig oxidiert
Carnitin Shuttle
Acyl-CoA + Carnitin —Carnitin-Acyl-Transferase I—> Acyl-Carnitin + CoA-SH
dann transport über Mito Membran durch Tranlocase und rückreaktion durch CAT II —> Acyl-CoA zu ß-Oxi
Aufgabe 3, Radziwill, Signaltransduktion
a. Zeichnen sie eine Signalkaskade mit mind. 5 Komponenten. Benennen sie diese, und geben sie an, zu welcher Molekülklasse die Komponenten gehören.
b. Welche biologische Funktion kann durch die Signalkaskade verändert werden? Wieso?
Ligand
Rezeptor
Signalweiterleitung / Signalkaskade (Amplifikation möglich) meist Phosphorylierung durch Protein Kinasen
Second Messenger
(Inhibitor) Effektor
Transkriptionsfaktor
Hormon wie Adrenalin/Glucagon bindet an 7 TM Rezeptor dieser aktiviert die Adenylat Cyclase welche ATP zu zyklischem AMP umsetzt, dies dient als second messenger und bindet an Inhibitor komplex sodass dieser die Proteinkinase A nicht mehr bindet und diese den Effektor CREB im Nucleus aktivieren kann sodass dieser als Transkriptionsfaktor wirken kann
Dieser Signalweg dient beispielsweise zu Mobilisierung von Triacylglyceriden, um eine steuerbare Regulation des Energiehaushaltes der Zelle und des Organismus zu ermöglichen.
Aufgabe 4, Weber, Genexpression
a. Sie suchen nach der DNA-Sequenz, an die ein Protein spezifisch bindet. Welche Methode verwenden sie? Erläutern sie die einzelnen experimentellen Schritte
b. Vergleichen sie die Translationsinitiation bei Prokaryoten und Eukaryoten
DNA (Finger) Footprinting
Mischen, DNAse Verdau, Agarose Elektrophorese, Vergleich mit ungebundenem Verdau, keine Banden (weil keine Spaltung) an den Stellen wo Proteine gebunden haben
30/50 = 70S vs 40/60 = 80S Ribosomengröße, Shine-Dalgarno Sequenz, Initiationsfaktor, tRNA Met mit kleiner UE binden an IF gebunden an 5´Cap suchen nach AUG, räumlich zeitliche Trennung
Aufgabe 5, Weber, Synthetische Biologie
Welche Fragen werden in den einzelnen Testphasen bei der Entwicklung eines neuen Medikaments gestellt?
a. Präklinische Phase
b. Klinische Phase I
c Klinische Phase II
d. Klinische Phase III
e. Registrierungsphase
/
Aufgabe 6, Warscheid, Glykosylierung
a. Welche Rolle spielt Dolichol bei der N-Glykosylierung von Proteinen?
b. Welches Molekül stellt die Grundlage für Dolichol dar? Benennen sie es und zeichnen sie seine Strukturformel
c. Kompartiment der O-Glykosylierung, welche AS kann glykosyliert werden und welche funktionelle Gruppe?
d. Zeichnen Sie die Core-struktur von N-Glykosiden. Benennen Sie die Zuckerbestandteile.
e. Nennen sie ein Beispiel für ein therapeutisches Glykoproteine sowie seinen Nutzen.
Dolichol dient als Akzeptor für die Kohlenhydratkette, die an das Protein gebunden wird. Es handelt sich um eine langkettige, hydrophobe Verbindung, die als Gerüst für die Kohlenhydratkette dient, während diese synthetisiert wird. Nachdem die Kohlenhydratkette vollständig an den Dolichol gebunden ist, wird sie auf das Protein übertragen, das im ER synthetisiert wird.
Isopentenylpyrophosphat (IPP)
Ser und Thr es wird die Hydroxylgruppe Glykosyliert und es findet im GolgiApperat statt.
d)
Asn-GlcNAc-GlcNAc-Mannose-2 Mannose (gabel)
e)
Erythropoietin (EPO) —> Behandlung von Blutarmut, regt die Bildung roter Blutkörperchen an
Aufgabe 7, Drepper, Proteomics
a. AS-Sequenz, Schnittstellen bei Verdau mit Trypsin
LC-MS Spektrum, Peaks bei 550.5, 550.75, 551.0, 551,25
b. Welche Ladung trägt das ionisierte Peptid?
c. Monoisotopischer m/z Wert
*Beispiel Polypeptid gegeben (ohne AS Reste)*
d. Bei kollisionsinduzierter Fragmentierung (CID), welche Bindung könnte brechen? Zeichnen sie den möglichen Bruch mit einem X ein und kreisen sie die resultierenden Fragmente ein
e. Wie werden die resultierenden Fragmente bezeichnet?
nach Lysin und Arginin (und modifiziertem Cys)
+4
550.5
—> Peptidbindungen
auch Esterbindungen in Lipiden, Glykosidische Bindungen und Disulfidbrücken
b- und y-Ionen
Extra
ETD (electron transfer dissociation) radical anion injected to ion beam, results in c-ions and z-ions (works well for z>2, helpful for long peptides and intact proteins) —> Hier bricht die N—C(mit R) Bindung
Aufgabe 8, Decker, Pflanzenbiotech
Säugerzellen sind der Standard bei der Produktion für Biopharmazeutika. Auch die Produktion in Pflanzenzellen wird immer attraktiver, allerdings entsprechen Glykosylierungsmuster von in Pflanzenzellen hergestellten Proteinen nicht denen menschlicher Zellen/ Säugerzellen. Nennen sie mindestens zwei Fälle, in denen dieser scheinbare Nachteil zum Vorteil genutzt werden kann (Nischen).
Bei der Herstellung von Impfstoffen ist die gewünschte Wirkung eine kontrollierte Immunreaktion des Körpers. Diese wird durch die Immunogenität der Pflazenglykosylierung ausgelöst. Der Nachteil kann also als Vorteil genutzt werden. Antikörper gegen Krebszellen in Pflanzen produziert effektiver Aufgrund der modifizierten Glykanstrukturen.
Ein anderes Beispiel ist Asialo - Erythropoietin normales EPO als therapeutisches Glykoprotein zur Behandlung von Blutarmut eingesetzt aber Asialo hat diesen Effekt wegen zu kurzer halbwertszeit nicht anderen effekt —> anti-Apoptose und Gewebeschützender Effekt und dadurch andere Therapiemöglichkeiten (Schlaganfall, neuroprotectiv)
Hohe Homogenität in Pflanzlichen Grundgerüst der Glykosylierung die man leicht modifizieren kann —> Therapeutische Modulation
Aufgabe 9, Hess
a. In welchen Organismen stellen natürlicherweise Alkane her? Wie lautet das Schlüsselenzym?
b. Wieso sind Gene aus dem Core-Genom weitgehend bekannt, solche aus dem flexiblen Genom jedoch noch weitgehend unbekannt?
(Cyanobacteria) Prochlorococcus marinus MIT9313
aldehyde decarbonylase
Da flexible Gene schwerer zu analysieren sind da flexible Gene häufig neu sind, dadurch weniger erforscht, keine Basis um zu vergleichen, weniger konserviert, schwer zu finden. Aus der Forschungshistorie ist das auch begründbar, da die essentiellen Gene in der Analyse natürlich vorrangig sind auch weil diese ubiquitär vorkommen! Erst die Basis dann die spezifizierungen.
Aufgabe 10, Bionik
a. Welches biologische Vorbild wurde beim Entwurf der Deckenkonstruktion des Alten Zoologiehörsal (Rundbau/Mathe-Hörsaal) herangezogen?
b. Nennen sie zwei Teilbereiche der Bionik
Knochenbälkchen im Oberschenkel von Säugern
Architektur & Design, Technik, Statik, Baustoffkunde (Leichtbau & Materialien)
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