Biologie
Fragen zu den Kapitel
Fragen zu den Kapitel
Energiestoffwechsel
Wir atmen CO2 aus. Bei welchen Reaktionen entsteht es?
Bei der Reaktion vom Pyruvat zum Acetyl-CoA (Zwischenreaktion), bei der Bildung von α-Ketoglutarat aus lsocitrat und im folgenden Schritt des Zitratzyklus.
Energiestoffwechsel
Was sind die Folgen, wenn ein Enzym in der Atmungskette blockiert wird?
Die Elektronen können nicht mehr fliessen und stauen sich zurück bis zum NAOH. Dieses wird also sein H nicht mehr los. lm Zitrat-Zyklus ist kein NAD mehr frei, so dass die H nicht mehr übertragen können werden, ebenso beim Zwischenschritt. Alle betreffenden Reaktionen laufen nicht mehr ab, also fehlen auch die Reaktionspartner für die übrigen Schritte. Pyruvat häuft sich an. ATP kann nur noch aus der Glykolyse gewonnen werden, weil die Energie aus dem Elektronentransport für die Protonen-Pumpe fehlt und damit im Mitochondrium kein ATP mehr entsteht. Das Pyruvat und die daraus entstehende Milchsäure (damit wenigstens die Glykolyse noch abläuft, müssen die H des NADH abgeladen werden) führen zur Übersäuerung der Zellen (Denaturierung der Proteine!). Da nur wenige ATP gewonnen werden können, fehlt bald auch die Energie und der "Brennstoff' (Glukose) geht aus.
Energiestoffwechsel
Weshalb muss man keuchen, wenn man längere Zeit rennt?
Um mehr ATP zu produzieren müssen mehr Elektronen durch die Transportkette gehen. Diese müssen auf Sauerstoff geladen werden. Dies führt zu einem erhöhten Sauerstoffbedarf, der über die Lungen gedeckt wird. Damit immer genug Sauerstoff in der Lunge ist, muss man schneller atmen.
Energiestoffwechsel
Wie viel mehr an Glukose verbraucht ein anaerober als ein aerober Organismus (bei sonst gleichen Bedingungen)?
Etwa 18x mehr.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Welches der beiden Basenpaare (A-T oder G-C) löst sich schneller voneinander?
Das Basenpaar A-T, denn 2 Wasserstoffbrücken verbinden sie. Beim Basenpaar G-C sind es 3 H-Brücken.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Nennen Sie die zwei Unterschiede zwischen DNS und RNS in ihren chemischen Strukturen.
Beim Zucker fehlt bei der DNS eine OH-Gruppe (nur H auf C2).
In der RNS kommt an Stelle der Base Thymin das Uracil.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Wann im Leben der Zelle muss die DNS verdoppelt werden?
Vor jeder Zellteilung, während der Interphase des Zellzyklus. Der Prozess wird Replikation der DANN genannt.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Warum sind Chromosomen normalerweise nur während einer Zellteilung sichtbar?
Die Chromosomen sind nur sichtbar, wenn sie zum Transport während der Zellteilung "verpackt" sind. Wenn die DNS repliziert wird oder wenn RNS abgelesen wird, sind die DNS-Fäden auseinandergefaltet und zu dünn, um sichtbar zu sein.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Zeichnen Sie die Schritte der Mitose.
Siehe im Skript!
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Beschreiben Sie den Replikationsprozess.
Ein Enzym trennt beide Stränge, die offen gehalten werden. Komplementäre Desoxynukleotide positionieren sich gegenüber jedes Nukleotid des Matrixenstrangs und die DNA-Polymerase bindet in Richtung 5‘ -> 3‘ die neuen Nukleotiden zusammen, was den neuen Strang bildet. Für den Matrixenstrang 3’ -> 5’ findet dieser Prozess in Richtung der Replikationsgabel statt. Für den anderen Matrixenstrang findet die DNA-Synthese in die Gegenrichtung statt. Deshalb wird da der neue Strang pro Stücke (Fragmente) generiert. Diese Fragmente werden nach und nach in Richtung Replikationsgabel zusammengebunden. Am Ende der Replikation sind zwei zur Mutter-DNA identische DNA-Doppelhelix gebildet.
Gene und Proteinaufbau
Was ist die Folge, wenn ein Fehler in einer DNS-Sequenz vorhanden ist? Argumentieren Sie ausgehend von Art und Ort des Fehlers im Genom.
Der Fehler führt zum entsprechenden Fehler in der RNS und damit oft zu einer andere Aminosäure im Protein, sofern das betreffende Stück DNS in Protein übersetzt wird. Falls das Protein ein Enzym ist, kann die veränderte Aminosäure die Funktion beeinträchtigen. Wenn der Fehler nur auf einem DNS-Strang vorhanden ist, wird nur die Hälfte der Nachkommenzellen betroffen sein, die die fehlerhafte DNS erbt. Wenn der Fehler in einem Promoter ist, kann es eventuell die Regulierung der Gen-Exprimierung beeinflussen. Wenn der Fehler ausserhalb der Gene und deren Promoter ist, hat es keine Auswirkungen.
Gene und Proteinaufbau
Wie « weiss » die RNS-Polymerase, wo sie mit der Transkription eines Gens anfangen soll?
Die RNA-Polymerase erkennt und bindet sich auf eine spezifische Sequenz vor jedem Gen, die TATA-Box genannt wird. Diese orientiert die RNA-Polymerase in die Ablesen-Richtung der DNA des Gens.
Gene und Proteinaufbau
Was ist ein Promoter, wo befindet er sich und was ist seine Rolle? Ist es dasselbe bei Bakterien und bei Eukaryonten?
Ein Promoter ist eine DNA-Sequenz, die vor dem Gen liegt. Er wirkt transkriptionsregulierend indem er die Transkription erlaubt oder nicht und in welchem Rythmus, abhängig von Einflüsse wie das Entwicklungsstadium des Organismus, zu welchem Organ oder Gewebe die Zelle gehört oder äussere Einflüsse (Hormone, Medikamente, Licht, Temperatur, chemische Zusammensetzung der Luft oder des Wassers, ...). Promoter gibt es bei Prokaryonten und Eukaryonten, in beiden Zelltypen wird die Transkription reguliert.
Gene und Proteinaufbau
Versuchen Sie aufzulisten, wie viele Enzyme es für die Transkription und für die Translation braucht.
Siehe im Skript!
Gene und Proteinaufbau
Wie viele verschiedene Peptide kann man aus 5 Aminosäuren machen?
205 (mit den 20 Aminosäuren zur Wahl).
Gene und Proteinaufbau
Erklären Sie das Prinzip der Induktion und der Repression von Bakteriengenen.
Die Transkription der Bakteriengene wird durch Einflüsse reguliert, was die Anpassung des Bakteriums an die Umgebung erlaubt. Gewisse Gene werden im Normalfall transkribiert, aber können stillgelegt werden: die Transkription wird durch ein Signal reprimiert (Beispiel im Skript: Gen für Tryptophan bauende Enzyme). Andere Gene werden im Normalfall nicht transkribiert (die Transkription ist blockiert), ausser ein Signal entfernt die Transkriptionsbremse, was die Transkription induziert (Beispiel im Skript: Gene für Lactose- Abbauenzyme).
Vererbung
Fassen Sie in einem Satz die Meïose zusammen.
Es ist der Zellteilungsprozess bei dem 4 haploide Zellen aus einer diploide Zelle hergestellt werden.
Vererbung
Zeichnen Sie die Schritte der Meïose.
Siehe im Skript!
Vererbung
Listen Sie alle Unterschiede zwischen Mitose und Meïose auf.
Vererbung
Was sind die Bedingungen, dass eine Mutation den Nachkommen vererbt wird?
Die Mutation muss in einer Keimzelle (diese produzieren die Geschlechtszelle dank Meïose) stattfinden. Nur eine von vier Geschlechtszellen wird die Mutation tragen.
Mikroskopie
Welches sind die Grössenordnungen von Objekten, die mit blossem Auge, oder mit der Lupe, dem Lichtmikroskop und dem Elektronenmikroskop beobachtet werden können? Geben Sie einige präzise Beispiele für jede Kategorie an.
Auge: 2-4 Zehntel mm = 10-4 m. Man sieht einen Mensch oder andere grosse Lebewesen, ein Organ (Hand, Kopf, Auge, 1 Haar), die Gewebe bei einer Sektion.
Lupe: Vergrösserung bis 15x -> 10-5 m. Man sieht kleine Organe (z.B. Details der Blüten oder der Insekten), Gewebe bei einer feinen Sektion. Bemerkung: Feldstecher vergrössern bis zu 10-12x.
Lichtmikroskop: 10-3 – 10-6 m. Man sieht die Details von einem Haar oder von jedem anderen Material, die Zellen von Tieren, Pflanzen, Pilzen oder von Einzellern (Eukaryoten wie Algen und Urtierchen oder Prokaryoten = Bakterien), Pollenkörner, Pilzsporen. Man sieht auch grosse Organellen innerhalb der eukaryotischen Zellen (Kern, Vakuole, Chloroplasten, eventuell Mitochondrien).
Elektronenmikroskop: 10-4 – 10-9 m. Man sieht detailliert den Zellkern und andere Organellen, auch die kleinsten (Ribosome), Viren, grosse Proteine.
Mikroskopie:
Welche Vor- und Nachteile hat es, wenn man Gewebe fixiert, um sie mit dem Lichtmikroskop zu beobachten?
Vorteile:
- man kann das fixierte Objekt jahrelang intakt behalten,
- Strukturen oder Proteine können besser eingefärbt oder markiert werden, so dass sie besser beobachtbar sind.
Nachteile:
- dynamische Ereignisse, wie z.B. die Bewegung und Formveränderungen einer Zelle oder den Austausch von Ionen und anderen Moleküle können nicht beobachtet werden.
Mikroskopie:
Erklären Sie, warum das Elektronmikroskop die Beobachtung von lebendem Gewebe nicht erlaubt.
Es gibt mehrere Gründe dafür:
- das Objekt wird in einem harten Kunstharz eingeschlossen; Bewegung und Gasaustausch sind unmöglich, was das Leben verunmöglicht.
- für die Transmissionsmikroskopie sind die Schnitte feiner als eine Zelle, d.h. dass die Zellen in feine Scheiben geschnitten werden.
- Das Objekt wird in einer vakuumierten Kammer beobachtet (Bedingung damit der Elektronenstrahl nicht durch Luftmoleküle gestoppt wird); das würde eine lebendige Zelle, die ja nicht in Kunstharz festgehalten wird, zum Platzen bringen.
Mikroskopie:
Zu was dient das Objektiv? Und das Okular?
Es sind zwei, in Serie vergrössernde optische Linsen. Das Okular vergrössert immer 10x. Heutige Mikroskope sind mit mehreren Objektiven, die unterschiedlich vergrössern ausgestattet (z.B. 4x, 10x, 40x, 100x).
Mikroskopie
Wie rechnet man die Vergrösserung des beobachteten Objekts?
Die Vergrösserung des Objektivs wird mit dem des Okulars mutlipliziert (z.B. 4x * 10x = 40x).
Mikroskopie
Wie kann es sein, dass ich ein Bild sehe, dessen Teile mehr oder weniger dunkel sind (auch dann, wenn das Objekt nicht eingefärbt wurde)?
Beim Lichtmikroskop wird das Licht von dichten Strukturen im Objekt aufgehalten, diese Zonen erscheinen dem Beobachter also dunkel. Die hellen Zonen entsprechen den wenig dichten Regionen des Objektes. Der Kontrast ist also das Resultat der Lichtdurchlässigkeit (Transmission) des Objekts. Dasselbe Prinzip gilt für das Transmissionselektronenmikroskop, mit dem Unterschied, dass der Überträger der Information das Elektron ist.
Mikroskopie
Welchen Vorteil hat es, die Blende optimal einzustellen? Wie macht man es?
Die optimale Öffnung der Blende erlaubt eine gute Tiefenschärfe und einen guten Kontrast des Bildes (wie bei einem manuellen Fotoapparat), siehe Skript Kapitel 1.2.2, S.16-17. Das Okular wird entfernt und die Blende wird so eingestellt, dass ungefähr 2/3 des möglichen Sehfeldes beleuchtet ist.
Grundausstattung der Zelle
Erklären Sie die kleinst- und grösstmöglichen Dimension einer Zelle. Begründen Sie ihre Antwort.
Die untere Grenze der Grösse einer Zelle wird von der minimal notwendigen Ausstattung bestimmt. Bakterien sind gute Vertreter von sehr kleinen Zellen. Sie enthalten ein kleines Genom, das frei im Cytoplasma schwimmt (keinen Zellkern), sie haben nur wenige Organellen d.h. nur die für den Proteinaufbau notwendigen Ribosomen.
Die obere Grenze der Grösse einer Zelle wird von zwei Faktoren limitiert:
- jede Zelle muss den Austausch von Stoffen mit ihren Nachbarnzellen oder mit der Umwelt effizient machen können
- jede Zelle muss Stoffe innerhalb des Cytoplasma schnell transportieren können.
Das Verhältnis zwischen Zelloberfläche und Volumen ist deshalb für die Zellgrösse limitierend. Für ein Lebewesen ist es vorteilhaft, aus vielen kleinen Zellen gebaut zu sein, anstatt aus grossen (Ausnahme: das Ei der Vögel oder anderen Tierarten, denn es enthält Reserven).
Grundausstattung der Zelle
Welche zellulären Bestandteile sind in einem Bakterium enthalten?
Obwohl ein Bakterium zu den kleinsten Zellen gehört enthält es genetische Information (DNA = DNS), Proteine, die für den Proteinaufbau notwendigen Ribosomen und eine Plasmamembran.
Grundausstattung der Zelle
Nennen Sie zwei wichtige Funktionen der Plasmamembran.
- den Zellinhalt von der Umgebung trennen
- den Stoffaustausch mit der Umgebung kontrollieren.
Grundausstattung der Zelle
Nennen Sie einige Funktionen, die Proteine ausüben können.
- Enzyme: biochemische Reaktionen ermöglichen
- Transportproteine der Zellmembranen (Plasmamembran wie auch Membranen der Zellorganellen)
- Proteine des Cytoskeletts
- Rezeptoren für Hormone oder für andere Moleküle ... usw... siehe Skript!
Grundausstattung der Zelle
Beschreiben Sie die Rolle(n) der DNS in einer Eukaryontenzelle. Ist sie dieselbe für einen Prokaryonten?
Rollen:
- sie enthält die Information für die Proteinsynthese,
- sie wird der nächsten Generation weitergegeben, sei es über Mitose (Zellteilung und vegetative Vermehrung ohne Erbgutvermischung) oder über Meiose (geschlechtliche Vermehrung mit Erbgutmischung, es werden Geschlechtszellen generiert mit nur einem Satz Chromosomen). Beide Rollen werden in allen Zellen erfüllt, auch bei Bakterien (allerdings findet bei Bakterien keine Meiose statt, trotzdem können sie Erbgut untereinander austauschen, siehe Kapitel über Bakterien).
Grundausstattung der Zelle
Wozu (welche Prozesse) brauchen Lebewesen eine Energiequelle?
- um biochemische Reaktionen und Stofftransport zu ermöglichen,
- um sich zu bewegen,
- um Wärme zu produzieren.
Diese tragen zum Aufbau und Erhalten der Strukturen sowie zur Vermehrung bei.
Klassifizierung und Evolution
Die Lebewesen sind in zwei Gruppen unterteilt: die Prokaryonten und die Eukaryonten. Beschreiben Sie prokaryontische Zellen im Vergleich zu eukaryontischen Zellen, indem Sie 4 wichtige Unterschiede nennen.
Klassifizierung und Evolution
Beschreiben Sie die Eigenschaften, die charakterisch für jedes der 3 Domäne sind.
Domän der Archeen: Prokaryonten, die in extremen Umgebungen lebensfähig sind. Wahrscheinlich erste Lebewesen auf Erde.
Domän der Bakterien: Prokaryonten, die in „normalen“ Umgebung leben.
Domän der Eukarya: Alle Eukaryontische Lebewesen.
Klassifizierung und Evolution
Nennen Sie mehrere Beispiele von Lebewesen für jedes Domäne.
Domän der Archeen: Archeen in Heissen und/oder saure Wasserquellen, Archeen in Meersalzgewinnungsteichen, Archeen in Biogazanlagen.
Domän der Bakterien: Escherichia coli, Milchsäurebakterien des Joghurts oder des Sauerkrauts, Staphylokokkus aureus, Cyanobakterien (= Blaualgen), Bakterien der Gattung Borrelia (-> Borreliose), für Angina verantwortliche Streptokokken, etc...
Domän der Eukarya: Algen, Amöbe, Morchel, Trüffel, Bäckerhefe, Hautpilze, Gerste, Rose, Fichte, Efeu, Farne, Moose, Tomate und Basilikum, Huhn, Reh, Pferd, verschiedene Borkenkäfer, Mehlkäfer... etc...!
Bakterien
Zeichnen Sie ein Bakterium, das die Form einer Bazille hat sowie seine Organellen; beschriften Sie die verschiedenen Teile des Schemas und beschreiben Sie es.
Ein Bazillus ist stäbchenförmig, es ist ein Zylinder. Es hat eine Wand, eine Plasmamembran, ein Cytosol, Erbinformation in Form von DNS (ein einziges grosses ringförmiges Chromosom und viele kleine ringförmige Plasmide), sowie Ribosomen für die Proteinsynthese. Es kann eine Geissel und Pili tragen. Für die Zeichnung, siehe Schema und Abbildungen aus dem Unterricht und im Skript.
Bakterien
Sie setzen eine Bakterienkultur an: Beschreiben Sie die Entwicklung der Anzahl der Bakterien.
Wenn die Kulturbedingungen optimal sind, findet die Bakterien-Zellteilung alle ~ 20 Minuten statt. Die Anzahl Bakterien nimmt exponentiell zu. Die Populationszunahme wird langsamer wenn ein Faktor limitierend wirkt, wie zum Beispiel der vorhandene Raum oder die Nährstoffe.
Bakterien
Was sind die Kontaminationsquellen wenn man im Labor steril arbeiten möchte?
Die mikrobiologischen Kontaminationsquellen sind die Arbeitsfläche, das benutzte Material, die Hände und Vorderarmen, das Berühren von unsauberen Objekten ohne wieder die Hände zu desinfizieren, die Luft, wenn geprochen, gehustet oder geniesst wird.
Bakterien
Nennen Sie alle wichtigen Schritte, die es vom Melken bis zum Trinken brauchte, damit der Konsument (zum Beispiel Sie!) verpackte Pastmilch von guter mikrobiologischer Qualität erhält.
- Es wurden alle hygienische Massnahmen beim Melken eingehalten, unter anderem das Reinigen der Zitzen, das Abkühlen der Milch, das Benutzen von korrekt desinfizierten Geräten, so dass die Toleranzwerte von 200'000 Impulse/ml eingehalten werden.
- Die Kältekette wurde vom Melken bis zur Pasteurisierung nie unterbrochen.
- Die Milch wurde mit Wärme behandelt (es gibt verschiedene Pasteurisierungs- verfahren).
- Das Einfüllen wurde steril gemacht.
- Die Kältekette (4°C) wurde bis zum Konsum nie unterbrochen.
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Flashcards
Proteine und Enzyme
Erklären Sie den Vergleich Schloss – Schlüssel mit dem Enzym – Substratkomplex.
Wie der Schlüssel nur genau in das richtige Schloss passt und dort eine Reaktion (öffnen der Türe) auslösen kann, so passt das Substrat nur genau in "sein Enzym" und wird dort verändert.
Proteine und Enzyme
Wie hemmt Kohlenmonoxid den Sauerstofftransport im Blut?
Kohlenmonoxid ist räumlich sehr ähnlich wie O2 und wird statt diesem ans Hämoglobin gebunden (kompetitive Inhibition oder Hemmung).
Proteine und Enzyme
Was passiert mit den Proteinen in der Milch bei der Joghurtproduktion?
Bakterienenzyme wandeln Milchzucker (= Laktose) in Säuren um, was den pH- Wert im Milieu senkt. Durch den tiefen pH werden die Proteine denaturiert und koaguliert.
Proteine und Enzyme
Erklären Sie, weshalb es sinnvoll ist, dass der Körper auf Infektionen mit Fieber reagiert.
Durch die erhöhte Temperatur wird die Reaktionsgeschwingkeit der Enzyme erhöht, auch derjenigen von unserem Immunsystem. Zudem da Bakterien etwa 1000 Mal kleiner als unsere Zellen sind, sind sie der Temperaturerhöhung schneller ausgesetzt, was ihre Proteine gefährdet (denaturiert).
Proteine und Enzyme
In unserer Nahrung hat es viele Bakterien. Wir besitzen ein wirksames System, um diese abzutöten. Welches? Wie funktioniert es?
a) Das im Speichel vorhandene Lysozym baut Bakterienwände ab und tötet sie somit ab.
b) Der Magen: Der pH ist stark sauer; dies führt zu Denaturierung aller Enzyme der Bakterien.
Proteine und Enzyme
Im Magen sind Proteasen wirksam. Was passiert mit ihnen im Darm?
Die Magen-Proteasen haben ihr Wirkungs-Optimum bei stark saurem pH. lm basischen pH des Darms werden sie denaturiert und verdaut.
Membranen
Wieso können sich Proteine in der Membran nicht umdrehen? (Inneres nach aussen und umgekehrt)?
Die Teile der Proteine, die aus der Membran herausragen, sind hydrophil. Sie werden von den Lipiden der Membran abgestossen, so dass sie nicht "durchtauchen" können.
Membranen
Wie kann es geschehen, dass sich ein Loch in der Membran von selbst schliesst?
Das Wasser im "Loch" wird von den Lipiden am Rand des Lochs abgestossen und zurückgedrängt. In den freien Raum drängen die Lipide der Membran nach.
Membranen
Was geschieht mit Gram-negativen Bakterien im Abwasch-wasser?
lm Abwaschwasser hat es Detergenzien. Diese Ibsen die Aussenmembran der gramnegativen Bakterien auf. Wahrscheinlich hält die dünne Mureinschicht die Detergenzien auch nicht auf und auch die innere Membran wird aufgelöst und damit das Bakterium abgetötet.
Membranen
Durch welche Art von Transport durch die Membran nehmen Pilze Nährstoffe auf?
Aktiver Transport.
Membranen
Durch welche Art von Transport gelangt Wasser durch Aquaporine?
Passiver Transport.
Membranen
Versuchen Sie für jede Art von Membranproteinen ein Beispiel zu nennen.
Transportproteine: Carrier zum Beispiel für Glukose
Enzyme: Enzyme der Atmungskette der innere Mitochondrien-Membran
Rezeptorproteine: lnsulinrezeptor der Muskelzellen
Zellverbindungen: Proteine, die die Zellen innerhalb eines tierischen Organs zusammenhalten
Zell-Zell-Erkennung: Ein Bakterium wird von Immunzellen erkannt.
Membranen
Eine Art von weissen Blutkörperchen kann veränderte Zellen (z.B. Krebszellen) erkennen und zerstören. Woran erkennen diese weissen Blutkörperchen, welche Zellen sie zerstören müssen?
An den veränderten Membranproteinen
Membranen
Vergleichen Sie die Weiterleitung eines Signals durch ein Rezeptorprotein mit der nichtkompetitiven Inhibition.
In beiden Fällen wird durch die Bindung einer Substanz an einem Ort des Proteins die Form des ganzen Proteins verändert. Bei der nichtkompetitiven Inhibition wird eine Reaktion dadurch verunmöglicht, beim Rezeptor wird sie dadurch ausgelöst (das Signal wird der Zielzelle übertragen).
Membranen
Erläutern Sie, wieso das Eigelb von auf dem Bauernhof freiherumlaufenden Hünnern dunkelgelb ist.
Die Fette reichern sich im Eigelb an. Die von den Hühnern gepickten Pflanzen und Körner sind reich an (gelben) Cartinoïden, die lipophil sind und in die Fette des Eigelbs eingelagert werden.
Membranen
Wieso treten die Folgen von Umweltverschmutzung durch lipophile Schadstoffe oft erst nach langer Zeit zutage?
Die feinverteilten Schadstoffe reichern sich in Lebewesen an und werden in der Nahrungspyramide weitergegeben. So wird möglicherweise die Schadschwelle erst nach langer Zeit erreicht.
Membranen
Osmose ist ein physikalisch-chemisches Phänomen, das in Zellen wichtig ist. Erklären Sie das Prinzip mit einem Schema und einigen kurzen Sätzen.
Siehe Skript, im Labor durchgeführtes Experiment der Plasmolyse sowie seine Besprechung.
Energiestoffwechsel
Vergleichen Sie ATP und Benzin.
Beides sind energiereiche Verbindungen. Bei der Verbrennung von Benzin wird viel Energie pro mol frei, bei der Hydrolyse von ATP wenig. ADP kann wieder zu ATP aufgeladen werden, verbranntes Benzin ist weg. Während Benzin nur für wenige Arbeiten herangezogen werden kann, ist ATP sehr vielseitig. Die Umwandlung der Energie im Benzin setzt grosse Hitze und viel Platz voraus; ATP reagiert bei Raumtemperatur und kann in so kleinen Strukturen wie der Zelle verwendet werden.
Energiestoffwechsel
Welches sind die Unterschiede zwischen Coenzymen und Enzymen?
Coenzyme können allein keine Reaktionen in Gang setzen und haben kein aktives Zentrum. Sie sind viel kleiner als Enzyme und nicht aus (nur) Aminosäuren zusammengesetzt.
Energiestoffwechsel
Ist die entscheidende Bindung beim ATP eine starke oder schwache Bindung?
Eine kovalente (starke) Bindung, aber trotzdem relativ schwach, denn es wird wenig Energie frei bei der Hydrolyse dieser Bindung.
Energiestoffwechsel
Aus welchem Reich stammen die Organismen, die Gärungen durchführen?
Bakterien, (sogenannte anaerobe Bakterien). Pilze und andere Organismen können auch Gärungen durchführen, sind aber immer auch zur Atmung fähig, sie werden als fakultative anaerobe Lebewesen bezeichnet.
Energiestoffwechsel
Welches Molekül ist sowohl im Cytoplasma als auch in den Mitochondrien häufig?
Brenztraubensäure (= Pyruvat).
Energiestoffwechsel
Vergleichen Sie die Oxalessigsäure mit einem Enzym.
Wie ein Enzym wird die Oxalessigsäure immer wieder regeneriert und kann erneut verwendet werden. Sie besteht natürlich nicht aus Aminosäuren und löst allein auch keine Reaktion aus. Sie wird auch viel stärker verändert als ein Enzym und wechselt seine Atome gegen andere identische aus.
Energiestoffwechsel
Wieso ist die Übertragung eines H-Atoms eine Redoxreaktion? Welches Molekül wird dabei reduziert?
Das H-Atom besteht aus einem Proton und einem Elektron. Mit dem H-Atom wird also auch ein Elektron verschoben. Reduziert wird das Molekül, das das H- Atom (und damit das Elektron!) erhält.
Energiestoffwechsel
Wir atmen CO2 aus. Bei welchen Reaktionen entsteht es?
Bei der Reaktion vom Pyruvat zum Acetyl-CoA (Zwischenreaktion), bei der Bildung von α-Ketoglutarat aus lsocitrat und im folgenden Schritt des Zitratzyklus.
Energiestoffwechsel
Was sind die Folgen, wenn ein Enzym in der Atmungskette blockiert wird?
Die Elektronen können nicht mehr fliessen und stauen sich zurück bis zum NAOH. Dieses wird also sein H nicht mehr los. lm Zitrat-Zyklus ist kein NAD mehr frei, so dass die H nicht mehr übertragen können werden, ebenso beim Zwischenschritt. Alle betreffenden Reaktionen laufen nicht mehr ab, also fehlen auch die Reaktionspartner für die übrigen Schritte. Pyruvat häuft sich an. ATP kann nur noch aus der Glykolyse gewonnen werden, weil die Energie aus dem Elektronentransport für die Protonen-Pumpe fehlt und damit im Mitochondrium kein ATP mehr entsteht. Das Pyruvat und die daraus entstehende Milchsäure (damit wenigstens die Glykolyse noch abläuft, müssen die H des NADH abgeladen werden) führen zur Übersäuerung der Zellen (Denaturierung der Proteine!). Da nur wenige ATP gewonnen werden können, fehlt bald auch die Energie und der "Brennstoff' (Glukose) geht aus.
Energiestoffwechsel
Weshalb muss man keuchen, wenn man längere Zeit rennt?
Um mehr ATP zu produzieren müssen mehr Elektronen durch die Transportkette gehen. Diese müssen auf Sauerstoff geladen werden. Dies führt zu einem erhöhten Sauerstoffbedarf, der über die Lungen gedeckt wird. Damit immer genug Sauerstoff in der Lunge ist, muss man schneller atmen.
Energiestoffwechsel
Wie viel mehr an Glukose verbraucht ein anaerober als ein aerober Organismus (bei sonst gleichen Bedingungen)?
Etwa 18x mehr.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Welches der beiden Basenpaare (A-T oder G-C) löst sich schneller voneinander?
Das Basenpaar A-T, denn 2 Wasserstoffbrücken verbinden sie. Beim Basenpaar G-C sind es 3 H-Brücken.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Nennen Sie die zwei Unterschiede zwischen DNS und RNS in ihren chemischen Strukturen.
Beim Zucker fehlt bei der DNS eine OH-Gruppe (nur H auf C2).
In der RNS kommt an Stelle der Base Thymin das Uracil.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Wann im Leben der Zelle muss die DNS verdoppelt werden?
Vor jeder Zellteilung, während der Interphase des Zellzyklus. Der Prozess wird Replikation der DANN genannt.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Warum sind Chromosomen normalerweise nur während einer Zellteilung sichtbar?
Die Chromosomen sind nur sichtbar, wenn sie zum Transport während der Zellteilung "verpackt" sind. Wenn die DNS repliziert wird oder wenn RNS abgelesen wird, sind die DNS-Fäden auseinandergefaltet und zu dünn, um sichtbar zu sein.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Zeichnen Sie die Schritte der Mitose.
Siehe im Skript!
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Beschreiben Sie den Replikationsprozess.
Ein Enzym trennt beide Stränge, die offen gehalten werden. Komplementäre Desoxynukleotide positionieren sich gegenüber jedes Nukleotid des Matrixenstrangs und die DNA-Polymerase bindet in Richtung 5‘ -> 3‘ die neuen Nukleotiden zusammen, was den neuen Strang bildet. Für den Matrixenstrang 3’ -> 5’ findet dieser Prozess in Richtung der Replikationsgabel statt. Für den anderen Matrixenstrang findet die DNA-Synthese in die Gegenrichtung statt. Deshalb wird da der neue Strang pro Stücke (Fragmente) generiert. Diese Fragmente werden nach und nach in Richtung Replikationsgabel zusammengebunden. Am Ende der Replikation sind zwei zur Mutter-DNA identische DNA-Doppelhelix gebildet.
Gene und Proteinaufbau
Was ist die Folge, wenn ein Fehler in einer DNS-Sequenz vorhanden ist? Argumentieren Sie ausgehend von Art und Ort des Fehlers im Genom.
Der Fehler führt zum entsprechenden Fehler in der RNS und damit oft zu einer andere Aminosäure im Protein, sofern das betreffende Stück DNS in Protein übersetzt wird. Falls das Protein ein Enzym ist, kann die veränderte Aminosäure die Funktion beeinträchtigen. Wenn der Fehler nur auf einem DNS-Strang vorhanden ist, wird nur die Hälfte der Nachkommenzellen betroffen sein, die die fehlerhafte DNS erbt. Wenn der Fehler in einem Promoter ist, kann es eventuell die Regulierung der Gen-Exprimierung beeinflussen. Wenn der Fehler ausserhalb der Gene und deren Promoter ist, hat es keine Auswirkungen.
Gene und Proteinaufbau
Wie « weiss » die RNS-Polymerase, wo sie mit der Transkription eines Gens anfangen soll?
Die RNA-Polymerase erkennt und bindet sich auf eine spezifische Sequenz vor jedem Gen, die TATA-Box genannt wird. Diese orientiert die RNA-Polymerase in die Ablesen-Richtung der DNA des Gens.
Gene und Proteinaufbau
Was ist ein Promoter, wo befindet er sich und was ist seine Rolle? Ist es dasselbe bei Bakterien und bei Eukaryonten?
Ein Promoter ist eine DNA-Sequenz, die vor dem Gen liegt. Er wirkt transkriptionsregulierend indem er die Transkription erlaubt oder nicht und in welchem Rythmus, abhängig von Einflüsse wie das Entwicklungsstadium des Organismus, zu welchem Organ oder Gewebe die Zelle gehört oder äussere Einflüsse (Hormone, Medikamente, Licht, Temperatur, chemische Zusammensetzung der Luft oder des Wassers, ...). Promoter gibt es bei Prokaryonten und Eukaryonten, in beiden Zelltypen wird die Transkription reguliert.
Gene und Proteinaufbau
Versuchen Sie aufzulisten, wie viele Enzyme es für die Transkription und für die Translation braucht.
Siehe im Skript!
Gene und Proteinaufbau
Wie viele verschiedene Peptide kann man aus 5 Aminosäuren machen?
205 (mit den 20 Aminosäuren zur Wahl).
Gene und Proteinaufbau
Erklären Sie das Prinzip der Induktion und der Repression von Bakteriengenen.
Die Transkription der Bakteriengene wird durch Einflüsse reguliert, was die Anpassung des Bakteriums an die Umgebung erlaubt. Gewisse Gene werden im Normalfall transkribiert, aber können stillgelegt werden: die Transkription wird durch ein Signal reprimiert (Beispiel im Skript: Gen für Tryptophan bauende Enzyme). Andere Gene werden im Normalfall nicht transkribiert (die Transkription ist blockiert), ausser ein Signal entfernt die Transkriptionsbremse, was die Transkription induziert (Beispiel im Skript: Gene für Lactose- Abbauenzyme).
