Bei einem Farbstoff sinkt die Rate der internen Konversion aufgrund einer Veränderung des Lösungsmittels. Wie ändern sich Quantenausbeute der Fluoreszenz Floureszenzlebensdauer in diesem Fall (werden größer/kleiner)?

\(Y_{Fl}\) wird größer \(T_{Fl}\) wird größer

\(dU = -pdV+TdS\) Gleichgewicht: \(dU = 0\) \(\to V; S =\) konstant

\(F = U-TS\) \(dF = dU-TdS-SdT \\ = -pdV \text{ mit } T \text{ konstant}\)

\(H = U + pV\) \(dH = dU+pdV+Vdp\\ = TdS \text{ mit } p \text{ konst.}\)

\(G = U-TS+pV\) \(dG = -SdT+Vdp\)

Kette von Untereinheiten (Monomere) in der Regel mehr oder weniger flexibel zueinander angeordnet

Biophysik

Einführung in die Biophysik Universität zu Lübeck Prof. Hübner

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Lina Schad

Étudier

Lina Schad

À propos de ce fichier

Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Biophysik auf Universitätsniveau, mit Fokus auf Proteine, thermodynamische Zustände und spektroskopische Methoden. Sie behandeln Themen wie die Abhängigkeit von Potentialen, die Rolle von Dipolen und die Analyse von Proteinzuständen. Ideal für Studierende der Physik oder Biophysik, die sich mit den grundlegenden Prinzipien und Anwendungen in diesem Bereich vertraut machen möchten.

Cartes-fiches

Utilisateurs

Langue

Allemand

Catégorie

Physique

Niveau

Université

Créé / Mis à jour

19.02.2015 / 16.02.2021

Fichiers de cartes similaires

Innere Energie

\(dU = -pdV+TdS\)
Gleichgewicht: \(dU = 0\)
- \(\to V; S =\) konstant

Freie Energie

\(F = U-TS\)
\(dF = dU-TdS-SdT \\ = -pdV \text{ mit } T \text{ konstant}\)

Enthalpie

Formel

\(H = U + pV\)
\(dH = dU+pdV+Vdp\\ = TdS \text{ mit } p \text{ konst.}\)

Freie Enthalpie

\(G = U-TS+pV\)
\(dG = -SdT+Vdp\)

Entropie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

\(S_{Protein}^{nativ} < S_{Protein}^{entfaltet}\)

Entropie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

Begründung

gefaltetes Protein hat weniger Konformationsfreiheit

Enthalpie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

\(H_{Protein}^{nativ} < H_{Protein}^{entfaltet}\)

Enthalpie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

Begründung

Bindungsenergien im gefalteten Zustand

Entropie Wasser

Verhältnis nativ : entfaltet

\(S_{Wasser}^{nativ} > S_{Wasser}^{entfaltet}\)

Entropie Wasser

Verhältnis nativ : entfaltet

Begründung

Für nativen Zustand des Proteins gibt es mehr Freihet als für die Wassermoleküle (auch H-Brücken mit Protein möglich)

Kashas Rule

Konsequenz für die Abhängigkeit des Fluoreszenzspektrums von der Absorption

Wegen Kashas Rule ist das Emmissionsspektrum unabhängig von der Absorption.

Nennen Sie drei thermodynamische Phasen von Lipidmembranen und ordnen Sie diese nach ihrem Auftreten mit steigender Temperatur

\(\underset{\underset{\text{Temperatur}}{\longrightarrow}}{\text{Gelphase}\to\text{Rippelphase}\to \text{fluide Phase}}\)

0-0 Übergang der Absorption

von \(S_0\) unterster Zustand zu \(S_1\)unterster Zustand

0-1 Übergang der Emission

Von \(S_1\) unterster Zustand zu \(S_0\) zweiter von unten

Übergänge Emission

\(S_1\) zu \(S_0\)

Übergänge Absorption

\(S_0\) zu \(S_1\)

Polymer

Definition

Kette von Untereinheiten (Monomere)
in der Regel mehr oder weniger flexibel zueinander angeordnet

Freely jointed chain

(FJC)

Gauß-Kette
Modell das Wechselwirkungen zwischen den Monomeren vernachlässigt
an mehr Stellen flexibel als WLC

Worm-like-chain (WLC)

beschreibt näherungsweise einen an definierten Stellen flexiblen Stab
Rotierbarkeit der Kettensegmente ist eingeschränkt beschrieben durch Persistenzlänge
nur an manchen Stellen flexibel im Gegensatz zur FJC

Persistenzlänge

Länge innerhalb derer die Richtunginformation bestehen bleibt

Potential mit Richtungsabhängigkeit

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Dipol-Dipol

Potential ohne Richtungsabhängigkeit

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Coulomb Potential

Geben Sie für das Morse-Potential \(V(r) = D_e(1-e^{-a(r-r_e})^2\) den Ausdruck für die Kraft \(F(r)\) sowie den Gleichgewichtsabstand an!

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

\(F(r) = -\frac{\partial V}{\partial r} = D_e 2(1-e^{-a(r-r_e)})\cdot e^{-a(r-r_e)}\)

\(r_{gg} \to F(r_{gg}) = 0 = e^{-a(r-r_e)}-e^{-2a(r-r_e)}\\ \Rightarrow r_{gg} = r_e\)

Skizzieren Sie zwei Dipole so, dass ihre Wechselwirkungsenergie verschwindet

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

\(\hspace{5pt}\updownarrow\\ \longleftrightarrow\)

\(V_{DD} = 0\)

Skizzieren Sie zwei Dipole so, dass ihre Wechselwirkungsenergie maximal wird.

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

\(\longleftrightarrow \hspace{10pt} \longleftrightarrow\)

\(V_{DD} = \text{maximal}\)

Hat die elektronische Anregung Einfluss auf das Bindungspotential?

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Ja, ansonsten wäre nur \(f_{0-0} > 0\)

Potential:

Ladung-Ladung

richtungsabhängig?

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

nein

Potential

Ladung-Ladung

Funktionale Abhängigkeit vom Radius \([V(r)]\)

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

\(\frac{1}{r}\)

Potential

Dipol-Ladung

richtungsabhängig?

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Potential

Dipol-influenzierter Dipol

richtungsabhängig?

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Potential

Dipol-Ladung

Funktionale Abhängigkeit vom Radius

\(\frac{1}{r^2}\)

Potential

Dipol-influenzierter Dipol

Funktionale Abhängigkeit vom Radius

\(\frac{1}{r^6}\)

Eine typische Wasserstoffbrückenbindung in einem Protein habe eine Energie von \(15 kJ/mol\). Geben Sie das Verhältnis intakter /aufgebrochener Wasserstoffbrücken bei 1°C bzw. 37°C an!

\(\frac{n_i}{n_0} = e^{+\frac{E}{kT}}\)
274 K : \(\frac{1}{1.4} \cdot 10^{-3}\)
310 K: \(\frac{1}{3} \cdot 10^{-3}\)

Gyrationsradius

Radius einer Kugelschale mit der gleichen Masse wie das Polymer und mit dem gleichen Trägheitsmoment

Gyrationsradius

Formel

\(R^2_G = \frac{\langle R_{EE}^2\rangle}{G} = \frac{Ll}{G}\)

Mittlerer End-zu-End-Abstand

\(R_{EE}\)

nicht notwendigerweise der Abstand der Enden der gesamten Polymerkette, sondern auch der Enden eines beliebigen Segmentes
\(\langle R^2_{EE}\rangle = Nl^2 = Ll\)
- mit Konturlänge \(L = Nl\)

hydrodynamischer Radius

Stokes-Radius
Radius einer Kugel, die die gleiche (Stokes-)Reibung einer Flüssigkeit aufweist (experimentiell bestimmbar)
\(R_S^2 = k \cdot \frac{Ll}{6}\)
- mit \(k \sim 1.5\)

Welchen Einfluss hat das Lösungsmittel auf die Spektren gelöster Farbstoffmoleküle?

Zufällige Bewegung \(\to\) Verbreiterung der Linien
Stokes Shift
- Rotverschiebung der Floureszenzen gegen Absorption aufgrund der Lösungsmittel-Relaxation

Warum erreicht man bei der ESR-Spektroskopie eine größere Sensitivität als bei der NMR-Spektroskopie

Verhältnis magnetisches Moment zu Drehimpuls ist größer \(\to\) bei gleichem \(B_0\) größere Larmorfrequenz

Ordnen Sie folgende anziehende Potentiale nach aufsteigender Reichweite

Ladung-Ladung, Dipol-Dipol, Ladung-Dipol, Kovalente Bindung, Lennard-Jones-Potential, Van-der-Waals-Potential

Kovalente Bindung
Van-der-Waals-Potential/Lennard-Jones-Potential
Dipol-Dipol
Ladung-Dipol
Ladung-Ladung

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Cartes-fiches

Bei einem Farbstoff sinkt die Rate der internen Konversion aufgrund einer Veränderung des Lösungsmittels. Wie ändern sich

Quantenausbeute der Fluoreszenz
Floureszenzlebensdauer

in diesem Fall (werden größer/kleiner)?

\(Y_{Fl}\) wird größer
\(T_{Fl}\) wird größer

Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen der freien Enthalpie \(G\) und dem chemischen Potential \(\mu_i\)!

Das chemische potential eines Stoffes, einer Phase, ..., ist eine Änderung der freien Enthalpie bei einer Änderung der Stoffmenge dieser Komponente bei konstantem Druck und konstanter Temperatur

Verhältnis Gyrationsradius und hydrodynamischer Radius

\(r_H > r_G\)

Um welchen Faktor muss die Zahl der Monomere einer Gaußkette vergrößert werden, damit sich der hydrodynamische Radius verdoppelt?

Die Zahl der Monomere muss vervierfacht werden.

1. Hauptsatz der Thermodynamik

Formel

\(dU = \delta kH \delta Q \)
\(\delta W = -pdV\)
- für Kompression \(dV\) negativ (\(\delta W\) positiv)
- gilt nur für den Prozess der Volumenänderung eines Stoffes in dem ien konstanter Druck herrscht

geschlossenes System

Definition

kein Stoff- bzw. Materieaustausch mit der Umgebung möglich
Energieaustausch möglich (z.B. Wärme)
verschlossenes Reagenzglas

isoliertes System

Definition

kein Stoff- bzw. Materieaustausch möglich
kein Energieaustausch möglich
isolierter, verschlossener Behälter

offenes System

Definition

Stoff- bzw. Materieaustausch möglich
Energieaustausch möglich
z.B. offenes Reagenzglas

2. Hauptsatz der Thermodynamik

Formel

\(d Q_{rev} = TdS\)

Entropie

\(S\)
Maß für Unordnung

Entropie

Formel

\(S = Nk_B\ln \Omega\)

mit \(\Omega\): Zustandssumme (Zahl der Realisierungsmöglichkeiten eines Makrozustands

Innere Energie

\(dU = -pdV+TdS\)
Gleichgewicht: \(dU = 0\)
- \(\to V; S =\) konstant

Freie Energie

\(F = U-TS\)
\(dF = dU-TdS-SdT \\ = -pdV \text{ mit } T \text{ konstant}\)

Enthalpie

Formel

\(H = U + pV\)
\(dH = dU+pdV+Vdp\\ = TdS \text{ mit } p \text{ konst.}\)

Freie Enthalpie

\(G = U-TS+pV\)
\(dG = -SdT+Vdp\)

Entropie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

\(S_{Protein}^{nativ} < S_{Protein}^{entfaltet}\)

Entropie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

Begründung

gefaltetes Protein hat weniger Konformationsfreiheit

Enthalpie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

\(H_{Protein}^{nativ} < H_{Protein}^{entfaltet}\)

Enthalpie Protein

Verhältnis nativ : entfaltet

Begründung

Bindungsenergien im gefalteten Zustand

Entropie Wasser

Verhältnis nativ : entfaltet

\(S_{Wasser}^{nativ} > S_{Wasser}^{entfaltet}\)

Entropie Wasser

Verhältnis nativ : entfaltet

Begründung

Für nativen Zustand des Proteins gibt es mehr Freihet als für die Wassermoleküle (auch H-Brücken mit Protein möglich)

Kashas Rule

Konsequenz für die Abhängigkeit des Fluoreszenzspektrums von der Absorption

Wegen Kashas Rule ist das Emmissionsspektrum unabhängig von der Absorption.

Nennen Sie drei thermodynamische Phasen von Lipidmembranen und ordnen Sie diese nach ihrem Auftreten mit steigender Temperatur

\(\underset{\underset{\text{Temperatur}}{\longrightarrow}}{\text{Gelphase}\to\text{Rippelphase}\to \text{fluide Phase}}\)

0-0 Übergang der Absorption

von \(S_0\) unterster Zustand zu \(S_1\)unterster Zustand

0-1 Übergang der Emission

Von \(S_1\) unterster Zustand zu \(S_0\) zweiter von unten

Übergänge Emission

\(S_1\) zu \(S_0\)

Übergänge Absorption

\(S_0\) zu \(S_1\)

Polymer

Definition

Kette von Untereinheiten (Monomere)
in der Regel mehr oder weniger flexibel zueinander angeordnet

Freely jointed chain

(FJC)

Gauß-Kette
Modell das Wechselwirkungen zwischen den Monomeren vernachlässigt
an mehr Stellen flexibel als WLC

Worm-like-chain (WLC)

beschreibt näherungsweise einen an definierten Stellen flexiblen Stab
Rotierbarkeit der Kettensegmente ist eingeschränkt beschrieben durch Persistenzlänge
nur an manchen Stellen flexibel im Gegensatz zur FJC

Persistenzlänge

Länge innerhalb derer die Richtunginformation bestehen bleibt

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