Biochemische Reaktionsmuster
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Questions and Answers

Was besagt der Energieerhaltungssatz in einem abgeschlossenen System?

  • Die innere Energie nimmt immer zu.
  • Energie kann nur in Wärme umgewandelt werden.
  • Die innere Energie bleibt konstant. (correct)
  • Die innere Energie kann beliebig wechseln.

Welche der folgenden Aussagen beschreibt ein geschlossenes System?

  • Es findet ein Austausch von Energie, aber nicht von Materie statt. (correct)
  • Es findet kein Austausch von Energie oder Materie statt.
  • Es gibt einen freien Austausch von Energie und Materie.
  • Es ist vollständig isoliert von seiner Umgebung.

Welche Rolle spielt die Entropie in einem abgeschlossenen System?

  • Sie kann nur in offenen Systemen zunehmen.
  • Sie nimmt in einem abgeschlossenen System immer zu. (correct)
  • Sie bleibt konstant während spontaner Prozesse.
  • Sie nimmt in einem geschlossenen System ab.

Welche Aussage ist korrekt bezüglich (bio)chemischer Reaktionen?

<p>Sie können nur ablaufen, wenn sie energetisch möglich sind. (B)</p> Signup and view all the answers

Was ändert die innere Energie U eines Systems?

<p>Austausch von Wärme Q und Arbeit W mit der Umgebung. (B)</p> Signup and view all the answers

Was wird aus Glycerinaldehyd-3-phosphat und Dihydroxyacetonphosphat durch eine Aldoladdition gebildet?

<p>Fructose-1,6-bisphosphat (B)</p> Signup and view all the answers

Welches Coenzym ist typischerweise an der Carboxylierung beteiligt?

<p>Biotin (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht bei der Decarboxylierung?

<p>Eine Carboxylgruppe wird abgespalten. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist erforderlich für die Neubildung einer C-C-Bindung bei der Carboxylierung?

<p>Energie aus ATP (B)</p> Signup and view all the answers

Was entsteht bei der Decarboxylierung aus einer negativ geladenen Carboxylgruppe?

<p>Kohlenstoffdioxid (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Substanz wird durch das Enzym Biotin bei der Carboxylierung gebildet?

<p>Oxalessigsäure (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Resultat eines nucleophilen Angriffs bei der Aldoladdition?

<p>Bildung einer Ketohexose (D)</p> Signup and view all the answers

Was behandelt die Thermodynamik?

<p>Energieumwandlungen (C)</p> Signup and view all the answers

Was passiert in einer Anschlussreaktion?

<p>Die Produkte werden schnell weiter umgesetzt. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine Möglichkeit, eine endergone Reaktion energetisch zu koppeln?

<p>Durch die Spaltung von ATP. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Verbindung stellt eine energiereiche Bindung dar?

<p>Thioester (A)</p> Signup and view all the answers

Wie werden Thioester gebildet?

<p>Durch die Reaktion eines Thiols mit einer Säure. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Vitamin ist notwendig für die Bildung von Coenzym A?

<p>Pantothensäure (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Verbindungen ist kein Ester?

<p>Thioester (B)</p> Signup and view all the answers

Woraus besteht ein gemischtes Anhydrid?

<p>Aus zwei verschiedenen Säuren. (C)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Formel $ΔG = ΔG_{0} + RT ln \frac{[C] \cdot [D]}{[A] \cdot [B]}$ für die Reaktion?

<p>Sie stellt eine Bedingung dar, bei der $ΔG$ negativ werden kann. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Gleichgewichtskonstante K in einer chemischen Reaktion?

<p>Das Verhältnis der Gleichgewichtskonzentrationen von Edukten und Produkten. (D)</p> Signup and view all the answers

Unter welchen Bedingungen sind die Standardbedingungen für biochemische Reaktionen definiert?

<p>pH = 7, Konzentration = 1 mol/l (A)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit der Gibbs Energie DG, wenn sich mehr Produkte bilden?

<p>DG wird negativer, die Reaktion wird exergon. (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet eine positive Gibbs Energie DG° für eine chemische Reaktion?

<p>Die Reaktion ist endergon und kann nicht ohne zusätzliche Energie ablaufen. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie kann die Gibbs Energie unter Standardbedingungen gemessen werden?

<p>Durch Messung der Konzentrationsverhältnisse im Gleichgewicht. (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt das Gleichgewicht einer reversiblen chemischen Reaktion?

<p>Die Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion sind gleich. (D)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit der Gibbs Energie einer Reaktion, wenn sie exergon ist?

<p>Die Gibbs Energie ist negativ, die Reaktion kann spontan ablaufen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Ergebnis zeigt das Reaktionsdiagramm einer exergonen Reaktion?

<p>Die Edukte haben eine höhere Energie als die Produkte. (C)</p> Signup and view all the answers

Was entsteht durch die Kondensation eines Aldehyds oder Ketons mit einem primären Amin?

<p>Schiff'sche Basen (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt Pyridoxalphosphat in der Bildung von Schiff'schen Basen?

<p>Es ist ein Coenzym, das mit Aminosäuren Schiff'sche Basen bildet. (C)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit Schiff'schen Basen bei der Hydrolyse?

<p>Sie zerfallen in Aldehyd/Keton und Amin. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Elemente ist an der Bildung einer Schiff'schen Base beteiligt?

<p>Stickstoff (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Reaktionen zeigt nicht eine Aldolreaktion?

<p>Kondensation eines Aldehyds mit einem primären Amin (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Ergebnis der Amadori-Umlagerung?

<p>Irreversible Modifikation zu einem Keton (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Aldolreaktion im Körper genutzt?

<p>Zur Knüpfung neuer C-C-Bindungen. (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet 'glykierung eines Proteins'?

<p>Die chemische Verbindung von Zucker mit Proteinen. (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff 'Aktivierung der Fettsäure'?

<p>Bildung eines Thioesters durch Übertragung des Acylrestes auf CoA (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Molekül wird schnell gespalten, um die energetische Reaktion zu treiben?

<p>Pyrophosphat (C)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht während der Übertragung des Acylrestes auf CoA?

<p>Spaltung der Säureanhydridbindung (A)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet 'gemischtes Säureanhydrid' in Bezug auf Fettsäuren?

<p>Es ist eine Kombination aus einer Carbonsäure und einer Phosphorsäure. (C)</p> Signup and view all the answers

Was erklärt die energetischen Eigenschaften des Thioesters?

<p>Thioester sind energetisch reicher als Ester. (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit der freien Standardenergie bei der hydrolytischen Spaltung von Phosphatverbindungen?

<p>Es wird Energie frei, die die Reaktion antreibt. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Moleküle bildet zwei Esterbindungen mit Phosphorsäure?

<p>Acetylrest (C)</p> Signup and view all the answers

Was charakterisiert Coenzym A (CoA)?

<p>Es spielt eine Rolle im Fettsäurestoffwechsel. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Kondensation

Eine Reaktion, bei der zwei Moleküle miteinander verbunden werden, wobei ein kleines Molekül (z. B. Wasser) abgespalten wird.

Schiff'sche Base

Eine organische Verbindung, die durch die Kondensation eines Aldehyds oder Ketons mit einem primären Amin entsteht.

Hydrolyse

Chemische Reaktion, bei der eine chemische Bindung durch Reaktion mit Wasser gespalten wird.

Aldolreaktion

Eine chemische Reaktion, die zur Bildung neuer C-C-Bindungen zwischen Aldehyden und/oder Ketonen führt.

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Amadori-Umlagerung

Eine Umlagerungsreaktion, die zur Bildung eines Ketons aus einem Schiff'schen Base führt.

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Glykierung

Eine nicht-enzymatische Modifikation von Proteinen durch Reaktion mit Zucker.

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Pyridoxalphosphat

Ein Coenzym, das mit Aminosäuren Schiff'sche Basen bildet und aus Vitamin B6 stammt.

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Diabetes Mellitus

Eine Stoffwechselerkrankung, die durch zu hohe Blutzuckerwerte gekennzeichnet ist.

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Aldoladdition

Eine reversible Reaktion, bei der ein Aldehyd mit einer Enolat-Verbindung reagiert.

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Fructose-1,6-bisphosphat

Ein Zwischenprodukt im Stoffwechsel, das durch die Aldoladdition entsteht.

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Carboxylierung

Umwandlung einer Carbonsäure in eine Dicarbonsäure.

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Kohlendioxid / Hydrogencarbonat

Die beiden Formen von Kohlendioxid im Körper.

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Biotin als Coenzym

Ein Vitamin, das bei Carboxylierungsreaktionen als Coenzym wirkt.

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Decarboxylierung

Abspaltung einer Carboxylgruppe von einer Verbindung.

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Pyruvat, Oxalacetat

Beispiele für Carbonsäuren, die durch Carboxylierung umgewandelt werden können. (z.B.Pyruvat zu Oxalacetat)

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Thermodynamik

Die Lehre von Energieumwandlungen.

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Energieerhaltungssatz

Die innere Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

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Entropiezunahme

Spontane Prozesse in einem abgeschlossenen System erhöhen die Entropie (Unordnung).

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Abgeschlossenes System

Ein System, das weder Energie noch Materie mit der Umgebung austauscht.

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Geschlossenes System

Ein System, das keine Materie, aber Energie mit der Umgebung austauscht.

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Offenes System

Ein System, das sowohl Energie als auch Materie mit der Umgebung austauscht.

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Massenwirkungsgesetz

Beschreibt das Gleichgewicht einer reversiblen Reaktion, bei dem die Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion gleich sind.

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Gleichgewichtskonstante (K)

Gibt das Verhältnis der Gleichgewichtskonzentrationen von Edukten und Produkten an.

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Gibbs Energie (DG)

Die Energieänderung, die bei einer chemischen Reaktion stattfindet.

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Standardbedingungen

Definierte Bedingungen für biochemische Reaktionen (pH 7, Konzentration aller Substanzen 1 mol/l).

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Standard-Gibbs Energie (DG°)

Die Gibbs Energie unter Standardbedingungen.

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Exergon

Eine Reaktion, bei der Energie freigesetzt wird (DG° negativ).

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Endergon

Eine Reaktion, die Energie benötigt, um abzulaufen (DG° positiv).

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Strategien der Zellen bei endergonen Reaktionen

Zellen nutzen zwei Mechanismen, um endergonen Reaktionen zu ermöglichen: Kopplung mit exergonen Reaktionen und Verwendung von Energie-reichen Verbindungen.

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Aktivierung von Fettsäuren

Der Prozess, bei dem eine Fettsäure in eine reaktionsfähigere Form umgewandelt wird, die dann an Stoffwechselreaktionen teilnehmen kann.

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Gemischtes Säureanhydrid

Eine Verbindung, die aus einer Carbonsäure und einer Phosphorsäure besteht, dabei ist das Sauerstoffatom an beiden Säuregruppen gebunden.

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ATP-Spaltung

Die Freisetzung von Energie durch die Spaltung der Bindung zwischen dem a- und b-Phosphat des ATP-Moleküls.

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Pyrophosphatase

Ein Enzym, das Pyrophosphat (Diphosphat) spaltet, was die Aktivierung der Fettsäure fördert.

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Thioester

Eine Verbindung, die durch die Reaktion einer Carbonsäure mit einer Thiolgruppe (SH) entsteht.

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Coenzym A (CoA)

Ein Coenzym, das an der Aktivierung von Fettsäuren beteiligt ist, trägt den Acylrest.

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Energiereiche Verbindungen

Verbindungen, die bei der Spaltung eine große Menge an freier Energie liefern.

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Gruppenübertragungspotential

Die Fähigkeit eines Moleküls, eine bestimmte Gruppe (z. B. einen Phosphorylrest) auf ein anderes Molekül zu übertragen.

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Anschlussreaktion

Eine Reaktion, bei der die Produkte einer vorherigen Reaktion sofort weiter umgesetzt werden, wodurch das Gleichgewicht der Reaktion verschoben wird.

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ΔG negativ

Die Änderung der freien Energie (Gibbs-Energie) ist negativ, was bedeutet, dass die Reaktion exergon ist und spontan abläuft.

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Energetische Kopplung

Die Kombination einer endergönen Reaktion (die Energie benötigt) mit einer exergonen Reaktion (die Energie freisetzt), um die endergone Reaktion zu ermöglichen.

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Säureanhydrid

Eine Verbindung, die durch die Reaktion von zwei Säuremolekülen entsteht und eine energiereiche Bindung enthält.

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Coenzym A

Ein Coenzym, das an der Aktivierung von Carbonsäuren beteiligt ist, indem es Thioester mit Acylresten bildet.

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Acylgruppe

Eine funktionelle Gruppe, die aus einem Kohlenstoffatom mit einer Doppelbindung zu Sauerstoff und einer Einfachbindung zu einem organischen Rest besteht.

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Study Notes

Biochemische Reaktionsmuster

  • Heterocyclen: Fünf- oder Sechsringe mit einem oder zwei Stickstoffatomen.
  • Kondensation und Hydrolyse: Kondensation verbindet zwei Moleküle unter Abspaltung eines anderen Moleküls (oft H₂O); Hydrolyse spaltet eine Verbindung durch Reaktion mit Wasser.
  • Ester: Verbindung aus Alkohol und Säure (z.B. Carbonsäure).
  • Amide und N-Acetylierung: Verbindung aus Carbonsäure und Amin. Acetylgruppe ist der Essigsäurerest.
  • Hydratisierung/Dehydratisierung: Hydratisierung fügt Wasser hinzu; Dehydratisierung entfernt Wasser.
  • Schiff'sche Basen (Imine): Reaktion von Aldehyd oder Keton mit primärem Amin.
  • Pyridoxalphosphat: Abgeleitet von Vitamin B6, spielt Rolle bei Reaktionen mit Aminosäuren.
  • Aldolreaktionen: Knüpfung neuer C-C-Verbindungen durch nucleophilen Angriff eines Carbanions auf den Aldehyd.
  • Carboxylierung: Hinzufügen einer Carboxylgruppe (z.B. an Pyruvat). Benötigt ATP und Biotin.
  • Decarboxylierung: Entfernen einer Carboxylgruppe (z.B. von Aminosäuren).
  • Thermodynamik: Energieumwandlungen in Systemen (abgeschlossen, geschlossen, offen).
  • Energiereiche Verbindungen: Säureanhydride, Thioester, Coenzym A; wichtige Energiequellen.
  • Phosphorsäureester: Verbindungen mit Phosphorsäure. Wichtig in Nukleotiden.
  • Glucose-6-phosphat: Ergebnis der Reaktion von Glucose und Phosphat.
  • Phosphoglycerine: Phosphatidylcholin ("Lecithin") und zwei Phosphorsäureester. Eine wichtige Verbindung in Fetten.
  • Weitere Reaktionen, z.B.: Serin, Threonin und Tyrosin Phosphorylierung. Schwefelsäureester (z.B. Glykosaminoglykane, Sphingolipide).

Amide

  • Bildung: Kondensationsreaktion einer Carbonsäure mit einem primären, sekundären oder tertiären Amin.
  • Beispiele: Asparaginsäure, Asparagin, Glutaminsäure, Glutamin.

Ceramide

  • Struktur: Fettsäure und Sphingosin, verbunden durch Amidbindung.
  • Funktion: Grundbausteine von Sphingolipiden.

N-Acetylierung

  • Definition: Bildung eines Amids durch Reaktion einer Aminogruppe mit einer Acetylgruppe.
  • Beispiele: N-Acetylglucosamin, Acetyllysin.

Hydratisierung

  • Definition: Addition von Wasser an ein Substrat.
  • Beispiel: Hydratisierung von Fumarat zu Malat.
  • Unterschied zu Hydrolyse: Hydratisierung ist keine Hydrolyse.

Schiff'sche Basen

  • Bildung: Kondensation eines Aldehyds oder Ketons mit einem primären Amin.
  • Funktion: Wichtig in biochemischen Prozessen.

Glykierung

  • Bildung von Schiff'schen Basen: Aldehyde (z.B. Glucose) bilden Schiff'sche Basen mit Aminogruppen in Proteinen.
  • Amadori-Umlagerung: Eine Umlagerung, die die Modifikation irreversibel werden lässt.

Pyridoxalphosphat

  • Herkunft: Abgeleitet von Vitamin B6.
  • Funktion: Coenzym für Reaktionen mit Aminosäuren.

Aldolreaktionen

  • Funktion: Knüpfung neuer C-C-Verbindungen in der Chemie.
  • Mechanismus: Nucleophiler Angriff eines Carbanions auf den Aldehyd.

Carboxylierung

  • Input: Kohlendioxid und ein Carbonsäure.
  • Wichtig: ATP und Biotin spielen eine Schlüsselrolle.

Decarboxylierung

  • Funktion: Entfernen einer Carboxylgruppe.
  • Beispiele: Von Aminosäuren und α-Ketosäuren.

Thermodynamik

  • Systeme: Abgeschlossen, geschlossen, offen
  • Energieumwandlungen: Wichtig für biochemische Reaktionen.

Gibbs-Energie

  • Gibbs-Helmholtz-Gleichung: AG = ΔH - TΔS
  • Spontane Reaktion: AG < 0
  • Reaktionen im Gleichgewicht: AG = 0

Massenwirkungsgesetz (MWG)

  • Gleichgewicht: Geschwindigkeit der Hin- und Rückreaktion sind gleich
  • Gleichgewichtskonstante (K): Verhältnis der Gleichgewichtskonzentrationen von Produkten und Edukten
  • Standardbedingungen: pH, Konzentration aller beteiligten Substanzen 1 mol/l.
  • AG°: Standard-Gibbs Energie, eine Konstante

Energiereiche Verbindungen

  • Säureanhydride: Erläuterung und Aufbau der Verbindung.
  • Phosphorsäureanhydride: Erläuterung und Aufbau der Verbindung.

Coenzym A

  • Funktion: Carbonsäuren zu aktivieren/verbinden.

Aktivierung von Fettsäuren

  • Zweck: Bindung von Fettsäuren und CoA.
  • Mechanismus: Die Verbindung zwischen a- und -ß-Phosphat wird gespalten und der Fettsäurerest mit CoA verbunden.

Weitere Informationen

  • Detaillierte Beschreibung zu jeder chemischen Formel
  • Zusätzliche Informationen zu den beteiligten Aminosäuren, Enzymen und Co.

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Description

Teste dein Wissen über biochemische Reaktionsmuster, einschließlich Heterocyclen, Kondensations- und Hydrolyseprozesse. Das Quiz umfasst auch wichtige Reaktionen wie Esterbildung und Aldolreaktionen. Erkenne die Schlüsselreaktionen, die in der Biochemie eine zentrale Rolle spielen.

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