a) Vervollständigen Sie das Freie-Enthalpie-Diagramm der Reaktion, indem Sie den zutreffenden Buchstaben A D in die leeren Kreise setzen:

Transkript

1 1. Aufgabe Für die Reaktion R-X + u R-u + X findet man folgendes Reaktionsdiagramm: a) Vervollständigen Sie das Freie-Enthalpie-Diagramm der Reaktion, indem Sie den zutreffenden Buchstaben A D in die leeren Kreise setzen: A - Zwischenstufe B - Freie Reaktionsenthalpie C - Übergangszustand D - Aktivierungsenergie b) Bei der obigen Reaktion handelt es sich um eine S 1-Reaktion (nucleophile Substitution). Bitte geben Sie das Geschwindigkeitsgesetz der Reaktion für die Abnahme an R-X an. d [R-X]/dt = k 1 * [R-X] 1.5 Punkte c) Die S 1-Reaktion läuft in zwei Schritten ab. Welcher dieser Schritte ist geschwindigkeitsbestimmend? Der erste Schritt ist geschwindigkeitsbestimmend. 1.5 Punkte d) Welche Größe im oben gezeigten Reaktionsdiagramm beeinflusst direkt die Gleichgewichtskonstante K einer Reaktion? Freie Reaktionsenthalphie oder G unkt

2 2. Aufgabe a) Zeichnen Sie die Formel eines Dipeptids, das nur aus L-Serin besteht, sowie die mesomere Grenzstruktur dieses Dipeptids, die die Amidresonanz verdeutlicht. b) Zeichnen Sie die Fischer-Projektion von D-Phenylalanin in der Form, die im sauren Medium (p = 1) überwiegend vorliegt. C 3 C h wenn Seitenkette oder Stereochemie oder Protonierung falsch c) Welche physikalische Eigenschaft ist für die Auftrennung von Aminosäuren bzw. Proteinen durch Elektrophorese bestimmend? Gesamtladung 1.5 Punkte d) Bei welchem p-wert wandern Aminosäuren/Peptide/Proteine bei der elektrophoretischen Auftrennung nicht? isoelektrischer Punkt 1.5 Punkte e) Was ist der Unterschied zwischen "essenziellen" und "nicht-essenziellen" Aminosäuren (1-2 Sätze)? Essenzielle AS können nicht von unserem Körper synthetisiert werden und müssen daher über die ahrung aufgenommen werden. unkte

3 3. Aufgabe Die Isomaltose ist ein Disaccharid, also aus zwei Monosacchariden aufgebaut, die durch eine glycosidische Bindung verknüpft sind. α β a) Markieren Sie für beide Bausteine das anomere Zentrum (Pfeil) und geben Sie dessen Konfiguration (α oder β) an. je unkt pro Pfeil und Konfiguration b) ennen Sie ein Biopolymer, das als Baustein die Isomaltose aufweist. Stärke ( Amylopektin) oder Glycogen unkt c) andelt es sich bei der Isomaltose um einen reduzierenden oder nicht-reduzierenden Zucker? reduzierend unkt d) Wie heißen die beiden Bausteine der Saccharose? Glucose und Fructose unkte e) Welche enzymatische Reaktion findet bei Menschen, die Lactoseintoleranz zeigen, nur in sehr geringem Ausmaß statt? ydrolyse der Lactose zu Glucose und Galactose unkte

4 4. Aufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der basischen Esterspaltung für das gezeigte Molekül. + + irreversibel + unkt für: + als einzige korrekte Strukturen b) bwohl die ersten Schritte der basischen Esterhydrolyse Gleichgewichtsreaktionen sind, ist die Gesamtreaktion irreversibel. Warum ist dies so? Die starke Base Alkoholat deprotoniert die Carbonsäure irreversibel. 2 Punkte c) Worin unterscheiden sich die saure und basische Esterhydrolyse bezüglich der Stöchiometrie der Reagenzien? sauer: katalytische Mengen Säure 1.5 Punkte basisch: stöchiometrische Mengen an Base 1.5 Punkte

5 5. Aufgabe a) Zeichnen Sie von der unten gezeigten Verbindung alle möglichen Stereoisomere und kennzeichnen Sie eindeutig, in welcher stereochemischen Beziehung (enantiomer, diastereomer) die Isomere zueinander stehen. 0.5 P enantiomer Ph Ph Ph diastereomer diastereomer diastereomer Ph enantiomer Ph 0.5 P b) Was ist ein Racemat? 1:1-Gemisch aus 2 Enantiomeren unkt c) Unter welchen Bedingungen lassen sich Racemate mittels Chromatographie trennen? bei Verwendung einer chiralen festen Phase unkt d) In der Vorlesung haben Sie eine chemische Methode zur Racematspaltung kennengelernt, die die unterschiedlichen Eigenschaften von Enantiomeren und Diastereomeren ausnutzt. Erklären Sie die Vorgehensweise (1 2 Sätze). Überführung des Racemats in ein Gemisch aus Diastereomeren durch Umsetzung mit einer enantiomerenreinen Verbindung, dann Auftrennung der Diastereomere und Spaltung unkte

6 6. Aufgabe Die Phenylketonurie (PKU) war die erste Erbkrankheit, die man mit einem ursächlich biochemischen Defekt in Verbindung bringen konnte. amensgebend für die Krankheit ist das Phenylpyruvat (B), das bei PKU-Erkrankten akkumuliert und mit dem Urin ausgeschieden wird. PKU 2 A ame der Aminosäure? Phenylpyruvat (B) Phenylalanin normaler Abbauweg C D ame der Aminosäure? Tyrosin Stickstoffhaltiges Endprodukt des Aminosäureabbaus arnstoff Bitte beantworten Sie folgende Fragen, indem Sie das oben gezeigte Schema vervollständigen. a) Bitte zeichnen und benennen Sie die Aminosäure A, die von Menschen mit PKU nicht auf normalen Weg abgebaut wird, sondern durch eine Transaminierungsreaktion in Phenylpyruvat (B) umgewandelt wird. b) Phenylpyruvat (B) tritt bei gesunden Menschen nicht im Urin auf, da die Aminosäure A hier zunächst in para-stellung zur Aminosäure C hydroxyliert wird. Bitte zeichnen und benennen Sie diese Aminosäure. c) Im Verlauf des Aminosäureabbaus im Körper wird intermediär Ammoniak gebildet. Dieser wird nicht direkt ausgeschieden, sondern zunächst in einem weiteren Molekül D fixiert. Bitte zeichnen und benennen Sie dieses stickstoffhaltige Endprodukt D des Aminosäureabbaus.

7 7. Aufgabe a) Formulieren Sie den Mechanismus der unten gezeigten Reaktion des primären Amins mit dem Aldehyd. Wie nennt man das gebildete Produkt? P -shift 0.5 P - 2 Imin b) Zeichnen Sie das Produkt, das man bei der Umsetzung des unten gezeigten ydrazinderivats mit dem Keton erhält. Wie nennt man das gebildete Produkt? Me Me 2 + ydrazon

8 8. Aufgabe a) Zeichnen Sie bitte die Produkte der folgenden Reaktionen und benennen Sie jeweils die im Verlauf der Reaktionen neu gebildeten funktionellen Gruppen. S Cl + 2 S Sulfon(säure)amid + Br Br lefin od. Alken + (kat.) Vollacetal b) Markieren Sie bitte alle Stereozentren der folgenden Verbindungen mit einem Stern (*). C 3 icotin * * * * Penicillin G * S C

9 9. Aufgabe a) Ergänzen Sie bitte den unten gezeigten Teilausschnitt aus dem Citratcyclus, indem Sie die Buchstaben, die den jeweiligen chemischen Reaktionen entsprechen, in die Kästen einfügen. 2 C C 2 xalacetat (1) SCoA Acetyl-CoA F 2 C C 2 C 2 Citrat (2) A C 2 2 C C 2 Isocitrat (4) AD C AD D E C 2 2 C C 2 cis-aconitat (3) Mg 2+ A: Eliminierung B: Decarboxylierung C: xidation D: Reduktion E: ydratisierung 2 C C 2 C 2 2 C C 2 F: Aldol-Reaktion G: Keto-Enol- Tautomerie xalsuccinat (5) Magnesium-Komplex von 5 G B Mg2+ - C 2 je unkt 2 C C 2 2 C C 2 α-ketoglutarat (7) 6 b) Beschreiben Sie die Rolle des ATPs (Adenosintriphosphat) in der Zelle (1-2 Sätze). ATP ist ein Energiespeicher der Zelle. Freiwerdende Energie wird durch die Bildung von ATP aus ADP gespeichert und später durch die ydrolyse zu ADP wieder freigesetzt. 3 Punkte

10 10. Aufgabe a) Zeichnen Sie die allgemeine Struktur eines Fettes. R R R b) Zeichnen Sie in die Kästen die beiden Verbindungen, die als Zwischenprodukte bei der Metabolisierung von Ethanol auftreten. Ethanol xidation xidation Acetyl- CoA c) Worauf beruht die giftige Wirkung des Methanols (1 Satz)? Methanol wird nur bis zur Ameisensäure umgesetzt, diese reichert sich im Körper an und verursacht eine Azidose unkte d) Benennen Sie die eingekreisten funktionellen Gruppen. A) (Carbonsäure-)Amid unkt B) Vollacetal unkt C) Thiol unkt D) Keton unkt