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Lösungen - Vom Molekül zur Zelle & Wasser

Welches ist der wichtigste Grund, weshalb die Komplexität von Biomolekülen mit zunehmender Molekülmasse steigt?

A) Das grössere Molekulargewicht >> Die Grösse des Molekulargwichts korreliert nicht mit der Komplexität eines Moleküls
B) Die grössere Anzahl der Bausteine >> Die grössere Anzahl der Bausteine ist noch kein Grund für die grössere Komplexität
C) Die grössere Vielfalt der Bausteine >> Die grössere Vielfalt ist noch kein Grund für die grössere Komplexität
D) Die grössere Möglichkeit, die Bausteine zu kombinieren
E) Keine der obigen Antworten ist richtig

Welches Element ist nach heutigem Wissen kein lebensnotwendiges Spurenelement?

A) Zink >> häufig in Enzymen
B) Selen >> zwar selten, aber als Aminosäurederivat vorkommend (Selenocystein)
C) Silizium >> Silizium wurde bis heute noch nie als lebensnotwendiges Element nachgewiesen, obschon es das zweithäufigste Element der Erde ist
D) Mangan >> kommt in einigen wenigen Enzymen vor
E) Molybdän >> kommt in einigen wenigen Enzymen vor
Projiziert man die molekularen Gr&oouml;ssenverhältnisse auf uns vertraute Dimensionen, so erhält man erstaunliche Resultate. Der Durchmesser eines Wassermoleküls sei 1 cm anstatt 0.3 nm. Welche der folgenden Grössen ist richtig?
1. typisches Proteinmolekül = 20 cm
2. Mitochondrium = 30 m
3. Leberzelle = 300 m
4. erwachsener Mensch = 60’000 km

A) 1, 2, und 3 treffen zu
B) 1 und 3 treffen zu
C) 2 und 4 treffen zu
D) 4 trifft zu
E) 1, 2, 3 und 4 treffen zu
a) Wasser bildet den Hauptteil der Masse einer Zelle

weil

b) Wasser durch die Zellmembran durchtreten kann.

A) a und b richtig; b als Begründung von a richtig >> a) und b) sind zwar richtig, das begründende "weil" macht aber keinen Sinn
B) a und b richtig; b als Begründung von a falsch
C) a richtig, b falsch >> Wasser kann die Lipiddoppelschicht passieren, zusätzlich geht Wasser durch das Membranprotein Aquaporin ins Zellinnere.
D) a falsch, b richtig
E) a falsch, b falsch
Ordne die Bausteine den Biomakromolekülen zu:

A Proteine
B Polysaccharide
C Lipide
D DNA
E RNA

A) einfache Zucker (Monosaccharide) - B
B) Fettsäuren - C
C) Aminosäuren - A
D) Desoxyribose - D
E) Ribose - E
Der Molekülbegriff wird in der Biochemie grosszügig interpretiert. Welche Aussage kann für ein Molekül im biochemischen Sinn zutreffen?
1. Das Molekül besteht ausschliesslich aus Atomen, die nicht über Atombindungen (= kovalente Bindungen) miteinander verknüpft sind.
2. Das Molekül besteht ausschliesslich aus Atomen, die miteinander über Atombindungen (= kovalente Bindungen) verknüpft sind.
3. Atome werden durch Kräfte zusammengehalten, die in Molekülen der unbelebten Materie nicht vorkommen.
4. Die meisten Atome des Moleküls werden durch Atombindungen (= kovalente Bindungen) zusammengehalten, einige aber auch durch nicht-kovalente Bindungen.


A) 1, 2 und 3 sind richtig >> 1. Moleküle, in denen keine Atombindungen vorkommen, gibt es nicht.
B) 1 und 3 sind richtig >> 1. Moleküle, in denen keine Atombindungen vorkommen, gibt es nicht. 3. Für die belebte Natur und die tote Materie gelten die gleichen physikalischen und chemischen Gesetze!
C) 2 und 4 sind richtig
D) 4 ist richtig >> Auch Aussage 2 ist richtig, es ist die chemische Definition eines Moleküls.
E) alle sind richtig >> 1. Moleküle, in denen keine Atombindungen vorkommen, gibt es nicht. 3. Für die belebte Natur und die tote Materie gelten die gleichen physikalischen und chemischen Gesetze!
Welche Substanzen zählt man zu den biologischen Makromolekülen?

1. Aminosäuren
2. Proteine
3. Vitamin C
4. Stärke

A) 1, 2 und 3 sind richtig >> Aminosäuren sind zwar Bausteine der Proteine, selbst aber keine Makromoleküle. Vitamin C ist ein kleines Molekül.
B) 1 und 3 sind richtig >> Aminosäuren sind zwar Bausteine der Proteine, selbst aber keine Makromoleküle. Vitamin C ist ein kleines Molekül.
C) 2 und 4 sind richtig
D) 4 ist richtig >> auch Proteine sind Biomakromoleküle
E) alle sind richtig >> Aminosäuren sind zwar Bausteine der Proteine, selbst aber keine Makromoleküle. Vitamin C ist ein kleines Molekül.
Mit welchen Themen befasst sich die Molekulare Zellbiologie im ersten Studienjahr des Medizinstudiums?

1. Mit der Bildung und Weitergabe von Information zwischen Zellen
2. Mit der Struktur von Biomakromolekülen
3. Mit dem Auf- und Abbau von zelleigenen Stoffen
4. Mit der Gewinnung von Energie aus Licht

A) 1, 2 und 3 sind richtig
B) 1 und 3 sind richtig
C) 2 und 4 sind richtig
D) 4 ist richtig >> Auch die Energiegewinnung aus Licht ist ein hochinteressantes Problem der Molekularen Zellbiologie, das aber im Rahmen des Medizinstudiums nicht diskutiert werden kann.
E) alle sind richtig >> Auch die Energiegewinnung aus Licht ist ein hochinteressantes Problem der Molekularen Zellbiologie, das aber im Rahmen des Medizinstudiums nicht diskutiert werden kann.
Was bedeutet der Begriff "Pathogenese"?

A) Behandlung von Krankheiten mit Medikamenten
B) Entstehung von Krankheiten
C) Diagnose von Krankheiten
D) Behandlung von Krankheiten mit nicht-operativen Methoden
E) Entstehung von Krankheiten durch Umweltgifte
Machen Sie die beste Zuordnung!

A Mengenmässig wichtigster Bestandteil der Ernährung für alle, die vernünftig essen
B Informationsübertragung bei der Zellteilung
C Kalorienreichster Bestandteil der menschlichen Ernährung
D Muss mit der Nahrung aufgenommen werden, weil vom Körper nicht selbst hergestellt
E Salz der Essigsäure

A) DNA - B
B) Fette - C
C) Kohlenhydrate - A
D) Acetat - E
E) Mangan - D
Welche funktionelle Gruppe kann keine H-Brücke mit Wasser ausbilden?

A) Aldehyd >> Der Carbonylsauerstoff eines Aldehyds kann eine H-Brücke bilden
B) Alkohol >> Sowohl der Sauerstoff als auch der Wasserstoff einer alkoholischen OH-Gruppe können H-Brücken eingehen
C) Carbonsäure >> Sowohl die ungeladene als auch die geladene Säuregruppe kann H-Brücken bilden
D) Methylgruppe >> Die H-Atome einer Methylgruppe sind zuwenig polarisiert, um eine H-Brücke zu bilden
E) Aminogruppe >> Sowohl die geladene als auch die ungeladene Aminogruppe kann H-Brücken bilden
Welche Aussage erklärt am besten, weshalb unpolare Stoffe in Wasser schlecht löslich sind?

A) Sie sind viel grösser als Wasser >> Die meisten Moleküle sind grösser als Wasser; Grösse hat nichts mit Löslichkeit zu tun.
B) Ihre Dichte ist kleiner als diejenige von Wasser >> Auch polare Stoffe haben gelegentlich eine geringerer Dichte als Wasser, z. B. Alkohole.
C) Sie ziehen sich gegenseitig an >> Wasserlösliche, geladene Stoffe ziehen sich gegenseitig an; unpolare Stoffe tragen keine Ladungen.
D) Sie können keine H-Bindungen mit sich selbst ausbilden >> Es ist zwar richtig, dass unpolare Stoffe keine H-Brücken mit sich selbst ausbilden; die Aussage erklärt die schlechte Löslichkeit aber nicht.
E) Sie können keine H-Bindungen mit Wasser ausbilden. >> Korrekt, den gute Wasserlöslichkeit beruht auf der Ausbildung von H-Brücken zwischen Wasser und den gelösten Molekülen
Welche Reihenfolge entspricht von links nach rechts zunehmender Polarität?

A) Wasser, Methanol, Ethanol, Diethylether, Hexan
B) Hexan, Diethylether, Ethanol, Methanol, Wasser
C) Ethanol, Diethylether, Hexan, Methanol, Wasser
D) Diethylether, Hexan, Ethanol, Methanol, Wasser
E) Hexan, Ethanol, Diethylether, Methanol, Wasser
Welche Aussage ist richtig?

1. Wasser ist ein gutes Lösungsmittel sowohl für positive wie für negative Ionen.
2. Bei pH 10 ist [OH-] = 10-3 M.
3. Bei pH 3 ist [H+] = 10-3 M
4. Bei pH 7 bilden Seifen in einer wässerigen Umgebung Liposomen.

A) 1, 2, und 3 treffen zu
B) 1 und 3 treffen zu
C) 2 und 4 treffen zu
D) 4 trifft zu >> Seifen bilden Mizellen; Liposomen entstehen aus polaren Lipiden, z.B. aus Phospholipiden, siehe Kapitel
E) 1, 2, 3 und 4 treffen zu >> Seifen bilden Mizellen; Liposomen entstehen aus polaren Lipiden, z.B. aus Phospholipiden, siehe Kapitel
Welches ist keine H-Bindung?

A) >> Die H-Atome einer Methylgruppe sind zuwenig polarisiert, um mit dem Carbonylsaustff eine H-Bindung einzugehen
B)
C)
D)
E)
Welche Substanz ist bei pH 7 polar aber ungeladen?

1. Glucose
2. Glycin (eine Aminosäure)
3. Glycerin
4. Stearinsäure (eine Fettsäure)

A) 1, 2, und 3 treffen zu
B) 1 und 3 treffen zu
C) 2 und 4 treffen zu >> bei pH 7 sind Fettsäuren und Aminosäuren geladen
D) 4 trifft zu >> bei pH 7 sind Fettsäuren deprotoniert und deshalb geladen
E) 1, 2, 3 und 4 treffen zu >> bei pH 7 sind Fettsäuren und Aminosäuren geladen
Welche Aussage stimmt sowohl für Wasser bei 20 °C als auch für Eis bei -10 °C?

1. Die Moleküle bilden ein sich ständig sehr schnell änderndes Netzwerk von H-Bindungen.
2. Die Dichte beträgt 1.00 g/cm3.
3. Die Konzentration von [H+] ist 10-14 M.
4. Jedes Wassermolekül bildet in der Regel 4 H-Bindungen zu benachbarten Wassermolekülen.

A) 1, 2, und 3 treffen zu >> 1. gilt nur bei 20 °C. 2. gilt nur bei 4 °C. 3. gilt nur bei pH 14.
B) 1 und 3 treffen zu >> 1. gilt nur bei 20 °C. 3. gilt nur bei pH 14.
C) 2 und 4 treffen zu >> 2. gilt nur bei 4 °C.
D) 4 trifft zu >> Bei jeder Temperatur können 4 -H-Brücken von einem Molekül Wasser ausgehen.
E) 1, 2, 3 und 4 treffen zu >> 1. gilt nur bei 20 °C. 2. gilt nur bei 4 °C. 3. gilt nur bei pH 14.
Welche Aussage erklärt, weshalb Kochsalz in Wasser besser löslich ist als in Ethylalkohol?

1. Wasser bildet um NaCl eine Hydrathülle.
2. NaCl ist in Wasser vollständig dissoziiert.
3. NaCl bildet mit Wasser H-Bindungen
4. Wasser hat die höhere Dielektrizitätskonstante als Ethylalkohol.

A) 1, 2, und 3 treffen zu >> 1. NaCl kommt in Wasser nicht als Molekül vor, sondern als vollständig dissoziiertes Salz. 3. Na+ und Cl- bilden keine H-Brücken.
B) 1 und 3 treffen zu >> 1. NaCl kommt in Wasser nicht als Molekül vor, sondern als vollständig dissoziiertes Salz. 3. Na+ und Cl- bilden keine H-Brücken.
C) 2 und 4 treffen zu
D) 4 trifft zu >> Ja, aber auch 2. ist richtig.
E) 1, 2, 3 und 4 treffen zu
a) Wasser ist ein polares Molekül

weil

b) das O-Atom grösser ist als die H-Atome.

A) a und b richtig; b als Begründung von a richtig >> Die Grösse des O sagt nichts aus über die Polarität
B) a und b richtig; b als Begründung von a falsch
C) a richtig, b falsch
D) a falsch, b richtig
E) a falsch, b falsch
a) Biologische Makromoleküle sind flexibel

weil

b) ihre dreidimensionale Struktur von schwachen, nicht-kovalenten Wechselwirkungen bestimmt wird.

A) a und b richtig; b als Begründung von a richtig >> Die schwachen Wechselwirkungen sind ein charakteristisches Merkmal aller Biomakromoleküle
B) a und b richtig; b als Begründung von a falsch >> Dank der vielen schwachen Wechselwirkungen sind Biomakromoleküle flexibel
C) a richtig, b falsch >> Dank der vielen schwachen Wechselwirkungen sind Biomakromoleküle flexibel
D) a falsch, b richtig >> Biomakromoleküle sind flexibel dank ihrer vielen schwachen Wechselwirkungen
E) a falsch, b falsch >> Dank der vielen schwachen Wechselwirkungen sind Biomakromoleküle flexibel
a) Die meisten biologischen Makromoleküle sind in Wasser gut löslich

weil

b) Wasser ein chemisch inertes Molekül ist.

A) a und b richtig; b als Begründung von a richtig >> Wasser ist nicht inert, denn es bildet H-Brücken und nimmt an vielen chemischen Reaktionen teil.
B) a und b richtig; b als Begründung von a falsch >> Wasser ist nicht inert, denn es bildet H-Brücken und nimmt an vielen chemischen Reaktionen teil.
C) a richtig, b falsch >> Wasser ist nicht inert, denn es bildet H-Brücken und nimmt an vielen chemischen Reaktionen teil.
D) a falsch, b richtig >> Die meisten biologischen Moleküle sind wasserlöslich; Lebensprozesse finden in wässriger Lösung statt.
E) a falsch, b falsch >> Die meisten biologischen Moleküle sind wasserlöslich; Lebensprozesse finden in wässriger Lösung statt. Wasser ist nicht inert, denn es bildet H-Brücken und nimmt an vielen chemischen Reaktionen teil.
Die Seitenketten von apolaren (hydrophoben) Aminosäuren liegen mehrheitlich im Innern eines Proteins (siehe Kapitel "Proteine"). Welche Aussage trifft zu?
1. Im Innern des Proteins kann leichter ein "Wasserkäfig" um die apolaren Seitenketten entstehen.
2. Im Innern des Proteins bilden sich keine entropisch ungünstigen "Wasserkäfige" um die apolaren Seitenketten.
3. Im Innern des Proteins können die apolaren Seitenketten leichter H-Brücken untereinander ausbilden.
4. Zwischen den apolaren Seitenketten im Innern des Proteins gibt es schwache Bindungskräfte (van der Waals-Bindungen).


A) 1, 2 und 3 sind richtig
B) 1 und 3 sind richtig
C) 2 und 4 sind richtig
D) 4 ist richtig
E) alle sind richtig