Probeklausur

Erwartungshorizont: a) Glykolyse: Cytoplasma (1); Citratzyklus: Matrix (4); Elektronentransport: innere Membran (3); höchste H⁺-Konzentration: Intermembranraum (2) (4 P). b) Sauerstoff; er wird zu Wasser reduziert (1 P). c) 2 Umläufe · 2 CO₂ = 4 CO₂ (1 P). d) 10 NADH + H⁺ · 10 H⁺ + 2 FADH₂ · 6 H⁺ = 100 + 12 = 112 H⁺ (2 P). e) richtig: Energieüberträger zwischen exergonischen und endergonischen Vorgängen; Hydrolyse ist exergonisch. Falsch: Langzeitspeicher (ATP-Vorrat reicht Sekunden) und Energiefreisetzung bei der ATP-Bildung (diese ist endergonisch) (2 P).

Erwartungshorizont: a) Schritt 1 und 2 je 1 ATP: 2 ATP (1 P). b) Schritte 5 und 6 laufen je Glucose zweimal: 4 ATP gebildet − 2 ATP investiert = 2 ATP netto (2 P). c) hohe ATP-Konzentration: gehemmt; AMP-Anstieg: aktiviert; Citrat: gehemmt — allosterische Regulation, negative Rückkopplung (3 P). d) Substratkettenphosphorylierung: Die Phosphatgruppe wird von einem Zwischenprodukt direkt auf ADP übertragen (2 P).

Erwartungshorizont: a) Mit Pyruvat/Malat bricht der O₂-Verbrauch ein (80 → 6), mit Succinat kaum (90 → 88). Blockiert ist also ein Schritt, den nur NADH braucht: Komplex I (2 P). b) FADH₂ speist an Komplex II ein; Ubichinon, Komplex III und IV sind frei, die Elektronen erreichen den Sauerstoff (3 P). c) Substratkettenphosphorylierung 4 ATP + 2 FADH₂ · 1,5 ATP = 7 ATP (3 P). d) Bei Einstieg über Komplex II pumpt Komplex I nicht mit: ≈ 6 statt ≈ 10 H⁺ je Elektronenpaar, daher ≈ 1,5 statt ≈ 2,5 ATP (2 P).

Erwartungshorizont: a) \(\eta_\text{Z} = 32 \cdot 30{,}5 : 2870 = 976 : 2870 \approx 0{,}34 = 34\,\%\) (2 P). b) \(\eta_\text{ges} = 0{,}34 \cdot 0{,}50 = 0{,}17 = 17\,\%\) (2 P). c) \(E_\text{Glucose} = 4200 : 0{,}17 \approx 24\,700\,\mathrm{kJ}\); \(n = 24\,700 : 2870 \approx 8{,}61\,\mathrm{mol}\); \(m \approx 8{,}61 \cdot 180 \approx 1550\,\mathrm{g}\) (3 P). d) Rund 83 % werden Wärme (Energieentwertung, nicht Vernichtung); Wärme fällt bei beiden Umwandlungen an und muss über Haut und Schweiß abgegeben werden (3 P).

Erwartungshorizont: a) \(\Delta E^{\circ\prime} = 0{,}82 - (-0{,}32) = 1{,}14\,\mathrm{V}\); \(\Delta G^{\circ\prime} = -2 \cdot 96\,485 \cdot 1{,}14\,\mathrm{J\,mol^{-1}} \approx -220\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\) (2 P). b) \(\Delta E^{\circ\prime} = 0{,}82 - 0{,}25 = 0{,}57\,\mathrm{V}\); \(\Delta G^{\circ\prime} = -2 \cdot 96\,485 \cdot 0{,}57\,\mathrm{J\,mol^{-1}} \approx -110\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\) — die Hälfte der Gesamtenergie wird auf dieser letzten Stufe frei (2 P). c) Vom negativeren zum positiveren Potenzial; jeder Akzeptor hat die höhere Elektronenaffinität (2 P). d) Grenzen: keine räumliche Information (Pumpen, Membran), Standardbedingungen; zudem keine Zeitinformation, ungleich hohe Stufen (2 P).

Erwartungshorizont: a) Richtig: Gradient wird ohne ATP-Bildung abgebaut; mehr Nährstoffe werden oxidiert (Gewichtsverlust, Energieumsatz +50 %); die Energie wird Wärme (Temperaturanstieg im Material). Falsch: Hemmung von Komplex IV (der O₂-Verbrauch steigt) und höhere ATP-Bildung (3 P). b) 4 ATP aus Substratkettenphosphorylierung + 28 : 2 = 14 ATP aus der ATP-Synthase ≈ 18 ATP (2 P). c) Ablehnung, begründet mit nicht steuerbarer Thermogenese und geringer therapeutischer Breite (1 P).

Erwartungshorizont: a) 10 · 2 + 90 · 32 = 20 + 2880 = 2900 ATP (2 P). b) 900 · 2 + 100 · 32 = 1800 + 3200 = 5000 ATP (2 P). c) Richtig: mehr ATP insgesamt durch hohen Glucosedurchsatz; LDH regeneriert NAD⁺ für die Glykolyse. Falsch: Sauerstoffmangel (laut M7 ausreichend O₂) und höhere Ausbeute der Gärung (2 statt 32 ATP) (2 P). d) LDH-Hemmung trifft die NAD⁺-Regeneration, von der die Tumorzelle abhängt; zusätzlicher O₂ ändert nichts (sie gärt trotz O₂), Cyanid schädigt alle Zellen, mehr Glucose fördert den Tumor (2 P).