Lernmodul mit Lösungen für Aufgaben zum Thema: "Biomoleküle"

Roland Heynkes, 13.11.2022

Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, welche Aufgaben zum Lerntext Biomoleküle selbständig bearbeitet haben und nun ihre Antworten überprüfen wollen.

Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Was sind Biomoleküle?".
1 Definiere den Begriff Biomolekül!
Biomoleküle sind hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehende, von Lebewesen produzierte Moleküle.
2 Nenne die Biomoleküle unter unseren Nährstoffen!
Die Biomoleküle unter unseren Nährstoffen heißen Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Vitamine.
3 Beschreibe, wofür unsere Zellen die aus unseren Nährstoffen gewonnenen Zucker, Lipide und Aminosäuren nutzen!
Unsere Zellen nutzen die aus unseren Nährstoffen gewonnenen
4 Nenne die Monomere, in welche die in unserer Nahrung vorhanderen Kohlenhydrate, Lipide und Proteine durch die Verdauung zerlegt werden!
Durch die Verdauung zerlegt werden die in unserer Nahrung vorhanderen Kohlenhydrate, Lipide und Proteine in die Monomere Zucker, Glycerin und Fettsäuren sowie Aminosäuren.
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Diese Tabelle zeigt meinen Lösungsvorschlag zum Kapitel: "Funktionelle Gruppen".
5 Beschreibe die Eigenschaften der funktionellen Gruppen Hydroxygruppe, Aminogruppe und Carboxygruppe!
  1. Hydroxylgruppe bzw. Hydroxygruppe nennt man eine funktionelle Gruppe, die lediglich aus einem Sauerstoff-Atom und einem daran gebundenen Wasserstoffatom besteht. Weil das gemeinsame Elektronenpaar stark zum Sauerstoff hin gezogen wird, ist dieser in der Hydroxygruppe partiell negativ geladen, während der partiell positiv geladene Wasserstoff als Proton abgespalten werden kann. Die Hydroxygruppe ist also polar, reaktionsfreudig und leicht sauer. Der partiell negativ geladene Sauerstoff kann aber auch als Base fungieren und an einem seiner beiden freien Elektronenpaare beispielsweise ein Proton binden. Außerdem zieht eine Hydroxygruppe meistens das gemeinsame Elektronenpaar zu sich, wenn sie an ein Kohlenstoff-Atom gebunden ist.
  2. Aminogruppe nennt man eine funktionelle Gruppe, in der zwei Wasserstoffatome über einfache Elektronenpaar-Bindungen an ein Stickstoff-Atom gebunden sind (-NH2). Das Stickstoff-Atom zieht die gemeinsamen Elektronenpaare etwas zu sich hin, aber nicht stark genug, um eine Abspaltung von Protonen wahrscheinlich zu machen. Der partiell negativ geladene Stickstoff kann aber als Base fungieren und an seinem freien Elektronenpaar beispielsweise ein Proton binden. Außerdem kann das Stickstoff-Atom einer Aminogruppe sein freies Elektronenpaar zu dem Kohlenstoff-Atom herüber klappen, über das sie an den Rest des Moleküls gebunden ist.
  3. Carboxygruppe oder veraltet Carboxylgruppe heißt eine leicht sauer (im chemischen Sinne) reagierende funktionelle Gruppe (-COOH) vieler organisch-chemischer Moleküle, die aus einem Kohlenstoff-Atom (C) besteht, an dem eine Hydroxylgruppe (-OH) und über eine Doppelbindung ein Sauerstoff-Atom (=O) hängen.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Lipide sind eine wichtige Stoffklasse von Biomolekülen".
6 Nenne die Eigenschaft, an der man Lipide relativ leicht erkennen kann!
Man kann Lipide relativ leicht an der Eigenschaft erkennen,dass sie in Wasser schlecht lösliche Moleküle sind.
7 Erkläre die Ursache für diese Eigenschaft!
Die Ursache für diese Eigenschaft (die geringe Löslichkeit) ist, dass die unpolaren Anteile der Lipide nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen, deren Elektronegativität praktisch gleich ist, sodass die Atombindungen (das Bindungselektronenpaar) symmetrisch und die elektrischen Ladungen gleichmäßig verteilt bleiben.
8 Erkläre, warum die teuren fettreduzierten Nahrungsmittel nur für die Hersteller eine gute Idee sind!
Unsere Nahrung sollte nicht zu fettarm sein, weil wir Fett als wichtigen Baustoff für unseren Körper, für die Aufnahme bestimmter Vitamine und als Geschmacksträger brauchen. Darum werden Menschen auch nicht wirklich satt, bevor sie ausreichend Fett gegessen haben. Enthält unsere Nahrung zu wenig Fett, dann essen wir mehr und damit vor allem mehr Zucker. Deshalb kann eine zu fettarme Nahrung sogar dick machen, wenn man zu den vielen Menschen gehört, die überschüssige Energie in Fettzellen speichern. Dickmacher Nummer 1 ist nach dem heutigen Stand der Forschung nicht das Fett, sondern Zucker. Und nicht Cholesterin-reiche Nahrung führt zu hohen Cholesterin-Konzentrationen, sondern zuviel Zucker.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Zucker und andere Kohlenhydrate sind eine wichtige Stoffklasse von Biomolekülen".
9 Beschreibe den allgemeinen Aufbau aller Kohlenhydrate!
Schon der Name Kohlenhydrat lässt erkennen, dass wir es hier mit Molekülen zu tun haben, in denen es pro Kohlenstoff-Atom (C) ein Sauerstoff-Atom (O) und zwei Wasserstoff-Atome (H) gibt. Die allgemeine Formel für Kohlenhydrate heißt daher (COH2)n.
10 Nenne die Unterschiede zwischen Zuckern und anderen Kohlenhydraten!

Zucker im biologischen Sinne sind alle süß schmeckenden Mono- und Disaccharide.

Zu den Kohlenhydraten gehören alle Zucker sowie zusätzlich die Oligosaccharide und Polysaccharide. (Polysaccharide wie Zellulose oder Stärke schmecken nicht süß und sind deshalb keine Zucker.)

11 Erkläre, warum Zucker fast immer schädlich, Zellulose jedoch immer und Stärke in bestimmten Situationen nützlich für uns sind!
12 Nenne die beste und vielleicht einzig funktionierende Möglichkeit, nicht süchtig nach Zucker zu werden!
Die meisten Kinder bevorzugen süße Speisen. Sie vermissen aber nichts und entwickeln später auch keine suchtähnliche Vorliebe für Süßigkeiten, wenn kleinen Kindern keine Süßigkeiten angeboten werden.
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Diese Tabelle zeigt meinn Lösungsvorschlaäg zum Kapitel: "21 Aminosäure-Sorten sind die Bausteine all unserer Proteine".
13 Beschreibe den generellen Aufbau einer Aminosäure!
Generell sind Aminosäuren so aufgebaut, dass sie am zentralen C-Atom neben einem Wasserstoffatom eine leicht basische Aminogruppe und eine leicht saure Carboxylgruppe sowie einen Rest R besitzen. Der mit R angedeutete Rest ist bei jeder der 21 unterschiedlichen Aminosäuren menschlicher Proteine ein anderer.
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Diese Tabelle zeigt meinen Lösungsvorschlag zum Kapitel: "Peptide".
14 Definiere (Erkläre, unterscheide) die Begriffe Peptid, Dipeptid, Oligopeptid, Polypeptid und Protein!
Peptid nennt man eine unverzweigte organisch-chemische Verbindung von mindestens zwei Aminosäuren, wobei die Aminosäuren durch Peptidbindung miteinander verbunden sind. Ein Peptid aus zwei Aminosäuren heißt Dipeptid. Sind es mehrere Aminosäuren, dann heißt das Peptid auch Oligopeptid. Sind es viele Aminosäuren, dann heißt ein Peptid auch Polypeptid. Hat ein unverzweigtes Polypeptid eine Funktion, dann nennt man es Protein.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Proteine".
15 Erkläre, warum die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein so entscheidend wichtig ist!
Die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein ist so entscheidend wichtig, weil die Form (Struktur) und die Funktion eines Eiweißes von der Reihenfolge (Sequenz) der Aminosäuren in der Kette abhängen. Denn die Sequenz der Aminosäuren bestimmt, wie sich die Kette (das Protein) zusammenfaltet.
16 Erkläre, warum wir Proteine essen müssen!
Einige Aminosäuren können unsere Zellen nicht selbst herstellen. Da wir sie aber unbedingt brauchen, nennt man sie die essenziellen Aminosäuren. Um uns mit essenziellen Aminosäuren zu versorgen, müssen wir mit tierischen oder pflanzlichen Nahrungsmitteln Proteine aufnehmen und verdauen. Die Aminosäuren werden aus dem Dünndarm ins Blut aufgenommen und zu den Zellen transportiert, die daraus unsere eigenen Proteine aufbauen.
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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0