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Biochemie / Optik / Gasgesetze

Der Bereich Biochemie beschäftigt sich mit Polypeptid- und DNA-/RNA Sequencern. Der Bereich Optik umfaßt einige grundlegende optische Methoden. Der Bereich Gasgesetze umfaßt elementare Berechnungen, wie Boyle-Mariotte, Gay-Lussac und die Zustandsgleichung idealer Gase.

Zusätzlich findet man hier noch einige besondere chemische Verfahren.

- Polypeptid-Sequencer

- DNA-/RNA-Sequencer

- Laden/Speichern Biochemie

- Optische Methoden

- Gasgesetze

- Verteilungsgleichgewicht

- Viskosität bestimmen


Eingabeformate für Polypeptidketten

Der sogenannte Polypeptid-Parser zur Untersuchung der Eingabe läßt dem Benutzer eine sehr große Eingabefreiheit. Jeder kann sich die für ihn bequemste Eingabeform aussuchen.

Eingabeformate:

Aminosäure-Abkürzungen sind stets 3 Zeichen lang, wobei der 1. Buchstabe immer groß geschrieben wird. Die nachfolgenden 2 Buchstaben sind immer klein zu schreiben.

Beispiel: Ser, Val oder Pro.

Polypeptidketten können als ASCII-Datei (.SEQ) geladen oder bei kurzen Ketten bis 250 Zeichen auch direkt eingegeben werden. Polypeptid-Dateien dürfen mehrere MByte groß sein, solange Ihr Windows genügend globalen Speicher freigibt (max. 16 MB).

Eingabeformate Polypeptide:

Aminosäuren dürfen direkt aneinander gehängt werden oder durch Minus- bzw. Punktzeichen getrennt sein

Beispiele:

1.) AsnProGluPhe

2.) Asn-Pro-Glu-Phe

3.) Asn.Pro.Glu.Phe

4.) AsnPro-Glu.Phe   usw.

- mehrfach vorkommende Aminosäuren dürfen zusammengefaßt werden

Beispiel:  Asn-Phe-Asn-Asn-Tyr-Phe

           z.B. in Asn3-Phe2Tyr

Polypeptid-Dateien dürfen auch Zeilenumbrüche (CR/LF) enthalten. Bei dieser ASCII-Editor-Schreibweise ist darauf zu achten, daß Aminosäure-Abkürzungen mit deren Indizes nicht einfach mittendrin getrennt werden dürfen

Beispiel mit entsprechender Eingabe:

       Phe-Leu-Cys-His-Ala-Leu

               |

           Gly-Cys-Glu-Val

Eingabe: z.B. Phe-Leu2-Cys2-His-Ala-Gly-Glu-Val

Ausgleichsatome addieren     : H4O2   (2*H2O für Peptidenden)

Ausgleichsatome subtrahieren : H2     (1 Cystinbrücke -2H)

Ausgabe :

Molmasse : 1107.3250

Element     Atomanzahl      Elementanteil in %

C           48                52.066

H           74                 6.736

O           14                20.228

N           12                15.179

S            2                 5.791

Darunter folgt eine Liste aller Aminosäuren der Sequenz mit ihren Anzahlen.

Anmerkung:

Folgende Sonderformen von Abkürzungen werden von LCS zusätzlich unterstützt:

Ileu statt Ile, GluNH2 statt Gln und AspNH2 statt Asn

- Biochemie-Hauptmenü

- Polypeptid-Sequenzen


Gay-Lussac-Gesetz

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze Gay-Lussac

Bestimmung der Temperatur oder des Volumens aus dem Gay-Lussac-Gesetz

Gay-Lussac :    T1/T2 = V1/V2

- Fall 1 : T2 = V1/V2 * T1

- Fall 2 : V2 = T2/T1 * V1

- Gasgesetze

- Biochemie-Hauptmenü


DNA-/RNA-Sequencer

Biochemie-Fenster

-> Menüpunkt Molmasse/Elementanteile Nucleotid-Sequenzen (Taste F9)

Mit dem Menüpunkt können auf sehr einfache Weise die Molmasse und die Elementanteile von Nucleotidsequenzen bestimmt werden.

Die entsprechenden DNA-/RNA-Abkürzungen finden Sie unter dem Menüpunkt Nucleotid-Übersicht.

Die funktionellen Gruppen sind in der Berechnung ungeladen, jede Phosphatgruppe ist einfach negativ geladen.

Neben der Eingabe der Nucleotid-Sequenz, kann man zusätzlich Ausgleichsatome addieren bzw. subtrahieren.

- Nucleotid-Eingabeformate

- Ausgleichsatome addieren/subtrahieren

- Biochemie-Hauptmenü


Optische Methoden

Biochemie-Fenster

-> Menüpunkt Optische Methoden

Hinter diesem Menüpunkt verbergen eine ganze Reihe von Berechnungen aus dem Bereich Photometrie.

- Extinktion <-> Transmission

- Lambert-Beersches Gesetz

- Molare Drehung

- Molarer Extinktionskoeffizient


Gasgesetze

Das Gebiet Gasgesetze umfaßt elementare Umrechnungen aus dem Bereich der Gase.

- Molvolumen <-> Mol

- Boyle-Mariotte-Gesetz

- Gay-Lussac-Gesetz

- Zustandsgleichung idealer Gase

- Molmassenbestimmung von Gasen


Polypeptid-Sequencer

Biochemie-Fenster

-> Menüpunkt Molmasse/Elementanteile Polypeptid-Sequenzen (Taste F8)

Mit dem Menüpunkt können auf sehr einfache Weise die Molmasse und die Elementanteile von Aminosäuresequenzen bestimmt werden.

Die entsprechenden Aminosäure-Abkürzungen finden Sie unter dem Menüpunkt Aminosäuren-Übersicht.

Als Grundstruktur einer Aminosäure geht der Sequencer von folgender Struktur aus :

                 -NH-CH-CO-

                     |

                     R

Die funktionellen Gruppen der Aminosäuren werden für die Berechnung als ungeladen angesehen.

- Eingabeformate für Polypeptidketten

- Ausgleichsatome addieren/subtrahieren

- Biochemie-Hauptmenü


Ausgleichsatome addieren/subtrahieren

Zu Polypeptidketten bzw. DNA-/RNA-Sequenzen können zusätzlich Ausgleichsatome addiert oder subtrahiert werden.

Dies wird benötigt, um die Kettenenden mitzuberücksichtigen.

1. Polypeptid-Sequenzen:

Der Formelparser für diese Ausgleichsatome ist eingeschränkt. Die Formel ist als Summenformel ohne Klammern zu schreiben. Bei Polypeptidketten sind nur die Atome C, H, O, N und S zugelassen !

So können auch Cystin-Brücken (S-S) mitberücksichtigt werden.

Beispiel: H2O2 addieren

2. Nucleotid-Sequenzen (DNA/RNA):

Der Formelparser für diese Ausgleichsatome ist eingeschränkt. Die Formel ist als Summenformel ohne Klammern zu schreiben. Bei Nucleotidketten sind nur die Atome C, H, O, N und P zugelassen !

- Polypeptid-Sequencer

- DNA-/RNA-Sequencer

- Biochemie-Hauptfenster


Laden/speichern Biochemie

Biochemie-Fenster

-> Laden biochem. Sequenz  (Taste F1)

Biochemie-Dateien haben die Endung .SEQ. Dies gilt sowohl für Polypeptide als auch für DNA-/RNA-Nucleotidketten. Beachten Sie, daß die spezifischen Sequenz-Parser immer das richtige Format erwarten. Ein DNA-Parser mag keine RNA oder Polypeptidkette usw.

Biochemie-Dateien dürfen mehrere MByte groß sein, solange Ihr Windows genügend globalen Speicher freigibt (max. 16 MB).

Die Dateien liegen im ASCII-Format vor und können leicht von anderen Programmen generiert werden. Falls Zeilenumbrüche (CR/LF) verwendet werden, dürfen diese nur nach einer Aminosäure bzw. einem Nucleotid und dessen Index umbrechen.

Biochemie-Fenster

-> Speichern biochem. Sequenz (Taste F2)

Gespeichert werden nur die kurzen direkten Biochemie-Eingaben von der Biochemie-Eingabe (Taste F5). Längere geladene Sequenzen werden nicht erneut abgespeichert. Ich gehe davon aus, daß diese Sequenzen von Ihnen automatisch per Software generiert werden. Im allgemeinen sollte heute praktisch jeder Wissenschaftler so einen einfachen ASCII-Konverter als Programm selber schreiben können.

Manuell eingegebene Biochemie-Sequenzen werden automatisch im Biochemie-Fenster angezeigt. Dies gilt nicht für geladene Sequenzen !

Fehlermeldungen:

Finden die LCS-Parser eine Unstimmigkeit, so wird sofort abgebrochen. Die Nummer des fehlerhaften Zeichens wird eingespiegelt (z.B. Fehler bei Zeichen Nr. 40). Bei automatisch erzeugten Dateien sollten solche Fehler nicht vorkommen. Tippfehler gibt es also praktisch nur in den eigenen Handeingaben per Biochemie-Eingabe. Rufen Sie dazu nocheinmal die Eingabe per Taste F5 auf und korrigieren Sie die Unstimmigkeit.

Die direkte Biochemie-Eingabe erlaubt max. 250 Zeichen lange Sequenzen. Alles was mehr umfaßt, muß als ASCII-Datei (.SEQ) geladen werden. Im simpelsten Fall wird diese per Hand mit dem MS-DOS Texteditor EDIT (ein "Gates-Supertool", was bei jedem ATARI-User zu Schüttelfrost führt") erstellt.

Beachten Sie:

Der Editor muß echten ASCII-Code erzeugen. MS-WRITE oder WORKPAD erzeugen teilweise Sonderformate (z.B. WRI oder RTF), die nicht verwendet werden dürfen.

- Biochemie-Hauptmenü


Nucleotid-Eingabeformate

Eingabeformate:

RNA-Nucleotide

AMP, GMP, CMP, UMP oder alternativ A,G,T,U (Monophosphate)

DNA-Nucleotide

dAMP, dGMP, dCMP, dTMP oder alternativ A,G,C,T (Monophosphate)

Eingabeformate Nucleotidketten:

Nucleotide dürfen direkt aneinander gehängt werden oder durch Minus- bzw. Punktzeichen getrennt sein. DNA- und RNA-Sequenzen dürfen nicht gemischt werden.

Beispiele:

1.) AMP-CMP-GMP-UMP

2.) dAMP.dTMPdCMP

3.) A-G-T-U

4.) AGCT usw.

- mehrfach vorkommende Nucleotide dürfen zusammengefaßt werden

Beispiel: T-C-T-C-A-A-G-T oder A2T3C2G oder A2-T3-C2-G

Nucleotid-Dateien dürfen auch Zeilenumbrüche (CR/LF) enthalten. Bei dieser ASCII-Editor-Schreibweise ist darauf zu achten, daß Nucleotid-Abkürzungen mit deren Indizes nicht einfach mittendrin getrennt werden dürfen.

Nucleotidketten können als ASCII-Datei (.SEQ) geladen oder bei kurzen Ketten bis 250 Zeichen auch direkt eingegeben werden. Nucleotid-Dateien dürfen mehrere MByte groß sein, solange Ihr Windows genügend globalen Speicher freigibt (max. 16 MB).

Beispiel-Eingabe: G-C5-A3-T   (DNA)

Ausgleichsatome addieren     :     (hier mal nicht eingeben,

Ausgleichsatome subtrahieren :      einfach leer stehen lassen)

Ausgabe :

Molmasse : 2968.8705

Element     Atomanzahl      Elementanteil in %

C           94                 38.030

H          111                  3.769

O           58                 31.257

N           35                 16.512

P           10                 10.433

Darunter folgt eine Liste aller Nucleotide der Sequenz mit ihren Anzahlen.

- DNA-/RNA-Sequencer

- Biochemie-Hauptmenü


Boyle-Mariotte-Gesetz

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze Boyle-Mariotte

Bestimmung des Drucks oder des Volumens aus dem Boyle-Mariotte-Gesetz

Boyle-Mariotte:    p1/p2 = V2/V1

- Fall 1 : p2 = p1*V1/V2

- Fall 2 : V2 = p1*V1/p2

- Gasgesetze

- Biochemie-Hauptmenü


Extinktion <-> Transmission

Biochemie-Fenster

-> Optische Methoden -> Extinktion<->Transmission

Umrechnung der Extinktion (optische Dichte) in die Transmission (Durchlässigkeit) und umgekehrt

Extinktion = -lg(Transmission);

Beispiel: Extinktion E = 2

Ergebnis: Transmission T% = 1%   (T = 0.01)

- Optische Methoden

- Biochemie-Hauptmenü


Lambert-Beersches Gesetz

Biochemie-Fenster

-> Optische Methoden

-> Lambert-Beersches Gesetz (Konzentration c)

Das Lambert'sche Gesetz drückt eine lineare Beziehung zwischen der Extinktion und der Konzentration aus.

Formel: c = E / e * d

Beispiel:

Extinktion : 0.2

Molarer Extinktionskoeffizient e in l/mol*cm : 0.1

Schichtdicke der Küvette in cm               : 1

Ausgabe: Konzentration c = 2 mol/l

Biochemie-Fenster

-> Optische Methoden

-> Lambert-Beersches Gesetz (Masse m)

Formel:  m = E*V*M / e*d         (M = Molmasse)

Beispiel:

Formel eingeben                            : NaCl

Extinktion E                               : 0.2

Molarer Extinktionskoeffizient in l/mol*cm : 0.1

Volumen des Meßkolbens in ml               : 10

Schichtdicke der Küvette in cm eingeben    : 1

Ausgabe: Masse in g : 1.1688

Anmerkung: Für komplexe Formeln können Sie sich auch einen Formelmacro definieren.

- Optische Methoden

- Biochemie-Hauptmenü


Molare Drehung

Biochemie-Fenster

-> Optische Methoden -> Molare Drehung

Beispiel:

Formel eingeben              : C6H5OH

Spezifische Drehung in Grad  : 30

Masse in g                   : 10

Volumen der Lösung in ml     : 10

Ausgabe:  Molare Drehung in Grad*mol/l : 3.6096

Anmerkung: C6H5OH ist willkürlich gewählt, um ein Beispiel zu konstruieren.

- Optische Methoden

- Biochemie-Hauptmenü


Molarer Extinktionskoeffizient

Biochemie-Fenster

-> Optische Methoden -> Extinktionskoeffizient

2 Berechnungsformeln: e = E/(d*c)

                      e = E*M*V/(m*d)

Beispiel: (Berechnung 1)

Extinktion E                   : 0.250

Schichtdicke der Küvette in cm : 1

Konzentration in mol/l         : 0.15

Ausgabe: e in l/mol*cm : 1.6666

Eingabe: (Berechnung 2):

- Formel eingeben

- Extinktion E

- Masse in mg

- Volumen des Meßkolbens in ml

- Schichtdicke der Küvette in cm eingeben

- Optische Methoden

- Biochemie-Hauptmenü


Viskosität bestimmen

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze/Sonstiges -> Viskosität bestimmen

Die dynamische Viskosität, auch Zähigkeit genannt, ist der innere Widerstand, den Teilchen in einer Flüssigkeit ihrer Verschiebung entgegensetzen.

Viskosität = K*(DK-DF)*t

Eingaben :

- Dichte der Flüssigkeit DF in g/cm^3

- Dichte der Kugel DK in g/cm^3

- Kugelkonstante K in mPa*s*cm^3/(g*s)

- Fallzeit t der Kugel in s

Ausgaben :

- Dynamische Viskosität in Pa*s

- Hauptmenü Biochemie


Zustandsgleichung idealer Gase

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze -> Zustandsgleichung

Berechnungen aus der Zustandsgleichung für ideale Gase

Zustandsgleichung :  T2/T1*V1 = P2/P1*V2

3 Fälle können berechnet werden :

1.T2 = f(T1,V1,V2,P1,P2)

2.P2 = f(T1,T2,V1,V2,P1)

3.V2 = f(T1,T2,V1,P1,P2)

- Gasgesetze

- Biochemie-Hauptmenü


Molmassenbestimmung von Gasen

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze -> Molmasse von Gasen

Die Molmasse wird in diesem Fall aus folgender Formel hergeleitet :

Molmasse = m*R*T/PV

Eingaben :

- Temperatur in K

- Masse in g

- Druck in kPa

- Volumen in Liter

- Gasgesetze

- Biochemie-Hauptmenü


Molvolumen <-> Mol

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze -> Mol in Molvolumen

Das Molvolumen eines idealen Gases beträgt 22.411383 Liter  bei 1013.25 hPa.

LCS kennt eine ganze Reihe von realen Gasen, deren Molvolumen etwas von dem des idealen Gases abweicht. Sollte LCS Ihr Gas nicht kennen, werden die Werte des idealen Gases eingesetzt.

Eingabe :

Formel      : N2

Anzahl Mole : 2.5

Ergebnis : 2.5 mol Stickstoff = 56.005 Liter

Anmerkung:

Stickstoff, Sauerstoff usw. sind als N2, O2 usw. in der Formeleingabe einzugeben.

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze -> Molvolumen in Mol

- die umgekehrte Rechnungsrichtung, wie oben

Eingabe :

- Formel

- Anzahl Liter

- Gasgesetze

- Biochemie-Hauptmenü


Verteilungsgleichgewicht

Biochemie-Fenster

-> Gasgesetze/Sonstiges -> Verteilungsgleichgewicht

Nernstscher Verteilungssatz:

Das Verhältnis eines in 2 Lösungsmitteln gelösten Stoffes ist im Gleichgewichtszustand konstant.

1. Bestimmung der Stoffmenge n nach x Extraktionen:

Durch Extrahieren mit einem Lösungsmittel kann man eine Substanz aus einer Ursprungslösung gewinnen. LCS kann die Stoffmenge n berechnen, die nach einer bestimmten Anzahl von Extraktionen mit stets dem gleichen reinen Lösungsmittelvolumen gewonnen werden kann.

Eingaben :

- Volumen der Ursprungslösung in Liter

- Volumen des reinen Lösungsmittels in Liter

- Stoffmenge in der Ursprungslösung in mol

- Verteilungskoeffizient K (temperaturabhängig)

- Anzahl der Extraktionen (mind. 1)

Ausgaben :

- Gewonnene Stoffmenge n in mol

2. Bestimmung der Extraktionsanzahl für best. %-Gehalt:

LCS kann die Anzahl der Extraktionen bestimmen, die mind. nötig sind, um einen bestimmten Prozentanteil einer Substanz aus einer Lösung zu extrahieren.

Eingaben :

- Volumen der Ursprungslösung in Liter

- Volumen des reinen Lösungsmittels in Liter

- Stoffmenge in der Ursprungslösung in mol

- Verteilungskoeffizient K (temperaturabhängig)

- Gewünschter Prozentgehalt der Substanz (< 100%)

Ausgaben :

- Anzahl der erforderlichen Extraktionen

- Hauptmenü