Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
1.
Bakterie kumulujące fosfor
W strefie beztlenowej obecne w ściekach bakterie fosforowe (np. Acinetobacter), które są
ścisłymi tlenowcami nie mogą oddychać w tych warunkach. Z drugiej strony obecność dużej
ilości pokarmu (szczególnie lotnych kwasów tłuszczowych - głównie octowego), ich
ulubionego pożywienia, jest tak atrakcyjna, ze zdobywają się na energię, aby je przyswoić i
zakumulować (w postaci polihydroksymaślanów lub poliwalerianianów) na "gorsze czasy",
gdy o pożywienie będzie trudniej.
2.
Wiązania wodorowe i znaczenie ich dla organizmów
Wiązanie takie może się wytworzyć między atomem elektroujemnym i atomem wodoru
połączonym kowalencyjnie z tlenem lub azotem. Atomy biorące udział w wiązaniu
wodorowym mogą się znajdować w dwóch częściach tej samej
cząsteczki lub należeć do różnych cząsteczek. Wiązania wodorowe decydują w znacznym
stopniu o właściwościach wody.
3.
Wydzielenie grupy
-aminowej od aminokwasu.
Głównym miejscem rozkładu aminokwasów u ssaków jest wątroba. Grupy -aminowe z
wielu różnych aminokwasów są przenoszone na -ketoglutaran, co prowadzi do otrzymania
glutaminianu. Ten z kolei ulega deaminacji oksydacyjnej, dając NH
4
+
. Przeniesienie grup -
aminowych z -aminowkasu na -ketokwas katalizują aminotransferazy.
4.
Kinetyka enzymów. Model Michaelisa-Mentena.
Kinetykę enzymów opisuje model M-M. Zasadniczym założeniem teorii MM jest
konieczność wytworzenia odwracalnego kompleksu między enzymem, a substratem: E + S
k1
k2
ES
k3
E+P. Kompleks ten podlega przemianie nieodwracalnej do produktu P z
uwolnieniem enzymu. Stężenie enzymu jest wielokrotnie mniejsze w porównaniu ze
stężeniem substratu i produktu, dlatego można przyjąć, że stężenie kompleksu ES jest stałe i
zależy od stężenia enzymów w strukturze. Im większe jest stężenie kompleksu ES, tym
więcej produktu powstanie.
5.Oksydacyjna deaminacja. (metabolizm aminokwasów)
W procesie deaminacji aminokwasu wydziela się amoniak, w wyniku czego powstaje -
ketokwas. Jednym z typów tego procesu jest deaminacja oksydacyjna. Enzymy mogą
współdziałać z NAD
+
lub NADP
+
względnie z FAD lub FMN. Najważniejszym przykładem
enzymów enzymów deaminujących, współdziałających z NAD
+
jest dehydrogenaza
glutaminianowa. Enzym ten katalizuje przemianę kwasu glutaminowego do -
ketoglutarowego i amoniaku. Podstawowe znaczenie dehydrogenazy glutaminianowej, przy
pełnej jej odwracalności, polega na wprowadzaniu amoniaku o związków organicznych oraz
na powiązaniu przemiany aminokwasów z cyklem kwasów trójkarboksylowych, w którym -
ketoglutaran jest produktem pośrednim.
6.Rola transaminacji.
Transmicja, w której może uczestniczyć wiele naturalnych aminokwasów, ma ogromne
znaczenie w przemianie materii, gdyż pozwala organizmowi oszczędnie gospodarować
azotem i wytwarzać aminokwasy z odpowiadających im szkieletów węglowych. Przemiana
ta, katalizowana przez enzymy zwane aminotransferazami, polega na przeniesieniu grupy
aminowej z aminokwasu na -ketokwas.
7.Tetrahydrofolian
Bardzo uniwersalny nośnik aktywowanych fragmentów jednowęglowych, odgrywa ważną
rolę w metabolizmie aminokwasów i nukleotydów Koenzym ten przenosi fragmenty
jednowęglowe o trzech wzajemnie zamiennych stanach utlenienia; najbardziej
zredukowanym – grupę metylową; w stanie pośrednim – grupę metylenową; bardziej
utlenionym – grupę formylową, formiminową i metenylową. Składa się z 3 grup:
podstawowej pterydyny, p-aminobenzoesanu i glutaminianu.
8.Synteza „de novo” pierścienia purynowego i pirymidynowego.
1
Ważnym etapem w syntezie nukleotydów purynowych de novo jest powstanie 5-
fosforybozyloaminy z PRPP i glutaminy. Grupa amidowa bocznego łańcucha glutaminy
wchodzi na miejsce grupy pirofosforanowej, związanej z C-1 PRPP, z odwróceniem
konfiguracji do , charakterystyczną dla normalnie występujących nukleotydów. Z
fosforybozyloaminą łączy się glicyna, dając rybonukleotyd glicynoamidu. Wiązanie
amidowe między grupą karboksylową glicyny i grupą aminową fosforybozyloaminy
powstaje kosztem ATP.
W syntezie nukleotydów pirymidynowych najpierw powstaje pierścień pirymidyny, który
następnie łączy się z rybozofosforanem tworząc nukleotyd pirymidynowy, odwrotnie niż w
sekwencji syntezy de novo nukleotydów purynowych. PRPP ponownie jest donorem reszty
rybozofosforanowej. Synteza pierścienia pirymidynowego zaczyna się od utworzenia
karbamoiloaparaginianu z karbamoilofosforanu i asparaginianu w reakcji katalizowanej przez
karbamoilotransferazę asparaginianową.
9.Porównać inhibitory kompetencyjne i niekompetencyjne.
Ihibicja - unieczynnienie enzymu przez inhibitor. Inhibicja odwracalna:
kompetencyjna
: inhibitor jest cząsteczką bardzo zbliżoną strukturalnie do właściwego
substratu, która pasuje do centrum aktywnego i wiąże się z enzymem. Nie jest na tyle
podobny do substratu, by go w pełni zastąpić. Nie dochodzi więc do reakcji i do wytworzenia
produktu. Enzym jest natomiast zablokowany dopóty, dopóki inhibitor pozostaje w miejscu
aktywnym.
niekompetencyjna
: inhibitor i substrat mogą się równocześnie wiązać z cząsteczką enzymu.
Działanie inhibitora niekompetycyjnego polega na zmniejszeniu liczby obrotów enzymu, a
nie na zmniejszeniu liczby cząstek enzymu. na skutek tego czas reakcji, w której następuje
przemiana substratu, jak i szybkość wytworzenia produktu końcowego, znacznie się wydłuża.
10.Porównać fotosystem I i fotosystem II.
Chociaż równanie fotosyntezy pozornie jest bardzo proste: 6CO
2
+ 6H
2
O—
energia świetlna
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
to w rzeczywistości proces ten jest niezwykle złożony i wymaga
współdziałania 2 fotosystemów. Fotosystem I (fosforylacja cykliczna) wytwarza potencjał
redukujący w postaci NADPH, a w pewnych warunkach wytwarza też ATP. Fotosystem II
(fosforylacja niecykliczna) rozszczepia wodą, produkuje wolny tlen i dostarcza reduktora.
11.Rola NAD
+
i NADP
+
w metabolizmie.
Wodory i elektrony odłączone od substancji przez odpowiednie dehydrogenazy w cyklu
Krebsa są przekazywane na główne akceptory elektronów, do których należy dwunukleotyd
nikotynamidoadeninowy NAD lub fosforan tego nukleotydu NADP. Większość
dehydrogenaz przekazująca elektrony na te właśnie przenośniki jest ściśle swoista i
współdziała z NAD lub NADP. Niektóre dehydrogenazy mogą przekazywać wodór i
elektrony na oba nukleotydy, jednak szybsze działanie wykazują zawsze we współdziałaniu
tylko z jednym z nich. Po przyjęciu H i elektronów od dehydrogenaz wymienione nukleotydy
redukują się do NADH lub NADH+H według reakcji: NAD
+
+H
+
+2e
-
NADH;
NADP
+
+2H
–2H
NADPH + H. NAD
+
jest koenzymem oksydoreduktaz. Pełni rolę
przenośnika elektronów. Rola NADP polega na podobnej reakcji odwracalnej, przenoszenia
wodoru jak w przypadku NAD.
12.Synteza i rozkład glikogenu-przez adrenalinę przykład kaskady AMP.
Metabolizm glikogenu w znacznym stopniu podlega wpływowi kilku hormonów. Insulina
indukuje syntezę glikogenu. Glukagon i adrenalina wyzwalają rozkład glikogenu. Adrenalina
silnie stymuluje rozpad glikogenu w mięśniach i w mniejszym stopniu w wątrobie.
Adrenalina i glukagon wiążą się do receptorów w błonie komórkowej komórek docelowych i
wyzwalają aktywację białka pobudzającego, której podjednostka połączona z GTP aktywuje
cyklazę adenylanową, enzym transbłonowy, który katalizuje przemianę ATP w cykliczny
AMP.
2
ROZKŁAD GLIKOGENU
(glikogeneza)
glikogen (n reszt) tPi glikogen (n-1 reszt) + glukoza – 1 – fosforan
fosforylaza glikozydowa – rozbija wiązania -1,4-glikozydowe i usuwa kolejno reszty
glukozy z nieredukującego końca (koniec z wolną grupą n-OH cząst. glikogenu)
enzym usuwający rozgałęzienia – usuwa wiązanie -1,6-glikozydowe w miejscach
rozgałęzienia
glukozo-1-fosforan
fosfoglukomutaza
glukozo-6-fosforan
– sam metabolizowany w szlaku
glikolizy w mięśniach (energia)
+ H
2
O + glukozo-6-fosfataza
glukoza + Pi
: w wątrobie glukoza dyfunduje do krwi,
utrzymuje się w możliwie stałym stężeniu.
SYNTEZA GLIKOGENU (GLIKOGENOGENAZA)
UTP+glukozo-1-fosforan
UDP-glukoza + PPi
PPi + H
2
O
2Pi + energia.
UTP = urydyno-trifosforan.
Syntaza glikogenowa przenosi reszty glikozylowe z UDP-glukozy do gup C
4
OH przy końcu
nieredukującym cząsteczki glikogenu tworząc wiązania -1,4-glikozydowe.
Gdy pewna liczba cząstek glukozy zostanie już połączona w prosty łańcuch, enzym
rozgałęziający rozcina jedno wiązania -1,4-glikozydowe i przenosi odcinek (ok. 7 reszt) do
bardziej wewnętrznego miejsca cząsteczki i go przyłącza przez wiązania -1,6-glikozydowe
Równoczesna synteza i degradacja glikogenu powoduje netto hydrolizę UTP.
13.Rozkład puryn i pirymidyn.
U człowieka puryny są rozkładane do moczanu i wydalany z moczem.
14.Glukoneogeneza (rola, przebieg, własności). Czy jest to proces odwrotny do
glikolizy?
Jest syntezą glukozy z prekursorów nie będących cukrowcami. Odgrywa on ważną rolę w
mózgu, dla którego glukoza stanowi podstawowy materiał energetyczny. Odgrywa również
ważną rolę podczas intensywnego wysiłku organizmu. Podczas glukoneogenezy pirogronian
przekształca się w glukozę. Niecukrowcowe prekursory wchodzą na szlak glukoneogenezy
głównie jako pirogronian, szczawiooctan i fosforan dihydroksyacetonu. Najważniejszymi
prekursorami niecukrowcowymi glukozy są mleczan, aminokwasy i glicerol. Głównym
miejscem glukoneogenezy jest wątroba i nerki. Utrzymują one stały poziom we krwi, skąd
cukier ten pobierają intensywnie metabolizujące go mięśnie i mózg.
15.Rola NAD
+
i cytochromów w procesie oddychania.
Cytochromy są białkami transportującymi elektrony w łańcuchu oddechowym, które
zawierają hem jako grupę prostetyczną. Rola cytochromów w łańcuchu oddechowym polega
na utlenieniu zredukowanych koenzymów flawionowych.
NAD
+
dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy jest głównym akceptorem elektronów w
reakcjach utleniania substratów oddechowych. Reaktywną część NAD
+
stanowi jego
pierścień nikotynoamidowy, pochodna pirydynowa. W reakcji utleniania substratu
nikotynoamidowy pierścień NAD
+
przyjmuje jon wodorowy i dwa elektrony, które są
ekwiwalentem jonu hydroniowego.
16.Cykl mocznikowy w metabolizmie i procesie syntezy aminokwasów.
Część grup NH
4
+
powstających przez rozkład aminokwasów jest używana w biosyntezie
związków azotowych. U większości kręgowców nadmiar NH
4
+
jest przekształcany w
mocznik i wydalany. Ptaki i gady przed wydaleniem NH
4
+
przekształcają go w kwas
moczowy, a niektóre zwierzęta wydalają go bezpośrednio. Cykl mocznikowy jest tzw.
cyklicznym torem metabolicznym. W moczniku 1 atom azotu pochodzi z NH
4
+
a drugi z
asparaginianu. Atom węgla w moczniku pochodzi z CO
2
. Nośnikiem atomów węgla i azotu
wchodzących w cykl mocznikowy jest ornityna – aminokwas, który nie stanowi jednostki
budulcowej białek.
3
17.Wiązania kowalencyjne i jonowe. Porównać.
Atomy mogą uzyskać stabilniejszy układ elektronów w zewnętrznej powłoce elektronowej
przez oddziaływanie z innymi atomami. Gdy elektrony są przekazywane z jednego atomu na
drugi, tworzy się wiązanie jonowe. Wiązanie kowalencyjne powstaje, jeśli elektrony są
wspólnie użytkowane przez dwa atomy. Często tworzą się wiązania kowalencyjne, w których
elektrony są częściowo przesunięte w kierunku jednego z atomów (nierówny udział w
użytkowaniu elektronów), tworzy się wówczas wiązanie kowalencyjne spolaryzowane.
Atomy połączone dwoma lub więcej wiązaniami kowalencyjnymi nie mogą się swobodnie
obracać wokół osi wiązania.
18.Jakie produkty metaboliczne tłuszczy lipidów wpływają na metabolizm glikolizy?
Tłuszcze stanowią wyjątkowo bogatą w energię i mogącą ulec w miarę potrzeby szybkiemu
uruchomieniu rezerwę odkładaną w tkankach żywych organizmów.
19.Cykl pentozofosforanowy rola i przebieg
Reakcja sumaryczna przekształcania glukozy w pirogronian: glukoza + 2P
i
+ 2 ADP + 2
NAD
+
2 cząsteczki pirogronianu + 2 ATP + 2 NADH + 2H
+
+ 2 H
2
O. W ten sposób
podczas tego przekształcenia w dwie cząsteczki pirogronianu powstają dwie cząsteczki ATP.
Porównując z wydajnością utleniania cukru w cyklu pentozofosforanów, glikoliza łącznie z
dalszym utlenieniem pirogronianu do CO
2
i H
2
O jest procesem bardziej wydajnym
energetycznie.
20.Rola dUMP (metylacji deoksyurydylanu).
Uracyl nie jest składnikiem DNA. Natomiast DNA zawiera tyminę, metylowany analog
uracylu. Deoksyurydylan (dUMP) jest metylowany do deoksytymidalanu (dTMP) w reakcji
katalizowanej przez syntazę tymidylanową. Donorem grupy metylowej w tej reakcji jest
pochodna tetrahydrofiolianu. Grupa metylowa wprowadzona jest do deoksyurydylanu jest
bardziej zredukowana niż grupa metylenowa.
21.Rola FAD i FMN. Jakie ma znaczenie w metabolizmie komórki?
Są to nukleotydy flawinowe. Są pierwszymi akceptorami wodoru w łańcuchu oddechowym.
Dinukleotyd flawinoadeninowy FAD jest syntezowany z ryboflawiny i dwóch cząsteczek
ATP. Ryboflawina ulega fosforylacji przez ATP do mononukleotydu flawinowego FMN.
Reaktywną częścią FAD jest jego pierścień izoalaksazynowy. FAD, podobnie jak NAD
+
może przyjmować dwa elektrony. Czyniąc to FAD, w przeciwieństwie do NAD
+
, wiąże
proton tak samo, jak jon hydroniowy. FMN może przyjmować jeden elektron (albo FMNH
2
może oddawać jeden elektron), tworząc pośrednią formę rodnika semichinonowego.
Ryboflawina jest składnikiem FMN i FAD.
22.Synteza kwasów tłuszczowych.
Synteza rozpoczyna się od karboksylacji acetylo-CoA prowadzącej do malonylo-CoA. W
reakcji tej katalizowanej przez karboksylazę acetylo-CoA zawierającą biotynę jest zużywany
ATP. Intermediaty syntezy kwasów tłuszczowych są związane z białkowym nośnikiem grup
acetylowych (ACP) przez kowalencyjne wiązanie z siarką jego fosfopantoteinowej grupy
prostetycznej. Acetylo-ACP i malonylo-ACP kondensują tworząc acetoacetylo-ACP; reakcja
ta jest napędzana przez uwalnianie CO
2
z aktywowanej jednostki malonylowej. Po tym etapie
następuje redukcja, dehydratacja i druga redukcja; reduktorem tutaj jest NADPH. Utworzony
w ten sposób butyrylo-ACP wchodzi w następny cykl elongacji, rozpoczynający się od
dołączenia jednostki dwuwęglowej, pochodzącej z cząsteczki malonylo-CoA. Siedem cykli
elongacji prowadzi do palmitoilo-ACP; jego hydroliza daje palmitynian.
23.IMP.
IMP jest inhibitorem (obok AMP i GMP) biosyntezy nukleotydów purynowych przez
sprzężenie zwrotne. Inozynian jest miejscem rozgałęzienia w syntezie AMP i GMP. Reakcje
prowadzące dalej z inozynianu są miejscami inhibicji przez sprzężenie zwrotne. AMP
4
hamuje przemianę inozynianu w adenylobursztynian, swój bezpośredni prekursor. Podobnie
GMP jest inhibitorem przejścia inozynianu w bezpośredni prekursor – ksantylan.
24.Synteza NAD, FAD, koenzymów kwasów nukleinowych.
Synteza NAD
(dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego) zaczyna się od utworzenia
rybonukleotydu nikotynowego z nikotynianu i PRPP. Potem z ATP zostaje przeniesiona
reszta ANP na rybonukleotyd nikotynianu i tworzy się deamido-NAD+. Końcowym etapem
jest przeniesienie grupy amidowej glutaminy na grupę karboksylową nikotynianu i
utworzenie NAD
+
.
FAD
jest syntetyzowany z ryboflawiny i dwóch cząsteczek ATP. ryboflawina + ATP ->
ryboflawino-5-fosforan
+
ADP,
ryboflawino-5-fosforan
+
ATP
dwunukleotyd
flawinoadeninowy + PP
i
.
Synteza koenzymu A
zaczyna się fosforylacją pantotenianu za 4-fosfopantotenian, który
przyłącza grupę aminową z cysteiny i po odszczepieniu CO
2
powstaje 4-fosfopantoteina.
Potem zostaje przniesiona z ATP reszta ANP tworząc defosfokoenzym A. Następuje
fosforylacja tego związku kosztem ATP, który przechodzi w ADP, co prowadzi do powstania
koenzymu A.
25.Fermentacja mleczanowa i alkoholowe - porównanie.
Organizmami zdolnymi do fermentacji alkoholowej są w pierwszym rzędzie drożdże oraz
niektóre pleśnie. Organizmy te zawierają komplet enzymów łańcucha glikolizy oraz
zasadnicze dla fermentacji alkoholowej enzymy: dekarboksylazę pirogronianową i
dehydrogenazę alkoholową. Enzymy te katalizują kolejno dekarboksylację pirogronianu do
aldehydu octowego i przeniesienie na ten związek atomów wodoru z NADH, powstałego
przez uwodorowanie NAD
+
przy utlenianiu gliceraldehydo-3-fosforanu. Fermentacja
alkoholowa może być modyfikowana w celu innych niż alkohol etylowy produktów
końcowych.
Mleczanowa.
W mięśniach zwierząt wykonujących intensywną pracę tlenowy rozkład glikogenu, który
dostarcza energii musi być często, z powodu niedostatku tlenu, zastąpiony beztlenowym
procesem glikolizy – fermentacją mleczanową. W wyniku tego tworzy się pirogronian, który
w warunkach beztlenowych jest akceptorem atomów wodoru z NADH i po ich przyłączeniu
przechodzi w kwas mlekowy.
26.Rozkład palmitynianu. Obliczyć ilość ATP, jaka powstanie w wyniku jego
utlenienia?
Oblicza się ilość energii uzyskiwanej w procesie utleniania kwasu tłuszczowego. W każdym
cyklu reakcji łańcuch acylo-CoA ulega skróceniu o dwa atomy węgla i powstaje NADH,
FADH
2
oraz acetylo-CoA.
C
n
acylo-CoA+FAD+NAD
+
+H
2
O+CoAC
n-2
-acyloCoA+FADH
2
+NADH + acetylo-CoA +
H
+
. Degradacja palmitoilo-CoA wymaga siedmiu reakcji. (C
16
-acylo-CoA). Podczas
siódmego cyklu C
4
-ketoacylo-CoA ulega tiolizie do dwóch cząsteczek acetylo-CoA.
pamitoilo-CoA + 7FAD + 7NAD
+
+ 7CoA + 7H
2
O 8 acetylo-CoA + 7FADH
2
+ 2 NADH
+ 7H
+
. Podczas utleniania każdej cząsteczki NADH w łańcuchu oddechowym powstaje 2,5
cząsteczki ATP, a 1,5 cząsteczki ATP na skutek utleniania każdej cząsteczki FADH
2
,
ponieważ jej elektrony wchodzą do łańcucha oddechowego na poziomie ubichinonu.
Utlenienie acetylo-CoA w cyklu kwasu cytrynowego prowadzi do wytworzenia 10
cząsteczek ATP. Podczas całkowitego utlenienia pamitoilo-CoA powstaje zatem cząsteczek
ATP: 10,5 z siedmiu FADH
2
, 17,5 z siedmiu NADH i 80 z ośmiu cząsteczek acetylo-CoA, co
w sumie daje 108 cząsteczek ATP. W procesie aktywacji palmitynianu (wiązanie go z
koenzymem A_ zużywane są dwa wysokoenergetyczne wiązania fosforanowe. Więc zupełne
utlenienie pamitynianu dostarcza netto 106 cząsteczek ATP.
27.Rola kwasu cytrynowego
5