Lista 5 – E n z y m y : p o d s t a w o w e p o j ę c i a i k i n e t y k a

- 1 z 3 -

B

IOCHEMIA

I

–

ĆWICZENIA

LISTA 5

do wykładu dr. hab. inż. P. Dobryszyckiego

E n z y m y : p o d s t a w o w e p o j ę c i a i k i n e t y k a

1. Co tworzy kombinacja apoenzymu z kofaktorem? Jakie są rodzaje ko faktorów? Co rozróżnia

grupę prostetyczną od kosubstratu?

2. Które z poniższych stwierdzeń jest poprawne? Zmiana energii swobodnej reakcji:

(a) jeżeli jest ujemna to umożliwia spotaniczne zachodzenie reakcji.
(b) jeżeli jest pozytywna to umożliwia spotaniczne zachodzenie reakcji.
(c) jest większa niż zero kiedy reakcja jest w stanie równowagi.
(d) Określa szybkość w której reakcja osiągnie równowagę.

3. Jeżeli standardowa zmiana energy swobodnej (ΔG°) dla reakcji wynosi 0, to które z poniższych

stwierdzeń o reakcji są prawdziwe?

(a) Entropia (ΔS°) reakcji wynosi 0.
(b) Entalpia (ΔH°) reakcji wynosi 0.
(c) Stała równowagi dla reakcji wynosi 0.
(d) Reakcja jest w równowadze.
(e) Stężenia substratów i produktów wynoszą 1 M w równowadze.

4. Enzym izomeraza triozofosoforanowa katalizuje następującą reakcję:

ΔG°' dla tej reakcji wynosi 1.83 kcal/mol. W świetle tych informacji, które z poniższych stwierdzeń
są prawidłowe?

(a) Reakcja będzie przebiegać spontanicznie od lewej do prawej strony w standardowych warunkach.
(b) Stała szybkości reakcji w kierunku odwrotnym jest wyższa niż stała szybkości reakcji w kierunku do

przodu w stanie równowagi.

(c) Stała równowagi w warunkach standardowych faworyzje syntezę cząsteczki po lewej stronie,

fosfodihydroksyaceton?

(d) Dane podane w zadaniu wystarczają do obliczenia stałej równowagi reakcji.
(e) Dane podane w zadaniu wystarczają do obliczenia stałej szybkości k

1

.

5. Fosdorylaza glikogenu, enzyme zaangażowany w metabolism polimeru węglowodorowego –

glikogenu, katalizuje reakcję:

Bazując na tych danych, które ze stwierdzeń są prawidłowe?

(a) Fosforylaza glikogenu normalnie rozkłada glikogen w metabolizmie komrowym, a paradoksalnie

stała równowagi reakcji faworyzuje syntezę glikogenu.

(b) ΔG°' dla tej reakcji wynosi 1.43 kcal/mol w 25°C.
(c) Fosforolityczne rozcięcie glikogenu konsumuje energię, czyli jest endoergiczne.
(d) Jeżeli stosunek fosforanu do glukozo-1-fosforanu w komórkach jest wystarczająco wysoki,

fosforylaza będzie degradować glikogen.

k

1

fosfodihydroksyaceton aldehyd-3-fosfoglicernowy

k

-1

Glikogen

n

+ fosforan glukozo-1-fosforan + glikogen

n-1

K'

eq

= 0,088

Lista 5 – E n z y m y : p o d s t a w o w e p o j ę c i a i k i n e t y k a

- 2 z 3 -

6. Stan przejściowy reakcji katalizowanej enzymatycznie, która przekształca substrat w produkt:

(a) to przejściowy intermediat formowany zgodnie z kierunkiem reakcji.
(b) ma wyższą energię sowobodną niż substraty i produkty?
(c) jest najliczniejszym rodzajem cząstek w reakcji.
(d) jego stężenie jest zwiększane ponieważ enzym ściśle się z nim wiąże.
(e) determinuje szybkość reakcji.

7. Które z poniższych stwierdzeń są prawdziwe? Enzymatyczna kataliza reakcji chemicznej:

(a) obniża ΔG' tak aby reakcja mogła zachodzić spontanicznie
(b) podwyższa energię stanu przejściowego.
(c) nie zmienia ΔG°', ale raczej stosunek produktu do substartu w rówowadze.
(d) obniża entropię reakcji.
(e) Zwiększa szybkość reakcji zachodzącej w kierunkach do przodu i odwrotnej.

8. Które z poniższych stwierdzeń dotyczących kompleksu enzym-substrat (ES) są prawdziwe?

(a) Stabilność termiczna enzymu często zmienia się pod wpływem związania substartu?
(b) Przy wystarczająco wysokich stężeniach substartu, miejsca katalityczne enzymu są całkowicie

wysycone i reakcja osiąga szybkość maksymalną.

(c) Kompleks enzym-substrat może być wyizolowany (oczyszczony).
(d) Kompleksy enzym-substrat może być zobrazowany za pomocą krystalografii rentgenowskiej.
(e) Zmiany spektroskopowe w substracie bądź enzymie moga być użyte do wykrycia formowania

kompleksu enzym-substart

9. Które z poniższych stwierdzeń dotyczących prostej kinetyki enzymatycznej typu Michaelis-

Menten są poprawne?

(a) Szybkość maksymalana V

max

jest powiązana z maksymalna liczbą cząsteczek substratu jaka może być

skonwertowana w jednostce czasu przez cząsteczkę enzymu.

(b) K

M

jest wyrażona w jednostkach szybkości rekacji (np. mol s

-1

).

(c) K

M

jest stałą dysocjacji kompleksu enzym substart.

(d) K

M

jest stężeniem substratu wymaganego do osiągnięcia połowy V

max

.

(e) K

M

jest stężeniem substratu wymaganym do przekształcenia połowy całkowtego stężenia enzymu w

kompleks enzym-substrat.

10. Wyjaśnij związek pomiędzy K

M

a stałą dysocjacji kompleksu enzym substrat, K

ES

.

11. Z wykresu szybkości w funkcji stężenia

substratu pokazanym na rysunku 8.1 oblicz
poniższe parametry. (ilość enzymu w
miksturze reakcyjnej wynosi 10

-3

μmol.)

(a) K

M

(b) V

max

(c) k

2

/ K

M

(d) liczbę obrotów

12. Jakie jest znaczenie stosunku k

cat

/K

M

?

Lista 5 – E n z y m y : p o d s t a w o w e p o j ę c i a i k i n e t y k a

- 3 z 3 -

13. Które z poniższych stwierdzeń jest prawidłowe? Liczba obrotów dla chymotrypsyny wynosi 100 s

-1

a dla polimerazy DNA 15 s

-1

. To oznacza, że:

(a) chymotrypsyna wiąże swój substrat z wyższym powinowactwem niż polimeraza DNA.
(b) szybkość reakcji chymotrypsyny jest zawsze większa niż rekacji polimerazy DNA.
(c) szybkość reakcji chymotrypsyny przy szczególnym stężeniu enzymu i wysyceniu substratem, jest

niższa niż polimerazy DNA w tych samych warunkach.

(d) Szybkości reakcji katalizowanych przez oba enzymy przy wysyceniu substartem mogą być równe

jeśli użyje się 6.7 raza więcej polimerazy DNA niż chymotrypsyny.

14. Enzym heksokinaza katalizuje następującą reakcję:

glukoza + ATP glukozo-6-fosforan + ADP

Dla tej reakcji ΔG°' = -4.0 kcal/mol.

(a) Oblicz zmianę energii swobodnej ΔG' dla tej reakcji w typowych warunkach komórkowych używając

następujących stężeń: glucose, 55 mM; ATP, 5.0 mM; ADP, 1.0 mM; i glukozo-6-fosforan, 0.1 mM.
Proszę przyjąć, że temperatura wynosi 25°C.

(b) W typowej komórce, czy reakcja katalizowana przez heksokinazę jest zbliżona do stanu równowagi

czy daleko od niego? Wyjaśnij.

15. Które z poniższych stwierdzeń o różnych typach inhibicji (hamowania aktywności) enzymów są

poprawne?

(a) Hamowanie konkurencyjne zachodzi kiedy substrat konkuruje z enzymeme o wiązanie do białka

inhibitorowego.

(b) Hamowanie konkurencyjne zachodzi kiedy substrat i inhibitor konkurują o to samo miejsce aktywne

enzymu.

(c) Niekonkurencyjne hamowanie enzymu nie można usunąć przez dodanie dużych ilości substratu.
(d) Inhibitory konkurencyjne są często podobne w strukturze chemicznej do substartu hamowanego

enzymu.

(e) Inhibitory niekonkurencyjne często wiążą się do enzymu nieodwracalnie.

16. Dane kinetyczne dla reakcji enzymatycznej w

obecności

i

niobecności

inhibitora

są

narysowane

na

rysunku

8.2.

Proszę

zidentyfikować odpowiednie krzywe:

(a) Brak inhibitora.
(b) Inhibitor miekonkurencyjny.
(c) Inhibitor konkurencyjny.
(d) Hamowanie mieszane.

17. Proszę narysować w przybliżeniu wykresy

Lineweaver-Burka dla każdego typu hamowania z zadania 16.