Lista Zadań nr 2 - Fosforylacja Oksydacyjna

- 1 z 3-

OBLICZENIA BIOCHEMICZNE

do wykładu dr. hab. inż. P. Dobryszyckiego

LISTA ZADAŃ NR 3

FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA

1. Równanie redukcji Cytochromu a przez Cytochrom c wygląda następująco:

Cyt a (+3) + Cyt c (+2) → Cyt a (+2) + Cyt c (+3)

gdzie:

Cyt a (+3) + e

-

→ Cyt a (+2)

E'

0

= 0.27 V

Cyt c (+3) + e

-

→ Cyt c (+2) E'

0

= 0.22 V

Które z poniższych odpowiedzi poprawnie uzupełniają zdanie? W warunkach standardowych –
tj., stężenia substratów i produktów wynoszą 1M, pH = 7 – ta reakcja:

(a) zachodzi samorzutnie,
(b) wytwarza ilość energii wystarczającą do syntezy ATP,
(c) nie zmienia widm absorbcyjnych cytochromów,
(d) angażuje transfer dwóch elektronów.

2. Oblicz wartość ΔG°' dla reakcji:

bursztynian + FAD

→ fumaran + FADH

2

fumaran+ 2H

+

+ 2e

-

→ bursztynian

E'

0

= 0.03 V

FAD + 2H

+

+ 2e

-

→ FADH

2

E'

0

= 0 V

(a) -1.38 kcal/mol
(b) -0.69 kcal/mol
(c) 0.14 kcal/mol
(d) 0.69 kcal/mol
(e) 1.38 kcal/mol

3. Umieść poniższe składniki łańcucha oddechowego w prawidłowej sekwencji. Wskaż, również,

które z nich są mobilnymi przenośnikami elektronów.

(a) cytochrom c
(b) oksydoreduktaza NADH-Q
(c) oksydaza cytochromu c
(d) ubichinon
(e) oksydoreduktaza Q-cytochrom c

4. Przyporządkuj kompleksy enzymów łańcucha oddechowego (lewa kolumna) odpowiednim grupom

przenoszącym elektrony (prawa kolumna).

(a)

Oksydaza cytochromu c

(b)

Oksydoreduktaza Q-cytochrom c

(c)

Oksydoreduktaza NADH-Q

(d)

Reduktaza bursztynian-Q

(1) hem c

1

(2) FAD

(3) hem a

3

(4) hem b

L

(5) kompleksy żelazowo-siarkowe

(6) Cu

A

i Cu

B

(7) FMN

(8) hem a

(9) hem b

H

Lista Zadań nr 2 - Fosforylacja Oksydacyjna

- 2 z 3-

5. Wskaż, które z poniższych stwierdzeń o kompleksach enzymatycznych systemu transportującego

elektrony są poprawne?

(a) Są zlokalizowane w matriks mitochondrialnej.
(b) Nie mogą być wyizolowane (jeden od drugiego) w ich funkcjonalnej formie.
(c) Mają bardzo podobne widzialne widma.
(d) Są integralnymi białkami błonowymi zlokalizowanymi w wewnętrznej błonie mitochondrialnej.
(e) Przekazują elektrony (od jednego kompleksu do drugiego) za pomocą mobilnych

przenośników elektronów.

6. W reakcji redukcji O

2

do H

2

O przy udziale oksydazy cytochromu c, są używane cztery elektrony

i cztery protony. Wyjaśnij jak się to odbywa skoro tylko jeden elektron naraz jest przenoszony
przez żelazo hemowe i przez miedź?

7. Wskaż, które z poniższych obserwacji eksperymentalnych dostarczają dowodów potwierdzających

chemiosmotyczny model fosforylacji oksydacyjnej?

(a) Zamknięty układ membran lub pęcherzyk jest wymagany do fosforylacji oksydacyjnej.
(b) Układ bakteriorodopsyny i ATPazy może produkować ATP w sztucznych pęcherzykach, jeśli

światło powoduje pompowanie protonów.

(c) Gradient protonowy jest generowany w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej podczas

transportu elektronów.

(d) ATP jest syntetyzowany, kiedy gradient protonowy jest tworzony wokół mitochondriów.

8. Proszę przewidzieć stan oksydo-redukcyjny NAD

+

, reduktazy NADH-Q, ubichinonu,

cytochromu c

1,

cytochromu c i cytochromu a w

mitochondriach wątroby, którym obficie dostarcza

się, jako substratu, izocytrynian, P

i

, ADP oraz tlen, a które hamuje się przez:

(a) rotenon,

(b) antymycynę A,

(c) cyjanek.

9. Wskaż, które z poniższych stwierdzeń o proponowanym mechanizmie syntezy ATP przez

syntezę ATP są poprawne?

(a) Syntaza ATP tworzy ATP jedynie, gdy zachodzi przepływ protonów przez kompleks.
(b) Syntaza ATP zawiera miejsca, które zmieniają swoje powinowactwo do ATP w miarę

przepływu protonów przez kompleks.

(c) Syntaza ATP wiąże ATP z większym powinowactwem, gdy zachodzi przepływ protonów

przez kompleks.

(d) Syntaza ATP posiada dwa miejsca aktywne na kompleks.
(e) Syntaza ATP posiada miejsca aktywne, które nie są funkcjonalnie równocenne w danej chwili.

10. Wyjaśnij, dlaczego szybkość obrotu (ewersji) miejsca wiążącego ze strony matriks do cytozolu jest

szybsze (gwałtowniejsze) dla ATP niż dla ADP, kiedy translokaza ATP-ADP działa w obecności
gradientu protonów.

11. Ile, w przybliżeniu, cząsteczek ATP jest tworzonych z pozamitochondrialnego NADH, który jest

utleniany do NAD

+

przez O

2

w łańcuchu transportu elektronów? Załóż, że funkcjonuje czółenko

glicerolo-fosforanowe.

(a) 1.0
(b) 1.5
(c) 2.5
(d) 3.0

Lista Zadań nr 2 - Fosforylacja Oksydacyjna

- 3 z 3-

12. Ile cząsteczek ATP tworzonych jest podczas całkowitego utlenienia każdego z poniższych

związków do CO

2

i H

2

O? Załóż, że funkcjonuje czółenko glicerolo-fosforanowe.

(a) acetylo-CoA

(b) fosfoenolopirogronian

(c) aldehyd 3-fosfoglicerynowy

13. Wskaż, które z poniższych odpowiedzi poprawnie uzupełnia zdanie? Rozprzęgacze, takie jak

dinitrofenol (DNP) czy termogenina, rozprzęgają transport elektronów i fosforylację przez:

(a) hamowanie reduktazy cytochromowej.
(b) dysocjację podjednostek F

0

i F

1

syntazy ATP.

(c) blokowanie transportu elektronów.
(d) rozpraszanie gradientu protonowego.
(e) Blokowanie translokazy ATP-ADP.

14. Analiza szlaku transportu elektronów w gram-ujemnej patogenicznej bakterii ujawniła obecność

pięciu cząsteczek transportujących elektrony o potencjałach redox umieszczonych w Tabeli 1.

Potencjały redukcyjne gram-ujemnej patogenicznej bakterii

Utleniacz

Reduktor

Przenoszone

elektrony

E'

0

NAD

+

NADH

2

-0,32

Flawoproteina b

(utleniona)

Flawoproteina b

(zredukowana)

2

-0,62

Cytochrom c (+3)

Cytochrom c (+2)

1

+0,22

Białko żelazowe

(utlenione)

Białko żelazowe

(zredukowane)

2

+0,85

Flawoproteina a

(utleniona)

Flawoproteina a

(zredukowana)

2

+0,77

(a) Ułóż przenośniki w działający łańcuch transportu elektronów.
(b) Ile cząsteczek ATP może być wytworzonych w warunkach standardowych, gdy para

elektronów jest transportowana przez ten łańcuch?

(c) Dlaczego jest mało prawdopodobne, że tlen jest ostatecznym akceptorem elektronów?