background image

 

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. 
To  "zdobycie  się  na  energię"  oznacza,  że  rozładowują  one  swoją  baterię  polifosforanową  i 
wydzielają fosfor do otoczenia. To uwolnienie fosforu do ścieków w strefie beztlenowej jest 
z  nawiązką  rekompensowane  w  następnej  strefie,  którą  jest  strefa  napowietrzania.  W 
warunkach  tlenowych  "objedzone"  bakterie  fosforowe  zużywają  zakumulowany  pokarm  na 
procesy życiowe do których jest potrzebna energia. Gdy jest większa konkurencja o pokarm i 
pokarmu  zaczyna  brakować,  bakterie  fosforanowe  zaczynają  gromadzić  fosfor  w  postaci 
polifosforanów  (na  wypadek,  gdyby  ponownie  znalazły  się  w  warunkach  beztlenowych). 
Dzięki temu, że w strefie napowietrzonej bakterie te rozmnożyły się, zostaje wchłonięte dużo 
więcej fosforu niż uwolniło się go w strefie beztlenowej. 
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. Wiązania te należą do oddziaływań słabych: łatwo się tworzą, łatwo również ulegają 
zerwaniu.  Wiązania  wodorowe  są  najsilniejsze  wtedy,  gdy  3  atomy  ułożone  są  liniowo. 
Tworzenie się wiązania wodorowego wpływa znacznie na właściwości fizyczne i chemiczne 
substancji,  np.  na  podwyższenie  temp  wrzenia  np.  białka  i  kwasy  nukleinowe  wiele  ze 
swoich cech strukturalnych , a więc i właściwości zawdzięczają wiązaniu wodorowym. 
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. Ogólnie te enzymy 

skierowują  spływ  grup  aminowych  z  różnych  aminokwasów  na 

-ketoglutaran  w  celu 

przemiany  w  NH

4

+

. Najważniejsza z tej grupy enzymów aminotransferaza asparaginianowa 

katalizuje przeniesienie grupy aminowej z asparaginianu na 

-ketoglutaran. 

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 

background image

 

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. Reakcja transaminacji przez udział 

-ketokwasów, 

a  szczególnie  szczawiooctanu, 

-ketoglutaranu  i  pirogronianu,  stanowi  ważne  powiązanie 

między przemianą azotową a przemianami cukrowców, a zwłaszcza z końcowym etapem ich 
rozkładu w cykl kwasów trójkarboksylowych.  
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. 
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. 

background image

 

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.  
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 

background image

 

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.  
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

+

 

background image

 

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 
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.  

background image

 

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+CoA

C

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

 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 
Większość intermediatów metabolicznych, które powstają podczas  rozkładu aminokwasów, 
może może być przekształcona do glukozy lub utleniana w cyklu kwasów cytrynowych. W 
rezultacie  część  lub  wszystkie  atomy  węgla  rozkładanych  20  aminokwasów  białkowych 
można  znaleźć  w  zaledwie  7  rodzajach  cząsteczek.  Są  nimi:  pirogronian,  acetylo-CoA, 

-

ketoglutaran,  bursztynylo-CoA,  fumaran  i  szczawiooctan.  Aminokwasy,  których  rozkład 
prowadzi do acetylo-CoA lub acetoacetylo-CoA, określa się jako ketogenne, gdyż powstają z 
nich  związki  (ciała)  ketonowe.  Aminokwasy  ulegające  rozkładowi  do  pirogronianu, 

-

ketoglutaranu,  bursztynylo-CoA,  fumuranu  lub  szczawiooctanu  nazywa  się  aminokwasami 
glukogennymi. Synteza glukozy z tych aminokwasów jest możliwa dlatego, że intermediaty 
cyklu kwasu cytrynowego i pirogronian mogą być przekształcone w fosfoeneolopirogronian, 
a ten z kolei w glukozę.  
28.Rozpad i synteza hemu. 
4 cząsteczki porfobilinogenu kondensują liniowo i w reakcji katalizowanej przez deaminazę 
porfobilinogenu  powstaje  łańcuchowy  tetrapirol.  Utworzenie  każdego  mostka  metylowego 
wiąże  się  z  uwolnieniem  jonu  amonowego.  Łańcuchowy  tetrapirol  cyklizuje  do 
uroporfirynogenu III o asymetrycznym układzie łańcuchów bocznych. Reakcje te wymagają 
obecności  syntazy  i  kosyntazy.  W  obecności  samej  syntazy  tworzy  się  uroporfirynogen  I 
symetryczny  izomer  niefizjologiczny.  Uroporfirynogen  III  jest  również  kluczowym 
związkiem pośrednim w syntezie witaminy B12 przez bakterie oraz chlorofilu przez bakterie 
i rośliny.  
Teraz  tworzy  się  szkielet  porfiryny.  Dalsze  reakcje  przekształcają  łańcuchy  boczne  i 
zmieniają stopień nasycenia pierścienia porfirynowego.  
29.Reakcje Endo i egzogeniczne. 
ATP  –  adenozynotrójfosforan  –  jest  przenośnikiem  energii  swobodnej  (pełni  rolę  w 
wymianie,  transporcie,  magazynowaniu  energii).  Jest  on  nukleotydem  zbudowanym  z 
adeniny,  rybozy  i  trójfosforanu.  Jest  cząsteczką  bogatą  w  energię,  gdyż  jego  składowa 
trójfosforanowa  zawiera  2  bezwodnikowe  wiązania  fosforanowe.  Podczas  hydrolizy  ATP 
uwalniana  jest  duża  ilość  energii  swobodnej  i  powstaje  ADP  –  adenozynodwufosforan  i 
ortofosforan.    ATP  +  H

2

  ADP  +  ortofosforan.  W  wyniki  tej  egzoergicznej  reakcji 

uwalniane jest około 7,3 kcal energii z 1 mola ATP.  
30.Wbudowanie grupy 

-aminowej do aminokwasów. 

background image

 

Wbudowanie NH

4

+

 do aminokwasów. W procesie tym kluczową rolę odgrywają glutaminian 

i glutamina. Grupa 

-aminowa w większościa aminokwasów pochodzi z grupy 

-aminowej 

glutaminianu, przenoszonej do nich w reakcji transaminacji. Glutamina, drugi ważny donor 
azotu,  dostarcza  go  z  bocznego  łańcucha  do  biosyntezy  wielu  ważnych  związków. 
Glutaminian  jest  syntetyzowany  z  NH

4

+

  i 

-ketoglutaranu,  związku  pośredniego  w  cyklu 

kwasu  cytrynowego  z  udziałem  dehydrogenazy  glutaminianowej.  Jon  amonowy  zostaje 
wprowadzony  do  glutaminy  podczas  działania  syntetazy  glutaminowej  na  glutaminian. 
Amidacja jest zależna od hydrolizy ATP.  
31.Beztlenowy rozkład glukozy 
Zasadniczym  szlakiem  degradacji  glukozy  jest  glikoliza  –  szlak  EMP,  w  czasie  której  jest 
ona  przekształcana  w  duże  trójwęglowe  cząsteczki  pirogronianu,  cząsteczki  ATP  i  NADH. 
Umożliwia ona zapoczątkowanie i  dalszy przebieg reakcji składających się na cykl Krebsa. 
W ten sposób zdobywają energię bakterie tlenowe, mimo, że glikoliza przebiega bez udziału 
tlenu.  Pirogronian  jest  podstawowym  metabolitem,  od  którego  rozdzielają  się  drogi 
oddychania tlenowego i fermentacji (oddychanie beztlenowe). Reakcje glikolizy zachodzą w 
cytoplazmie,  natomiast  dalsze  przemiany  pirogronianu  –  w  matriks  mitochondrium  i 
dostarczają one energii namagazynowanej w ATP.  
32.Własności wody. 
Dipolowy  charakter  cząsteczki  wody  stwarza  możliwości  przeprowadzenia  do  roztworu  o 
polarnym  i  jonowym  charakterze,  np.  zasad  organ  i  nieorgan.,  ich  soli  oraz  pochodnych, 
kwasów, sacharydów, itp.  
Wiele niezwykłych właściwości wody, jak duże napięcie powierzchniowe, ciepło właściwe i 
ciepło  parowania,  wynika  z  kohezyjnego  charakteru  wody.  Rola  wody: 

  powszechny 

rozpuszczalnik związków ustrojowych, 

 jest czynnikiem umożliwiającym wymianę cieplną 

 związek uczestniczący w przebiegu większości reakcji metabolicznych; 

 środek transportu 

wewnątrzustrojowego; 

  utrzymuje  odpowiednie  wymiary  i  kształty  komórek,  warunkuje 

jędrność komórki (turgor).  

 uczestniczy w regulacji temp, ciśnienia osmotycznego, pH.  

33.Szlak ED. 
Szlak  ten  funkcjonuje  u  wielu  bakterii  (m.in.:  Pseudomonas,  Acetobacter,  Gluconobacter). 
Rozpoczyna się od degradacji glukozy pod wpływem heksokinazy (ATP

ADP) i powstaje 

glukozo-6-fosforan  utleniony;  dehydrogenaza  przekształca  go  w  6-fosfoglukonian 
(NADP

+

NADPH+H

+

syntezy  komórkowe).  Na  skutek  dehydrotazy  powstaje  2-keto-3-

deoksy-6-fosfoglukonian  (KDPG).  Wskutek  rozszczepienia  KDPG  powstaje  aldehyd  3-
fosfoglicerynowy  i  pirogronian.  Szlak  ten  dostarcza  komórce  prekursorów  do  procesów 
biosyntetycznych. Bilans: glukoza

2 pirogronian + 1NAD(P)H

2

 + 1 NADH

2

 + 1 ATP 

34.Synteza aminokwasów aromatycznych. 
Syntezę  aminokwasów  aromatycznych  zapoczątkowuje  reakcja  kondensacji  kwasu 
fosfoenolopirogronowego, który jest jednym z produktów pośrednich łańcucha glikolizy oraz 
erytrozo-4-fosforanu,  który  jest  produktem  pośrednim  cyklu  pentozofosforanów.  Reakcja  ta 
jest  katalizowana  przez  transaldolazę,  a  jej  produktem  jest  kwas  3-dezoksy-7-fosfo-
heptulozonowy.  Związek  ten  –  przez  kwas  dehydrochinowy  –  przekształca  się  do  kwasu 
szikimowego  i  następnie  5-fosf-szikimowego.  Ten  ostatni  jest  kluczowym  produktem  w 
syntezie  aminokwasów  aromatycznych,  następuje  rozwidlenie  dróg  w  kierunku  tryptofanu 
oraz fenyloalaniny i tyrozyny. Synteza aminokwasów aromatycznych jest ściśle powiązana z 
przemianami cukrowców.  
35. Właściwości kinetyczne enzymów allosterycznych. 
Enzymy  alloster  mają  sigmoidalną  kinetykę.  Zbudowane  są  z  podjednostek.  Mają  symetrie 
cząsteczkową, znajdują się w miejscach rozgałęzień dróg metabolicznych. Enzymy alloster. 
mają specjalne miejsce receptorowe (centrum allosteryczne). W innym miejscu niż centrum 
aktywne. Większość enz alloste zwiera więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy. Są bardziej 

background image

 

skomplikowane.  Enz  allost  mogą  przyłączać  w  miejscu  alloster  efektory  alloster  (ligandy), 
które oddziałują na aktywność enzymu.  Zmienia się aktywność enzymu, wywołana zmianą 
kształtu enzymu lub jego centrum aktywnego. Efektorami – mogą być same substraty reakcji. 
W ich nieobecności enzymy alloster przejawiają niewielką aktywność katalityczną. 
36. Rola, przebieg i regulacja cyklu pentozofosfora-nowego. 
Szlak pentozofosforanowy wytwarza w cytozolu  NADPH i  rybozo-5-fosforan. NADPH jest 
zużywany  w  biosyntezach  redukcyjnych,  natomiast  rybozo-5-fosforan  jest  konieczny  do 
syntezy DNA i RNA i koenzymów nukleotydowych. Szlak pentozofosforanowy rozpoczyna 
się od dehydrogenacji glukozo-6-fosforanu w wyniku której powstaje lakton, hydrolizowany 
następnie  do  6-fosfoglukonianu  (oksydacyjna  dekarboksylacja  tego  związku  prowadzi  do 
utworzenia  rybulozo-5-fosforanu)  –  akceptorem  elektronów  jest  NADP

+

.  Ostatnim  etapem 

szlaku  jest  izomeryzacja  rybulozo-5-fosforanu  (ketozy)  katalizowana  przez  izomerazę 
pentozofosforanową do rybozo-5-fosforanu (aldozy).  
37.Reakcje enzymatyczne w biosyntezie pirymidyn. 
Biosynteza  pirymidyny  zaczyna  się  od  utworzenia  karbamoilofosforanu,  który  powstaje  z 
udziałem  różnych  syntetaz  karbamoilofosforanowych.  Następny  etap  (utworzenie  N-
karbamoiloasparaginianu 

asparaginianu 

karbamoilofosforanu) 

katalizuje 

karbamoilotransferaza  asparaginianowa  –  enzym  regulujący.  Orotan  (powstał  przez 
odwodorowanie  dihydroortanu)  reaguje  z  fosforybozylopirofosforanem  (PRPP)  i  powstaje 
ortodylan  (nukleoid  pirymidynowy).  Reakcję  ta  katalizuje  fosforyozylotransferaza 
orotanowa. Udział w ostatnim z procesów ma też dekarboksylaza orotydylanowa. 
38.W jaki sposób szlak C-4 wpływa na cykl Calvina pewnych roślin? 
Szlak  C4  jest  dodatkowym  mechanizmem  wprowadzania  CO

2

  do  cyklu  Calvina,  który  jest 

ostatnim  etapem  fotosyntezy  zachodzącym  bez  udziału  światła.  Pobrany  ze  środowiska 
zewnętrznego CO

2

 podlega przekształceniu do poziomu heksozy (glukoza, fruktoza). 

Szlak 

C

4

 

rozpoczyna  się  w  komórkach  mezofilu  od  kondensacji  CO

2

 

fosfoenolopirogronianem  z  udziałem  karboksylazy  fosfoenolopirogronianowej.  W  wyniku 
czego  powstaje  szczawiooctan.  Uwolniony  CO

2

  kondensuje  z  rybulozo-1,5-bisfosforanem  i 

ta reakcja rozpoczyna cykl Calvina.  
Jeżeli CO

2

 jest  doprowadzony do miejsca funkcjonowania cyklu Calvina z udziałem  szlaku 

C

4

, to 30 cząsteczek ATP jest niezbędnych do wytworzenia jednej heksozy, natomiast tylko 

18 cząsteczek potrzeba, jeżeli nie pośredniczy szlak C

4

39.Synteza cysteiny. 
Cysteina  jest  aminokwasem  endogennym,  który  jest  potrzebny  człowiekowi  do  biosyntezy 
białka  –  powstaje  w  wyniku  biosyntezy  wewnątrzkomórkowej.  Jest  syntezowana  z  seryny, 
która  jest  syntezowana  z  kolei  z  metabolitu,  który  występuje  w  czasie  glikolizy  (3-
fosfoglicerynian).  Związkiem  pośrednim  w  syntezie  cysteiny  jest  homocysteina.  Seryna 
podlega  kondensacji  z  homocysteiną,  dając  cystationinę.  Następnie  cystationina  ulega 
dezaminacji i rozpada się, przy udziale enzymu cystationazy, na cysteinę i 

-ketomaślan.  

homocysteina+seryna

H2O

cystationina

H2O

cysteina + 

-ketomaślan