Biochemia 2-Lista 3

Cykl kwasu cytrynowego.

1. Jakie są potencjalne korzyści kompleksu multienzymatycznego (wieloenzymatycznego), z uwzględnieniem izolowanych komponentów (składników) enzymu? Wyjaśnij.

2. Połącz kofaktory kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej z lewej kolumny z odpowiadającymi im komponentami (składnikami) enzymu oraz z ich rolą w etapach enzymatycznych, wypunktowanych w kolumnie prawej.

a) koenzym A b) NAD^+	1) komponent dehydrogenazy pirogronianowej
c) pirofosforan tiaminy	2) dehydrogenaza dihydroliponianowa
d) FAD	3) acetylotransferaza dihydroliponianowa
e) lipoamid	4) utlenia grupę hydroksyetylową
	5) dekarboksyluje pirogronian
	6) utlenia dihydrolipoamid
	7) przyjmuje grupę acetylową od acetylolipoamidu
	8) zapewnia (dostarcza) długie, elastyczne ramię, które przekazuje (przenosi) intermediaty do innych komponentów enzymu
	9) utlenia FADH2

3. Które z następujących stwierdzeń dotyczących enzymatycznego mechanizmu syntazy cytrynianowej jest poprawne?

1. Syntaza cytrynianowa wykorzystuje kofaktor NAD⁺.

2. Acetylo-CoA wiąże się do syntazy cytrynianowej przed szczawiooctanem.

3. Reszty histydynowe znajdujące się po aktywnej stronie syntazy cytrynianowej uczestniczą w hydrolizie acetylo-CoA.

4. Po utworzeniu cytrynylo-CoA, w enzymie zachodzą dodatkowe zmiany strukturalne.

5. Każda z podjednostek syntazy cytrynianowej wiąże jeden z substratów oraz „przyprowadza” (kieruje) substraty blisko siebie.

4. Syntaza cytrynianowa wiąże acetylo-CoA, kondensuje go ze szczawiooctanem do formy cytrynylo-CoA, a następnie hydrolizuje wiązanie tioestrowe tego intermediatu. Dlaczego Syntaza cytrynianowa nie hydrolizuje acetylo-CoA?

5. Które z następujących odpowiedzi poprawnie uzupełniają zdanie?

Dehydrogenaza bursztynianowa

1. Jest białkiem żelazo-siarkowym podobnie jak akonitaza.

2. Zawiera kofaktory FAD oraz NAD⁺ podobnie jak dehydrogenaza pirogronianowa.

3. Jest integralnym białkiem błonowym w przeciwieństwie do innych enzymów cyklu kwasu cytrynowego.

4. Przeprowadza dekarboksylację oksydacyjną podobnie jak dehydrogenaza izocytrynianowa.

6. Biorąc pod uwagę biochemiczne intermediaty reakcji dehydrogenazy pirogronianowej oraz cykl kwasu cytrynowego (Rycina 17.1), odpowiedz na następujące pytania:

1. Nazwij indermediaty:

A

B

2. Narysuj strukturę izocytrynianu oraz zaznacz (wskaż) pogrubionymi literami te atomy, które pochodzą z acetylo-CoA.

3. Która reakcja jest katalizowana przez dehydrogenazę α-ketoglutaranową?

4. Jaki enzym katalizuje krok (etap) 2?

5. Które reakcje są reakcjami utleniania? Nazwij enzym katalizujący każdą z nich.

6. W której reakcji zachodzi fosforylacja na poziomie substratu? Nazwij enzym oraz produkty tej reakcji.

7. Która z reakcji wymaga kofaktora FAD? Nazwij enzymy.

8. Wskaż reakcje dekarboksylacji oraz nazwij enzymy.

7. Jeśli metylowy atom węgla pirogronianu zostanie oznaczony za pomocą ¹⁴C, który z atomów węgla szczawiooctanu będzie oznaczony po jednym przejściu cyklu kwasu cytrynowego? (Spójrz na schemat literowania atomów węgla szczawiooctanu na rycinie 17.1). Zwróć uwagę, że „nowe” węgle octanowe są dwoma, przedstawionymi u dołu (na dole) kilku pierwszych struktur w cyklu, ponieważ akonitaza działa stereospecyficznie.

1. Żaden. Znakowanie zostanie „utracone” w CO₂.

2. α

3. β

4. γ

5. δ

8. Biorąc pod uwagę etapy cyklu kwasu cytrynowego pomiędzy α-ketoglutaranem a jabłczanem, jak wiele wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych lub cząsteczek ATP netto może być generowanych (wytwarzanych)?

1. 4

2. 5

3. 7

4. 10

5. 12

9. Pomimo, że O₂ nie uczestniczy bezpośrednio w rekcjach cyklu kwasu karboksylowego, cykl ten funkcjonuje wyłącznie w warunkach aerobowych (tlenowych). Wyjaśnij ten fakt.

10. Które z następujących odpowiedzi poprawnie uzupełniają zdanie?

Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej jest aktywowany przez

1. Fosforylację składnika (E₁) dehydrogenazy pirogronianowej.

2. Stymulację specyficznej fosfatazy przez C²⁺.

3. Inhibicję specyficznej kinazy przez pirogronian.

4. Spadek stosunku (proporcji) NADH/NAD⁺.

5. Zmniejszone stężenia insuliny.

11. Najpierw z lewej kolumny wybierz enzymy, które regulują cykl kwasu cytrynowego. Następnie połącz te enzymy z odpowiednimi mechanizmami kontrolnymi z kolumny prawej.

a) syntaza cytrynianowa	1) hamowana na zasadzie sprzężenia zwrotnego przez bursztynylo-CoA
b) akonitaza	2) aktywowana allosterycznie przez ADP
c) dehydrogenaza izocytrynianowa	3) inhibitowana przez NADH
d) dehydrogenaza α-ketoglutaranowa	4) regulowana (kontrolowana) przez dostępność acetylo-CoA oraz szczawiooctanu
e) syntetaza bursztynylo-CoA	5) inhibitowana przez ATP
f) dehydrogenaza bursztynianowa
g) fumaraza
h) dehydrogenaza jabłczanowa

12. Które z następujących odpowiedzi poprawnie uzupełniają zdanie?

Reakcje anaplerotyczne

1. Są niezbędne, ponieważ biosynteza określonych aminokwasów wymaga intermediatów cyklu kwasu cytrynowego jako prekursorów.

2. U ssaków, mogą przekształcić acetylo-CoA do szczawiooctanu.

3. U ssaków, mogą przekształcić pirogronian w szczawiooctan.

4. Nie są wymagane u ssaków, ponieważ ssaki posiadają aktywny cykl glioksalowy.

5. Obejmują reakcję dehydrogenazy pirogronianowej, przebiegającą (działającą) odwrotnie (na odwrót).

13. Które z następujących odpowiedzi poprawnie uzupełniają zdanie?

Karboksylaza pirogronianowa

1. Katalizuje odwracalną dekarboksylację szczawiooctanu.

2. Wymaga pirofosforanu tiaminy jako kofaktora.

3. Jest aktywowana allosterycznie przez NADH.

4. Wymaga ATP.

5. Znajduje się w cytoplazmie komórek eukariotycznych.

14. Wszystkie organizmy wymagają do biosyntezy trzy- i cztero-węglowych cząsteczek prekursorów, jednak bakterie mogą rosnąć na octanie, podczas gdy ssaki- nie. Wyjaśnij, dlaczego tak się dzieje.

---