II EGZAMIN POPRAWKOWY Z BIOCHEMII WNoZ 15.03.2006

1.Napisz peptyd o strukturze: Ala-Cys-Phe-Gly-Cys-Ser. Zaznacz C i N koniec białka. Jakie peptydazy i w których miejscach mogą hydrolizować ten peptyd. Omów, jakie oddziaływania decydują o przestrzennej architekturze białek. Uzasadnij, że sekwencja aminokwasów determinuje strukturę przestrzenną białka.

Peptyd mogą hydrolizować:

• Egzopeptydazy: serynowa (między Cys a Ser), alaninowa (między Ala a Cys)

• Endopeptydazy: glicynowa, cysternowa, fenyloalaninowa

Oddziaływania niekowalencyjne:
-hydrofobowe
-wiązania wodorowe
-siły elektrostatyczne
Oddziaływania kowalencyjne:
-wiązania dwusiarczkowe
-wiązanie peptydowe

Sekwencja aminokwasów wywiera największy wpływ na strukturę przestrzenną białka, gdyż determinuje, jakim białkiem ono jest i jakie ma właściwości.

2.Wykaż podobieństwa i różnice pomiędzy syntezą DNA i RNA. Na przykładzie polimerazy DNA, przedstaw ogólne reguły działania polimeraz DNA.

Reguły działania polimeraz:

• Katalizują dołączanie kolejnych deoksyrybonukleotydów, potrzebują do tego

-wszystkich dNTP (dATP, dGTP, dTTP i DTP) czyli aktywnych prekursorów 5'-trifosforanów deoksyrybonukleozydów

-jonów Mg2+

-matrycy DNA, która będzie kopiowana przez polimerazę

-starter z wolną gr. 3'-OH

• Dokonują korekcji błędów DNA (usuwają niepoprawnie dobrane nukleotydy)

Różnice:

• Synteza RNA na matrycy DNA jest w pełni konserwatywna, a synteza DNA semikonserwatywna

• Synteza RNA nie wymaga primera (startera)

• Polimeraza RNA nie przejawia aktywności nukleazowej, którą polimeraza DNA wykorzystuje do usuwania błędów

Podobieństwa:

• Potrzebne są wszystkie dNTP

• Potrzebna jest matryca

3.Podaj przykłady enzymów i innych białek ulegających aktywacji w wyniku specyficznej proteolizy. Jakie inne czynniki regulują aktywność enzymów?

Przykłady enzymów: trypsyna, chymotrypsyna i elastaza powstają w trzustce jako zymogeny (trypsynogen, chymotrypsynogen, proelastaza) następnie zostają przetransportowane do jelita cienkiego gdzie następuje ich aktywacja przez rozszczepienie specyficznych wiązań peptydowych.

Czynniki regulujące aktywność enzymów:

-sprzężenie zwrotne

-białka regulatorowe

-nieodwracalna modyfikacja kowalencyjna

-kontrola allosteryczna

4.Napisz sumaryczną reakcję przekształcania glukozy w pirogronian oraz reakcje przeniesienia fosforanu występujące podczas tych przemian. Zaznacz enzym ją katalizujący. Które z tych reakcji są nieodwracalne? Napisz reakcje łączącą glikolize z CKT.

Glukoza + 2Pi + 2ADP +2NAD+ 2Pirogronian + 2ATP + 2NADPH+ + 2H+ + 2H2O

Reakcja przesunięcia fosforanu:

7. 3-fosfoglicerynian ↔ 2-fosfoglicerynian

Enzym: fosfogliceromutaza

Reakcje przeniesienia fosforanu:

1. Glukoza + ATP glukozo-6-fosforan + ADP +H+

Enzym: heksokinaza

3. Fruktozo-6-fosforan fruktozo-1,6-bisfosforan

Enzym: fosfofruktokinaza PFK

6. 1,3-bisfosfoglicerynian + ADP ↔ 3-fosfoglicerynian + ATP

Enzym: kinaza fosfoglicerynianowa

9. Fosfoenolopirogronian + ADP + H+ pirogronian

Enzym: kinaza pirogronianowa

Reakcja łącząca glikolizę z CKC:

Pirogronian + CoA + NAD+ acetylo-CoA + NADH + CO2

Acetylo-CoA + szczawiooctan + H2O cytrynian + CoA + H+

6.Napisz reakcję fosforolitycznego rozszczepienia glikogenu. Dlaczego reakcja ta jest korzystna energetycznie?

Fosforylaza glikogenowa rozbija wiązania α-1,4-glikozydowe i usuwa kolejno reszty glukozy z nieredukującego końca cząsteczki glikogenu

Glikogen (n reszt) + Pi ↔ glikogen (n-1 reszt) + glukozo-1-fosforan

Następnie fosfoglukomutaza przekształca glukozo-1-fosforan w glukozo-6-fosforan.

Reakcja fosforolitycznego rozszczepienia glikogenu jest korzystna energetycznie gdyż powstający w niej cukier jest już ufosforylowany.

EGZAMIN POPRAWKOWY Z BIOCHEMII WNoZ 2006 Poprawka 1

1.Omów losy metaboliczne pirogronianu w organizmach ssaków. Z jakich substratów on powstaje? Napisz odpowiednie reakcje łaczące metabolizm aminokwasów z metabolizmem węglowodanów. Scharakteryzuj enzymy katalizujące te reakcje. Przedstaw enzymy, dzięki którym możliwa jest synteza glukozy z pirogronianu.

Losy pirogronianu:

• Wejście do Cyklu Kwasu Cytrynowego - przekształcenie pirogronianu w acetylo-CoA przez dehydrogenazę pirogronianową

Pirogronian + NAD+ + CoA acetylo-CoA + CO2 + NADH

• Przemiana w kwasy tłuszczowe lub ciała ketonowe - gdy jest nadmiar ATP, acetylo-CoA jest kumulowany i może być użyty do syntezy kw.tłuszczowych lub ciał ketonowych

• Przemiana w mleczan - regeneracja NAD+ przy ograniczonej ilości tlenu na skutek przemiany pirogronianu w mleczan katalizowanej przez dehydrogenazę mleczanową

Pirogronian + NADH + H+ ↔ mleczan + NAD+

• Przemiana w etanol - w warunkach beztlenowych następuje fermentacja alkoholowa - pirogronian zostaje przekształcony w aldehyd octowy przez dekarboksylazę pirogronianową, a następnie w etanol przez dehydrogenazę alkoholową

Pirogronian + H+aldehyd octowy + CO2

Aldehyd octowy + NADH + H+ ↔ etanol + NAD+

Substraty:

Glukozo-6-fosforan, Szczawiooctan, Mleczan, Alanina
Reakcja transaminacji alaniny:
Alanina + alfa-ketoglutaran↔Pirogronian + glutaminian
Enzym: Aminotransferaza alaninowa (transferazy)
Enzymy glikolizy:
heksokinaza, izomeraza glukozofosforanowa, fosfofruktokinaza, aldolaza
fruktozobisfosforanowa, dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego, kinaza fosfoglicerynianowa, fosfogliceromutaza, enolaza, kinaza pirogronianowa

2.Omów drogę elektronów z NADH do O2. Który z kompleksów transportu elektronów nie jest pompą protonową? (15 pkt.)

Łańcuch oddechowy jest to zespół związków chemicznych uszeregowanych według wzrastających potencjałów oksydoredukcyjnych. Proces polega na przekazywaniu elektronów między poszczególnymi kompleksami znajdującymi się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej (u eukariontów) lub w błonie komórkowej (u prekariontów) przez co NADH zostaje utlenione, wodór trafia na cząsteczkę tlenu (tworząc H2O), a energia zostaje zmagazynowana w ATP. Reduktaza bursztynian-CoQ (kompleks II) NIE JEST pompą H+ ponieważ zmiana energii swobodnej całkowitej rekcji katalizowanej przez nią jest zbyt mała.

3.Podaj sumaryczna reakcję cyklu Krebsa oraz dwie funkcje tego cyklu. Napisz jedną z reakcji tego cyklu katalizowaną przez dehydrogenazę.

Równanie:

Acetylo-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA
Funkcje:
- wytwarzanie m.in. FADH2 i NADH będących reduktorami w innych cyklach
- wytwarzanie związków będących prekursorami w szlakach biosyntez
Dehydrogenaza (oksydoreduktaza) katalizuje reakcję utleniania, albo dekarboksylacji i utleniania, np.
Jabłczan + NAD+ Szczawiooctan + NADH + H+

4.Wymień α-ketokwasy powstające w rezultacie transaminacji aminokwasów:
glutamina, alanina, asparaginian

Glutamina alfa-ketoglutaran
alanina pirogronian
asparaginian szczawiooctan

5.Podaj wzór i pełną nazwę ATP. Opisz drogi powstawania ATP w organizmach żywych.

Adenozynotrifosforan

Powstawanie ATP:

• Fosforylacja substratowa polegająca na syntezie ATP na skutek bezpośredniego utleniania wysokoenergetycznego substratu.

• Chemiosmoza polegająca na przemieszczaniu protonów przez błony białkowo-lipidowe z wytworzeniem ATP

6.Aktywne przenośniki w metabolizmie: grupy fosforytowej, elektronów i grupy arylowej. Napisz wzór jednego z nich i zaznacz miejsce reagujące.

ATP - przenośnik grupy fosforytowej

NADH, NADPH, FADH2, FMNH2 - przenośniki elektronów

Koenzym A - przenośnik grupy acylowej (arylowej?)

7.Napisz reakcje prowadzące do wydalenia nadmiaru grup NH4+ z organizmu kręgowców lądowych. W jakich przedziałach komórki zachodzą poszczególne reakcje? W jakim organie przebiega synteza mocznika
Cykl mocznikowy, mający na celu przekształcenie NH4+ w mocznik, który jest następnie wydalany, zachodzi w cytozolu i w matriks mitochondrialnym. Mocznik jest syntezowany w wątrobie.

Reakcje:

• Mitochondriom: aktywacja i kondensacja amoniaku

2ATP + HCO3- + NH3 karbamoilofosforan + 2ADP + Pi

• Mitochondrium: ornityna + karbamoilofosforan cytrulina
  enzym: karbamoilotransferaza ornitynowa

• Cytozol: cytrulina + asparaginian arininobursztynian
  enzym: syntetaza argininobursztynianowa

• Cytozol: argininobursztynian arginina + fumaran
  enzym: liaza argininobursztynianowa

• Cytozol: arginina + H2O mocznik + ornityna
  enzym: arginaza

EGZAMIN POPRAWKOWY Z BIOCHEMII DLA STUDENTÓW WnoZ zes1

1.Napisz wzór trójpeptydu treonylo-cysteilo-fenylo alaniny z cysteilo-seryną. Wskaż aminokwas N- i C-końcowy oraz zaznacz wiązanie peptydowe. Wskaż w nim reszty aminokwasowe mogące pełnić funkcje w centrum aktywnym enzymów.

Aminokwasy biorące udział w centrum aktywnym:

• asparaginian

• glutaminian

• lizyna

• histydyna

• seryna

• treonina

• tyrozyna

• cysteina

2.Uzasadnij na wybranych przykładach, że szeroki zakres funkcji białek jest wynikiem ich różnorodnych struktur przestrzennych.

Funkcje białek:

• kataliza enzymatyczna

• transport i magazynowanie np. przenoszenie tlenu przez hemoglobinę

• ruch uporządkowany np. białkowe układy kurczliwe

• funkcje mechaniczno-strukturalne np. zapewnianie elastyczności tkanek

• ochrona immunologiczna

• wytwarzanie i przekazywanie impulsów nerwowych

• kontrola wzrostu i różniciwania komórek

Mioglobina - zbudowana z pojedynczego łańcucja polipeptydowego, jest to białko globularne, w którym występuje osiem αhelis oraz prostetyczna grupa hemowa która odgrywa kluczową rolę w wiązaniu tlenu.

Hemoglobina - zbudowana z czterech łańcuchów polipeptydowych, każdy z nich tworzy osiem αhelis i zawiera prostetyczna grupa hemowa.

Kolagen - każdy rodzaj kolagenu zbudowany jest z trzech łańcuchów polipeptydowych skręconych w helisy kolagenowe. Trzy łańcuchy są ułożone równolegle i skręcają się wokół siebie. Dzięki takiej budowie kolagen jest bardzo odporny na rozciąganie przez co buduje ścięgna, skórę, rogówkę oka, ściany tętnic i wiele wiele innych organów ciała.

3.Omów hormonalną regulację metabolizmu.

Insulina

• stymuluje: syntezę glikogenu w mięśniach i wątrobie, glikolizę w wątrobie

• hamuje: glukoneogenezę w wątrobie

• powoduje też wnikanie glukozy do kom. mięśniowych i tkanki tłuszczowej

Glukagon

• stymuluje: rozkład glikogenu, glukoneogenezę

• hamuje: glikolizę, syntezę kwasów tłuszczowych

• zwiększa syntezę cAMP w kom. tłuszczowych, co aktywuje lipazę stymulującą rozkład triacylogliceroli

Adrenalina i noradrenalina

• stymulują mobilizację glikogenu i triacylogliceroli

• adrenalina stymuluje też wydzielanie glukagonu, a hamuje wydzielanie insuliny

• w efekcie zwiększają one ilość glukozy uwalnianej do krwi przez wątrobę, a zmniejszają wykorzystanie glukozy przez mięśnie
  

4.Podaj sumaryczną reakcję CKTK oraz dwie funkcje tego cyklu; nazwij dehydrogenazy wchodzące w jego skład i napisz jedną z reakcji. Podaj nazwy dwóch produktów pośrednich mogących przejść bezpośrednio w aminokwasy - w jakiego typu reakcjach?

Równanie:

Acetylo-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA
Funkcje:
- wytwarzanie m.in. FADH2 i NADH będących reduktorami w innych cyklach
- wytwarzanie związków będących prekursorami w szlakach biosyntez

Dehydrogenazy:

izocytrynianowa, kompleks dehydrogenazy

α-ketoglutaranowej, bursztynianowa, jabłcznowa

Produkty mogące bezpośrednio przejść w aminokwasy:

• szczawiooctan - synteza nukleotydów purynowych i pirymidynowych z szczawiooctanu i α-ketoglutaranu

• α-ketoglutaran - synteza aminokwasów następująca po transaminacji

α-ketoglutaranu

5.Podaj wzór i pełną nazwę ATP. Dlaczego powszechnym środkiem wymiany energii swobodnej w organizmach żywych jest ATP? W jaki sposób jest wytwarzany ATP w komórce?

Adenozynotrifosforan

Powstawanie ATP:

• Fosforylacja substratowa polegająca na syntezie ATP na skutek bezpośredniego utleniania wysokoenergetycznego substratu.

• Chemiosmoza polegająca na przemieszczaniu protonów przez błony białkowo-lipidowe z wytworzeniem ATP

Dlaczego powszechnym środkiem wymiany energii swobodnej w organizmach żywych jest ATP?

Gdyż jest to nieduży, prosty w budowie związek. Wiązania między resztami fosforanowymi są wysoko energetyczne, łatwe do zhydrolizowania.

6.Podaj wzory i pełne nazwy głównych przenośników elektronów w procesie utleniania oraz głównego donora elektronów w biosyntezach redukcyjnych. Jakie jest biologiczne znaczenie różnicy pomiędzy NADPH i NADH.

NADH, NADPH, FADH2, FMNH2 - przenośniki elektronów

NADP+ - główny donor elektronów

Różnice między NADP a NADH:

• W cząsteczce NADP jedna z grup hydroksylowych rybozy , połączonej wiązaniem z adeniną , jest ufosforylowana.

• Energia kumulowana pod postacią NADH wykorzystywana jest głównie w procesie syntezy ATP (łańcuch oddechowy)

• NADPH służy jako źródło energii w reakcjach biosyntezy połączonych z redukcją, w których stopień utlenienia prekursorów jest wyższy niż produktów. Jest on następnie zużytkowywany w różnych reakcjach redukcji, głównie w przebiegu biosyntezy kwasów tłuszczowych i cholesterolu.

7.Napisz ciąg reakcji przekształcających glukozę w pirogronian. Zaznacz enzymy katalizujące te procesy. Omów reakcje regeneracji NADH i ich wydajność energetyczną.

Ciąg reakcji:

1. Glukoza + ATP glukozo-6-fosforan + ADP +H+

Enzym: heksokinaza

2. Glukozo-6-fosforan ↔ fruktozo-6-fosforan

Enzym: izomeraza glukozofosforanowa

3. Fruktozo-6-fosforan fruktozo-1,6-bisfosforan

Enzym: fosfofruktokinaza

4. Fruktozo-1,6-bisfosforan ↔ fosfodihydroksyaceton + aldehyd 3-fosfoglicerynowy

Enzym: aldolaza

4a. Fosfodihydroksyaceton ↔ aldehyd 3-fosfoglicerynowy

Enzym: izomeraza triozofosforanowa

5. Aldehyd 3-fosfoglicerynowy ↔ 1,3-bisfosfoglicerynian

Enzym: dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego

6. 1,3-bisfosfoglicerynian + ADP ↔ 3-fosfoglicerynian + ATP

Enzym: kinaza fosfoglicerynianowa

7. 3-fosfoglicerynian ↔ 2-fosfoglicerynian

Enzym: fosfogliceromutaza

8. 2-fosfoglicerynian ↔ fosfoenolopirogronian + H2O

Enzym: enolaza

9. Fosfoenolopirogronian + ADP + H+ pirogronian

Enzym: kinaza pirogronianowa

Regeneracja NADH:

• Wejście do Cyklu Kwasu Cytrynowego - przekształcenie pirogronianu w acetylo-CoA przez dehydrogenazę pirogronianową

Pirogronian + NAD+ + CoA acetylo-CoA + CO2 + NADH

• Przemiana w mleczan - regeneracja NAD+ przy ograniczonej ilości tlenu na skutek przemiany pirogronianu w mleczan katalizowanej przez dehydrogenazę mleczanową

Pirogronian + NADH + H+ ↔ mleczan + NAD+

• Przemiana w etanol - w warunkach beztlenowych następuje fermentacja alkoholowa - pirogronian zostaje przekształcony w aldehyd octowy przez dekarboksylazę pirogronianową, a następnie w etanol przez dehydrogenazę alkoholową

Pirogronian + H+aldehyd octowy + CO2

Aldehyd octowy + NADH + H+ ↔ etanol + NAD+

8.Porównaj rozkład z syntezą kwasów tłuszczowych.

Różnice między syntezą a rozpadem kw. Tłuszczowych:

• Synteza zachodzi w cytozolu, rozpad w mitochondriach komórek eukariotycznych

• W syntezie związkiem redukcyjnym jest NADPH, w rozpadzie wytwarzany jest NADH

• Podczas syntezy kw. Tłuszczowe są kowalencyjnie związane z białkowym przenośnikiem grup acylowych (ACP), w rozpadzie wiążą się z CoA

• U wyższych organizmów poszczególne aktywności enzymatyczne przeprowadzające syntezę występują w pojedynczym łańcuchu polipeptydowym, którego dimer nazywany jest syntezą kw. Tłuszczowych, w cyklu β-oksydacji poszczególne aktywności enzymatyczne związane są z różnymi enzymami

9.Przedstaw graficznie, podaj definicje i omów znaczenie wartości Km. Podaj podstawowe sposoby regulacji aktywności enzymatycznej. W jaki sposób można wyrażać aktywność enzymów?

Stała Michealisa-Menten jest to stężenie substratu (w molach na dm³), przy którym szybkość reakcji enzymatycznej osiąga połowę szybkości maksymalnej. Km zależne jest od rodzaju enzymu, rodzaju i stężenia substratu, temperatury i pH. Km jest równa stosunkowi sumy szybkości rozkładu kompleksu enzym-substrat do szybkości jego powstania i stanowi miarę powinowactwa enzymu do substratu - czym mniejsze jest Km tym większe powinowactwo, bo potrzebne jest mniejsze stężenie substratu do osiągnięcia połowy szybkości maksymalnej.

Podstawowe sposoby regulacji aktywności enzymatycznej:

• Regulacja przez sprzężenie zwrotne

• Odwracalna modyfikacja kowalencyjna

• Aktywacja proteolityczna

• Kontrola allosteryczna

Jednostka aktywności enzymu

Aktywność enzymu liczy się w liczbie obrotów enzymu czyli ilości cząsteczek substratu przekształconego w produkt reakcji na jednostkę czasu. 1U to ilość enzymu katalizująca przemianę 1μmola substratu w czasie 1 minuty. Zwykle przyjmuje się określone warunki: temperaturę 30°C, dane pH i maksymalne wysycenie enzymu substratem. Ponieważ minuta nie jest jednostką SI, do określania aktywności enzymów zaleca się stosowanie katala:

1 U = 1/60 μkatala = 16,67 nanokatala.

EGZAMIN POPRAWKOWY Z BIOCHEMII DLA STUDENTÓW WnoZ zes2

1.Scharakteryzuj główne poziomy organizacji łańcucha polipeptydowego. Jakie oddziaływania decydują o przestrzennej architekturze białek?

Oddziaływania niekowalencyjne:
-hydrofobowe
-wiązania wodorowe
-siły elektrostatyczne
Oddziaływania kowalencyjne:
-wiązania dwusiarczkowe
-wiązanie peptydowe
Sekwencje aminokwasów determinuje strona przestrzenna ponieważ fałdowanie się białka, które odbywa się spontanicznie nie wymaga matrycy zew.

Struktura białka:

• I-rzedowa to liniowa sekwencja aminokwasów między którymi występują wiazania peptydowe oraz wiązania dwusiarczkowe między resztami cysteiny.

• II-rzedowa to pofałdowanie łańcucha w αhelisę lub strukturę β. W tej strukturze występują wiazania wodorowe.

• III-rzedowa to przestrzenne ułożenie wszystkich aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, występują w niej oddziaływania hydrofobowe, van der Waalsa, sily elektrostatyczne, wiązania wodorowe i dwusiarczkowe.

• IV-rzedowa to przestrzenne ułożenie kilku łańcuchów polipeptydowych między którymi występują wiązania wodorowe, dwusiarczkowi, oddziaływania hydrofobowe.

2.Podaj wzór jednej z podstawowych jednostek DNA. Opisz molekularny mechanizm replikacji DNA. Omów główne cechy kodu genetycznego. Wyjaśnij dlaczego geny eukariontów są nieciągłe.

Nukleotyd cytozynowy

Główne cechy kodu genetycznego

• trójkowy - do zakodowania 20 różnych aminkowasów przez cztery rodzaje zasad niezbędne jest, aby podstawowe jednostki kodu genetycznego składały się zawsze z trzech zasad. taka trójka zasad w DNA to kodon. Z 64 rodzajów kodonów trzy nie kodują aminokwasów.

• bezprzecinkowy - między trójkami kodującymi nie ma żadnych dodatkowych elementów

• uniwersalny - kod genetyczny jest taki sam we wszystkich organizmach

• zdegenerowany - jeden aminokwas może być kodowany przez kilka różnych trójek

• niezachodzący - kodony nie zachodzą na siebie

• jednoznaczny - dana trójka koduje zawsze jeden i ten sam rodzaj aminokwasu

Geny eukariontów są nieciągłe gdyż składają się z sekwencji kodujących (eksonów) i niekodujących (intronów)

4.Napisz reakcje cyklu kwasu cytrynowego kontrolujące szybkość działania tego szlaku i omów ich znaczenie dla metabolizmu organizmu zwierzęcego.

1.szczawiooctan + acetylo-CoA cytrynian

Enzym: synteza cytrynianowa

3. Izocytrynian + NAD+ α-ketoglutaran + NADH + CO2

Enzym: dehydrogenaza izocytrynianowa

4. α-ketoglutaran + NAD+ bursztynylo-CoA + NADH + CO2

Enzym: kompleks dehydrogenazy α-ketoglutaranowej

Regulacja Cyklu Kwasu Cytrynowego pozwala na wytworzenie energii gdy jest ona potrzebna komórce, lub zachamowanie cyklu gdy komórka akurat jej nie potrzebuje.

6.Dlaczego glukoneogeneza nie jest odwróceniem procesów glikolizy? Odpowiedź uzasadnij reakcjami. Dlaczego glukoza nie może być wytwarzana w mózgu i mięśniach?

Trzy reakcje glikolizy są nieodwracalne:

1. Glukoza + ATP glukozo-6-fosforan + ADP +H+

Enzym: heksokinaza

3. Fruktozo-6-fosforan fruktozo-1,6-bisfosforan

Enzym: fosfofruktokinaza

9. Fosfoenolopirogronian + ADP + H+ pirogronian

Enzym: kinaza pirogronianowa

Te trzy procesy w reakcji glukoneogenezy muszą być odwrócone z udziałem innych reakcji:

1. Pirogronian + ATP + CO2 szczawiooctan

Enzym: karboksylaza pirogronianowa

2. Szczawiooctan + GTP ↔ fosfoenolopirogronian + GDP + CO2

Enzym: karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa

4. Fruktozo-1,6-bisfosforan fruktozo-6-fosforan + Pi

Enzym: fruktozo-1,6-bisfosfataza

6. Glukozo-6-fosforan glukoza + Pi

Enzym: glukozo-6-fosfataza

Glukoneogeneza nie jest więc prostym odwróceniem glikolizy.

PYTANIA Z "0" Z 2007

1.Opisz strukturę i funkcje białek. Scharakteryzuj główne etapy w anabolizmie i katabolizmie białek.

Białka są to łańcuchy polipeptydowe zbudowane przynajmniej ze 100 aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi; w takim łańcuchu mogą występować też:

Oddziaływania niekowalencyjne:
-hydrofobowe
-wiązania wodorowe
-siły elektrostatyczne
Oddziaływania kowalencyjne:
-wiązania dwusiarczkowe
-wiązanie peptydowe
Funkcje:
- kataliza enzymatyczna
- transport i magazynowanie np. przenoszenie tlenu przez hemoglobinę
- ruch uporządkowany np. białkowe układy kurczliwe
- funkcje mechaniczno-strukturalne np. zapewnianie elastyczności tkanek
- ochrona immunologiczna
- wytwarzanie i przekazywanie impulsów nerwowych
- kontrola wzrostu i różnicowania komórek

Anabolizm białek:

• transkrypcja - przepisanie informacji z DNA na RNA

• translacja - odkodowanie informacji zawartej w RNA i na tej podstawie utworzenie łańcucha polipeptydowego

• ukształtowanie struktury drugo- i trzeciorzędowej, czyli odpowiednie zwinięcie się łańcucha aminokwasów

• potranslacyjna modyfikacja cząsteczki białkowej (etap nie zawsze obecny).

Katabolizm białek:

Trawienie białek zaczyna się dopiero w żołądku, gdzie komórki główne komórek gruczołowych żołądka wydzielają nieczynny enzym pepsynogen. Komórki okładzinowe wydzielają kwas solny, w obecności którego pepsynogen przekształca się w postać czynną - pepsynę. W jelicie cienkim działają trypsyna i chymotrypsyna, które rozkładają cząsteczki polipeptydów do tripeptydów i dipeptydów. Te z kolei rozkładane są przez peptydazy ściany jelita cienkiego do aminokwasów, które zostają wchłaniane do krwi i żyłą wrotną wędrują do wątroby. Stamtąd większość aminokwasów dalej dostaje się z krwią do komórek ciała. Nadwyżka pozbawiana jest reszt aminowych, przez co powstaje amoniak i ketokwasy. Amoniak przekształcany jest w mniej toksyczny mocznik, który z krwią odtransportowywany jest do nerek. Natomiast ketokwasy mogą zostać wykorzystane do syntezy cukrów i niektórych aminokwasów, zużyte na cele energetyczne bądź przekształcone w tłuszcze zapasowe.

2.Wymień dwie drogi rozpadu polisacharydów, nazwy enzymów i powstających produktów oraz ich wzory. Która z dróg jest bardziej korzystna energetycznie? Podaj reakcję katalizowaną przez fosfofruktokinazę, klasę enzymu i znaczenie dla przebiegu glikolizy

Polisacharydy mogą być rozkładane w procesie fosforolizy (przez enzymy fosforylazy) i hydrolizy (przez enzymy hydrolazy), przy czym fosforoliza jest bardziej korzystna energetycznie gdyż powstający w jej wyniku cukier jest już ufosforylowany.

Reakcja 3. glikolizy, katalizowana przez fosfofruktokinazę (z klasy transferaz):
Enzym umożliwia pobranie drugiej grupy fosforanowej z ATP

Reakcja katalizowana przez fosfofruktokinazę jest najważniejszym punktem kontrolnym glikolizy. Aktywność tego enzymu może być regulowana przez:

• allosteryczne hamowanie przez duże stężenie ATP, znoszone przez AMP

• hamowanie przez duże stężenie cytrynianu - pierwszego produktu CKC

• jony H+ - gdy pH się obniża szybkość glikolizy maleje co zapobiega nadmiernemu tworzeniu kw. mlekowego w warunkach beztlenowych

3.Określ metaboliczne losy glukozo-6-fosofranu. W jakich szlakach metabolicznych on powstaje? Dlaczego jego przemiana w pirogronian może mieć charakter zarówno anaboliczny jak i kataboliczny?

Glikoliza:

2. Glukozo-6-fosforan ↔ fruktozo-6-fosforan

Enzym: izomeraza glukozofosforanowa

Glukoneogeneza:

6. Glukozo-6-fosforan glukoza + Pi

Enzym: glukozo-6-fosfataza

Glukozo-6-fosforan powstaje w glikolizie, glukoneogenezie i podczas fosforolizy glikogenu;
Kataboliczny charakter zawdzięcza temu, że podczas gdy powstaje z glukozy, wówczas wykorzystywana jest energia.

Natomiast anaboliczny charakter posiada dlatego, że Glukozo-6-fosforan wykorzystywany jest w dalszych procesach, w których powstaje energia.

4.Scharakteryzuj zasadnicze różnice pomiędzy metabolizmem mózgu, mięsni i wątroby. Jakie będą konsekwencje zahamowania aktywności jednego z enzymów:
- heksokinazy w tkance tłuszczowej
- acetylotransferazy karnitynowej w mięśniach szkieletowych
- glukokinazy w wątrobie
Metabolizm mózgu

• wyłącznym substratem energetycznym jest glukoza;

• brak zapasów energetycznych - mózg wymaga więc stałego dopływu glukozy (zużycie ok. 120g/dobę)

• podczas okresów długotrwałego głodowania substratami energetycznymi mogą być ciała ketonowe wytwarzane przez wątrobę

Metabolizm mięśni

• substratami energetycznymi są glukoza, kwasy tłuszczowe oraz ciała ketonowe (w mięśniu sercowym)

• duże zapasy glikogenu

• nie zawiera glukozo-6-fosfatazy, mięśnie więc nie mogą eksportować glukozy

• w mięśniu pracującym aktywnie szybkość glikolizy znacznie przekracza szybkość cyklu Krebsa (redukcja pirogronianu do mleczanu, który po przejściu do wątroby może przekształcać się w glukozę lub transaminacji do alaniny)

Metabolizm wątroby

• dostarcza substraty energetyczne do mózgu, mięśni i innych organów peryferyjnych

• może pobierać duże ilości glukozy i przekształcać w glikogen

• rozkładając zapasy glikogenu i wykorzystując szlak glukoneogenezy może uwalniać glukozę do krwi (prekursorami glukozy są mleczan i alanina, glicerol i aminokwasy glukogenne)

• paliwem dla wątroby są ketokwasy pochodzące z rozkładu aminokwasów, a gdy ich brak, wykorzystywana jest glukoza

• nie może wykorzystać acetooctanu jako paliwa, gdyż nie zawiera transferazy przekształcającej ten związek w jego aktywną formę - acetylo-CoA)

Konsekwencje zahamowania aktywności:

- heksokinazy w tkance tłuszczowej - zahamowanie glikolizy (heksokinaza jest potrzebna w 1. reakcji glikolizy)
- acetylotransferazy karnitynowej w mięśniach szkieletowych - zahamowanie rozpadu kw. tłuszczowych (acetylotransferaza karnitynowa pozwala na transport kwasu tłuszczowego przez wewnętrzną błonę mitochondrialną)
- glukokinazy w wątrobie - zahamowanie glikolizy (glukokinaza katalizuje reakcję fosforylowania glukozy do glukozo-6-fosforanu)

PYTANIA Z "0" Z 2007 zes2

1.Scharakteryzuj główne etapy w biosyntezie białek.

Transkrypcja

• inicjacja - związanie enzymu z promotorem ulokowanym przed transkrybowanym genem i utworzenie kompleksu inicjującego

• elongacja - antysensowna nić DNA jest matrycą, na podstawie której syntezowana jest cząsteczka RNA. Sekwencja nici RNA jest identyczna z sekwencją nici sensownej, jedynie nukleotydy zawierające tyminę (T) zastąpione są nukleotydami z uracylem (U)

• terminacja - RNA napotyka na sygnał terminacji, zatrzymujący syntezę i powodujący uwolnienie zsyntetyzowanego RNA

Translacja

• inicjacja - jest to przyłączenie tRNA inicjatorowego do kodonu mRNA oznaczającego początek syntezy (kodon 'start'). inicjatorowy tRNA zajmuje na rybosomie miejsce P(peptydylowe)

• elongacja - wydłużenie się łańcucha peptydowego lub polipeptydowego. Przyłączenie aminoacylo-tRNA do rybosomu w miejscu A(aminoacylowym). Tworzy się wiązanie peptydowe miedzy gr. aminową aminoacylo-tRNA, a gr. karboksylową formylometioniny związanej z inicjatorowym tRNA. Dipeptydylo-tRNA zostaje przeniesiony z miejsca A na P, a inicjatorowy tRNA z miejsca P na E i opuszcza rybosom. Następuje hydroliza GTP( wytworzenie energii potrzebnej do przyłączenia tRNA, przeniesienia go i przesunięcia rybosomu na następny kodon mRNA).

• terminacja - odczytanie kodonu 'stop ' na mRNA i uwolnienie ukończonego polipeptydu z rybosomu.

• ukształtowanie struktury drugo - i trzeciorzędowej, czyli odpowiednie zwinięcie się łańcucha aminokwasów

• potranslacyjna modyfikacja cząsteczki białkowej (etap nie zawsze obecny).

3.Na przykładzie modelu Michaelisa-Menten opisz właściwości kinetyczne enzymów.

5.Podaj wzór i pełną nazwę ATP. Wymień klasy enzymów z którymi może współpracować. W jaki sposób jest wytwarzany ATP w komórce? Jakie procesy w organizmie zwierzęcym są zasilane przez gradient protonowy?

Gradient protonowy jest wykorzystywany przez syntezę ATP do wytworzenia ATP

10

N-koniec

C-koniec

---