Dział: Metabolizm

W tym dziale znajdują się testy związane anabolicznymi i katabolicznymi reakcjami zachodzącymi w komórkach oraz w organizmach tkankowych, z budową i funkcjonowaniem enzymów. Przydadzą się Wam wiadomości o budowie i właściwościach związków organicznych, budowie i funkcjonowaniu komórki, wiadomości z genetyki dotyczące biosyntezy białek.

Kilka porad dotyczących tego jak pracować z testami.

1. Jeśli dysponujesz pewną wiedzą, to postaraj się z marszu rozwiązać te zadania, które potrafisz rozwiązać bez pomocy podręcznika. Odpowiedzi zapisuj! Nawet jedno dobrze rozwiązane zadanie będzie sukcesem.

2. Następnie przestudiuj te rozdziały podręcznika, które mogą Tobie pomóc w rozwiązywaniu pozostałych testów.

3. Nie zaglądając do podręcznika rozwiązuj kolejne zadania. Odpowiedzi zapisuj! Powtarzaj te czynności aż do skutku.

4. Następnie możesz podjąć próbę ułożenia własnych testów; zacznij od najprostszych. Jest to bardzo dobry i niezwykle skuteczny sposób uczenia się i utrwalania materiału.

Uwaga! Odpowiedzi do testów oraz konsultacje (np. opinie o ułożonych przez siebie testach) możesz uzyskać po skontaktowaniu się z autorem strony.

Zad. 1

Jedną z cech organizmów żywych jest metabolizm. Przemiany materii i energii zachodzą w każdej komórce żywej. Zachodzenie reakcji biochemicznych w komórkach, w odpowiednio niskiej temperaturze (temperaturze fizjologicznej) jest możliwe dzięki enzymom. Jak wiecie w skład każdego enzymu wchodzi część białkowa.

Po zapoznaniu się z powyższym tekstem rozwiąż kolejne zadania.

Zad. 1a

Zdefiniuj pojęcie metabolizmu

Zad. 1b

Dzięki czemu reakcje biochemiczne zachodzące w żywych komórkach mogą przebiegać w stosunkowo niskich temperaturach?

Zad. 1c

Enzymy najefektywniej działają w określonych temperaturach.

Wyjaśnij dlaczego reakcje przeprowadzane przez enzymy w komórkach muszą zachodzić w wąskim zakresie temperatur określanym jako temperatury fizjologiczne. Podaj cztery argumenty.

Zad. 1d

Coraz częściej wyizolowane z komórek enzymy stosowane są w przemyśle między innymi do produkcji niektórych związków organicznych. Czy w przypadku syntezy związku nie będącego białkiem podniesienie temperatury do 85 ⁰C, w zbiornikach, w których zachodzi reakcja, przyspieszy proces produkcji? Uzasadnij odpowiedź.

Zad. 2

Wskaż dwie zasadnicze różnice pomiędzy reakcjami anabolicznym i katabolicznymi zachodzącymi w komórkach.

Zad. 3

Podaj po dwa różne przykłady reakcji anabolicznych zachodzących w wymienionych poniżej komórkach. Wskaż miejsca, w których zachodzą wymienione przez Ciebie reakcje. Odpowiedź przedstaw w formie tabeli.

1. Komórka miękiszu palisadowy liścia brzozy.

2. Komórka miękiszu zapasowego bulwy ziemniaka.

3. Komórka wątroby człowieka.

Zad. 3a

Podaj 6 przykładów reakcji anabolicznych zachodzących w każdej z wymienionych w zadaniu 3 komórek.

Zad. 4

Nauczycielowi rozsypały się karteczki, przy pomocy których chciał w sposób uproszczony zilustrować następujące reakcje:

1. hydrolityczny rozkład cząsteczki lipidu prostego (trójglicerydu) związanego z obecnością lipaz,

2. rozkład hydrolityczny cząsteczki skrobii,

3. hydrolityczny rozkład cząsteczki białka prostego,

4. hydrolityczny rozkład celulozy.

Co gorsze znalazły się pomiędzy nimi karteczki nie związane z w/w reakcjami.

Używając karteczek z odpowiednimi wyrazami oraz odpowiednich symboli (+, ->, <-) przedstaw trzy wymienione w zadaniu reakcje.

Zad. 4a

Posługując się nazwami związków, które przedstawiono na rysunku wybierz wyłącznie nazwy węglowodanów, uporządkuj je według następujących kryteriów: polisacharydy, disacharydy, monosacharydy. Zaznacz cukry rozpuszczalne w wodzie oraz cukry, które ze względu na brak odpowiednich enzymów nie będą ulegały rozkładowi w przewodzie pokarmowym człowieka. Odpowiedź przedstaw w formie tabelki.

Zad. 4b

Posługując się "karteczkami" z rysunku przedstaw reakcję syntezy cząsteczki sacharozy oraz cząsteczki lipidu (trójglicerydu).

Zad. 5

Po przeanalizowaniu rysunku nazwij oznaczone cyframi elementy, przy pomocy * zaznacz te elementy, w których poza terenem komórki ma miejsce rozkład enzymatyczny związków organicznych.

Zad. 5a

W którym z zaznaczonych na rysunku miejsc rozpoczyna się rozkład enzymatyczny wędzonej piersi kurczaka, w którym miejscu jest kontynuowany. Podaj nazwy enzymów przeprowadzających te procesy. Co poza odpowiednią temperaturą, obecnością wody w środowisku, w którym zachodzi reakcja jest konieczne.

Zad. 5b

Wskaż miejsca, w których rozpoczyna się a następnie kontynuowany jest enzymatyczny rozkładu skrobi. Podaj nazwy enzymów biorących w tym udział oraz miejsce ich powstania.

Zad. 5c

W których z przedstawionych na rysunku obiektach występuje glikogen jako materiał zapasowy, jaki związek w wyniku jego enzymatycznego rozkładu powstaje.

Zad. 6

Disacharydami są: zbudowana z cząsteczki galaktozy i glukozy, laktoza występująca w mleku ssaków, oraz maltoza, która powstaje w wyniku rozkładu enzymatycznego np. skrobi i celulozy będących polimerami glukozy. Z ilu cząsteczek i jakiego cukru prostego zbudowana jest maltoz. Uzasadnij odpowiedź.

Zad. 7

Do niżej zapisanego tekstu w trzech miejscach zakradły się błędy, wskaż je i popraw.

1. Amylaza enzym amylolityczny rozkłada skrobię, glikogen, chitynę i celulozę poprzez dekstryny (oligosacharydy) do maltozy.

2. Maltaza rozszczepia maltozę na trzy cząsteczki glukozy.

3. Sacharaza rozkłada sacharozę na dwie cząsteczki glukozy.

4. Laktaza rozszczepia laktozę na glukozę i galaktozę.

5. Lipaza rozszczepia wiązania estrowe w trójglicerydach.

6. Nukleazy biorą udział w enzymatycznym rozkładzie kwasów nukleinowych.

Zad. 8

Podaj nazwy nukleazy rozkładającej RNA oraz nazwę nukleazy rozkładającej DNA (pomocne będzie ponowne przeczytanie zad. 7)

Zad. 9

Podaj nazwę enzymu biorącego udział w ścinaniu białek mleka. Napisz gdzie jest produkowany i w jakim okresie życia człowieka występuje w dużych ilościach.

Zad. 10

Enzymy rozkładające substancje pokarmowe produkowane są przez gruczoły zlokalizowane w czterech miejscach układu pokarmowego. Ich aktywność uzależniona jest między innymi od pH środowiska. Zlokalizuj miejsca występowania gruczołów trawiennych produkujących enzymy, podaj pH środowiska, w którym enzymy te mogą najintensywniej działać.

Zad. 11

Enzymy zbudowane są z białek, w skład większości enzymów poza białkiem wchodzi część niebiałkowa. Niebiałkowy składnik enzymu może być z enzymem związany na stałe lub łączyć się z częścią białkową enzymu w momencie jego aktywności. Z holoenzymem mamy do czynienia w momencie połączenia się części białkowej (apoenzym) z częścią niebiałkową (koenzymem). Warto wiedzieć, że w skład koenzymu mogą wchodzić niektóre witaminy (B₁, B₂, B₆, B₁₂, PP, H, kwas foliowy, K).

Na poniższych schematach przedstawiono działanie enzymów różniących się budową i sposobem działania. Po przeanalizowaniu tekstu oraz schematów rozwiąż kolejne zadania.

Zad. 11a

Na których schematach przedstawiono reakcje anaboliczne, uzasadnij odpowiedź.

Zad. 11b

W jaki sposób na schematach oznaczono: substraty, produkty, kompleks enzym substrat, koenzym i apoenzym a w jaki sposób grupę prostetyczną

Zad. 11c

Pepsyna podobnie jak amylaza jest enzymem w skład którego nie wchodzi element niebiałkowy. Czy któryś ze schematów może przedstawiać jej działanie? Uzasadnij odpowiedź.

Zad. 11d

Które z poniższych zdań po analizie rysunków możesz uznać za prawdziwe:

1. W skład budowy enzymu zawsze wchodzi część białkowa.

2. Enzymy nie tworzą trwałego kompleksu z prawidłowym substratem.

3. Nie zawsze w skład enzymu wchodzi grupa niebiałkowa.

4. Wszystkie enzymy w skład, których wchodzi element niebiałkowy tworzą z nim trwały nieodwracalny kompleks.

5. Enzymu mogą brać udział w reakcjach syntezy i rozkładu związków.

6. Enzymy biorące udział w przeprowadzanej przez siebie reakcjimogą być ponownie wykorzystane.

7. Centrum aktywne odpowiedzialne za przestrzenne dopasowanie się substratu (substratów) do enzymu jest specyficznie pofałdowaną częścią łańcucha polipeptydowego.

Zad. 12

Na poniższych rysunkach przedstawiono w sposób schematyczny oddziaływanie różnego typu związków na enzymy. Na których schematach przedstawiono inhibicję enzymu, wyjaśnij na czym ona polega. Które schematy ilustrują aktywację enzymu?

Zad. 12a

Który schemat ilustruje dezaktywację enzymu przez analoga substratu, na czym ona polega i jakie są konsekwencje tego typu inhibicji.

Zad. 13

Jak wiesz w komórkach mamy do czynienia z ciągami metabolicznymi, w postaci łańcuchów i cykli. Daj trzy znane tobie przykłady cykli metabolicznych, dwa przykłady łańcuchów metabolicznych. Podaj ich lokalizację w komórce.

Zad. 14

Szybkie dostosowanie metabolizmu jednokomórkowego organizmu do nowego rodzaju pożywienia decyduje o przeżyciu tego organizmu. Przykładem takiej regulacji procesów metabolicznych może być, po wyczerpaniu się glukozy w pożywce, błyskawiczna produkcja w komórce bakterii, enzymów rozkładających laktozę, która jest w pożywce obecna. Regulacja ta odbywa się na poziomie genomu.

Po przeanalizowaniu tekstu zadania oraz rysunku rozwiąż kolejne zadania.

Zad. 14a

Do jakiej grupy związków organicznych należy glukoza i laktoza.

Cząsteczka, którego związku jest większa, wyjaśnij dlaczego tak uważasz.

Zad. 14b

Ile enzymów jest potrzebnych do tego by cząsteczka laktozy mogła ulec rozkładowi?

Zad. 14c

Do jakiej grupy związków zaliczysz represor, który blokuje, syntezę enzymów potrzebnych do katalitycznego rozkłady laktozy.

Zad. 14d

W jaki sposób represor uniemożliwia syntezę enzymów?

Zad. 14e

Pojawienie, którego związku po wyczerpaniu glukozy, wpływa na podjęcie przez komórkę bakterii wytwarzania enzymów potrzebnych do katabolicznego rozkładu laktozy.

Zad. 15

Metabolizm komórki uzależniony jest od obecności enzymów, na ich działanie mają wpływ warunki środowiska, w którym reakcje enzymatyczne zachodzą.

Na pojawienie się enzymów mają wpływy między innymi:

1. prawidłowy zapis informacji o budowie enzymu na DNA,

2. prawidłowy zapis na mRNA,

3. wycięcie intronów przez odpowiednie enzymy,

4. możliwość transportu mRNA przez pory jądrowe.

Po przeanalizowaniu tekstu rozwiąż kolejne zadania.

Zad. 15a

Wymień cztery czynniki mogące mieć wpływ na aktywność enzymu znajdującego się w cytoplazmie komórki eukariotycznej. W komórce znajduje się odpowiednia ilość substratów, a produkty reakcji nie nagromadzają się.

Zad. 15b

Przyporządkuj odpowiednio zdaniom I, II, III z zadania 15 poniższe stwierdzenia. Jedno z poniższych stwierdzeń jest błędne, jedno nie ma związku ze zdaniami I, II, III.

Wskaż stwierdzenie błędne i stwierdzenie nie mające bezpośredniego związku z wymienionymi zdaniami.

1. Polimeraza DNA w trakcie replikacji dokonuje korekty mylnie włączonych zasad do mRNA.

2. Powstały na DNA kwas RNA po usunięciu intronów opuszcza obszar jądra i po połączeniu się z rybosomem (rybosomami) w cytoplazmie, pełni rolę matrycy, dzięki której powstają w komórce między innymi białka enzymatyczne.

3. Polimeraza RNA jest odpowiedzialna za prawidłową transkrypcję mRNA.

4. W trakcie replikacji polimeraza DNA dokonuje korekty mylnie włączonych zasad do DNA.

5. Enzym biorący udział w powstawaniu wiązania peptydowego podczas syntezy białka na rybosomie jest "wmontowany" w większą z podjednostek rybosomu.

Zad. 15c

Które z opisanych w zadaniu procesów (I - IV) związane są z funkcjonowaniem jądra komórkowego?

Zad. 16

Podaj po dwa przykłady reakcji biochemicznych zachodzących w jądrze komórkowym, mitochondriach, chloroplastach i cytoplazmie, oraz po jednym przykładzie reakcji zachodzących w lizosomach i rybosamach z udziałem enzymów.

Zad. 17

Regulacja polegająca na okresowym zahamowaniu pewnych procesów może mieć miejsce wtedy gdy zabraknie produktu, który jest substratem kolejnego cyklu metabolicznego. Na przykład przez czasową dezaktywacje enzymu znajdującego się na początku łańcucha metabolicznego (poprzez modyfikacje kształt tego enzymu), w której rolę inhibitora będzie pełnił końcowy produkt łańcucha metabolicznego.

Zilustruj tego typu regulację w przypadku trójetapowego łańcucha metabolicznego.

Odpowiednio opisz rysunek.

Zad. 18

Mając do dyspozycji: statyw z kilkoma probówkami, skrobię, ocet, lód, płyn Lugola, odczynnik Benedicta, papierki lakmusowe (do sprawdzenia pH), palnik gazowy i drewnianą łapkę, która pozwoli Tobie trzymać probówki, przedstaw projekt doświadczenia, dzięki któremu będzie można udowodnić tezę o wpływie temperatury i pH na enzymatyczny rozkład skrobi.

Uwaga: Płyn Lugola służy do wykrywania skrobi. Jeśli do 5 ml klajstru skrobiowego dodamy 1 kroplę płynu Lugola wystąpi ciemnoniebieskie zabarwienie. Po podgrzaniu zabarwienie znika, pojawia się ponownie po ostudzeniu. Rekcja zachodzi w środowisku obojętnym lub słabo kwaśnym.

Odczynnik Benedicta służy do wykrywania glukozy. Po wmieszaniu 2-4 kropli roztworu glukozy do 5 ml odczynnika Benedicta zawartość probówki gotujemy przez kilka minut, a następnie wolno studzimy. Roztwór mętnieje, a następnie wytrąca się czerwony lub żółty osad.

Zad. 19

Zaprojektuj tabelę, w której umieścisz wyniki doświadczenia.

Zad. 20

Budowa białek enzymatycznych zapisana jest w DNA. Na rysunkach przedstawiono dwa mechanizmy mogące mieć wpływ na ich powstanie. Biorą w nich udział białka regulatorowe.

Na których rysunkach przedstawiono regulację pozytywną, na czym ona polega.

---