pytania na egzmian.doc

1.      Napisz wzór peptydu o sekwencji Ala-Cys-Asp-Ser. Wskaż w nim reszty aminokwasów,  które mogą pełnić funkcje w centrum aktywnym enzymów.

2.      Przedstaw graficznie, podaj definicję i omów znaczenie Km. Podaj cztery podstawowe sposoby regulacji aktywności enzymów. W jaki sposób można wyrażać aktywność enzymów?

Km to stała Michaelisa-Menten. Definiuje się ja jako takie stężenie substratu (w molach na litr), przy którym szybkość reakcji enzymatycznej osiąga połowę szybkości maksymalnej.

Każdy enzym wykazuje charakterystyczna wartość Km w reakcji z odpowiednim substratem. Stała Km jest wskaźnikiem powinowactwa enzymu do substratu, niska jej wartość oznacza duże powinowactwo i duża szybkość procesu.

Sposoby regulacji aktywności enzymów:

* hamowanie przez stężenie zwrotne A->B->C->D->Z => enzym szczatkujacy jest hamowany przez produkt Z (produkt końcowy lub metabolit wpływa na początek przemian)

* białka regulacyjne np. kalmodulina wiąże się z Ca2+

* modyfikacja kowalencyjna np. ufosforylowanie nieaktywnego enzymu, który staje się aktywny

* aktywacje proteolityczne, enzymogeny potrzebują aktywacji proteolitycznej np.hymotrypsynogen (nieaktywny enzym) musi zostać przyciety przez trypsyne (po 15 argininie) powstaje hymotrypsyna (aktywny enzym)

Model mochaelisa-menten

Gdzie k1, k2 i k3 to pewne stale; [ES] to stężenie kompleksu ES

Stała M-M

V max jest wtedy kiedy wszystkie miejsca enzymu są wysycane substratem tj [S]>km czyli [S]/[S]+km ~ 1

Równanie Michaelisa-Menten

Im wyższa km tym powinowactwo enzymu do substratu jest mniejsze; im km mniejsza tym powinowactwo jest większe

Liczba obrotow enzymu oznacza liczbę cząsteczek substratu przekształconego w produkty reakcji na jednostkę czasu, w warunkach pełnego wysycenia enzymu substratu

Anhydraza węglanowa działa w pluchach w procesie oddychania (uwalnia CO2 i HCO-2 ) 600 000 obratow/s

3.      Napisz wzór ATP i podaj jego pełną nazwę. Podaj drogi powstawania ATP w organizmach żywych. Napisz dwie reakcje wymagające udziału ATP, podaj nazwy enzymów i klasę do której należą.

ATP – adenozynotrifosforan

Klasy enzymow, z którymi może wspolpracowac to:

·         Transferazy (przenoszą) ATP + NAD->ADP + NADP (kinaza NAD)

·         Ligazy (syntetazy) kosztem energii wysoko energ. Związków wytwarzają nowe wiązania

+ CO2+H2O --(ATP/ADP+P)->

·         Hydrolazy (rozpad z udziałem H2O) ATP + H2O->AMP + PP (pirofosfohydrolaza ATP)

ATP jest wytwarzany w kom podczas utleniania czasteczek glukozy, kw tluszcz, aminokwasow, podczas cyklu kw cytrynowego, fosforylacji oksydacyjnej, troche powstaje tez podczas glikolizy.

Gradient protonowy wykorzystywany jest np. w fosforylacji oksydacyjnej.

4.      Z jakiego cukru prostego zbudowany jest glikogen. Podaj jego nazwę i wzór oraz nazwę wiązań występujących w tym polisacharydzie. Wymień nazwy enzymów biorących udział w jego degradacji.

Zbudowany z glukozy.

Wiązania: alfa-D-glukopiranozy połączone ze sobą wiązaniami alfa-1,4-glikozydowymi, a w miejscach rozgałęzień alfa-1,6-glikozydowymi. Rozgałęzienia występują co 8-12 reszt glukozowych.

Enzymy biorące udział w degradacji: fosforylaza glikogenowa (glikozydazy, fosfokinazy?)

Glikogen ma budowę zbliżoną do składnika skrobii – amylopektyny, lecz rozpuszcza się on lepiej w wodzie niż amylopektyna, ponieważ odgałęzienia boczne glikogenu są liczniejsze i krótsze niż amylopektyny. Jako koloid hydrofilowy rozpuszcza się w wodzie na zimno dając opalizujący roztwór. Możliwe jest to dzięki występowaniu w jego cząsteczce licznych grup hydroksylowych, mogących łatwo tworzyć wiązania wodorowe z cząsteczkami wody. W obecności soli nieorganicznych o znacznych stężeniach oraz pod wpływem cieczy organicznych mieszających się z wodą glikogen łatwo ulega wytrąceniu z roztworu.

-W procesie fosforolizy czyli glikogenolizy zachodzi odłączanie cząsteczek glukozy od łańcucha glikogenu. Reakcję katalizuje fosforylaza glikogenowa:

(C6H12O6),, — +Pi—fosforylaza glikogenowa ——> glukozo-1-fosforan — fosfoglukomutaza-—» glukozo-6-fosforan— odjęcie Pi — glukozo-6-fosfataza —> glukoza C6H12O6

5.      Napisz w jakiej reakcji glikolizy powstaje NADH. Jaki enzym ja katalizuje? Podaj pełną nazwę i wzór NADH. Omów losy tego związku w warunkach tlenowych i beztlenowych.

W reakcji dehydrogenazy aldehydu 3-fosfoglicerynowego.

NADH - zredukowany dwunukleotyd nikotynamido-adeninowy (NAD+)

Losy w warunkach beztlenowych: powstają 2 cząsteczki NAD+

Losy w warunkach tlenowych: NADH przekazuje proton i elektrony na mitochondrialny łańcuch oddechowy, gdzie poprzez wiele ogniw pośrednich są one przekazywane na tlen, tworząc H2O. Procesowi temu towarzyszy powstawanie energii magazynowanej w postaci ATP.

NADH- do powstania ATP, nie bierze udziału w reakcjach redukcyjnych (utl. w łańc. oddech.)

6.      Napisz reakcję zapoczątkowującą cykl Krebsa oraz wzory dwóch produktów pośrednich tego cyklu, które mogą ulec przemianie do aminokwasów. W jakiego typu reakcjach?

Zapoczątkowuje: Syntaza cytrynianowa

Bezpośrednio w aminokwasy mogą przejść szczawiooctan i alfa-ketoglutaran. Odbywa się to na drodze transaminacji glutaminianu.

Szczawiooctan + glutaminian óasparaginian + alfa-ketoglutaran

Na drodze kondensacji:

Bursztynylo CoA + glicyna -> parafiny

7.      Wymień różnice występujące w budowie RNA i DNA. Co to jest replikacja, transkrypcja, translacja

Transkrypcja jest pierwszym etapem ekspresji genow, polega na "przepisaniu" kolejno zasad z DNA na RNA. Proces ten jest katalizowany przez polimeraze RNA - enzym, ktory przyczepia sie do DNA na poczatku genu i syntetyzuje RNA komplementarne do jednej z nici. Tak powstaly RNA (po dodatkowej obrobce) w pozniejszym etapie ekspresji materialu genetycznego stanowi matryce, na ktorej syntetyzowane sa bialka. Transkrypcja, obok translacji, jest zatem kluczowym procesem warunkujacym zycie organizmow. Dzieki niej mozliwe jest odczytanie informacji genetycznej, zachowujac jednoczesnie nienaruszalnosc centralnego banku informacji - podwojnej helisy DNA.

Replikacja to proces, w którym podwójna nić DNA ulega skopiowaniu. Replikacja jest semikonserwatywna - w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA będzie jedna nić macierzysta i jedna nowa. Nie licząc niewielkiej szansy wystąpienia błędu obie cząsteczki DNA będą identyczne.

Enzymy katalizujace replikacje: polimeraza alfa - replikuje chromosomowy DNA i syntetyzuje nic opozniona; polimeraza beta - replikuje chromosomowy DNA i syntetyzuje nic wiodaca; polimerazy alfa i beta - uczestnicza w procesach naprawy DNA; polimeraza beta - replikuje mitochondrialny DNA; telomeraza – synteza koncow telomerowych; helikazy – rozplataja helise DNA.

Translacja - proces zachodzący na rybosomach, polegający na przetłumaczeniu informacji zawartej w mRNA w kolejności ułożenia nukleotydów, tworzących kodon, na kolejność ułożenia aminokwasów w białku. Translacja odbywa się na mRNA w kierunku od 5' do 3', a syntezowane białko powstaje od końca aminowego do karboksylowego. Proces składa się z trzech etapów: inicjacji, elongacji i terminacji.

DNA:

Nukleozyd = cukier + zasada azotowa à wiązanie miedzy zasada a cukrem to wiązanie N-glikozydowe

Końce 5’ leżą na przeciwległych końcach

Kwas DNA w wyższe temperaturze ulega topnieniu i następuje rozpad II rzędowej struktury DNA (mostki wodorowe zaczynają się rozpadać)

kz – tysiące par zasad lub w mikrometrach

Wydłużanie zawsze zachodzi od 5’ à 3’

DNA jest jeden

Replikacja – podwojenie ilości DNA w komórce

Transkrypcja

Translacja – tłumaczenie (przepisywanie na białko)

Enzym odwrotna transkryptaza (RNA-DNA polimeraza) u niektórych wirusów Np. zarażenie wirusem HIV

Replikacja DNA

Polimeraza DNA1 – enzym

RNA:

Synteza RNA

Polimeraza RNA zależna od DNA

Polimeraza RNA katalizuje inicjacje syntezy i stopniowe wydłużanie łańcuchów RNA.

1.      Wszystkie 3 rodzaje komórkowego RNA tj. mRNA, tRNA i rRNA syntetyzowane są u E.Coli przez ta sama polimerze DNA, zgodnie z w matrycy DNA

Różnice w syntezie DNA i RNA

♪        Polimeraza RNA nie wymaga odcinka starterowego (primera)

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

♪        Polimeraza RNA nie ma aktywności nukleazowej, która polimeraza DNA wykorzystuje do usuwania błędów

8.      Porównaj rozkład z syntezą kwasów tłuszczowych

Synteza kwasów tłuszczowych zachodzi na drodze hydrolizy lipidów, natomiast na ich rozkład na drodze B-utleniania.

Synteza kwasów tłuszczowych zachodzi w cytozolu komórek prokariotycznych i eukariotycznych. Związkiem redukującym jest NADPH, a powstaje NADP+. Podczas syntezy kwasy tłuszczowe są kowalencyjnie związane z nośnikiem grup acylowych (ACP). U wyższych organizmów poszczególne aktywności enzymatyczne występują w pojedynczym łańcuchu polipeptydowym, tworząc kompleks syntazę kwasów tłuszczowych.

Rozpad kwasów tłuszczowych zachodzi w mitochondriach komórek eukariotycznych. Wykorzystywane jest FAD+ oraz NAD+, natomiast powstaje FADH2 oraz NADH. Podczas rozpadu kwasy tłuszczowe wiążą się z CoA. W cyklu B-Oksydacji poszczególne aktywności enzymatyczne są związane z odrębnymi enzymami.

1.      Napisz   wzór   aspartylocysteiny  -połączonej   mostkiem   disulfidowym   z serylocysteilowaliną. Nazwij aminokwasy C i N końcowe. Y/skaź w nim reszty aminokwasowe mogące pełnić funkcje w centrum aktywnym enzymów.

2.      Wymień dwie drogi rozpadu polisacharydów, nazwy enzymów i powstających

produktów oraz ich wzory. Która z dróg jest bardziej korzystna energetycznie? Napisz reakcję katalizowaną przez fosfofruktokinazę, klasę, enzym oraz znaczenie dla glikolizy.

Drogi rozpadu polisacharydów:

Fosfofrutkokinaza: klasa - transferaza

fruktozo-6-fosforan               ↔              fruktozo-1,6-bisfosforan

Przenoszenie grup funkcyjnych między związkami.

Enzymy uczestniczace w rozpadzie polisacharydow:

- w glikogenolizie to fosforylaza glikogenowa (klasa fosforylaz) i enzym usuwajacy rozgalezienia

- hydrolazy glikozydowe

- amylazy (enzymy trawienne) – rozklad skrobii i glikogenu

- celulazy rozkladaja celuloze

3.      Napisz reakcję zapoczątkowującą cykl Krebsa oraz wzory dwóch produktów pośrednich tego cyklu, które mogą ulec przemianie do aminokwasów, w jakiego typu reakcjach? Podaj reakcję sumaryczną CKTK oraz dwie funkcje tej przemiany

Glowna funkcja cyklu kw. cytrynowego jest utlenianie pirogronianu (wytwarzanego podczas glikolizy) do CO2 i H2O z jednoczesnym uzyskiwaniem energii. Cykl ten również odgrywa role w wytwarzaniu prekursorow dla szlakow biosyntez.

Dehydrogenazy: izocytrynianowa, alfa-ketoglutaranowa, bursztynianowa, jablczanowa.

Bezpośrednio w aminokwasy mogą przejsc szczawiooctan i alfa-ketoglutaran. Odbywa się to na drodze transaminacji glutaminianu.

R.sumarczyna:

Cykl kwasu cytrynowego zaczyna się od kondensacji związku czterowęglowego , szczawiooctanu z  dwuwęglowym fragmentem acetylowym , acetylo-CoA. Szczawiooctan reaguje z acetylo-CoA i H2O, tworząc cytrynian i CoA.

4.      Napisz wzór NAD i NADP. Podaj pełne nazwy tych związków. Jaką funkcję pełni grupa fosforanowa w NADP i jakie są tego konsekwencje? W jakich reakcjach redukowany jest NADP w organizmach zwierzęcych i jaka jest funkcja jego zredukowanej formy?

NADP - fosforan dinukleotydu nikotynamidoadeninowego

a)forma utleniona

b)forma zredukowana

NAD - dinukleotyd nikotynamidoadeninowy

a)forma utleniona

b)forma zredukowana

NADP redukowany jest do NADPH podczas:

- szlaku pentozofosforanowego (NADPH wytworzone podczas tej reakcji jest wykorzystywany w reakcjach biosyntetycznych wymagajacych sił...