1. Wymień nazwy nukleotydów purynowych występujących w DNA:
3’dAMP; 5’dAMP; 3’5’dcAMP
3’dGMP; 5’dGMP; 3’5’dcGMP
3’dXMP; 5’dXMP
3’dIMP; 5’dIMP
2. Enzymy uczestniczące w glikolizie:
3. Opisz mostek karnitynowy.
Kwasy tłuszczowe o długich łańcuchach nie mogą bezpośrednio wnikać do mitochondrium, ponieważ nie mogą przenikać przez wewnętrzną błonę mitochonrialną. Ich aktywacja zachodzi w cytosolu przez przyłączenie cytosolowego CoA-SH, kosztem energii powstałej z rozpadu ATP do AMP i pirofosforanu. Reakcję katalizuje cytosolowa syntetaza acylo-S-CoA, a pirofosforan pod wpływem pirofosfatazy rozpada się do dwóch cząsteczek fosforanu.Wewnętrzna błona mitochondrialna nie jest przepuszczalna dla dużych polarnych cząsteczek, jak acylo-S-CoA, dlatego w komórce działa specjalny system transportu grup acylowych, z cytosolu do macierzy mitochondrialnej. Przenośnikiem jest karnityna, a całość nazywa się mostkiem karnitynowym. W cytosolu grupa acylowa zostaje przeniesiona na karnitynęz wytworzeniem acylokarnityny. Reakcja jest katalizowana przez acylotransferazę karnitynową I, związaną z zewnętrzną powierzchnią błony mitochondrialnej. Wiązanie to jest wyokoenergetyczne. Acylokarnityna przechodzi do macierzy mitochondrialnej przy udziale białkowej translokazy. Grupa acylowa przechodzi na mitochondrialny CoA-SH i powstaje acetylo-S-CoA. Reakcja jest katalizowana przez acylotransferazę karnitynową II, która jest związana z wewnętrzną powierzchnią błony mitochondrialnej. Karnityna wraca do cytosolu.
4. Opisz fosforylacje substratową, podaj przykład z glikolizy.
Fosforylacja substratowa – tworzenie ATP przez rozpad związków wysokoenergetycznych. Nie jest związana z łańcuchem oddechowym. Ważna jest dla komórek o metabolizmie beztlenowym. Prowadzi do syntezy ATP przez przeniesienie reszty fosforanowej z bogatego w energię pośrednika na ATP.
Związki o wysokiej energii:
5. Opisz inhibicję niekompetycyjną reakcji enzymatycznej.
Inhibicja to zjawisko hamowania aktywności enzymu. Substancje hamujące w tym przypadku inhibicji nazywa się inhibitorami niekompetycyjnymi.Inhibitor niekompetycyjny nie jest podobny do substratu, wiąże się z enzymem poza jego miejscem aktywnym, zniekształcając cząsteczkę białka enzymatycznego i zmniejsza jego aktywność katalityczną. Nie zmienia powinowactwa enzymu do substratu, stała Michaelisa się nie zmienia. Obniża się prędkość reakcji enzymatycznej.Inhibicja nie jest odwracalna przez zwiększanie stężenia substratu.Enzym może wiązać jednocześnie substrat i inhibitor, powstaje kompleks trójskładnikowy: enzym-substrat-inhibitor. Substrat jest wiązany, ale jest wolniej przekształcany przez enzym. wzrost stężenia substratu nie odwraca skutków działania inhibitora niekompetycyjnego.warunki odwracalności są zróżnicowane w zależności od enzymu i inhibitora. Czasami jest nawet w ogóle nieodwracalna.Najczęściej wymieniane inhibitory: jodoacetoamid, kationy metali ciężkich i związki arsenu.wiążą one grupy funkcyjne w łańcuchach bocznych białek enzymatycznych np. jodoacetamid: reszty cystynowe –SH.Niektóre wiążą się jednak z jonami metali niezbędnymi do ich funkcjonowania np. EDTA hamuje enzymy zależne od jonów wapnia i magnezu, tworząc z nimi niedysocjujące kompleksy.Cyjanki hamują enzymy oddechowe przez wiązanie jonów żelaza (II).
Wykresy:
6. Mechanizm działania pompy sodowo potasowej.
Wnętrze komórki zawiera dużo jonów potasu, a mało sodu, natomiast jest na zewnątrz jest na odwrót. Za utrzymanie gradientu stężeń odpowiada system transportu zwany pompą sodowo potasową. Jony K+ są aktywnie transportowane do wnętrza komórki, a jony Na+ są z niej aktywnie usuwane.Jony potasu niezbędne są w komórce do funkcjonowania rybosomów w procesie biosyntezy białka i do utrzymania aktywności kinazy pirogronianowej. Natomiast jony sodu na zewnątrz komórki odpowiadają za funkcjonowanie przenośników aminokwasowych i cukrowych.Gradient między tymi dwoma jonami umożliwia transmisję bodźców nerwowych, kontroluje objętość komórki, jest siłą napędową aktywnego transportu cukrów i aminokwasów. Za utrzymanie tego gradientu odpowiada właśnie pompa sodowo-potasowa. Zużywa to 1/3 całkowitej ilości powstałego ATP i jest ściśle sprzężony z funkcją ATP-azy błonowej.Enzym ten zwany też ATP-azą Na+/K+, ponieważ wymaga jednoczesnego działania tych jonów.Pompa sodowo potasowa składa się z czterech podjednostek: 2α i 2β. Podjednostki α są nośnikiem aktywności ATP-azowej. Aktywność ta jest zlokalizowana po stronie cytosolowej, natomiast miejsce wiązania inhibitorów ATP-azy po stronie zewnętrznej podjednostek α.właściwości inhibitorowe wobec ATP-azy błonowej pełnią steroidy kardiotoniczne np. strofantyna, wzmagające siłę skurczu mięśnia sercowego.Pompa sodowo-potasowa jest fosforylowana przez ATP. Fosforylacja przenośnika połączona jest z wiązaniem 3 jonów Na+, zachodzi po jego stronie cytosolowej. W ślad za tym następuje ewersja przenośnika w wyniku którego jon Na+ przemieszcza się na zewnętrzną powierzchnię błony komórkowej i tam się uwalnia. W następstwie tego następuje defosforylacja przenośnika połączona z wiązaniem jonów K+ po zewnętrznej stronie błony. Defosforylowany przenośnik ulega ewersji w przeciwnym kierunku przemieszczając się i uwalniając jony K+ do komórki. Przenośnik jest ponownie fosforyzowany i wiąże 3 jony Na+. Jeden cykl transportu 3 Na+ i 2 K+ trwa 10 milisekund.
7. Translacja:
Najlepiej poznano biosyntezę białka u bakterii. W komórkach eukariotycznych proces ten zachodzi podobnie, cechuje się jednak pewną specyfiką, wynikającą z faktu, że rybosom eukariotyczny zbudowany jest inaczej, a biosynteza RNA i biosynteza białka zachodzą w odrębnych przedziałach komórkowych. Translację można podzielić na trzy etapy:
Biosynteza białka rozpoczyna się od końca 5’ mRNA. U bakterii aminokwasem N-końcowym jest formylometionina. Grupa aminowa zostaje zmodyfikowana poprzez przyłączenie aldehydu formylowego. Istnieje specjalny tRNA wiążący i dostarczający formylometioninę do rybosomu, jest on inny niż ten, przenoszący metioninę. Dzięki formylacji, grupa aminowa nie może uczestniczyć w tworzeniu wiązania peptydowego, dzięki temu proces jest jednokierunkowy. Grupa karboksylowa zachowuje zdolność do tworzenia wiązania peptydowego, z grupą aminową drugiego aminowasu.Kodonem inicjującym jest AUG, który wiąże formylometionylo-tRNA.Rybosom rozpada się na podjednostki, mniejsza wiąże mRNA z udziałem czynnika inicjującego IF3, następnie pod wpływem czynników IF2 i IF1 i GTP przyłącza się formylometionylo-tRNA. W ostaniej kolejności przyłącza się duża podjenostka rybosomu, odłączają się czynniki inicjujące IF1, IF2, IF3 i powstaje kompleks inicjujący 70S.
Podjednostka 50S ma dwa miejsca aktywne: peptydowe (P) i aminokwasowe (A). w miejscu P ustawia się kodon startowy mRNA wiążący formylometionylo-tRNA. W miejscu A wiąże się kolejny aminoacylo-tRNA i pozostaje pod kontrolą czynnika elongacyjnego EF1, który tworzy kompleks z aminoacylo-tRNA i GTP. Kompelks ten jest wiązany przez rybosom, a aminoacylo-tRNA zajmuje pozycję A, GTP hydrolizuje się do GDP i Pi, a kompleks EF1-GTP dysocjuje. Powstaje sytuacja, gdzie formylometionylo-tRNA przyłączony w miejscu P i aminoacylo-tRNA przyłączony w miejscu A znajdują się w sąsiedzctwie. Ich antykodony wiąża się z sąsiadującymi ze sobą kodonami mRNA.Obie reszty aminokwasowe znajdują się pod działaniem transferazy peptydylowej, będącej składnikiem większej podjednostki rybosomu. Następuje odłączenie estrowo związanej reszty formylometionylowej od RNA i połączenie jej wiązaniem peptydowym, z grupą aminoacylo-tRNA. Powstaje pierwsze wiązanie peptydowe. Reakcja nie wymaga zużycia energii z ATP lub GTP, wystarcza energia wiązania estrowego.Aminoacylo-tRNA przekształca się w dipeptydylo-tRNA, związany chwilowo z tRNA, znajdującym się w miejscu A. w miejscu P znajduje się tRNA wolny od formylometioniny.Czynnik elongacyjny EF2 przesuwa mRNA i związany z nim dipeptydylo-tRNA z miejsca A do miejsca P. translokacja ta odbywa się kosztem energii pochodzącej z hydrolizy 1 cząsteczki GTP do GDP i Pi. Cząsteczka tRNA pozbawiona formylometioniny przesuwa się w miejsce E, a w wyniku translokacji odłącza się od rybosomu.Następstwem translokacji jest pojawienie się w miejscu A nowego kodonu, który wiąże kolejny aminoacylo-tRNA przy udziale EF1 i GTP powtarza się ciąg powyższych reakcji.grupa aminowa trzeciego aminoacylo-tRNA wchodzi w reakcję z grupą karbonylową dipeptydu związanego z dipeptydylo-tRNA w pozycji P.transferaza peptydylowa prowadzi do powstania tripeptydylo-tRNA, związanego chwilowo z miejscem A, lecz przesuwanym przez translokazę w miejsce P.cząsteczka tRNA uwolniona od dipeptydu zostaje przesunięta w miejsce E, zajmując pozycję pierwszego z nich, który odłącza się od rybosomu.Ten cykl reakcji powtarza się wielokrotnie. Prawdopodobnie mRNA przesuwa się w tunelu lub rowku między podjednostkami rybosomu, umieszczając coraz to nowy kodon w miejsce A.
U prokariota przecinkiem oddzielającym poszczególne strony są kodony stop: UAA, UAG, UGA. Jeśli mRNA przesunie się tak, że w miejscu A znajdzie się jeden z tych kodonów, to w obecności czynnika uwalniającego R następuje oderwanie łańcucha polipeptydowego od tRNA oraz dysocjacja rybosomu na podjednostki. Biosynteza łańcucha białkowego zostaje zakończona.
8. Równanie powstawania histaminy.
9. Inhibicja kompetycyjna:
Inhibitor kompetycyjny jest strukturalnie podobny do substratu. Wiąże się z enzymem w jego miejscu aktywnym. Powoduje obniżenie powinowactwa enzymu do substratu, co wyraża się wzrostem stałej Michaelisa. Inhibicja jest odwracalna przez zwiększenie stężenia substratu.Nie zmienia się prędkość maksymalna, ale osiągana jest przy wyższym stężeniu substratu.Klasyczny przykład: hamowanie aktywności dehydrogenazy bursztynianowej przez malonian. Enzym ten utlenia bursztynian do fumaranu. Akceptorem dwóch atomów wodoru jest FAD.Kwas malonowy jest bardzo podobny do kwasu bursztynowego, więc malonian z uwagi na swoje podobieństwo jest wiązany przez enzym, ale nie może być przekształcany.Powstaje kompleks enzym:inhibitor, który blokuje dostęp substratu do centrum aktywnego enzymu. Maleje prędkość reakcji.Inhibicja taka jest odwracalna poprzez zwiększenie stężenia substratu, ponieważ inhibitor jest wypierany z enzymu przez substrat.
10. Mechanizm transportu cukrów przez błonę komórkową:
Glukoza wnika do wnętrza komórki na drodze symportu z Na+. Przenośnik wiąże równocześnie sód i glukozę i przemieszcza je do wnętrza komórki zgodnie z gradientem stężeń Na+ i wbrew gradientowi stężeń glukozy. Nie jest on związany z bezpośrednim zużyciem ATP, ale pośrednio przez użycie energii pochodzącej z jego rozpadu. Energia jest potrzebna do wytworzenia gradientu stężeń sodu po obu stronach błony. Symport ten wiąże się ze zmianami konformacyjnymi w białku przenośnikowym. Bez obecności sodu przenośnik nie zwiąże glukozy. Jeśli sód przyłącza się do przenośnika, zwiększa on swoje powinowactwo do glukozy, przyłącza ją i przemieszcza wraz z sodem do wnętrza komórki. Na+ ma niskie stężenie w komórce, więc odłącza się od przenośnika, a ten pozbawiony sodu traci swoje powinowactwo do liganda. Glukoza odłącza się i pozostaje w cytosolu, a przenośnik może związać kolejną cząsteczkę Na+. Hydroliza jednej cząsteczki ATP pozwala na przeniesienie 3 jonów sodu na zewnątrz komórki, a transport jednej cząsteczki glukozy wymaga jednego jonu sodowego. Wynika z tego, że ATP pozwala na przeniesienie 3 cząsteczek glukozy do komórki.
Inne mechanizmy transportu glukozy funkcjonują niezależnie. Zachodzą przy udziale przenośników określanych symbolami GLUT1 do GLUT5. Wszystkie cechują się wysokim stopniem homologii, ale występują w różnych narządach: GLUT1 – erytrocyty; GLUT2 – błona komórki wątrobowej; GLUT4 – tkanka tłuszczowa i mięśnie. Przenośniki te występują w dwóch stanach konformacyjnych, modyfikowanych przez związanie glukozy. Jedna z tych form wiąże glukozę pozakomórkową i zmienia swoją strukturę przestrzenną, w sposób zmniejszający jej powinowactwo do glukozy. Glukoza związana z przenośnikiem uwalnia się do wnętrza komórki.
11. Synteza glikogenu:
Jest on syntezowany z α-D-glukozy. Proces ten nazywany jest glikogenezą, zachodzi w cytosolu i wymaga ATP, które jest niezbędne do fosforylacji glukozy i w postaci UTP, potrzebnego do wytwarzania UDP-glukozy.
Glukoza jest syntezowana przez heksokinazę lub glukokinazę, produkt:glukozo-6-fosforan ulega izomeryzacji do lukozo-1-fosforanu (enzym: fosfoglukomutaza). Metabolitem pośrednim jest glukozo-1,6-bisfosforan.Glukozo-1-fosforan wchodzi w reakcję z UTP. Odłącza się pirofosforan, na którego miejsc...
jiso