METABOLIZM, Schematy z Biologia

Pobierz METABOLIZM i więcej Schematy w PDF z Biologia tylko na Docsity! METABOLIZM dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki Bliskie spotkania z biologią Metabolizm całokształt przemian biochemicznych i towarzyszących im przemian energii, zachodzących w komórkach żywych organizmów struktura: http//pl.wikipedia.org/ - często to białka złożone z części białkowej i kofaktora (koenzym, grupa prostetyczna, jon metalu) reduktaza cytochromu b5 (apoenzym) NADH (koenzym) HOLOENZYM Enzym białkowy Białko proste Białko złożone (holoenzym) apoenzym + kofaktor koenzym grupa prostetyczna oddysocjowuje po grupa na stałe zakończonej reakcji związana z enzymem źródło: Berg, Tymoczko, Stryer „Biochemia” PWN, 2010 Enzym Substrat Kompleks ES - wiążą substrat w miejscu aktywnym poprzez wzajemne dopasowanie białka i cząsteczki substratu (model indukowanego dopasowania) Wszystkie enzymy Kofaktorami OKSYREDUKTAZ są: Kofaktorami TRANSFERAZ są: nukleotydy nikotynamidowe ( NAD, NADP ) H+, el- nukleotydy flawinowe ( FMN, FAD ) H+, el- kwas liponowy H+, el-, acyle koenzym Q H+, el- cytochromy ( b, c, c1, a, a3 ) H+, el- koenzym A grupy acylowe pirofosforan tiaminy, grupy aldehydowe, ketonowe biotyna COO- (CO2) fosforan pirydoksalu grupy aminowe adenozynotrójfosforan ( ATP ) grupy fosforanowe adenozynometionina grupy metylowe kwas tetrahydrofoliowy grupy jednowęglowe LIAZY, IZOMERAZY I LIGAZY współpracują z nielicznymi kofaktorami. Najważniejszymi są: - pirofosforan tiaminy, - fosforan pirydoksalu, - koenzym A. HYDROLAZY nie wymagają koenzymów do swego działania Podczas przemian metabolicznych w komórkach ważną rolę odgrywają związki chemiczne pełniące funkcję przenośników. Każdej z wymienionych reakcji (A–C) przyporządkuj właściwy związek chemiczny (1–4), który w niej uczestniczy. Reakcje chemiczne Związki chemiczne A. Redukcja 1. ATP B. Fosforylacja 2. ADP C. Dehydrogenacja 3. NAD 4. NADH A. ................ B. ................. C. ................ Matura 2013, poziom rozszerzony 4 1 3 Km jest to stężenie substratu przy którym enzym osiąga połowę szybkości maksymalnej i zależy od właściwości substratu i enzymu Km określa powinowactwo substratu do enzymu w danych warunkach reakcji i nazywane jest stałą Michaelisa-Menten S z y b k o ś ć r e a k c ji [v ] Stężenie substratu [S] i [S’] Substrat (S’) o niskim powinowactwie Substrat (S) o wysokim powinowactwie Wirtualne laboratorium Czyli jak doświadczalnie wyznaczyć Km http://bcs.whfreeman.com/berg7e/ł£644431 651690 Stała Michaelisa (Km) jest miarą powinowactwa enzymu do substratu – im większe powinowactwo wykazuje enzym, tym mniejsze jest stężenie substratu, przy którym szybkość reakcji jest równa połowie szybkości maksymalnej. W tabeli przedstawiono wartości stałej Michaelisa dla czterech różnych substratów reakcji katalizowanych przez określony enzym. Uszereguj substraty według wzrastającego powinowactwa enzymu do tych substratów, wpisując w tabelę numery 1–4. Na podstawie: J. Witwicki, W. Ardelt, Elementy enzymologii, Warszawa 1989. Substrat Wartość Km(mol/l) Numer A 6,5 x 10-5 B 7,1 x 10-5 C 1,2 x 10-5 D 4,7 x 10-5 2 1 4 3 Matura 2013, poziom rozszerzony Zadanie 12. (2 pkt) Regulacja metabolizmu związana jest m.in. z regulacją działania enzymów – ich aktywacją lub hamowaniem. Wiele enzymów, aby pełnić funkcje katalityczne, wymaga przyłączenia cząsteczek, zwanych kofaktorami. Mogą nimi być małe jednostki niebiałkowe, np. jony metali, lub złożone niebiałkowe cząsteczki organiczne, nazwane koenzymami, np. NAD+ czy FAD. Na schematach przedstawiono różne sposoby (A–D) hamowania (inhibicji) pracy enzymu. Podaj oznaczenia literowe dwóch mechanizmów hamowania pracy enzymu, innych niż blokada centrum aktywnego. Opisz, na czym polega każdy z wybranych mechanizmów. 1. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... .............................. 2. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... .............................. METABOLIZM ANABOLIZM - wymagająca energii synteza złożonych związków chemicznych, prowadząca do wzrostu masy organizmu i rozrostu jego tkanek. KATABOLIZM - rozkład związków chemicznych występujących w żywności oraz wcześniej istniejących tkankach W ATP energia jest przechowywana w dwóch wysokoenergetycznych wiązaniach fosforanowych ATP ADP+ Pi Biosyntezy Transport Sygnalizacja komórkowa Praca mechaniczna Ciepło fosforylacja substratowa fosforylacja oksydacyjna (Utlenianie cząsteczek pokarmowych i zapasowych) fosforylacja fotosyntetyczna Na schemacie przedstawiono budowę chemiczną dwóch nukleotydów. Zapisz, który z nukleotydów (A czy B) pełni funkcję przenośnika energii w komórce. Odpowiedź uzasadnij. Matura 2014 poziom podstawowy Metabolizm beztlenowy Glikoliza – pierwszy etap utleniania glukozy C-6 C-6-P C-1,6-PP 2 C-3-P 2 C-3 Fosforylacja substratowa Losy pirogronianu Oddychanie beztlenowe Oddychanie tlenowe Fermentacja alkoholowa Fermentacja mlekowa Metabolizm beztlenowy źródło: Berg, Tymoczko, Stryer „Biochemia” PWN, 2010 W tabeli porównano oddychanie tlenowe i beztlenowe. Wykorzystując informacje zamieszczone w tabeli, podaj dwa argumenty potwierdzające następującą tezę: „Oddychanie beztlenowe jest rozrzutnym sposobem uzyskiwania energii koniecznej do życia”. ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 230 1. W oddychaniu beztlenowym częściowe utlenienie sześciowęglowej glukozy prowadzi do otrzymania zaledwie 2 cz. ATP, a w efekcie całkowitego utlenienia podczas oddychania tlenowego otrzymuje się aż 30 cz. ATP. 2. Oddychanie beztlenowe prowadzi do gromadzenia mleczanu, produktu ubocznego, który musi być usunięty z komórki i zneutralizowany, co również wymaga wkładu energii. Przeanalizuj schemat i wskaż, które związki należy wpisać w miejsce liter X, Y, Z: glukoza | kwas pirogronow Co, pirogronowy redukcja tlenianie redukcja A. kwas mlekowy woda alkohol etylowy alkohol etylowy kwas mlekowy woda alkohol etylowy woda kwas mlekowy . woda alkohol etylowy kwas mlekowy Metabolizm tlenowy Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu- drugi etap Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego) - trzeci etap Krysty Przestrzeń międzybłonowa Macierz Błona zewnętrzna Błona wewnętrzna źródło: Berg, Tymoczko, Stryer „Biochemia” PWN, 2010 Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu- drugi etap (metabolizm tlenowy) zachodzący w mitochondriach Pirogronian (C-3) CoA Acetylo-CoA (C-2) CO2 ↑ NADH + H+ NAD+ Łańcuch oddechowy i fosforylacja oksydacyjna - czwarty etap zachodzący na wewnętrznej błonie mitochondrialnej Krysty Przestrzeń międzybłonowa Macierz Błona zewnętrzna Błona wewnętrzna przestrzeń międzybłonowa wewnętrzna błona mitochondrialna UW (I [If ([[1/ Źródło: Biologia. Podręcznik. Tom 3. PWN, 2004 Mechanizm transportu elektronów i syntezy ATP z udziałem mitochondrialnej syntazy ATP http://www.youtube.com/watch?v=xbJ0nbzt5Kw&NR=1 TŁUSZCZE POLISACHARYDY BIAŁKA kw. tłuszczowe glicerol glukoza aminokwasy acetylo-CoA CoA CO2 O2 Łańcuch oddechowy Cykl Krebsa ADP ATP Podstawowe szlaki kataboliczne Degradacja aminokwasów deaminacja utlenianie łańcuchów węglowych aminokwas ketokwas acetylo-CoA pirogronian związki pośrednie cyklu Krebsa glukoza Deaminacja aminokwasów 'ketokwas z krwią rozkładany do wątroby aminokwas < glutamina glutamina z krwią do wątrob alanina Źródło: Biologia 2. Podręcznik. Operon, 2005 Cykl mocznikowy jest procesem anabolicznym, ponieważ podczas cyklu mocznikowego prowadzona jest synteza złożonego związku (mocznik) ze związków mniej złożonych (NH4+ i HCO3-) z jednoczesnym zużyciem energii wiązań ATP. Reakcje cyklu mocznikowego zazębiają się z: A. Glikolizą B. Cyklem Calvina C. Cyklem Krebsa D. Biosyntezą białka Mocznik, który jest końcowym produktem przemian nadwyżki związków azotowych u ssaków łożyskowych może pochodzić z przemian: A. białek B. cukrów prostych C. kwasów tłuszczowych D. wszystkich wymienionych związków Acetylo-CoA - kluczowy związek metabolizmu Źródło: Biologia 2. Podręcznik. Operon, 2005