biochemie

Question 1

1. Centrální dogma molekulární biologie

Answer 1

DNA – Transkribce – RNA- translace – protein
reverzní transkribce z DNA na RNA

Question 2

2. Primární a sekundární struktura DNA

Answer 2

Primární struktura NK: sekvence bazí (T, C, A, G)
Sekundární struktura DNA:
− B-DNA (Watson-Crickova dvoušroubovice- pravotočivá)
− A-DNA
− Z-DNA

Question 3

3. Primární a sekundární struktura RNA, typy RNA

Answer 3

jednoreťazcová, namiesto T má U, typy: mRNA, tRNA, rRNA

Question 4

4. Replikace DNA – mechanismus, Okazakiho fragmenty

Answer 4

RNA primery=krátké úseky RNA, jsou syntetizovány enzymem primázou, pomocí nich se zahajuje syntéza
komplementárního řetězce DNA… DNA prodlužuje enzym DNA polymeráza ktorá vytvára fragmenty od 5´ ku 3´ (čiže
ide po vlákne od 3´ku 5´)
okazakiho fragmenty sa tvoria na vlákne, kde sa musí syntetizovať po častiach, pretože DNA polymeráza potřebuje
vždy voľný 3´ koniec

Question 5

5. Transkripce a translace nukleových kyselin a jejich regulace

Answer 5

Transkripce je enzymatický proces, kdy je jako enzym využívána RNA polymeráza (DNA-dependentní RNA
polymerasa). Prozkoumávání řetězce probíhá od konce 5’ ke konci 3’. RNA polymeráza hledá v DNA startovní
sekvenci nukleotidů, tzv. promotor (za jeho rozpoznání je zodpovědná podjednotka enzymu – tzv. sigma faktor).
Ačkoli je molekula DNA dvouřetězcová, je promotor asymetrický, z čehož plyne, že: dochází vždy k přepisu jen z
jednoho vlákna – vlákno pracovní (též negativní (-), antikódující či nesmyslné); druhé vlákno pro transkripci tohoto
genu význam nemá – vlákno paměťové (též pozitivní (+), kódující či smysluplné). Enhancery = „zesilovače” jsou úseky
DNA, které mohou být od genu, který ovlivňují, značně vzdáleny. Jde o krátké sekvence, jejichž funkce není ovlivněna
vzdáleností od řízeného genu. Mohou působit jak ve směru 5’ → 3’, tak i naopak, jejich účinek je podobný jako u
promotoru.
Posttranskribčné modifikácie:
Introny (95%) se vyštěpují (v počátku evoluce genů urychlovaly vznik nových bílkovin pomocí rekombinace exonů,
možnosť alternatívneho zostrihu)
Exony (5%) se spojují
Translace neboli proteosyntéza je překlad nukleotidové sekvence mRNA do sekvence aminokyselin proteinu. Proces
probíhá na ribozomech a jednotlivé aminokyseliny se zařazují podle pravidel genetického kódu. Na jednu molekulu
mRNA většinou nasedá několik Ribozomů za sebou, takže vzniká polyzom. Prvý triplet je vždy AUG pre Methionin
(posttranslačne sa odstráni). Terminačné kodony UAA, UAG a UGA nekódujú žiadnu aminokyselinu.

Question 6

6. PCR a PCR v reálném čase – principy a využití

Answer 6

Polymerase chain reaction - Namnožíme nejaký konkrétny úsek dna – cieľovú sekvenciu
Najskôr to zohrejeme na 95 stupnov – vtedy sa oddelia tie 2 vlákna od seba…. Potom ochladíme na 50 stupnov a
naviažeme primary na základe komplementarity báz – tým vymedzia ten úsek, ktorý chceme ….. Ohriatie na 68 (72)
stupňov, kedy začne fungovať enzym dna polymeráza, ktorá vytvorí komplementárny reťazec - vytvára od 3´ ku 5´
koncu …. opakujeme 30-35 krát (jednoduché zariadenie ktoré len mení teploty)
Real time PCR - Naviažeme sondu alebo sybr green – ešte to nesvieti – potom - Dochádza k amplifikaci – začne sa
dvíhať fluorescenčný signal – detekovatelný až po niekoľkých amplifikáciách
1. Sybr green sa viaže na dvojvlaknovu dna – potom svieti…… 2. potom dojde k denaturacii dna – sybr green sa
uvolni a nesvieti – 3. polymerace- behom elongácie reťazca sa na novovzniknutú dvojšroubovicu naväzujú sybr
green a fluorescencia stúpa 4. ukončenie polymerizácie – maximálna emitácia
Druhá metoda využíva sondy, ktoré sú na rozdiel od sybr špecifické pre určité sekvencie – rôzne farby sa kupujú….
1. PCR – sonda nasadá, ale nesvieti (je tam fluorescenčný substrát, ale blízko neho sa naviazal zhasínač, ktorý ruší
signál) - 2. potom dochádza k synteze dalsieho cDNA a elongacii vlakna 3. keď polymeráza dorazí k začiatku sondy,
postupne ju odchlipuje až odštiepi fluorofor – ten sa tak oddiali od zhasínača a začína svietiť 4. polymerizácia
ukončená, farba svieti
house keeping gen sa používa jako kontrola na eliminovanie chýb (actin)
u proteinov slúži len k detekcii prot. komplexu… nedá sa to amplifikovať, lebo protein sa na DNA previesť nedá

Question 7

7. Genetické inženýrství, produkce rekombinantních proteinů

Answer 7

rozpoznávané sekvence restriktas jsou typicky palindromické – čtou se stejně z obou konců dsDNA – vznikajú
čiastočne prečnievajúce konce, ktoré sa dajú spojiť s inými fragmentmi DNA pripravenými pomocou rovnakej
restriktázy …… Klonovací vektor = plasmid – restrikčnou endonukleázou naštepime úsek dna, ktorý obsahuje daný
gen – vzniknu lepivé konce – spoja sa pomocou ligázy …….. Vložili sme gen do plasmidu – to dáme do baktérie a
naprodukujeme tam ten protein vo velkom množství …… fragment môže byť do DNA vnesený pomocou plasmidu,
vírusu alebo umelými chromozómmi z baktérií alebo kvasiniek
na expresiu daných génov sa pridáva aj expresný vektor so sekvenciami nutnými pre transkribciu a transláciu…..
taktiež sa na koniec do génu kódujúceho proteín pridá tag (kotva) (kóduje 6 histidinov), ktorá sa pri purifikácii
vychytáva na atomy niklu (stacionárna fáza) – po pridaní histidinu alebo imidazolu sa od niklu oddelia a dostaneme
čistý protein
RNAi – interference – gene silencing
CRISPR/Cas9 - pro cílené editování genomu libovolného organismu ….. „clustered regularly interspaced short
palindromic repeats“ – molekulární nůžky….. používá „ short guide RNA“ pro přesné navedení Cas9 nukleasy k
místně specifickému rozštěpení dsDNA (vybraného genu) … na konci cieľovej oblasti je PAM na ktorú sa naviaže
komplex SgRNA s Cas9 proteázou a naštiepia cieľovú sekvenciu – oprava vedie ku knockoutu toho genu (NHEJ,
posun čítacieho reťazca) alebo k inzercii genu (HDR)
využitie CRISPR/Cas9: editácia genomu, inhibice/aktivace, tvorba modelových organizmov, biomedicína, gen. terapie

Question 8

8. Aminokyseliny – přehled a rozdělení. Kódované (nepolární, polární, bazické, kyselé) a nekódované

Answer 8

1.) Aminokyseliny s nepolárnym bočným reťazcom: glycin, alanin, valin, leucin, isoleucin, methionin, prolin,
fenylalanin a tryptofan – sú hydrofóbne
2.) Nenabitý polárny reťazec: serin, threonin, asparagin, glutamin, tyrosin, cystein
3.) Nabitý polárny reťazec: zásadité (+) s viac amino skupinami: lysin, arginin, histidin ……… kyslé (-) s viac
karboxylovými skupinami: kyselina asparagová, kyselina glutamová
nekódované AK nemají svůj kodon ani tRNA, vznikají modifikací kódovaných AK:
* hydroxyprolin
* adenosylmethionin
* karboxyglutamát
esenciální – 8: Lys, Try, Phe, Met, Thr, Ile, Leu, Val

Question 9

9. Chemické a fyzikální vlastnosti aminokyselin (acidobazické, optická aktivita), metody identifikace
   aminokyselin

Answer 9

Acidobazické vlastnosti:
1.) disociácia karboxylovej skupiny a amino skupiny - amfoterny charakter – pri pKa1 dôjde k uvolneniu protonu z
karboxylovej skupiny, pri pKa2 stráca proton aj aminoskupina…..
2.) disociácia bočného reťazca - pKa3 - 1. -R nedisociuje, 2.-RH  -R‑ KYSELÉ AK: protonovaná forma je nenabitá
(kys. glutamová a asparagová), 3. -RH+  -R BAZICKÉ AK: protonovaná forma je kladně nabitá (histidin, lysin,
arginin)
Optické vlastnosti: absorpce UV světla:
absorbčné maximá: 280 nm – aromatické AK (při tej vlnovej dĺžke sa kvantifikujú aj proteiny), 235 nm – peptidová
väzba, 260 nm – nukleové kyseliny ….. spektrofotometrické stanovenie: Stáčajú ju buď doprava +, alebo doľava – ….
Všetky okrem glycinu (ten nemá chirálne centrum) …… U glyceraldehybu (sacharid) – ak OH vpravo – D – stáča
doprava - !!Toto neplatí pri aminokyselinách – tie sú v L forme (tie z proteínov), ale stáčajú to svetlo vpravo
Metody identifikace: - - -
ninhydrinová reakce – reakcia s aminoskupinou
chromatografie: papierová, kolonová, kvapalinová (HPLC) – ionexová, hydrofilná, reverzne fázová, gelová
permeačná, afinitná
reakce AK s dansylchloridom

Question 10

10. Primární struktura bílkovin a metody jejího studia

Answer 10

poradie aminokyselín…. zisťujeme sekvenovaním:
1. Redukovať disulfidové mostíky
2. Naštepiť proteíny pomocou proteáz (endopeptidázy štiepia proteiny - Najznámejší je trypsin, ktorý štepí
bielkoviny na C strane argininu a lysinu…)
3. Jednotlivé štepy osekvenovať
4. Zisťovali sa prekryvy a z toho sa zostavovala sekvencia bielkovín
5. Potom sa to opakovalo bez odstránenia disulfidového mostíka, aby sme zistili jeho polohu
Edmanovo odbourávání: Sekvenovanie od N konca ……… Postupné odštěpování aminokyselin od N- konce bílkoviny
a jejich identifikace => sekvence bílkoviny …….. Podobná reakcia ako tá Salingerova, ale ten product môžme
zhydrolyzovať, tak že nám odpadne tá koncová označená aminokyselina, ktorú môžeme pomocou chromatografie
identifikovať ……. To môžme opakovať dookola - Fenylisokyanát pridáme zas …….. K sekvenovaniu prvých max 20
aminokyselín – ked dlhe tak nefunguje
Hmotnostní spektrometrie: Slúži k určeniu molekulovej hmotnosti ……. Pomer m/z (z je náboj –kolko krát je nabité)
….. Vzorek sa ionizuje – vstupuje do hmotnostného analyzátoru a padá na detektor
Tandemová hmotnostní spektrometrie: Proteiny sa naštiepia na peptidy pomocou trypsinu a tie kratšie štepy
analyzujeme ……. Než dopadnú na detktor – sú fragmentované (zrážajú sa s molekulmi helia napr.)– z jedneho
peptidu celá seria fragmentov – ked odčítame m/z tých jednotlivých fragmentov, tak z ich rozdielov dokážeme určiť
aká aminokyselina tam je – podľa toho sa určí protein
Proč je nutné znát primární strukturu? Pro objasnění vyšších struktur, Pro porozumění jejich funkce, Taxonomické
evoluční studie, Klinický význam

Question 11

11. Sekundární, terciární a kvarterní struktura bílkovin a metody jejich studia

Answer 11

Sekundárna štruktúra: 1. peptidová väzba je planárna (ale bočné reťazce sú už v iných rovinách – pevné to je), 2.
Peptidová vazba je v trans konfiguraci (Karbonylové skupiny ležia proti sebe), 3. Peptidové vazby mohou uzavírat
určité torzní úhly – φ, ψ (Z tých uhlov vieme predpovedať aká bude v danej oblasti sekundárna štruktúra - To nám
ukazujú ramchardanove diagramy), 4. Polypeptidový řetězec musí umožňovat maximální počet vodíkových vazeb
(Síla vodíkové vazby je 1/10 vazby kovalentní, ale je jich hodně – stabilizácia)
Typy sekundárních struktur: Pravidelné - Helikální struktury (α-helix - 3,6 AMK na závit), β-struktury (β-skládaný list - paralelní, antiparalelní, β-otočka)….. Nepravidelné
Sekundární strukturu lze předpovědět na základě počítačového modelování
Terciárna štruktúra: môže obsahovať viacero sekundárnych štruktúr…. Stabilizujú to vodíkové vazby, disulfidické
väzby, hydrofóbne interakcie, iónové interakcie
Terciární struktura bílkovin je studována pomocí RTG strukturní analýzy (vo forme kryštálu), NMR (Atomy s
nenulovým jaderným spinem – liché protonové čísla - 2 rôzne viazané vodíky…2 signály…Intenzita signálu = počet
vodíkov – pri proteínoch to má veľa prekrývajúcich sa vrcholov a preto povymýšľali aj zlepšeniny: 2D NMR, NOESY –
aj tak ale len do 100 kDa) a kryoelektronové mikroskopie (na veľké komplexy…. Při rychlém zmražení vzorků v
kapalném dusíku (-196 °C) během několika milisekund voda nestihne krystalizovat a narušit tak strukturu
biomolekul)
Polypeptidy s >200 AK tvoří domény
Kvartérna štruktúra: viacero polypeptidových reťazcov (tie bielkoviny, ktoré majú len jeden polypeptidový reťazec
nemajú kvartérnu štruktúru) …. Tie reťazce môžu a nemusia byť rôzne ……. Většina >100 kDa proteinů sestává z více
polypetidových řetězců
skladanie bielkovín – cez intermediáty – minimum gibsovej energie – chaperony sú pomocníci, ktorí sa viažu na
nezložené časti peptidového reťazca a ochraňujú ich kým nedôjde k správnemu zloženiu

Question 12

12. Metody izolace nukleových kyselin a bílkovin, metody stanovení jejich koncentrace

Answer 12

izolace:
treba najskôr rozbiť bunku: (optimálna teplota (4-6 oC), pH (izoelektrický bod: pH pri ktorom tá bielkovina je
elektricky neutrálna (0 náboj) a zároveň je aj najlepšie rozpustná), pridané látky: na denaturáciu močovina,
guanidium a SDS, Edta - odstranenie kovov, -merkaptoethanol redukuje disulfidické mostíky, inhibitory proteáz lebo
chceme celé tie bielkoviny, fosfatázy defosforylujú proteiny – tie tiež treba inhibovať (kinázy zas fosforylujú btw)) -
baktérie: Ultrazvuk (fragmentuje NK - používa sa to len na bielkoviny, nie NK), French (X) press (zmražená
bakteriální suspenze protlačována malým otvorem, přičemž dochází k rekrystalizaci a rozrušení buněk), Lysozym
+ osmotický šok (lysozym rozruší buněčnou stěnu, následně je bakteriální suspenze zředěna destilovanou H2O –
bakterie popraskají), Mechanická homogenizace (jemné skleněné kuličky přidány do bakteriální suspenze a
rychle třepány nebo míchány – rozbíjajú bunky), -
kvasinky: Toluenová autolýza (toluen extrahuje při 35 – 40 oC fosfolipidy buněčné stěny - osmotický šok -
enzymová autolýza), aj mechaniscká homogenizace s balotinou a French press, - rastliny: Listy – třecí miska + kapalný dusík, Rozrušení buněčné stěny pomocí celulas, -
živočíšne tkanivá: Třecí miska s pískem, Ruční homogenizátory – Potter –Elvehjemův, Mixery – Ultra-turrax,
Osmotická lyse - erytrocyty
Vsolování a vysolování - Do zmesi bielkovín postupne pridávame síran amónny … Líši sa rozpustnosť - postupne sa
rôzne bielkoviny vyzrážajú
koncentrace: (založené na stanovení koncentrácie dusíku, na základe optických vlastností, a elektrochemických
vlastností)
Bradfordova metoda: při vazbě Coomassie Brilliant Blue G 250 na bílkovinu dochází k posunu absorpčního maxima z
465 na 595 nm – meranie pri 595 nm
UV spektrofotometrie - nedeštruktívne a netreba kalibrovať, 280 nm – aromatické AK, interference nukleotidů (260
nm), 230 nm – peptidická vazba
Biuretova metoda: meď vytvára komplexy s peptidovou väzbou… meranie absorbancie 540-560 nm, 310 nm
Folinova metoda: hydroxyfenolová skupina tyrosinu redukuje fosfomolybdenany na molybdenovou modř, meranie
pri 725 nm
Lowryho metoda: kombinace Folinovy a biuretové metody, meranie pri 750 nm
Proteiny jsou kvantifikovány pomocí „assays“: ELISA - Využíva protilátky (imunoglobuliny, ktoré viažu nejaký určitý
protein) – tam za zachytáva ten protein, potom pride druhá protilátka, ktorá nesie nejaký enzym, ktorý keď tam
pridáme nejaký substrát premieňa ten substrát na nejaký detekovateľný produkt (sfarbenie, svietivosť,..) –
kvantifikované podľa absorbancie při 280 nm (Lambert-Beerův zákon)
Fluorescence: vazba fluoroforu na bílkovinu - měření vzniklé fluorescence, Měření : exc. 340 nm, em. 440 nm
Kjeldahlova metoda – stanovení N2 (Do banky si dame vzorku, kyselinu sírovú a síran mednatý, Zahrievame, Dusík
sa prevedie na amonné ióny, Ten sa titruje)
VIS spektrofotometrie - Přídavek činidla → barevný derivát …. Čím viac farby – tým väčšia absorbance, Keď pridáš
farbu, už s tou bielkovinou nič nespravíš- preto destruktivní, Na tomto založena aj metoda Elisa

Question 13

13. Metody separace bílkovin a nukleových kyselin: elektroforéza a blotting

Answer 13

Elektroforéza (SDS-PAGE): To je gel z polyakrylalid a separácia prebieha v prítomnosti SDS – sodium dodecylsulfát –
vytvára micely vo vode rozpustné - uvolnuje bielkoviny z bunkových membrán …… Bielkoviny nechávame separovať
podľa ich molekulovej hmotnosti – najmenšie idu najrýchlejšie …… Pomocou štandardu určujeme molekulové
hmotnosti … https://www.youtube.com/watch?v=i_6y6Z5UvwE
2D elektroforéza: Prvý rozmer – horizontálne - sú separované na základe isoelektrického bodu – na to miesto kde je
pre konkrérny protein vhodné pH ……. Druhý rozmer – vertikálny – prúžok dame hore a ide to nadol – SDS-page –
podľa molekulovej hmotnosti
Blotting: přenos DNA/RNA/proteinu z gelu na membránu (nitroceluloza najčastejšie) …… Je ich niekolko druhov:
southern - dna, northern – rna, western – protein, eastern – post-translačné modifikácie
https://www.wikiskripta.eu/w/Southern%C5%AFv_blotting
Southern blotting – DNA: Dna sa naštepí pomocou restriktáz na jednotlivé fragment – nanesené na gel, separované
elektroforezou – na gel sa položí nitrocelulozová membrána – to zavážime a absorbujeme vodu - ponorí sa do
vaničky s pufrom – vzlinanim sa dna preblotovala na tú druhú membránu……. To bol prvý blotting – teraz sa to už
moc nepoužíva
Northern blotting – RNA: Nylonová membrána sa tu používa……. V tej predtým dochádzalo k prenosu samovolne
tým vzlínaním, neskôr to bolo vylepšené elektrickým polom – dolu kladná anoda – k nej idu tie molekuly – tak sa to
používa v tejto rna metode ……….. Dojde k hybridizácii s nejakou sondou (ako pri dna) - potom je to detekované……
Real time pcr ked je niečo nejasné – tento northern by to mal mať lepšie …….. Využíva sa tu ale radioaktivita čiže sa
to nemoze robiť hocikde
Western blotting - Bielkoviny na tom blote detekujeme pomocou protilátok (tie sú veľké a nevstúpili by nám do
toho gelu – a preto su na tej podložke aby sa tam dostali), dolu je elektróda, potom je vrstva gelu s bielkovinami
a hore blotovacia membrána – bielkoviny ku kladnej anode (nad ňou) a zachytia sa na membráne
existujú aj: „Semi dry“ blotting, Tankový elektroblotting, Kapkovací dot blotting
detekcia proteinom- Primárna protilátka proti tomu protein špecifické (zo zvieraťa), Následne sekundárna protilátka
proti tomu zvieraťu (proti myši, zajacu,…), chemiluminiscence

Question 14

14. Metody separace bílkovin: chromatografie – principy a využití

Answer 14

papierová, kolonová,… Současnost: vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC):
Ionexová chromatografie: Kolona - iontomenič je stacionarná fáza (zachytáva látky na základe náboja) – keď je to
katex, je záporne nabitý a zachytáva kladné ióny ….. Pridávame tam soľ (kladné aj záporné ióny), ktorá vytesňuje tú
bielkovinu z tej väzby ….. Ako zväčšujeme koncentráciu soli, tým viac uvoľňujeme bielkoviny z tej väzby ……. Takže
tie bielkoviny so slabým nábojom sa uvoľnia pri nižšej koncentrácii a tie s väčším až neskôr
Gélová permeačná chromatografia: Separácia podľa molekulovej hmotnosti …. Gélové guličky stacionárna fáza -
dovnútra sa zachytia menšie molekuly, pretože tie väčšie do toho nevstúpia ….. Malé molekuly sa zachytia a velké
pretečú rýchlejšie
Afinitní chromatografie: Afinitně interagující molekuly se zachytávají, Afinitně neinteragující molekuly protékají
(Spacer oddeluje ligand od matrice - aby mala bielkovina priestor sa naviazať, ligandy sú monošpecifické alebo
skupinovošpecifické)

Question 15

15. Monosacharidy – rozdělení, hlavní zástupci a význam

Answer 15

Podle povahy karbonylové skupiny: aldóza, ketóza (podľa počtu chirálnych jadier sa odvíja počet stereoizomérov:
aldoza = n-2, ketóza = n-3 …..n=počet C atomov)
Podle počtu uhlíkových atomů : triosy (3 – glyceraldehyd, dihydroxyaceton), tetrosy (4 – threosa, erythrosa),
pentosy (5 – ribosa, deoxyribosa), hexosy (6 – glukosa, manosa, galaktosa, fruktosa), heptosy (7 - sedoheptulosa)
pyranóza (aldohexózy)/furanóza (ribóza, fruktóza)
α anomer – trans vůči C6,
β anomer – cis vůči C6
zdroj energie, vznik polysacharidov

Question 16

16. Disacharidy a polysacharidy – rozdělení, zástupci a význam

Answer 16

redukujúce -yl -id - mají volnou aldehydovou nebo ketonovou funkční skupinu (maltosa, laktosa, cellobiosa …. 1-4),
neredukujúce -yl -osa (sacharóza, trehalosa …. alfa1-1)
homopolysacharidy: celulóza (glukoza), chitin (N-acetylglukosamin), agarosa (galaktosa a anhydrogalaktosa), pektiny
(galakturonová kyselina), škrob (amylosa, glukosa / amylopektin, glukosa), glykogen (glukosa), inulin (fruktosa),
dextran (glukosa)
stavebná a zásobná funkcia
heteropolysacharidy: glykosaminoglykany, kyselé mukopolysacharidy, heparin, kyselina hyaluronová
zložené sacharidy: glykolipidy, glykoproteiny (5% sacharidy) – krvné skupiny
(aglutinogeny), proteoglykany (95% sacharidov) – bunková stena baktérií (G+/G-)

Question 17

17. Chemické vlastnosti sacharidů, typy užívaných vzorců

Answer 17

ich sekvencia je daná pôsobením enzýmov …….. fischerov vzorec, tollensov, haworthov
Chemické reakce sacharidov jsou založeny na reaktivite hydroxylových a karbonylových skupin a na
schopnosti tvorit dehydratací minerálními kyselinami heterocyklický aldehyd. Jednou z najbežnejších
reakcií je dehydratácia sacharidov minerálnymi kyselinami na pentosy a hexosy. Reakcie oxidoredukčné. Tieto
reakcie sú založené na redukujúcom účinku voľnej karbonylovej skupiny. Aldehydová skupina aldos sa pritom
oxiduje na karboxyl, u ketos docháza k oxidácii spojenej so štiepením reťazca.

Question 18

18. Lipidy - struktura, vlastnosti, funkce

Answer 18

Funkce lipidů: · Zdroj a rezerva energie · Strukturní fce · Ochranná a izolační fce · Různé biologické fce
Jednoduché lipidy: chemicky estery mastných kyselin a alkoholů
neutrálne Triacylglyceroly – estery mastných kyselin a glycerolu, zásobní fce, v adipocytech ….. Kyselina
arachidonová – syntéza prostanoidů (blízké hormonům), z nich se tvoří prostaglandiny, tromboxany, leukotrieny
polárne Glycerofosfolipidy a Sfingolipidy – membránové lipidy, sfingolipidy tvoria myelinovú pochvu axonov
Reakce: Zmýdelňování – NaOH, báze je hydrolyzují a vznikají mýdla a glycerol, mýdlo se vysráží vysolováním ….
Ztužování – výroba pevných tuků z kapalných procesem hydrogenace (H2), zánik dvojných vazeb (nenasycených),
tiež z cis tukov sa robia trans …… Žlutnutí – v přítomnosti kyslíku působením některých mikroorganismů, vznik
aldehydů, ketonů a kyseliny máselné

Question 19

19. Steroidy – biologicky významní zástupci- cholesterol, žlučové kyseliny a jejich význam

Answer 19

cholesterol: součást buněčných membrán, prekurzor vitamínu D, syntéza žlčových kyselín, syntéza steroidných
hormónov: kortizol, testosterón, estrogén, aldosteron
žlčové kyseliny: Emulgace lipidů v tenkém střevě – transport krevním řečištěm (kys cholová, deoxycholová,
taurocholová- tá má S na chvostíku)

Question 20

20. Fosfolipidy a glykolipidy – struktura a biologický význam

Answer 20

Fosfolipidy tvoria micely a dvojvrstvové membrány. Fosfolipidy obsahují ve své molekule zbytek kyseliny fosforečné
H3PO4. Mezi fosfolipidy řadíme glycerolfosfolipidy a sfingofosfolipidy.
Glykolipidy obsahují jeden nebo více monosacharidů. Tyto monosacharidy jsou glykosidicky vázané na lipidovou
součást molekuly mono- či diacylglycerolu nebo sfingosinu. Mezi glykolipidy řadíme cerebrosidy (zejména v bílé
hmotě CNS) a gangliosidy (v gangliích nervových buněk a šedé hmotě CNS).

Question 21

21. Struktura a funkce biomembrán – lipidy, fosfolipidy a cholesterol,
    proteiny a sacharidy jako složky.

Answer 21

význam biomembrán: štruktúrny, transport, komunikácia, kompartmentácia
zloženie: proteiny (periférne a transmembránové-obsahujú hydrofóbne
alfahelixy), lipidy a sacharidy (fungující jako rozpoznávací molekuly a taky tvoří
plášť glykokalyx), …….. reverznú difúziu urýchľujú flipáza a flopáza, laterálna
difúzia prebieha samovoľne
Membránové subdomény - Glykosfingolipidy + cholesterol ……ani jedna ze složek
není schopna tvořit dvojvrstvu samostatně, ale společně ji vytvoří

Question 22

22. Transport látek – nespecifická a specifická permeace, pasivní a aktivní transport, pinocytóza.

Answer 22

Nespecifická permeace - bez přenašeče (difúze, osmóza) - malé a nenabité molekuly
Pasivní transport – s přenašečem, bez dodání energie – ionofory prenášajú ióny – selektívne kanáliky – riadené
mechanicky, ligandom, signálom, napätím – aquaporiny pre vodu aj
Aktivní transport – s přenašečem, za dodání energie (donor energie ATP) - Na+/K+ ATPasa
Pinocytóza, exocytóza - pri pinocytóze – fúzii membrán pomáhajú snare proteiny

Question 23

23. Třídy enzymů dle současné nomenklatury – vedieť zaradiť enzým

Answer 23

Oxidoreduktasy – katalyzují redoxní reakce (donor elektronov?) A-+ B  A + B-
o např. glukosa:O2-oxidoreduktasa, triviálně glukosaoxidasa
o Pravidlo: U reakcí s NADH jako donorem resp. NAD+ jako akceptorem se upřednostňuje systematický název
donor:NAD+-oxidoreduktasa před NADH:akceptor-oxidoreduktasa
Transferasy – katalyzují přenos skupin ….
A-B + C  A + B-C
o např. ATP:glukosa-6-fosfotransferasa, triviálně glukokinasa či hexokinasa
Hydrolasy – katalyzují hydrolytické štěpení vazeb …… A-B + H2O  A-H + B-OH
o systematický název: substrát-skupinahydrolasa např. protein- amidohydrolasa, triviálně proteasa
Lyasy (synthasy) – katalyzují nehydrolytické štěpení/vznik vazeb
o systematický název: substrát-skupinalyasa např. citrát-oxalacetátlyasa, triviálně citrátsynthasa
Isomerasy – katalyzují isomerační reakce
o komplikované názvosloví, název může končit koncovkou: racemasa, epimerasa, isomerasa, mutasa
Ligasy (synthetasy) - katalyzují nehydrolytické štěpení/vznik vazeb za dodání energie (donor energie ATP/GTP)
o systematický název: substrát:substrát-ligasa(tvořící nukleotid) např. alanin:tRNAAla-ligasa(tvořící AMP), triviálně
alanyl-tRNA-synthetasa
Translokasy (dodané IUBMB 2018) - Enzymy zajišťující přenos jiné molekuly přes membránu - Zahrnuje ATPasy

Question 24

24. Struktura enzymů - jednoduché a složené. Kofaktory – kovové ionty a organické látky. Prostetické skupiny
    a koenzymy

Answer 24

jenoduché – len proteíny, zložené - holoenzym je celý funkčný enzym, apoenzym je bielkovinová zložka enzýmu,
kofaktory (nebielkovinová zložka enzýmu): kofaktory sú buď kovové ióny (redoxné enzýmy) alebo koenzýmy – tie sú
buď kosubstráty (cyklická premena – difunduje a oddifunduje) alebo prostetické skupiny (pevne viazané na enzýme)
Koenzymy – NAD, NADH, NADPH, FAD, FADH2 – zučastnuju sa redoxných reakcií ….. koenzymA je sucastou
acetylkoenzymu A

Question 25

25. Vitamíny a kofaktory – příklady vitaminů a odpovídajících kofaktorů

Answer 25

kofaktory majú vitamíny rozpustné vo vode... napr.: k. askorbová (C) – kofaktor askorbát/kyselina askorbová, riboflavin (B2) – FMN, FAD, k. nikotinová – NAD+, NADP, k. pantothenová – CoA, k. listová – k. listová

Question 26

26. Enzymová kinetika – jednosubstrátová reakce A →P. Vliv koncentrace substrátu a enzymu na rychlost enzymové reakce. Rovnice Michaelise a Mentenové, Michaelisova konstanta (KM) a limitní reakční rychlost vlim/vmax a jejich stanovení

Answer 26

Vliv koncentrace enzymu na enzymovou reakci: pokud je substrát v nadbytku a přemění všechen enzym na ES (enzým-substrát komplex), je koncentrace enzymu určující pro rychlost reakce (čím více ho je, tím rychleji bude reakce probíhat) Vliv koncentrace substrátu na enzymovou reakci: Rýchlosť enzýmovej reakcie sa zvačšuje s koncentráciou substrátu, až kým to nenasýtime rovnica Michaelise a Mentenové: Michaelisova konstanta Km = rovna koncentraci substrátu, při které je reakční rychlost rovna polovině maximální rychlosti ..... je mierou afinity substrátu k enzýmu [S]>>KM – rychlost reakce bude rovna maximální rychlosti a dále se nebude zvyšovat, enzym je plně saturován [S]<

Question 27

27. Enzymová kinetika – vícesubstrátová reakce. Sekvenční – náhodný, uspořádaný a pingpongový mechanismus

Answer 27

Sekvenční mechanismus uspořádaný: Najprv jeden substrát, potom druhý – vytvorí sa complex – katalytická premena – enzym-produkt komplex – najprv sa uvolní jeden product, potom druhý Sekvenční mechanismus náhodný: Substráty sa môžu viazať v náhodnom poradí – opäť complex a uvolnenie v random poradí Ping-pongový mechanismus: Niesu tam oba substráty naraz .... Viaže sa substrát A – komplex – uvoľnenie prvého produktu – naviazanie ďalšieho substrátu B – komplex – uvoľnenie druhého produktu

Question 28

28. Enzymová inhibice a typy inhibitorů

Answer 28

Ireverzibilní: ťažké kovy napr, DIPF Reverzibilní: * kompetitivní - Inhibitor a substrát súťažia o väzobné miesto…. Účinok odstránime pridaním substrátu (inhibitor neovlivňuje lim. rychlost reakce (Vlim´ = Vlim), ale zvyšuje Michael. konstantu (KM´> KM)) * nekompetitivní – viaže sa inam - allosferické…. čistá - viaže sa čisto mimo aktívne centrum / směsná – aj mimo aj na aktívne miesto (inhibitor snižuje lim. rychlost reakce (Vlim´ < Vlim), Michael. konstanta se však nemění (KM´ = KM)) * akompetitivní - Viaže sa mimo aktívne centrum, ale až po väzbe substrátu na aktívne miesto (inhibitor snižuje limitní rychlost reakce i Michaelisovu konstantu, ale tak, že se nemění jejich poměr: (KM´/KM = Vlim´/Vlim))

Question 29

29. Enzymová aktivita - aktivita, specifická aktivita, molekulární aktivita enzymu/číslo přeměny. Příklad stanovení.

Answer 29

Pomocí rychlosti enzymové reakce lze nepřímo vyjádřit množství enzymu v reakční směsi jako aktivitu enzymu na základě jeho schopnosti katalyzovat přeměnu substrátu na produkt. Jednotky enzymové aktivity tedy mají stejný fyzikální rozměr jako rychlost enzymové reakce. Aktivita se udává v jednotce 1 katal (kat) = mol/s. Je-li známa molární koncentraci enzymu [E], lze z rychlosti enzymové reakce v vypočítat rychlostní konstantu k. Tato konstanta udává molekulární aktivitu enzymu (katalytická konstanta, číslo přeměny) [s-1, min-1], což je počet molekul (molů) substrátu přeměněných jednou molekulou (molem) enzymu za časovou jednotku. špecifická aktivita – aktivita vztiahnutá na mg bielkoviny číslo premeny – počet molov substrátu premenených molom enzýmu za jednu sekundu -1 IU – international unit = μmol.min počet mikromolov premeneného substrátu za minútu kat – katal = mol/s …. počet molov premeneného substrátu za sekundu Příklad metody stanovení (ze cvičení): stanovení aktivity α-amylázy ze slin: sestrojí se kalibrační přímka pro závislost absorbance na koncentraci maltózy (produkt štěpení škrobu amylázou), sliny se smíchají s fyziologickým roztokem a chloridem vápenatým, v termostatu se zředěné sliny přidají do roztoku škrobu s fosfátovým pufrem, reakce se nechá 15 minut, pak se část napipetuje do Somogyiho-Nelsonova činidla I, který reakci zastaví, za použití tohoto činidla (ještě II a III) se následně stanovuje absorbance oproti slepému vzorku, kde nebyly přidány sliny, za použití kalibrační přímky se zjistí koncentrace maltózy a následně se vypočítá aktivita amylázy

Question 30

30. Regulace na hormonální úrovni. Řízení hormonální soustavy, receptory. Druzí poslové.

Answer 30

riadenie hormonálnej sústavy: CNS, hypotalamus, adenohypofýza, neurohypofýza, endokrinné žľazy, cieľové orgány receptory rozoznávajú špecifické hormóny a viažu ich, tým umožnia predanie signálu cieľovej bunke (lipofilné hormóny majú receptory v bunke, hydrofilné majú receptory na povrchu buniek) hormón naviazaný na jeho receptor... aktivuje prvého posla = G protein (GDP neaktívne – GTP aktívne) … ten odchádza od receptoru a aktivuje adenylát cyklázu, aby vyprodukovala druhého posla = cAMP (cyklický adenosinmonofosfát) – ten aktivuje protein kinázu A – tá fosforyluje – aktivuje protein – spúšťa bunkovú odpoveď druhí poslovia = intracelulárne signálne molekuly: cAMP- vzniká z ATP za katalýzy adenylátcyklázy – cAMP aktivuje protinkinázu A ….. cGMP – funguje ako cAMP ale nižšia koncentrácia ….. Ca2+ ….. inozitoltrifosfát (IP3) ….. diacylglycerol (DAG)

Question 31

31. Regulace na nervové úrovni. Přenos a vedení nervového vzruchu. Myelinizovaná a nemyelinizovaná nervová vlákna. Synapse.

Answer 31

prenos a vedenie nervového vzruchu: vlna prechodnej depolarizácie membrány (akčný potenciál) ..... 100m/s myelinizované vlákna: axony s myelinovou pochvou a Ranvierovými zárezmi – saltatórne vedenie (AP preskakuje medzi zárezmi – je to rýchlejšie ako na nemyelinizovaných vláknach), pochva tvorená Schwanovými b. a oligodendrocytmi nemyelinizované vlákna: V centrálním nervovém systému nemyelinizované axony leží volně mezi ostatními výběžky neuronů a gliových buněk. V periferním nervovém systému jsou všechny nemyelinizované axony zanořeny do cytoplasmy Schwannových buněk. Jedna Schwannova buňka tvoří obal pro mnoho nemyelinizovaných axonů. synapse: tu sa prenáša signál z jedneho neuronu na druhý... chemicky (mediátor acetylcholin)

Question 32

32. Imunochemie. Funkce imunitního systému. Buněčná a humorální imunita. Imunoglobuliny.

Answer 32

funkce: obrana proti patogénom, odstraňovanie anomálnych b. (nádorové b., poškodené a infikované b.) bunková imunita: špecifická imunita, detekcia (a zničenie) buniek infikovanými vírmi podľa fragmentov vnútrobunkových proteinov na ich povrchoch, Thymus-lymfocyty.. TH1 vyvolávajú zánet a aktivujú makrofágy, TH2 asistujú B lymf. pri tvorbe protilátok, TC samy zabíjajú infikované bunky sekréciou látok..... humorálna imunita: tiež špecifická imunita, súbor protilátok produkovaných Bones lymfocytmi – označenie protilátok imunoglobuliny (protilátky – viažu sa na antigen – znemožnia mu nasadnutie na bunky a urobia ho chutnejším pre fagocyty): proteiny z 2 lahkých (L) a z dvoch ťažkých (H) reťazcov..... majú konštantné a variabilné domény, hypervariabilné sekvencie určujú väzbovú špecifitu.... IgA, IgD, IgE, IgG, IgM

Question 33

33. Interakce protilátka-antigen. Monoklonální a polyklonální protilátky. Využití v imunochemických metodách.

Answer 33

interakcia protilátka antigen: protilátky obaľujú mutagény a nemožňujú ich nasadanie na bunky, potom sú mutageny fagocytované...... vznik biošpecifickej väzby mezi vazebnými místy protilátky a determinantními skupinami antigenu (vznik protilátkově-antigenních komplexů) nekovalentnými interakciami ..... protilátky nemění strukturu antigenu irreverzibilně! monoklonálne protilátky: produkt jedného klonu B lymfocytu, po styku s konkrétním antigenním epitopem .... tyto protilátky jsou dnes hojně využívány jak v základním výzkumu, tak v medicíně pro značení (tagging) specifických molekul, HIV testovanie umožňujú polyklonálne protilátky: Směs molekul imunoglobulinů, které jsou vylučovány proti určitému antigenu. Produkováno různými klony plazmatických B buněk. Interakce s různými epitopy na stejném antigenu. využitie: ELISA, western blotting, imunocytochemie

Question 34

34. Katabolismus versus anabolismus. Definice, přehled katabolických drah, přehled anabolických drah. Koenzymové systémy zapojené do katabolismu vs. anabolismu.

Answer 34

…proces, kterým živé organismy získávají a využívají energii pro jejich funkci Katabolismus …Degradace …Rozkladné reakce pri ktorých sa energia uvoľňuje … Oxidační reakce z pohledu substrátu ….. NAD+, NADH, FAD, FADH2 ......... citrátový cyklus, glykolýza, lipolýza, betaoxidace,.... Anabolismus …Biosyntéza … Skladné reakce ktoré spotrebúvajú energiu … Redukční reakce z pohledu substrátu ….. NADP+, NADPH ...... glukoneogeneze, proteosyntéza, fotosyntetická asimilácia,... Katabolitická dráha: fázy - 1. hydrolýza alebo fosforolýza – štiepenie zložitejších molekul na ich stavebné jednotky, 2. odbúravanie jednoduchších zlúčenín a súčasná dehydrogenace na C1 a C2 látky (CO2, acetyl CoA), 3. acetyl CoA vstupuje do citrátového cyklu – oxidácia až na CO2 Polysacharid – zásobný zdroj energie (glykogen, škrob) – glykolýza – tvorba ATP a oxidácia glukózy a redukcia NAD+ na NADH – to ide potom do respiračného reťazca, kde prenáša elektróny až na terminálny akceptor elektrónov kyslík – produktom glykolýzy je pyruvát, ktorý potom dekarboxyluje na acetyl-CoA – ten vstupuje do citrátového cyklu – tam dochádza k oxidácii toho acetylu – pri tom sa redukuje NAD+ a FAD na NADH a FADH2 – tie opäť vstupujú do oxidačnej fosforylácie, kde sa prenášajú elektrony až na terminálny akceptor kyslík, ktorý sa redukuje na vodu – tým prenosom energie sa tvorí ATP z ADP a fosfátu ............. Triacylglyceroly – rozkladajú sa na mastné kyseliny a glycerol – mastné kyseliny sa v beta oxidácii premieňajú na acetyl-CoA, ktorý vstupuje do citrátového cyklu…. Glycerol vstupuje do glykolýzy a je z neho pyruvát… Anabolická dráha: 1) citrátový cyklus poskytuje prekurzory, 2) z prekurzorů syntetizovány stavební jednotky (glukóza z pyruvátu), 3) ze stavebních jednotek jsou syntetizovány biopolymery (oligosacharidy, polysacharidy apod.)

Question 35

35. Makroergické sloučeniny – přehled a význam. Enoylfosfáty, acylfosfáty, guanidium fosfáty, nukleotidy, acylthioestery, fosforečné estery.

Answer 35

Makroergické sloučeniny = při procesech uvolňování energie jsou schopny část této energie zachytit a uchovat a svým rozkladem ji uvolnit a předat při procesech energii vyžadujících * ATP = univerzální přenašeč energie na ADP-30,5kJ/mol, na AMP – 45,6kJ/mol * Enoylfosfáty = fosfoenolpyruvát je meziprodukt glykolýzy, uvolní 66 kJ/mol * Acylfosfáty = acetylfosfát realizuje translační pochody u mikroorganismů, 1,3-bisfosfoglycerát je meziprodukt glykolýzy, karbamoylfosfát je makroergický prekurzor, uvolňují 40-50 kJ/mol * Guanidium fosfáty = rezervoáry energie, kreatinfosfát pro svalovou práci obratlovců, argininfosfát ve svalech bezobratlých, poskytnou 30-40 kJ/mol * Nukleotidy = NADPH + H+ přenáší atomy vodíku v aktivované formě v oxidoredukčních reakcích, 33 kJ/mol * Acyltioestery = Acetyl-CoA aktivuje acyly v reakcích zahrnujících jejich transfer nebo chemickou modifikaci, 33 kJ/mol * Fosforečné estery (fosfomonoestery) = glukóza-1 (nebo 6 nebo 3)-fosfát je makroergický produkt metabolismu, poskytuje 10-20 kJ/mol

Question 36

36. ATP, vznik a využití. Vznik –fosforylace na substrátové úrovni, fosforylace spřažená s tokem elektronů, adenylátkinázová reakce. Využití.

Answer 36

ATP (adenosintrifosfát) = univerzální přenašeč energie, vysoce rozpustný ve vodě, stabilní při pH 6,8-7,4, uvolnění 66 kJ/mol při vzniku AMP substrátová fosforylace – pri metabolizme sacharidov.... organofosfátový metabolit s hodnotou změny Gibbsovy energie při hydrolýze vyšší než má ATP je zde fosforylačním činidlem, popř. metabolit uvolňující při svém rozpadu dostatek energie na endogenní fosforylaci ADP anorganickým fosfátem fosforylace spřažená s tokem elektronů – fosforylačním činidlem je anorganický fosfát a energie je získána z transportu elektronů, oxidační fosforylace (elektrony jsou z oxidace organických sloučenin nebo anorganických látek) nebo fotofosforylace (elektrony z molekuly chlorofylu) adenylátkinázová reakce – enzym adenylátkináza převádí AMP na ADP (zároveň se z ATP stane ADP) a ADP je fosforylací přeměněno na ATP

Question 37

37. Aerobní glykolýza ‐ chemismus, energetická bilance a význam. Glukosa – pyruvát – acetyl CoA. Reakce. Energetická bilance.

Answer 37

GLYKOLÝZA: fosforylácia glukózy na glukóza-6-fosfát ... ten izomeruje na fruktóza-6-fosfát ... ten sa fosforyluje na fruktózu-1,6-bifosfát (donor fosfátu je ATP) ... enzým aldoláza rozkladá ten fruktóza-1,6-bifosfát na dve triózy (= GAP a DHAP – oni sa môžu medzi sebou premieňať a to katalyzuje enzým triosafosfát isomeráza) … celé to pokračuje z toho GAP = glyceraldehyde-3-fosfát … ten je ďalej metabolizovaný pomocou enzýmu glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenáza (house keeping gene – konštantne exprimovaný gen – použitie v pokusoch ako normalizačný faktor) … vzniká 1,3-bifosfoglycerát (GAP sa oxidoval, NAD+ sa redukovalo) – to je vysokoenergická látka … slúži na fosforyláciu ADP a vzniká ATP a 3-fosfoglycerát … ten je pomocou mutázy izomerovaný na 2-fosfoglycerát … ten sa pomocou enolázy premení na fosfoenolpyruvát a vodu … ten sa za uvoľnenia veľkého množstva energie (ATP) premení na svoju keto formu pyruvát (enzýmom pyruvát kináza) … cesta pyruvátu ide ďalej buď do aerobnej oxidácie alebo anaerobného mliečneho/alkoholového kvasenia aeróbne štiepenie: pyruvat + NAD+ + CoA -> Acetyl-CoA + NADH + H+ + CO2 potom to ide do citrátového cyklu bilance aerobnej glykolýzy: glukóza + 32 ADP + 32 P + 6 O2 -> 6 CO2 + 38 H2O + 32 ATP energet. bilance: pri glykolýze z 1 glukózy 2 ATP (1. fáze spotřeba 2 ATP, 2. fáze syntéza 4 ATP) … dohromady aj s člnkami a citrátovým cyklom 32 ATP na 1 glukózu

Question 38

38. Anaerobní glykolýza / mléčné kvašení ‐ chemismus, energetická bilance a význam. Glukosa – pyruvát – laktát. Reakce. Energetická bilance. Význam. Coriho cyklus.

Answer 38

vo svaloch keď dôjde kyslík, je to omnoho rýchlejšie získanie ATP ako aerobne ale menej efektívne – len 2 ATP na 1 glukózu pyruvát sa prostredníctvom NADH redukuje na laktát a NAD+ energetická bilancia: glukóza + 2ADP + 2P -> 2 laktát + 2 H+ + 2ATP deltaG = -196 kJ/mol Coriho cyklus: propojení anaerobní glykolýzy ve svalech s glukoneogenezí v játrech, laktát zo svalov krví dopraven do jater, tam zpětně oxidován na pyruvát a zpětně převáděn na glukózu (glukoneogeneze), ta je krví dopravena opět do svalů

Question 39

39. Anaerobní glykolýza –alkoholové kvašení ‐ chemismus a energetická bilance. Glukosa – pyruvát – ethanol. Reakce. Energetická bilance. Význam. Jiné druhy kvašení.

Answer 39

pyruvát sa za prítomnosti kvasiniek dekarboxyluje (za katalýzy pyruvát dekarboxylázy) na acetaldehyd ... ten sa redukuje (NAD+ zas dodáva dva elektróny) na ethanol energetická bilancia: C6H12O6 -> 2CO2 +2 ethanol (C2H6O) deltaG = -235 kJ/mol

Question 40

40. Pentózový cyklus ‐ chemismus a význam. Reakce oxidační fáze, podstata regenerační fáze. Bioenergetický význam.

Answer 40

význam: tvorí redukované NADPH, ktoré potom slúži k anabolickým dejom (biosyntéza mastných kyselín) oxidačná fáza: vstupuje glukóza-6-fosfát (vznik v glykolýze) ... prichádza NADP+ to oxiduje na 6-fosfoglukonolakton … to sa hydrolyzuje na 6-fosfoglukonát … dôjde k dekarboxylaci – uvolnenie CO2 a dalšou redukciou NADP+ sa premení na ribulóza-5-fosfát … regeneračná fáza: potom ďalšie deje a vzniknú z toho 2 fruktózy a glyceraldehydfosfát 3 glukóza-6-fosfát + 6 NADP+ + 3 H2O -> 6 NADPH + 6H+ + 3CO2 + 2 fruktóza-6-fosfát + GAP

Question 41

41. Glukoneogeneze. Rozdíl mezi glykolýzou a glukoneogenezí. Prekurzory. Glyoxylátová dráha. Bioenergetický význam.

Answer 41

význam: glukoneogeneze – keď máme veľa energie (ATP) – získame glukózu a následne glykogen, ktorý vieme uložiť (glukoneogeneze je ale tiež exoergická reakcia vďaka tým zmenám, ktoré tam nastanú v troch krokoch), glykolýza je naopak na získavanie ATP glykogenfosforylázová reakcia: PLP enzym (enzym pyridoxal-5-fosfát) ... vstupuje glykogen + fosfát … z neredukujúceho konca sa odštiepi jedna molekula glukózy na ktorú sa naviazal fosfát … uvolní sa teda glukóza-1 fosfát (tá potom vo forme glukóza-6-fosfátu vstupuje do glykolýzy/pentózového cyklu/alebo v pečeni premenená na glukózu) a glykogen kratší o jednu glukózu glyoxalátová dráha: rastliny vedia premeniť lipidy na sacharidy v procese klíčenia (my to nevieme), majú na to dva enzýmy: malat syntáza a isocitrát lyáza – acetyl-CoA sa premení na sukcinát glukoneogeneze = syntéza glukózy – je to ako glykolýza, ale v opačnom smere – výnimkou sú tri kroky v ktorých sa líšia: namiesto toho aby sa pyruvát premenil na fosfoenolpyruvát sa premení na oxalacetát (dochádza ku karboxylácii toho pyruvátu – naviazanie CO2 – dotované rozkladom ATP) – vstupná látka do glukoneogenézy … tiež sa v ďalšom kroku rozkladá GTP na GDP - ten fosfor sa využije na fosforyláciu a vznikne z oxalacetátu fosfoenolpyruvát (teraz naopak uvolnenie CO2)… potom to ide ako opačná glykolýza = vznikne 2-fosfoglycerát, 3 fosforglycerát, 1,3-bifosfoglycerát (enzým fosfoglycerátkináza fosforyluje), ten sa redukuje na glyceraldehydfosfát (prostredníctvom NADH) .. ten prostredníctvom aldolázy sa mení na fruktózu-1,6-bifosfát … tu nastáva ďalšia zmena: namiesto fosfofruktokinázy tam vystupuje fruktosabis-fosfatáza, ktorá to zhydrolyzuje (jeden P odíde) a vznikne fruktosa-6-fosfát … tá izomeruje na glukózu-1-fosfát za katalýzy glukózafosfát izomerázy … potom namiesto hexokinázy pride glukoza-6-fosfatáza, ktorá to zhydrolyzuje a vznikne nám glukóza (OBRÁZEK)

Question 42

42. Citrátový neboli Krebsův cyklus neboli cyklus trikarboxylových sloučenin –chemismus, energetická bilance a význam. Reakce. Energetická bilance. Katabolický a anabolický význam.

Answer 42

pyruvát oxidačnou dekarboxyláciou premenený na Acetyl-CoA – ten vstupuje do citrátového cyklu: (CoA skupinu stratí hneď v prvom ktoku, čiže to čo vstupuje do toho citrátového cyklu je acetylová skupina – tá sa v citrátovom cykle zoxiduje na 2 molekuly oxidu uhličitého – vznik 1 GTP, 3 NADH a 1 FADH2): acetylová skupina sa naviaže na oxalacetát a vzniká citrát ... z neho vzniká jeho izomer izocitrát (pomocou enzymu akonitáza)... pomocou NAD+ sa oxiduje (oxidačná dekarboxylace) na 2-oxoglutarát … opäť oxidačná dekarboxylácia … k tomu pristúpi skupina CoASH, ktorá sa naviaže a vzniká sukcinyl-CoA ... ten sa rozdelí na sukcinát a CoA – pri tom uvoľnenie energie a k tomu pristupuje GDP a P a vzniká GTP … sukcinát sa pomocou FAD oxiduje na fumarát … na dvojtú väzbu fumarátu sa naaduje voda a vzniká malát … ten sa pomocou NAD+ oxiduje na oxalacetát bilance: NADH = cca 2,5 ATP, FADH2 = cca 1,5 ATP …. na 1 molekulu glukózy (2 pyruváty): v glykolýze sme dostali 2 NADH (5 ATP) + 2 ATP, premenou pyruvátu 2 NADH (5 ATP), a v citrátovom cycle 6 NADH + 2FADH2 + 2 GTP (20 ATP) = dohromady 32 ATP katabolizmus citrátového cyklu: metabolizmus acetyl-CoA (sacharidov, lipidov, aminokyselín) a pyruvátu premeneného karboxyláciou na oxalacetát anabolizmus citrátového cyklu: oxalacetát je vstupnou látkou do glukoneogeneze, biosyntéza mastných kyselín, cholesterolu, aminokyselín a porfyrinových látok

Question 43

43. Respirační řetězec a oxidační fosforylace –chemismus a význam. Význam, lokalizace. Respirační řetězec složky. Oxidační fosforylace. Spřažení. Chemiosmotická teorie. ATPáza.

Answer 43

v mitochondriách na vnútorných membránach reoxidujú sa tu redukované koenzýmy NADH a FADH2 (tie vznikli v glykolýze) – sú prenášané glycerátofosfátovým člnkom …. NADH predáva vodík s dvoma elektrónmi dihydroxyacetylfosfátu – vzniká trifosfoglycerol … a ten predáva 2 elektróny do toho elektron transportného reťazca prostredníctvom FAD, ktoré sa redukuje na FADH2 elektrontransportný reťazec - zložky: na začiatku sú zložky s najnižším redoxným potenciálom, ktorý potom stúpa… NADH sa oxiduje a predáva 2 elektróny komplexu 1, ten ich predá koenzýmuQ (ubichinon) – tam prichádzajú elektróny aj od FADH2 (complex 2 z iného smeru) … ten coQ predáva všetky elektróny komplexu 3 … ten ich predáva cytochromu C … ten ich pošle komplexu 4 … ten ich predáva kyslíku, ktorý sa redukuje na vodu chemiosmotická teorie: ako elektróny prechádzajú cez tie komplexy (1,3 a 4), dochádza k pumpovaniu protonov z matrix do medzimembránového priestoru - vzniká protonový koncentračný gradient – má to energiu, ktorá sa uvoľňuje keď sa vracajú do matrix cez kanál ATPázu – syntéza ATP oxidačná fosforylácia: pri reoxidácii NADH a FADH2 behom transport elektrónov dochádza k uvoľňovaniu energie a jej ukladaniu do ATP

Question 44

44. Fotosyntéza – světelná fáze. Fotosystémy I. a II. Tok elektronů, produkty. Schéma, lokalizace. Význam.

Answer 44

v thylakoidoch chloroplastov ... chlorofyl absorbuje slnečné žiarenie fotosystém 2 (700 – vlnová dĺžka absorbčného maxima) – príjme svetelné kvantum ako prvý a zo základného stavu (je silné oxidačné činidlo– oxiduje vodu na kyslík) sa dostane do excitvaného (slabé redukčné činidlo – elektróny predáva ďalej cez cytochróm f na fotosystém 1) fotosystém 1 (680 – vlnová dĺžka absorbčného maxima) – v základom stave je slabé oxidačné činidlo – po excitácii sa stáva silným redukčným činidlom - redukuje NADP+ na NADPH - to sa bude zúčastňovať syntézy glukózy transport elektrónov je spojený s transportom protónov, ktoré sú pumpované dovnútra tylakoidov kde tvoria gradient s energiou – tie odtiaľ odchádzajú preč cez ATP syntézu a vzniká ATP produktom svetelnej faze sú teda: NADPH, ATP a kyslík

Question 45

45. Fotosyntéza – temná fáze. Calvinuv cyklus. Princip Calvinova cyklu – využití produktů světelné fáze fotosyntézy. Regenerace. C3, C4 a CAM rostliny.

Answer 45

podobné ako pentózový cyklus, až na to, že tu sa bude ATP spotrebúvať na začiatku je ribulóza-5-fosfát, ktorá sa fosforyluje pomocou ATP na ribulóza-bis-fosfát ... tá sa karboxyluje pomocou enzýmu RUBISCO za vzniku dvoch triáz (molekuly fosfoglycerátu) ... tie sa zasa fosforylujú pomocou ATP a vzniká 2x 1,3-bifosfoglycerát ... ten sa redukuje pomocou NADPH na 3 molekuly glyceraldehydfosfátu (jeden z medziproduktov glykoneogenézy – z neho už teda vzniká glukoneogenézou glukóza) ..... spotrebovalo sa 1 NADPH, 2 ATP a 1 CO2 ...... prebieha tam okolo aj veľa iných procesov ktoré slúžia jednak k tvorbe glukózy a k preskladaniu na ribulózu-5-fosfát C3 - většina rostlin a řas, využívají k fixaci CO2 Calvinův cyklus, kde je akceptorem ribulóza-5-fosfát C4 – priestorovo oddelené fázy CAM – časovo oddelené fázy fotosyntézy – v noci CO2 nasávajú aby cez deň mohli zavrieť prieduchy a brániť transpirácii

Question 46

46. Beta‐oxidace mastných kyselin ‐ chemismus, energetická bilance a význam. Aktivace MK, transport karnitinový člunek. Chemická podstata β-oxidace mastných kyselin, reakce. Mastné kyseliny s dvojnou vazbou a lichým počtem C atomů.

Answer 46

keď sa lipidy rozložia na mastné kyseliny a glycerol, tak mastné kyseliny sa premenia na acyl-CoA ... ten sa metabolizuje v mitochondriálnej matrix - z cytozolu musí byť transportovaný do mitochondriálnej matrix ... acyl sa naviaže na prenášač karnitin, ktorý ho tam prenesie ... tam karnitin predá acyl tomu koenzymuA β-oxidace mastných kyselin: máme ten acyl-CoA, ktorý sa oxiduje (pomocou koenzymA-dehydrogenázy) – z jednoduchej vzniká dvojtá väzba – uvoľnené vodíky prejdú na FAD (FADH2 ide potom do oxidačnej fosforylácie) ... vzniká acyl-CoA s jednou dvojnou vazbou na ktorú sa naaduje voda a vznikne tam OH skupina ... k tomu príde NAD+, ktoré si vezme H a vzniká nám tam karboxylová skupina … uvoľňuje sa acyl-CoA kratší o dva uhlíky, ktorý sa vracia na začiatok cyklu a acetyl-CoA, ktorý vstupuje do citrátového cyklu

Question 47

47. Ketonové látky. Příklady, jejich biosyntéza a energetický význam v limitních stavech metabolismu.

Answer 47

Ketonové látky = produkt rozkladu mastných kyselin při hladovění – mastné kyseliny v játrech degradovány rychleji, než je možné využít vzniklý acetyl-CoA v Krebsově cyklu, zpracování alternativní cestou na acetoacetát, beta hydroxybutyrát a aceton acetoacetát a b-hydroxybutyrát – zdroj energie pro tkáně, při vysoké koncentraci ale narušují acidobazickou rovnováhu - přebytečné se vylučují močí a aceton je vydechován plícemi Ketonurie = vyšší hladiny ketolátek v krvi nebo moči, výsledný stav je ketóza, při narušení rovnováhy kyselin ketoacidóza

Question 48

48. Biosyntéza mastných kyselin. Aktivace – acetyl CoA. Chemická podstata biosyntézy mastných kyselin. Syntéza kyseliny palmitové, elongace a dehydrogenace.

Answer 48

prebieha v cytozole... opačný dej k beta-oxidácii mastných kyselín s niekoľkými rozdielmi: z acetyl-CoA karboxyláciou vzniká malonyl-CoA ... ten sa viaže na prenášač ACP ... vzniká malonyl-ACP ... ten kondenzuje s ďalšou acetylovou skupinou naviazanou na ACP ... dekarboxylácia ... vznik acetyl-ACP ... ten (karbonyl) sa redukuje (spotreba NADPH, ktoré sa vytvorilo v tom pentózovom cykle) na hydroxyl ... potom dehydratácia a vznik dvojnej väzby ... na ňu NADPH pridá vodík a vznikne jednoduchá väzba ... stále sa to opakuje a reťazec sa predlžuje až nám vznikne palmitoil (so 16 C), ktorý sa z tade potom uvoľní ... kyselina palmitová sa naviaže na glycerol a vytvorí sa triacylglycerol

Question 49

49. Metabolismus bílkovin. Proteázy, jejich specifita a lokalizace v těle, zymogeny.

Answer 49

Proteázy = proteolytické enzymy (C-N hydrolázy) * exopeptidázy = odštěpují koncové aminokyseliny: aminopeptidázy – odštěpování z N-konce (střevní sliznice) ...... karboxypeptidázy – odštěpování z C-konce (tenké střevo) * endopeptizády = štěpí proteiny uprostřed řetězce, dělí se podle katalytických skupin: cysteinové – katepsiny, papain, serinové – chymotrypsin, trypsin, elastáza, aspartátové – kyselé, pepsin, trypsin, renin, , katepsin D, .... žaludeční – pepsin, chymozin (sýřidlo) pankreatické – trypsin, chymotrypsin, elastáza, karboxypeptidáza A,B proteázy střevní šťávy – aminopeptizády, dipeptizády buněčné proteázy: živočichové – katepsiny B, D, L, H, M, S, T, rostliny – papain, bakterie – subtilisin, pronasa Zymogeny: neaktivní forma proteáz, jsou takto vylučovány do trávicího traktu, kde musí být aktivovány – děje se tak posttranslačními modifikacemi, brání se tím předčasné degradaci jiných proteinů a proteáz

Question 50

50. Metabolismus aminokyselin. Transaminace, transaminázy. Oxidační deaminace. Dekarboxylace.

Answer 50

deaminace (rozdelená na tri cesty): odstránenie dusíku z aminokyseliny (v játrech) ... produktom je 2-oxokyselina a dusík zabudovaný buď do asparátu alebo NH4+ (asparát a amonné ióny vstupujú do močovinového cyklu) transaminace: v játrech za katalýzy aminotransferáz ALT a AST – tie prijímajú aminoskupinu od danej aminokyseliny – vzniká 2-oxokyselina, ktorá je potom ďalej metabolizovaná ... tá aminotransferáza ďalej predáva aminoskupinu na 2-oxoglutarát (prenášač) ... vzniká tak glutamát ... ten predáva aminoskupinu oxalacetátu ... vzniká aspartát (ten vstupuje do močovinového cyklu) a 2-oxoglutarát (vracia sa do predchádzajúceho kroku) ... oxidační deaminace: (v iných organizmoch) glutamát sa redukuje glutamátdehydrogenázou... uvoľnenie aminoskupiny - vznik 2-oxoglutarátu a NH4+ (do močovinového cyklu)

Question 51

51. Metabolismus uhlíkaté části aminokyselin. Glukogenní a ketogenní AMK, napojení na další metabolické cykly a dráhy.

Answer 51

tá 2-oxokyselina sa metabolizuje na vstupné látky do citrátového cyklu … aminokyseliny sú rôzne a tak sa menia na rôzne veci vchádzajúce do toho cyklu: (tie ktoré sa premieňajú na pyruvát sa môžu premeniť aj na acetyl-CoA aj na oxalacetát) glukogénne: premieňajú sa na 2-oxoglutarát, skucinyl-CoA, fumarát alebo oxalacetát … tie keď vstúpia až neskôr, časť toho cyklu je pre nich nie cyklus ale dráha – oxalacetát vstúpi do glukoneogenézy ketogénne: tie sa premieňajú na acetoacetát alebo acetyl-CoA ... tie vstupujú klasicky do citrátového cyklu na začiatku, odbúrajú sa na oxid uhličitý, a je vybavené

Question 52

52. Detoxikace amoniaku – rozdělení organismů podle produktu. Amonotelní, urikotelní a ureotelní organismy. Biologický význam.

Answer 52

Amonotelní – vylučují amoniak – vodní živočichové (ryby) Urikotelní – vylučují kyselinu močovou – vejcorodí – (ptáci, plazi, …) – ich zárodky vylučujú dusík už tiež (vo vajíčku) a aby sa neotrávili, vylučujú kryštáliky tej kyseliny močovej, tá sa nerozpúšťa a neotrávia sa tým Ureotelní – vylučují močovinu – savci

Question 53

53. Močovinový cyklus. Chemismus, lokalizace, energetická bilance. Význam.

Answer 53

najskôr v mitochondrii ... vstupujú tie amonne ióny NH3 alebo NH4+ … reagujú s 2 molekulami ATP (jedna je donorom fosfátu a druhá je len donorom energie) a HCO3- … vzniká karbaminofosfát (a 2 ADP + P) – ten vstupuje do močovinového cyklu a reaguje s ornitinom … vzniká citrulin … ten prechádza z mitochondrie do cytozolu a tam sa k nemu pridá aspartát (ďalší prenášač aminoskupiny) … spotreba ATP a vznik argininosukcinátu … ten uvoľňuje fumarát (ten vstupuje do Krebsovho cyklu a metabolizuje sa) … vzniká arginin a hydrolýzou sa uvoľní močovina a ornithin (ten sa vráti do mitochondrie) (OBRÁZEK)