Kolokwium III - metabolizm energetyczny Flashcards
Co to jest metabolizm?
całokształt reakcji chemicznych i związanych z nimi przemian energii zachodzących w żywych komórkach
Czym jest katabolizm?
przemiany chemiczne pozwalające uzyskać energię z substancji odżywczych (AB = a + b + E)
Czym jest anabolizm?
przemiany chemiczne, w których powstają złożone cząsteczki z prostych prekursorów (a + b + E = AB)
Czym są enzymy kluczowe?
enzymy, które decydują o tym, w którą stronę zajdzie reakcja
Kataboliczne szlaki metaboliczne wykazują zbieżność czy rozbieżność?
zbieżność
Anaboliczne szlaki metaboliczne wykazują zbieżność czy rozbieżność?
robieżność
Co jest podstawowym źródłem energii w organizmie?
węglowodany
Jakie znaczenie jako substancje odżywcze mają białka?
- dostarczają azotu do syntezy aminokwasów endogennych i nukleotydów
- są źródłem aminokwasów (egzo- i endogennych) do syntezy białek organizmu oraz ważnych pochodnych aminokwasów (hormonów i neurotransmiterów)
- są źródłem energii
Kiedy białka stanowią źródło energii dla organizmu?
wyłącznie w czasie głodu
Jakie znaczenie jako substancje odżywcze mają węglowodany?
- są źródłem energii
- dostarczają prekursorów do syntezy nukleotydów
- mogą z nich powstać szkielety węglowe aminokwasów endogennych
Jakie znaczenie jako substancje odżywcze mają lipidy?
- są źródłem energii
- budują błony komórkowe
- są źródłem niezbędnych (endogennych) kwasów tłuszczowych = prekursorów hormonó
Jakie znaczenie jako substancje odżywcze mają witaminy?
- są prekursorami koenzymów niezbędnych dla prawidłowego działania wszystkich szlaków metabolicznych
- są prekursorami hormonów
Czym jest bioenergetyka?
badanie przemian energii zachodzących w organizmach żywych
Dla jakich procesów zmiana energii swobodnej ma wartość ujemną?
spontaniczne - egzoergiczne
Jaki wzór wyraża zmianę energii swobodnej uwzględniając entalpię i entropię?
ΔG = ΔH - TΔS
Jak brzmi pierwsza zasada termodynamiki?
całkowita ilość energii w układzie termodynamicznym jest stała = zasada zachowania energii
Jak brzmi drugie prawo termodynamiki?
układ zawsze dąży do większego nieuporządkowania (do wzrostu entropii)
Jakimi układami są żywe organizmy?
otwartymi
Co oznacza osiągnięcie stanu równowagi w procesach prowadzonych przez żywe komórki?
równowaga = śmierć XD
będziesz niezrównoważony - dłużej pożyjesz
Czy organizmy żywe znajdują się w stanie równowagi z otoczeniem?
NIE (to oznacza śmierć)
Życie jest ciągłą walką z czym?
z Lordem Voldemortem
z etropią (wg katedry biochemii)
Na jakim poziomie procesy życiowe utrzymują entropię?
niskim
Jaki wzór wyraża energię swobodną Gibbsa uwzględniając stężenia reagentów reakcji chemicznej?
ΔG = ΔG0’ + RTln([C][D]/[A][B])
Jaki wzór wyraża standardową energię swobodną w warunkach biologicznych?
ΔG0’ = -RTlnKeq
1 cal to ile J?
1 cal = 4,184J
W jaki sposób jest usuwany produkt przebiegającej reakcji, by mogła ona dalej zachodzić?
- kolejna reakcja o ΔG<0
- przeniesienie produktu do innego przedziału subkomórkowego
- wydzielenie/wydalenie produktu z komórki
- przemianę produktu w inną formę (np. z formy rozpuszczonej w gazową)
Jak nazywa się związek oznaczany jako ATP?
adenozyno trifosforan
Dlaczego ATP jest związkiem wysokoenergetycznym?
- hydrolizie towarzyszy zniesie odpychania ujemnych ładunków ATP
- produkt Pi jest stabilizowany przez formy rezonansowe
- produkt ADP ulega jonizacji
Co jest podstawowym źródłem energii w układach biologicznych?
ATP
W jakim czasie od powstania ATP jest ono zużywane?
zwykle w ciągu minuty
Ile wynosi ΔG0’ dla reakcji ATP +H2O → ADP + Pi?
-30,5 kJ/mol
Ile wynosi ΔG0’ dla reakcji ATP + H2O → AMP + PPi?
- 30,5 kJ/mol
Ile wynosi ΔG0’ dla reakcji AMP + H2O → adenozyna + Pi?
-14 kJ/mol
Z jakim procesem zwykle związany jest katabolizm?
utlenianie
Jakie redukujące ekwiwalenty zwykle tracą substancje ulegające utlenieniu?
jony H+
Z jakim procesem zwykle związany jest anabolizm?
redukcja
Skąd zwykle pochodzą elektrony dostarczające siły redukującej dla procesów anabolicznych?
z NADPH
Co stanowi przełącznik między anabolizmem i katabolizmem?
stosunek ATP do ADP
Jakie inne niż ATP związki wysokoenergetyczne występują w organizmie człowieka?
- GTP, UTP, CTP
- fosfokreatyna
- fosfoenolopirogronian i 1,3-bisfosfoglicerynian
- wiązania tioestrowe (acylo-CoA)
Gdzie możemy znaleźć fosfokreatynę?
w mięśniach i komórkach nerwowych
Skąd bierze się fosfoenolopirogronian i 1,3-bisfosfoglicerynian?
ze szlaku glikolizy
Jakie reszty przenosi fosfokreatyna na ADP?
fosforanowe
Jakie reszty fosfoenolopirogronian i 1,3-bisfosfoglicerynian przenoszą na ADP?
swoje reszty fosforanowe
Jakie reszty przenoszą wiązania tioestrowe?
acylowe
Czy ufosforylowanie glukozy z nieorganicznym fosforanem jest spontaniczne?
nie
Czy ufosforylowanie glukozy przez ATP jest spontaniczne?
si
Jakie wyróżniamy rodzaje fosforylacji?
- fotosynteza
- oksydacyjna
- substratowa
Czym jest fosforylacja?
synteza ATP
Co dostarcza energii w fotosyntezie?
światło
Co dostarcza energii w fosforylacji oksydacyjnej?
przeniesienie elektronów na tlen
Co dostarcza energii w fosforylacji substratowej?
przemiana substratu w związek wysokoenergetyczny
Co aktywuje ATP-azę w łańcuchu oddechowym?
gradient elektrochemiczny
Skąd pochodzą elektrony przenoszone na O2 poczas fosforylacji oksydacyjnej?
z NADH lub FADH2
Gdzie przeprowadzany jest proces fosforylacji oksydacyjnej?
w mitochondriach
Jaka teoria wyjaśnia jak energia uwalniana w trakcie redukcji tlenu przez NADH lub FADH2 jest wykorzystywana do utworzenia ATP z ADP i Pi?
teoria chemiosmotyczna
Co stanowi źródło elektronów dla łańcucha oddechowego?
NADH lub FADH2
W jakiej postaci i ile elektronów oddaje NADH?
2e- w postaci jonu H-
W jakiej postaci i ile elketronów oddaje FADH2?
2e- w postaci dwóch atomów H
W jaki sposób możemy rozróżnić NADH od NAD+?
forma zredukowana NADH ma dwa maksima w widmie spektrofotometrycznym
Jaka długość fali pozwoli nam rozróżnić NADH od NAD+?
340nm
Co jest kofaktorem dehydrogenazy α-ketoglutaranowej?
NAD+
Co jest kofaktorem dehydrogenazy glokozo-6-fosforanowej?
NADP+
Co jest kofaktorem dehydrogenazy jabłczanowej?
NAD+
Co jest kofaktorem dehydrogenazy mleczanowej?
NAD+
Co jest kofaktorem dehydrogenazy glutaminianowej?
NAD+ i NADP+
Co jest kofaktorem dehydrogenazy alkoholowej?
NAD+
Co jest kofaktorem dehydrogenazy 3-OH-acylo-CoA?
NAD+
Co jest kofaktorem dehydrogenazy pirogronianowej?
NAD+
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza pirogronianowa?
mitochondrium
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza 3-OH-acylo-CoA?
mitochondrium
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza alkoholowa?
cytoplazma
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza mleczanowa?
cytoplazma
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza glutaminiaowa?
mitochondrium
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza jabłczanowa?
mitochondrium i cytoplazma
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza glikozo-6-fosforanowa?
cytoplazma
Gdzie jest zlokalizowana dehydrogenaza α-ketoglutaranowa?
mitochondrium
Czy NADPH może oddawać elektrony na łańcuch oddechowy?
nie
Czy NADH powstające w cytoplazmie może być bezpośrednim źródłem elektronów dla łańcucha oddechowego?
NEVER! za duże ΔG → produkcja ciepła
Gdzie są zlokalizowane dehydrogenazy związane z FADH2?
w mitochondrium
Z jakim nukleotydem flawinowym związana jest dehydrogenaza acylo-CoA?
FAD
Z jakim nukleotydem flawinowym jest związana dehydrogenaza bursztynianowa?
FAD
Z jakim nukleotydem flawinowy związana jest dehydrogenaza α-glicerofosforanu?
FAD
Z jakim nukleotydem flawinowym związana jest dehydrogenaza NADH?
FMN
Jakie przenośniki elektronów związane są z łańcuchem oddechowym?
- układy Fe-S
- FMN
- CoQ
- cytochromy
Co przenoszą układy Fe-S?
TYLKO elektrony
Co przenoszą cytochromy?
TYLKO elektrony
Co przenosi FMN?
elektrony i jony wodorowe
Co przenosi CoQ?
elektrony i jony wodorowe
W których kompleksach łańcucha oddechowego możemy znaleźć centra żelazowo-siarkowe?
I, II i III (NIE MA W IV)
Ubichinon jest hydrofilowy czy hydrofobowy?
hydrofobowy
Jaka jest zależność od E0’ dla kierunku przepływu elektronów?
z nośnika o niższej wartości E’ do nośnika o wyższej wartości E0’
Jak nazywamy kompleks I łańcucha oddechowego?
dehydrogenaza NADH
Jaka reakcja zachodzi w kompleksie I łańcucha oddechowego?
NADH + CoQox → NAD+ + CoQred
Co zawiera kompleks I łańcucha oddechowego?
FMN, 2Fe-2S, 4Fe-4S
Co zawiera kompleks III łańcucha oddechowego?
- hemy (cyt. bL, cyt bH, cyt. c1)
- Fe-S
Jaka reakcja jest związana z kompleksem III?
CoQred + 2 cyt. cox → CoQox → 2 cyt. cred
Jak nazywamy kompleks IV?
oksydaza cytochromu c
Jaka reakcja zachodzi na kompleksie IV?
2 cyt. cred + 1/2 O2 + 2H+ → 2 cyt. cox + H2O
Ile elektronów potrzeba do pełnej redukcji O2?
4
Czy struktura kompleksu IV umożliwia całkowitą redukcję tlenu?
tak
Jakie znaczenie ma pełna redukcja tlenu w kompleksie IV?
nie powstają wolne rodniki =reaktywne formy tlenu
Która reakcja łańcucha oddechowego jest nieodwracalna?
zachodząca na kompleksie IV
Jakie składowe tworzą siłę protonomotoryczną dla łańcucha oddechowego?
- gradient ΔpH ok. 1
- potencjał elektryczny ΔΨ ok. 0,15V
Po której stronie błony mitochondrialnej gromadzą się jony H+?
w przestrzeni międzybłonowej
Z jakich podjednostek składa się syntaza ATP?
F1 - główka
F0 - szyjka
Z ilu podjednostek składa się podjednostka F1 synatzy ATP?
9
Z ilu podjednostek składa się podjednostka F0 syntazy ATP?
12
Co zawiera podjednostka F1?
centrum aktywne syntazy ATP
Która podjednostka syntazy ATP znajduje się w błonie mitochondrialnej?
F0
W stronę której przestrzeni jest zwrócona podjednostka F1 syntazy ATP: mitochondrialnej czy międzybłonowej?
mitochondrialnej
Która podjednostka syntazy ATP rotuje?
F0
Kiedy dochodzi do rotacji podjednostki F0 syntazy ATP?
gdy protony wracają do macierzy
Co jest inhibitorem syntazy ATP?
oligomycyna
W jaki sposób oligomycyna hamuje syntazę ATP?
wiąże się z podjednostką F0 i hamuje jej rotację
Jaka siła napędza rotację podjednostki γ syntazy ATP?
protonomotoryczna
Ile jonów H+ musi wrócić do macierzy przez F0 dla syntezy 1 cząsteczki ATP?
3 protony
Jakie dwupodjednostkowe układy może przyjmować F?
O - open
L - loose
T - tight
Czym charakteryzuje się układ O w syntazie ATP?
nieaktywny i uwalnia ligandy
Czym charakteryzuje się układ L w syntazie ATP?
nieaktywny i wiąże ligandy
Czym charakteryzuje się układ T w syntazie ATP?
aktywny i mocno wiąże ligandy
Ile protonów zostaje wypompowanych przy transporcie elektronów z NADH na O2?
10
Ile protonów zostaje wypompowanych przy transporcie elektronów z FADH2 na O2?
6
Utlenienie 1 cząsteczki NADH umożliwia syntezę ilu cząsteczek ATP?
2,5 (3)
Utlenienie 1 cząsteczki FADH2 umożliwia syntezę ilu cząsteczek ATP?
1,5 (2)
Co to jest współczynnik stechiometryczny P/O?
liczba powstających cząsteczek ATP / liczba atomów tlenu zredukowanych do wody
Czego miarą jest współczynnik P/O?
wydajności układu
Jakie inhibitory hamują działanie kompleksu I?
rotenon i amobarbital
Jakie inhibitory hamują działanie kompleksu III?
antymycyna A
Jakie inhibitory hamują działanie komleksu IV?
Co, CN, NaN3
W jaki sposób działa rodanaza CN?
przenosi siarkę na CN- i powstaje rodanek, który jest usuwany z organizmu
Czym są czynniki rozprzęgające?
czynniki, które rozprzęgają przepływ elektronów od syntezy ATP
Co się dzieje z energią uwolnioną w wyniku przepływu elektronów po zadziałaniu czynników rozprzęgających?
jest uwalniana w postaci ciepła
Jakie znamy czynniki rozrprzęgające?
- 2,4-dinitrofenol
- termogenina (fizjologiczna)
Gdzie możemy znaleźć termogeninę?
w brunatnej tkance tluszczowej
Jak inaczej nazywamy cykl Krebsa?
cykl kwasu cytrynowego
Gdzie zachodzi cykl Krebsa?
w macierzy mitochondrialnej
Czy cykl Krebsa może zajść bez pobecności tlenu?
nie
Przekształceniu do jakiego związku musi najpierw ulec każdy związek, który podlega utlenieniu do H2O i CO2?
acetylo-CoA
Do jakiego związku są przekształcane cukry proste w procesie glikolizy?
do pirogronianu
Jaki proces zachodzi przy przekształcaniu pirogronianu do acetylo-CoA?
dekarboksylacja oksydacyjna
Jaki proces zachodzi przy przekształcaniu kwasów tłuszczowych do acetylo-CoA?
beta-oksydacja
Jaki proces zachodzi podczas przemiany aminokwasów do acetylo-CoA?
deaminacja i oksydacja
Jaki proces jest głównym źródłem acetylo-CoA?
dekarboksylacja oksydacyjna pirogronianu
Czy dekarboksylacja oksydacyjna pirogronianu jest procesem odwracalnym?
nie
Z czego składa się kompleks dehydrogenazy pirogronianowej i aktywacje jakich enzymów zachodzą w poszczególnych częściach?
E1 - aktywacja dehydrogenazy pirogronianu
E2 - aktywacja transacetylazy dihydrolipoilowej
E3 - aktywacja dehydrogenazy dihydrolipoilowej
Jak wygląda reakcja katalizowana przez kompleks dehydrogenazy pirogronianowej?
pirogronian + CoA-SH + NAD+ → acetylo-CoA + CO2 + NADH + H+
W jaki sposób następuje regulacja aktywności dehydrogenazy pirogronianowej?
allostercznie (przez NADH i acetylo-CoA)
Czy za pomocą modyfikacji kowalencyjnej możemy wpływać na aktywność dehydrogenazy pirogronianowej?
si
Jakie enzymy modyfikują aktywność dehydrogenazy pirogronianowj?
fosfataza i kinaza
W jakiej formie dehydrogenaza pirogronianowa jest aktywa: ufosforylowanej czy nieufosforylowanej?
nieufosforylowanej
Fosfataza aktywuje czy hamuje działanie dehydrogenazy pirogronianowej?
aktywuje
Jaki enzym umożliwia przekształcenie szczawiooctanu w cytrynian?
syntaza cytrynianowa
W jakie “miejsca” i w jakim celu może się udać cytrynian po zsyntetyzowaniu?
- do cytoplazmy (synteza kwasów tłuszczowych i steroidów)
- reakcje cyklu Krebsa
- glikoliza, synteza kwasów tłuszczowych
Do jakiego zwiąku utleniany jest izocytrynian dzięki działalności dehydrogenazy izocytrynianowej?
α-ketoglutaran
Jakim typem fosforylacji jest przemiana bursztynylo-CoA w bursztynian?
fosforylacja substratowa
Dlaczego etap przemiany bursztynylo-CoA w bursztynian jest wyjątkowy w cyklu Krebsa?
powstaje GTP
Jak nazywa się kompleks II łańcucha oddechowego?
dehydrogenaza bursztynianowa
Do jakiego związku jest udodniany fumaran?
do jabłczanu
Co jest inhibitorem przekształcania fumaranu w jabłczan?
malonian
Jaki związek powstaje z jabłczanu pod wpływem działania dehydrogenazy jabłczanowej?
szczawiooctan
Który etap cyklu Krebsa nie może zajść samorzutnie?
przekształcenie jabłczanu w szczawiooctan
Jak sumarycznie wyglądją reakcje cyklu Krebsa?
acetylo-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O → 2CO2 + 3 NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoASH
Ile wynosi zysk energetyczny utleniania reszty acetylowej w cyklu Krebsa?
10 ATP
Jaką rolę dla anabolizmu odgrywa cytrynian powstały w cyklu Krebsa?
dla syntezy kwasów tłuszczowych i steroidów
Jaką rolę dla anabolizmu odgrywa α-ketoglutaran powstały w cyklu Krebsa?
gla syntezy glukozy, aminokwasów i neurotransmiterów
Jaką rolę dla anabolizmu odgrywa bursztynylo-CoA powstający w cyklu Krebsa?
synteza hemu
Jaką rolę dla anabolizmu odgrywa jabłczan powstały w cyklu Krebsa?
dla syntezy glukozy
Jaką rolę dla anabolizmu odgrywa szczawiooctan powstały w cyklu Krebsa?
synteza aminokwasów (Asp, Asn) i nukleotydów pirymidynowych
Czym są reakcje anaplerotyczne?
reakcje uzupełniające do cyklu Krebsa
Gdzie zachodzi karboksylacja pirogronianu?
w wątrobie i nerkach
Jaka jest najważniejsza reakcja anaplerotyczna?
karboksylacja pirogronianu
Jaki związek określamy skrótem PEP?
fosfoenolopirogronian
Gdzie zachodzi karboksylacja PEP?
w mięśniach
Z jakich kompleksów składa się łańcuch oddechowy?
kompleks I - oksydoreduktaza NADH-CoQ
kompleks II - reduktaza bursztynianowa-CoQ
kompleks III - oksydoreduktaza CoQ-cytochrom c
kompleks IV - oksydaza cytochromu c
Skąd dokąd są przekazywane elektrony w kompleksie I?
z NADH na koenzym Q
Skąd dokąd są przekazywane elektrony w kompleksie III?
z koenzymu Q na cytochrom c
Skąd dokąd są przekazywane elektrony w kompleksie IV?
z cytochromu c na O2
W której błonie mitochondrialnej osadzone są kompleksy łańcucha oddechowego?
wewnętrznej
Które elementy łańcucha oddechowego są ruchliwe w błonie mitochondrialnej?
CoQ i cyt. c
Pompowanie elektronów w stronę której przestrzeni powoduje przepływ elektronów przez kompleksy I, III i IV?
z macierzy do przestrzeni międzybłonowej
Z którymi kompleksami łańcucha oddechowego są związane flawoproteiny?
I i II
Co powstaje gdy nukleotyd flawinowy przyjmuje jeden elektron?
semichinon
W jaki sposób niehemowe żelazo łączy się z nieorganiczną siarką w białkach żelazowo-siarkowych?
za pomocą grupy -SH cysteiny