DWMED

Stężenie glukozy w osoczu krwi jest regulowane przez wiele czynników. Na poniższym schemacie przedstawiono podstawowe przemiany glukozy w organizmie człowieka.

1. Uzupełnij powyższy schemat – wybierz spośród podanych i wpisz w wyznaczone miejsca (1. i 2.) odpowiednie nazwy brakujących na schemacie związków będących produktami przemian glukozy.

acetylo-CoA f
ruktoza
glikogen
pirogronian
sacharoza

2. Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące przemian glukozy w organizmie człowieka są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Do podstawowych azotowych produktów metabolizmu zwierząt należą: amoniak, mocznik i kwas moczowy. Różnią się one złożonością budowy, rozpuszczalnością w wodzie, toksycznością oraz nakładami energetycznymi związanymi z ich syntezą.

1. Podaj nazwę związku azotowego, którego wydalanie wiąże się z:

1. największą stratą wody przez organizm
2. największym nakładem energii

2. Wyjaśnij, dlaczego zwierzęta żyjące w wodzie najczęściej wydalają amoniak, a zwierzęta lądowe – mocznik lub kwas moczowy. W odpowiedzi uwzględnij
gospodarkę wodną tych organizmów i właściwości wymienionych produktów przemiany materii.

Podczas oddychania tlenowego związki organiczne są całkowicie utleniane do CO 2 i H2O. W końcowym etapie utleniania protony i elektrony przenoszone przez NADH + H+oraz FADH2 są przekazywane kompleksom białkowym wchodzącym w skład łańcucha oddechowego. Synteza jednej cząsteczki ATP wymaga przeniesienia około czterech protonów z przestrzeni międzybłonowej do macierzy przez kompleks syntazy ATP.

Na poniższym schemacie przedstawiono łańcuch oddechowy z uwzględnieniem przenoszenia protonów (H+) oraz elektronów (e–). Kompleksy I, III i IV transportują protony z macierzy mitochondrialnej do przestrzeni międzybłonowej. Kompleks II jest pozbawiony tej aktywności.

1. Wyjaśnij, dlaczego utlenienie jednej cząsteczki FADH2 prowadzi do syntezy mniejszej liczby cząsteczek ATP w porównaniu do utlenienia jednej cząsteczki NADH + H+ .

2. Uzupełnij tabelę – uporządkuj kolejność zachodzenia etapów oddychania tlenowego oraz określ lokalizację każdego etapu w komórce eukariotycznej.

3. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe dotyczące syntezy ATP podczas oddychania tlenowego. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

U eukariontów synteza ATP zachodzi dzięki gradientowi (protonów / elektronów) w poprzek wewnętrznej błony mitochondrium. U prokariontów syntaza ATP jest zlokalizowana (w błonie komórkowej / w cytozolu). W procesie oddychania tlenowego ATP ulega syntezie (tylko w fosforylacji oksydacyjnej / w fosforylacjach oksydacyjnej i substratowej).

Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.
W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:

• psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy
chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;

• termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura
powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.

Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.

Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością,
„Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013.

1. Określ, które z poniższych modyfikacji składu chemicznego lipidów błony komórkowej stanowią adaptację do życia w niskiej temperaturze. Zaznacz T, jeśli modyfikacja jest adaptacją do życia w niskiej temperaturze, albo N – jeśli nią nie jest.

2. Podaj nazwę aminokwasu niezbędnego do wytworzenia mostków disiarczkowych, stabilizujących strukturę przestrzenną białek bakterii termofilnych.

3. Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU.

4. Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij.

5. Która cecha występuje u bakterii – organizmów prokariotycznych? Zaznacz właściwą
odpowiedź spośród podanych.

A. obecność mitochondriów
B. rybosomy o współczynniku sedymentacji równym 80S
C. chityna jako główny składnik ściany komórkowej
D. translacja cząsteczki mRNA rozpoczynająca się przed zakończeniem jej syntezy

U ludzi melanina jest syntetyzowana w melanosomach. Prekursorem melaniny jest tyrozyna przekształcana przez tyrozynazę (TYR) do dopachinonu – związku pośredniego na szlaku syntezy melaniny. Mechanizm działania tyrozynazy opiera się na odziaływaniu między dwoma atomami miedzi oraz cząsteczką tlenu, co umożliwia utlenienie substratu. Mutacje w genie tyr – kodującym tyrozynazę – są przyczyną albinizmu skórno-ocznego (ang. oculocutaneous albinism) typu OCA1.

Według HGMD (ang. Human Gene Mutation Database) 249 mutacji nonsensownych lub mutacji zmiany sensu w genie tyr jest powiązanych z wystąpieniem OCA1. Skutki mutacji typu zmiany sensu w genie tyr są dotyczą najczęściej centrum aktywnego enzymu w domenie N-końcowej, a także w domeny transbłonowej.

Żródło: Xu. Lai i in., Chem. Eur. J. 24, 2018.

1. Określ które stwierdzenia dotyczące albinizmu skórno-ocznego typu OCA1 są prawdziwe, a które – fałszywe.

2. Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1., 2. albo 3.

Mutacje zmiany sensu w genie tyr warunkujące albinizm mogą być przyczyną nieprawidłowego oddziaływania jon metalu – białko w

SDS-PAGE (ang. sodium dodecyl sulphate – polyacrylamide gel electrophoresis) jest metodą elektroforezy białek. Próbkę traktuje się laurylosiarczanem sodu (ang. sodium dodecyl sulphate), który niszczy niekowalencyjne oddziaływania między resztami aminokwasowymi, wiąże się z nimi i nadaje białkom ładunek ujemny, proporcjonalny do wielkości danego białka. Substancja redukująca usuwa mostki dwusiarczkowe, a przed elektroforezą białka są denaturowane przez kilka minut w temperaturze 100 °C. Dzięki temu w trakcie elektroforezy białka przemieszczają się z prędkością niezależną od ich pierwotnego kształtu, a jedynie – od ich wielkości.

Inną metodą elektroforezy białek jest ogniskowanie izoelektryczne. W tej metodzie wykorzystuje się specjalny gradientowy żel, w którym pH zmienia się liniowo. Ładunek białek wprowadzonych do takiego żelu zależy od pH otoczenia, a osiąga zero, gdy wartość pH żelu jest równa wartości punktu izoelektrycznego (pI) białka. Podczas ogniskowania izoelektrycznego białka zatrzymują się w miejscu, gdzie pH żelu jest równe pI białka.

Elektroforeza dwukierunkowa łączy ze sobą dwie wyżej opisane metody. Najpierw białka rozdziela się jedną metodą w jednym kierunku, a następnie przeprowadza się drugą elektroforezę w kierunku prostopadłym do pierwszego rozdziału. Dzięki temu możliwe jest rozdzielenie białek pod względem nie tylko jednej, ale dwóch cech biochemicznych.

1. Określ, które stwierdzenia dotyczące elektroforezy metodą SDS-PAGE są prawdziwe, a które – fałszywe.

2. Który z poniższych schematów – A czy B – układu żelu z gradientem pH oraz elektrod w ogniskowaniu izoelektrycznym jest poprawny?

3. Rozstrzygnij, która z metod elektroforezy – SDS-PAGE czy ogniskowanie izoelektryczne – musi zostać wykonana w pierwszej kolejności w elektroforezie dwukierunkowej? Wyjaśnij, dlaczego nie jest możliwe wykonanie tych metod w odwrotnej kolejności.

Rozstrzygnięcie:
Wyjaśnienie:

Poniżej przedstawiono schemat cyklu Krebsa (cyklu kwasu cytrynowego).

Określ, które stwierdzenia dotyczące cyklu Krebsa są prawdziwe, a które – fałszywe.

Amoniak jest przekształcany w mocznik podczas reakcji cyklu mocznikowego, które zachodzą w wątrobie. Poniżej przedstawiono schemat cyklu mocznikowego.

Określ, które stwierdzenia dotyczące cyklu mocznikowego są prawdziwe, a które – fałszywe.

Do każdego z wymienionych w tabeli procesów metabolicznych przyporządkuj odpowiedni produkt.

Uzupełnij w poniższym tekście luki (1.–2.) wyrażeniami z tabeli, wybierając w każdym przypadku jedno z dwóch zaproponowanych.

Związanie inhibitora kompetycyjnego z centrum aktywnym enzymu powoduje (1) wartości stałej Michaelisa. Oddziaływanie inhibitora niekompetycyjnego z cząsteczką enzymu (2) wartość stałej Michaelisa.

Zbadano zależność szybkości reakcji od stężenia substratu dla trzech różnych związków chemicznych stanowiących substrat dla enzymu – fosfatazy kwaśnej. Na podstawie otrzymanych wyników obliczono wartość stałej Michaelisa (Km) – stężenie substratu, przy którym reakcja osiąga prędkość równą połowie prędkości maksymalnej. W poniższej tabeli przedstawiono wyniki obliczeń wraz z uwagami dotyczącymi przebiegu doświadczenia.

Wybierz prawidłowe dokończenie zdania.

Spośród przebadanych substratów fosfataza kwaśna ma największe powinowactwo do

A. AMP.
B. fosforanu tyrozyny.
C. fosforanu nitroketacholu.

Uzupełnij w poniższym tekście luki (1.–3.) wyrażeniami z tabeli, wybierając w każdym przypadku jedno z dwóch zaproponowanych.

Glikoliza jest szlakiem metabolicznym zachodzącym w komórkach eukariotycznych w (1). Substratem glikolizy jest (2), a końcowym produktem – (3).

RuBisCO, czyli karboksylaza/oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanowa, jest enzymem katalizującym pierwszy etap cyklu Calvina w fazie ciemnej fotosyntezy. W skład RuBisCO wchodzą dwa rodzaje podjednostek:
• mniejsze – określane jako łańcuchy S – są kodowane przez jądrowy gen rbcS
• większe – określane jako łańcuchy L – są kodowane przez chloroplastowy gen rbcL i tworzą centra katalityczne enzymu.

Nowo powstałe łańcuchy S są transportowane do stromy chloroplastów w celu połączenia z łańcuchami L. W pełni funkcjonalny kompleks białkowy RuBisCO składa się z czterech dimerów podjednostek L i czterech dimerów podjednostek S.

Na podstawie: biotechnologia.pl

1. Na podstawie przedstawionych informacji oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące RuBisCO są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

2. Na przykładzie budowy RuBisCO wykaż, że chloroplasty są organellami półautonomicznymi.

Wątroba człowieka bierze udział w przemianach substancji wchłoniętych w przewodzie pokarmowym. Wątroba wytwarza dziennie około 1200 ml żółci, która jest następnie zagęszczana i magazynowana w pęcherzyku żółciowym. Enzymatyczny rozkład lipidów w przewodzie pokarmowym jest wspomagany przez żółć.

Na podstawie: red. J.O.E. Clark, The Human Body: A Comprehensive Guide to the Structure and Functions of the Human Body, Leicester 1989.

1. Uzupełnij poniższą tabelę tak, aby zawierała informacje prawdziwe dotyczące procesów zachodzących w wątrobie. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

2. Wyjaśnij, w jaki sposób żółć wspomaga enzymatyczny rozkład lipidów w przewodzie pokarmowym.

Kolejnymi etapami oddychania tlenowego są: glikoliza, reakcja pomostowa, cykl Krebsa oraz łańcuch oddechowy.
Reakcję pomostową – oksydacyjną dekarboksylację pirogronianu do acetylo–CoA – katalizuje kompleks dehydrogenazy pirogronianowej, zawierający trzy enzymy: E1, E2 i E3.

Sumaryczna reakcja katalizowana przez ten kompleks w warunkach tlenowych jest następująca:
pirogronian + CoA–SH + NAD+ → acetylo–CoA + CO2 + NADH + H+

Na schemacie przedstawiono współdziałanie trzech enzymów wchodzących w składkompleksu dehydrogenazy pirogronianowej.

1. Uzupełnij tabelę – do każdego wymienionego typu reakcji zachodzącej podczas przekształcania pirogronianu do acetylo–CoA przyporządkuj odpowiednie oznaczenie enzymu (E1, E2 albo E3), który tę reakcję przeprowadza.

2. W której części komórki eukariotycznej znajduje się aktywny kompleks dehydrogenazy pirogronianowej? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

A.cytozol
B. macierz mitochondrialna
C. zewnętrzna błona mitochondrium
D. wewnętrzna błona mitochondrium
E. przestrzeń międzybłonowa w mitochondrium

3. Wykaż, że funkcjonowanie kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej jest konieczne do połączenia szlaku glikolizy z cyklem Krebsa.

4. Wykaż, że zmniejszenie aktywności kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej prowadzi do wzrostu stężenia mleczanu w komórce mięśnia szkieletowego.