OBLICZENIA BIOCHEMICZNE

do wykładu dr. hab. inż. P. Dobryszyckiego

LISTA ZADAŃ NR 5

CYKL CALVINA I SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

1. Wskaż, które z poniższych stwierdzeń o karboksylazie rybulozo-1,5-bisfosforanu (rubisco) są prawdziwe:

(a) W chloroplastach jest obecna w niskich stężeniach.

(b) Katalizuje reakcję pomiędzy rybulozo-1,5-bisfosforanem a O , która obniża wydajność 2

fotosyntezy.

(c) Katalizuje reakcję karboksylacji bardziej wydajnie niż reakcję oksygenacji.

2. Umieść następujące przekształcenia cukrów w poprawnej kolejności, używanej do regeneracji materiału początkowego cyklu Calvina i nazwij enzymy katalizujące te rakcje

(a) C7-ketoza + C3-aldoza —> C5-ketoza + C5-aldoza

(b) C6-ketoza + C3-aldoza —> C4-aldoza + C5-ketoza

(c) C4-aldoza + C3-ketoza —> C7-ketoza

3. Przyporządkuj dwóm głównym węglowodanowym formom zapasowym, skrobi i sacharozie,

podpunkty z prawej kolumny.

(a) skrobia

(1) zawiera glukozę

(b) sacharoza

(2) zawiera fruktozę

(3) jest polimerem

(4) jest syntetyzowana w cytozolu

(5) jest syntetyzowana w chloroplastach

(6) jest syntetyzowana z UDP-glukozy

4. Wskaż, które z poniższych stwierdzeń dotyczących cyklu Calvin’a są prawdziwe:

(a) Regeneruje rybulozo-1,5-bisfosoran żużyty w rekacji rubisco.

(b) Tworzy aldehyd 3-fosfoglicerynowy, który może być przekształcony we fruktozo-6-fosforan.

(c) Wymaga ATP i NADPH.

(d) Jest egzoergiczna ponieważ energia świetlna absorbowana przez chlorofile jest przenoszona do rubisco.

(e) Składa się on z enzymów, z których kilka można aktywować przez redukcję mostków dwusiarczkowych przez zredukowaną tioredoksynę.

(f) Jest kontrolowany, częściowo, przez szybkość reakcji rubisco.

(g) Jego szybkość spada wraz ze wzrostem poziomu naświetlenia ponieważ zarówno pH jak i poziom Mg2+ w stromie spada.

5. Zarówno produktywna reakcja karboksylacji jak i marnotrawcza oksygenacja dokonywana przez rubisco wymaga obecności CO . Dlaczego, w takim razie, zwiększenie stężenia CO

2

2 w

chloroplastach roślin tropikalnych poprzez szlak C4 przesuwa reakcję katalizowaną przez rubisco w stronę karboksylacji a nie oksygenacji?

Lista Zadań nr 5 – Cykl Calvina i Szlak Pentozofosforanowy

- 1 z 3-

6. Rysunek 1. przedstawia pierwsze 4 reakcje szlaku pentozofosforanowego. Użyj go do

odpowiedzenie na poniższe pytania.

(a) Która z reakcji produkuje NADPH?

(b) Która z reakcji produkuje CO2?

(c) Która cząsteczka to rybulozo-5-fosforan?

(d) Która cząsteczka to 6-fosfoglukono-δ-lakton?

(e) Która cząsteczka to 6-fosfoglukonian?

(f) Która reakcja jest katalizowana przez izomerazę fosfopentozową?

(g) Aktywności którego z enzymów brakuję w indukowanej lekowo anemii hemolitycznej?

(h) Która z cząsteczek może być akceptorem grup w reakcji transketolazy?

Rysunek 1. Reakcje szlaku pentozofosforanowego.

7. Wskaż, które z poniższych stwierdzeń dotyczących dehydrogenazy glukozo-6-fosforanu są prawidłowe:

(a) Katalizuje ona kluczowy etap w szlaku pentozofosforanowym.

(b) Jest regulowana przez dostępność NAD+.

(c) Jednym z jej produktów jest 6-fosofoglukonian.

(d) Zawiera pirofosforan tiaminy jako kofaktor.

(e) Jest ważny w metabolizmie glutationu w erytrocytach.

8. Wątroba syntetyzuje kwasy tłuszczowe i lipidy oraz eksportuje je do innych tkanek. Czy oczekiwałbyś(-łabyś), że szlak pentozo fosforanowy będzie miał wysoką czy niską aktywność w tym organie? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

9. Wskaż, które z poniższych przekształceń mają miejsce w sytuacji metabolicznej, która wymaga NADPH i rybozo-5-fosforanu, jak również dokończ utlenianie glukozo-6-fosforanu do CO2?

(a) Glukozo-6-fosforan → rybulozo-5-fosforan

(b) Fruktozo-6-fosforan → aldehyd 3-fosfoglicerynowy → rybozo-5-fosforan

(c) Rybozo-5-fosforan → fruktozo-6-fosforan → aldehyd 3-fosfoglicerynowy

(d) Aldehyd 3-fosfoglicerynowy → pirogronian

(e) Fruktozo-6-fosforan → glukozo-6-fosforan

10. Wskaż, które z poniższych stwierdzeń dotyczących glutationu są prawdziwe:

(a) Zawiera jeden γ-karboksyglutaminian, jedną cysteinę i jedną resztę glicyny.

(b) Utrzymuje reszty cysteiny w białkach w ich zredukowanych stanie.

(c) Jest regenerowany z utlenionego stanu przez reduktazę glutationu.

(d) Reaguje z nadtlenkiem wodoru i organicznymi nadtlenkami.

(e) Jego poziom w odniesieniu do utlenionego glutationu jest obniżony w przypadku niedoboru dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej.

Lista Zadań nr 5 – Cykl Calvina i Szlak Pentozofosforanowy

- 2 z 3-

11. Opisz fotooddychanie i wyjaśnij, dlaczego proces ten obniża wydajność fotosyntezy.

12. Szlak C4 podnosi wydajność fotosyntezy. Jakie jest wytłumaczenie tego stwierdzenia, kiedy ponad 1.6 raza więcej ATP jest wymagane do przekształcenia 6 moli, CO2 w heksozę, gdy działa ten szlak (w porównaniu do rośli nie posiadających szlaku C4). Przelicz dodatkowe cząsteczki ATP używane w szlaku C4.

13. Wątroba i inne tkanki zawierają relatywnie dość duże ilości kwasów nukleinowych. Podczas trawienia, nukleazy hydrolizują RNA i DNA, a pośród produktów znajduje się rybozo-5-fosforan.

(a) W jaki sposób ta cząsteczka może być użyta jako paliwo metaboliczne?

(b) Innym produktem tworzonym w wyniku degradacji kwasów nukleinowych jest

2-deoksyrybozo-5-fosforan. Czy ta cząsteczka może być przekształcona to intermediatów

glikolitycznych w wyniku działania szlaku pentozofosforanowgo? Uzasadnij odpowiedź.

14. Biochemik musi określić czy dany homogenat tkankowy ma wysoki poziom aktywności szlaku pentozofosforanowego. Inkubuje on jedną próbkę z 14C-1-glukozą, a drugą

z 14C-6-glukozą. Następnie mierzy aktywność specyficzną radioaktywnego CO2 powstałego w

eksperymencie w każdej z próbek. Jego pomiary pokazują, że aktywność specyficzna próbki, w której użył glukozy znakowanej na C-1 jest dużo wyższa niż próbka z glukozą znakowaną

w pozycji C-6. Jakie są jego wnioski?

Lista Zadań nr 5 – Cykl Calvina i Szlak Pentozofosforanowy

- 3 z 3-