V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
D. NUKLEOVÉ KYSELINY
Nukleové baze
Thymin Uracil Cytosin
Nukleosidy
OH r=N
N
OH OH
Adenosin Deoxyadenosin
CH,
oh        r'V0 r^V^o
ž   £       O ž o
OH OH OH
Uridin
Deoxythymidin
1
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
Primární struktura nukleových kyselin
-struktura vazby nukleotidů: viz prezentace
Metody studia sekvence nukleových kyselin:
Enzymy používané k hydrolýze nukleových kyselin (mohou být specifické na DNA, RNA, nebo bez specifity):
-Fosfomonoesterázy -
hydrolyzují terminálni fosfátovou skupinu
-Fosfodiesterázy:
hydrolyzují fosfodiesterovou vazbu:
exonukleázy (5'- exonukleázy uvolňují 3'P nukleosidy, 3'- exonukleázy uvolňují 5'P nukleosidy)
endonukleázy uvolňují oligonukleotidy, jsou obvykle substrátově specifické (deoxyribonukleáza, ribonukleáza)
-Polynukleotidkináza: Fosforyluje volnou 5'OH skupinu pentózy pomocí ATP
P
fosfomonoesteráza
5'exonukleáza
endonukeáza (ribonukleáza)
3'exonukleáza
OH
2
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
Maxam-Gilbertova metoda sekvenace nukleových kyselin:
1. Označení konce nukleové kyseliny pomocí ATP (32P)
2. Specifická chemická hydrolýza v místě:
G: působením DMS za tepla
G + A: působením kyseliny a DMS
C: působením hydrazinu v prostředí 5 M NaCI
C + T: působením hydrazinu
3. Elektroforéza získaných fragmentů za denaturačních podmínek (rychlost migrace je nepřímo úměrná počtu nukleotidů)
4. Skenování gelů na fosfoimageru (detekce radioaktivity)
Dnes již automatické sekvenátory v servisních laboratořích (kapilární elektroforéza s laserem indukovanou fluorescencí)
Sekundární struktura DNA
Základní strukturou DNA je dvojitá šroubovice stabilizovaná vodíkovými vazbami mezi A-T a G-C.
Základní dvojitá šroubovice (B-DNA) obsahuje 10 pb na jednu otáčku a vzdálenost mezi dvěma následujícími pb je 0,34 nm. Méně běžné typy:
A-DNA šroubovice obsahuje 11 pb/otáčka a vzdálenost mezi sousední bázemi je 0,23 nm.
Z-DNA šroubovice obsahuje 12 pb/otáčka a vzdálenost mezi sousedními pb je 0,38 nm.
3
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
Geneticky kód mRNA prokarvot:
uuu	P he	UCU	Ser	UAU	Tyr	UGU	Cys
uuc		UCC		UAC		UGC	
UUA	Leu	UCA	Ser	UAA	STGP	UGA	STGP
UUG		UCG		UAG		UGG	Trp
CUU	Leu	ecu	Pro	CAU	His	CGU	Ang
cue		CCC		CAC		CGC	
CUA	Leu	CCA	Pro	CAA	Gin	CGA	Ang
CUG		CCG		CAG		CGG	
AU U	lie	AC U	Thr	AAU	Asn	AGU	Ser
AU C		AC C		AAC		AG C	
AU A	lie	AC A	Thr	AAA	Lys	AGA	Ang
AUG	Met	AC G		AAG		AG G	
GUU	Val	GCU	Ala	G AU	Asp	GGU	Gly
GUC		GCC		G AC		GGC	
GUA	Val	GCA	Ala	GAA	Glu	GGA	Gly
GUG		GCG		GAG		GGG	
1. Napište vzorce adeninu, nukleosidu a nukleotidu od něho odvozeného.
2. Roztok obsahující AMP a GMP měl absorbanci A2eo = 0.652 a A2so = 0.284, vypočítejte koncentraci AMP a GMP v roztoku, jestliže pro AMP je e při 260 = 15.4 x 103 M"1.cm"1, e při 280 = 2.5 x 103 M"1.cm"1. Pro GMP e při 260= 11.7 x 103 M"1.cm"1, e při 280 = 7.7 x 103 M"1 .cm"1.
3. Napište úplnou strukturu ribodinukleotidu a deoxyribodinukleotidu složeného z A a C.
4. Vypočítejte průměrnou molekulovou hmotnost jednoho nukleotidového zbytku DNA a RNA, za předpokladu, že baze jsou přítomny v ekvimolárních koncentracích. Nezapomeňte na kondenzaci vody při vytvoření esterové vazby!
(Molekulové hmotnosti složek: A = 135, G = 151, C = 111, U = 112, T = 126, ribóza 150, kys. fosforečná = 98).
5. Schematické znázornění sekvence RNA (zapsáno od volného 3' konce k 5' konci) je následující:
UpCpUpApGpAp
Napište produkty hydrolýzy této RNA pomocí následujících enzymů:
a) fosfomonoesteráza
b) fosfodiesteráza hadího jedu (3'- exonukleáza)
c) fosfodiesteráza ze sleziny (5'- exonukleáza)
d) ribonukleáza T1 (hydrolýza v místě G, vznik 3'P oligonukleotidu)
e) ribonukleáza U2 (hydrolýza v místě A nebo G, vznik 3'P oligonukleotidu)
4
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
6. Oligonukleotid pocházející z DNA má následující sekvenci (zapsáno od volného 5' konce k 3' konci):
pApCpTpTpApG
5' terminálni nukleotid byl označen 32P. Jaké oligonukleotidy získáme po působení fosfodiesterázy hadího jedu (viz výše). Které z nich budou značeny 32P? Které oligonukleotidy získáme hydrolýzou pomocí deoxyribonukleázy II a které z nich budou  značeny  3 P   (deoxyribonukleáza   II  je  endonukleáza  uvolňující 3'P oligonukleotidy).
7. Oligoribonukleotid Xje složen z následujících bazí: 2A, 2C, U, G.
a) po působení fosfodiesterázy z hadího jedu se po krátké době uvolní pC.
b) hydrolýzou pomocí pankreatické ribonukleázy získánme C, dinukleotid obsahující A a C a dále trinukleotid obsahující A, G a U.
(penkreatická ribonukleáza je endonukleáza a působí v místě C a U za vzniku 3'P oligonukleotidů).
c) hydrolýzou pomocí ribonukleázy T2 (hydrolýza v místě A za vzniku 3'P oligonukleotidů) získáme pAp, dinukleotid obsahující U a C a trinukleotid obsahující A, G a C.
Určete sekvenci oligoribonukleotidu
8. Udejte sekvenci oligodesoxyribonukleotidu stanovovanou Maxam-Gilbertovou metodou. Na fosfoimageru byl získán následující obraz:
G+A G C+T C
start
5
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
9. Při replikaci řetězce DNA -AGCGTAG- byl vytvořen komplementární řetězec. Napište jeho sekvenci. Jaká bude sekvence mRNA vytvořená při transkripci?
10. Napište sekvenci komplementární k uvedenému řetězci DNA, vyhledejte úseky obsahující palindrom.
a/GATCAA, b/TGGAAC,  c/GAATTC, d/ACGCGT, e/CGGCCG, f/TACCAT
11. Vypočítejte molekulovou hmotnost jednoho průměrného páru bazí (molekulová hmotnost A = 135, T = 126, G = 151, C = 111, deoxyribóza 134, kys. fosforečná 98. Nezapomeňte na odštěpení vody při tvorbě esterové vazby). Jaká je molekulová hmotnost molekuly DNA o délce 1 (im v Da a hmotnost v gramech? (vzdálenost mezi dvěma následujícími pb je 0,34 nm, relativní molekulová hmotnost jednoho páru bazí je v průměru 617,5)
12. Jaterní buňka krysy obsahuje 10~11 g DNA. Tato DNA je rovnoměrně rozdělena do 42 chromosomů buňky.
a) Jaká je molekulová hmotnost DNA (1 chromosom obsahuje jednu molekulu DNA).
b) Vypočítejte počet párů bazí DNA obsažené v jednom chromosomů a jeho délku (vzdálenost mezi dvěma následujícími pb je 0,34 nm, molekulová hmotnost jednoho páru bazí je v průměru 617,5).
13. Molární složení guaninu + cytosinu v DNA určité bakterie je 67,2%. Jaký je poměr mezi purinovými a pyrimidinovými bázemi? Jaké je molární složení v procentech jednotlivých bazí této DNA.
14. Při analýze byla zjištěna změna v aminokyselinovém složení bílkoviny, jejíž gen byl mutován. Vyberte z následujících změn ty případy, které jsou výsledkem mutace provedené změnou jedné baze.
Phe -> Leu   Lys -> Ala   Ala -> Thr    Phe -> Lys   Ne -> Leu His -» Glu    Pro -» Ser
15. DNA fága lambda vzniklá deleční mutací má délku 13, 6 (im namísto 16, 49 |im.
a) Vypočítejte, kolik pb tomuto mutantovi chybí
b) Jaký je rozdíl v molekulové hmostnosti a hmotnosti v gramech obou DNA
c) Část, u které byla provedena delece odpovídá sekvenci kódující protein P. Jaká je molekulová hmotnost tohoto proteinu. Průměrná molekulová hmotnost aminokyseliny je 140.
16. Směs nukleosidtrifosfátů značených 32P na y-fosfátu byla inkubována s RNApolymerázou: Po určité době byla zjištěna inkorporace 100 molekul značeného fosfátu do výsledného produktu. Tentýž pokus byl proveden se směsí nukleosidtrifosfátů značených na fosfátu a. Byla zjištěna inkorporace 3.104 molekul fosfátu do značeného produktu.
6
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
Jaký počet řetězců RNA byl syntezován a jaká je jejich průměrná délka?
17. Aminokyselinová sekvence C-terminální oblasti bílkoviny a odpovídající kódující sekvence DNA jsou následující:
Phe -Glu -Ne -Leu -Glu -Arg -Arg TTT GAG ATT CTG GAG CGG CGG
Popište mutace, které by mohly vnést do této sekvence reštrikční místo TT/CGAA
a jiné reštrikční místo A/GATCT a to za podmínky, že nedojde ke změně sekvence
aminokyselin ve vzniklém peptidu.
18. DNA bakteriofága má následující složení bazí: C 19%, A 25%, T 33% a G 23%.
a) Co je na této DNA neobvyklé a čím se dá její struktura charakterizovat
b) Tato DNA byla použita jako matrice in vitro při reakci katalyzované DNA polymerázou. Jaké bude složení bazí této nově syntezované DNA?
c) pokud by množství nasyntezované DNA bylo stejné jako je množství matrice, jaké je celkové složení bazí (to je DNA matrice + DNA syntezované in vitro)
d) mRNA syntezované jakožto odpověď na infekci fágem má následující složení: C 18%, A 25% U 34% G 23%. Který řetězec DNA byl použit pro syntézu RNA?
19. Byla provedena syntéza polynukleotidu mRNA in vitro za použití 90% UTP a 10% CTP. Tyto polymerní molekuly byly poté použity pro syntézu polypeptidu za přítomnosti všech 20 t-RNA. Syntezované polypeptidy byly hydrolyzovány a jejich celkové aminokyselinové složení bylo následující: 81% Phe, 1% Pro, 9% Ser, 9% Leu. Vypočítejte frekvenci všech kodonů a zdůvodněte odpovídající aminokyselinové složení polypeptidu.
20. Při pokusu byla enzymově připravena glutaminyl-tRNA značená na glutaminu. Poté byla tato látka chemicky desaminována za vzniku glutamyl-tRNA. Tato tRNA byla přidána do bezbuněčné směsi připravené z E. coli a zbavené mRNA. Ke směsi byl přidán uměle připravený polymer obsahující ekvimolární koncentraci G a A. Kolik procent glutamátu bude obsahovat syntezovaný polypeptid?
21. Při stanovení primární struktury enzymu bylo zjištěno, že se skládá z 250 aminokyselin. Jaký je minimální počet nukleotidů strukturálního genu tohoto enzymu? Při bodové mutaci tohoto strukturálního genu došlo k náhradě jednoho serinu glutamátem. Tento fakt se projevil ztrátou enzymové aktivity. Co z tohoto faktu lze vyvodit?
7
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
G. REDOXNI REAKCE
Pro redukci látky obecně platí [ox] + e" <=> [red]
tento děj charakterizuje redoxní potenciál E' (v biochemii definován při pH 7)
RT [ox]
E' = E°' +------In---------
n F [red]
standardní aktuální redox pot.    koncentrace složek
Pravidlo: Tabulková hodnota redoxního potenciálu vždy odpovídá směru redukce dané složky. Hodnota redoxního potenciálu pro směr oxidace má opačné znaménko.
F = 96500 C.mol"1 R; R = 8,314 J.K"1.mol"1
Reakce mezi dvěma redoxními systémy:
(ox)! + (red)2 <=> (red)i + (ox)2
Pokud je systém v rovnováze, platí AG' = 0 a E2
RT     [0x1] RT [ox2]
E°'i + ----- In-------- - E°'2 + —- In--------
n F     [redi] n F [red2]
RT    [ox2] [red 1]
E° 1 - E° 2 = ----- In---------------
nF [red2][ox1]
Keq =
[ox2] [red 1] [oxi][red2]
Eo' i-O' 1 - E 2 =
RT
In K
nF
eq
AG°= - RT In K
eq
E°'i-E°2 =
AG0'
nF
AG   = -nF AE
8
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
Tabulka. Hodnoty standardních redoxpotenciálů některých důležitých redoxních párů při pH7:_
oxidovaná/redukovaná forma	E0' [V]
acetát/acetaldehyd NAD7NADH	-0,580
	-0,320
NADP7NADPH	-0,324
acetaldehyd/ethanol	-0,197
pyruvát/laktát	-0,185
oxalacetát/malát	-0,166
ubichinon/ubihydrochinon	+0,100
2cyt b(ox)/2cyt b(red)	+0,030
fumaran/jantaran	+0,031
2cyt c(ox)/2cyt c(red)	+0,235
2cyt a(ox)/2cyt a(red)	+0,385
1/2 02 /H20	+0,816
1. Vypočítejte redoxní potenciál E' směsi NAD/NADH, je-li koncentrace NAD 1 mmol.ľ , NADH 10 mmol.ľ.
2. Srovnáním standardních redox potenciálů určete, zda reakce bude mít tendenci probíhat doleva nebo doprava:
malát + NAD+ <^> oxalacetát + NADH + H+
pyruvát + NADH + H+^ laktát + NAD+ malát + pyruvát <^> oxalacetát + laktát acetaldehyd + fumarát <^> acetát + jantaran
3. Vypočítejte rovnovážnou konstantu reakce ze standardního redox potenciálu E0' (t=25°C)
malát + NAD+ <^> oxalacetát + NADH + H+
4. Vypočítejte, jaký musí být poměr koncentrací NAD/NADH, aby reakce:
pyruvát + NADH + H+ ^ laktát + NAD+ byla při 25°C v rovnováze, je-li poměr koncentrací pyruvát/laktát = 1.
5. Vypočítejte AG reakce:
jantaran + NAD+ <^> fumaran + NADH + H+ je-li koncentrace NAD 10 mmol.ľ1, NADH 1 mmol.ľ1, jantaranu 10 mmol.ľ1, fumaranu 5 mmol.ľ1, t=25°C.
6. Vypočítejte AG reakce při 25°C
NADH + H+ + UQ <r=> UQH2 + NAD+
9
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
je-li koncentrace NAD "lOOkrát vyšší než koncentrace NADH a koncentrace UQH2 2krát vyšší než koncentrace UQ.
E0'(UQ/UQH2)= +0.104 V, E°'(NAD7NADH) = -0,320 V
7. Určete AG0' reakce:
acetaldehyd + fumaran <^> acetát + jantaran E0' (acetát/acetaldehyd) = -0,580 V, E'0 (jantaran/fumaran) = 0,030 V. V jakém směru bude reakce probíhat?
8. Určete AG0'reakce:
cyt c2+ + cyt a3+ <^> cyt c3+ + cyt a2+
E0' (cyt c3+ / cyt c2+)= +0,235 V, E0' (cyt a3+ / cyt a2+) -+0,385 V. V jakém směru bude reakce probíhat?
9. Vypočítejte AG°'reakce:
cyt a(red) + 1/2 02 + 2H+ <=> cyt a(ox) + H20
E°'(cyt a(ox)/cyt a (red)) - 0,385 V , E0(1/2 02 /H20)= 0,816 V. Je-li AG0' syntézy ATP z ADP a Pj +30 kJ.moľ1, kolik molekul ATP může vzniknout při této reakci za standardních podmínek?
10. Vypočítejte, jaký je poměr koncentrací NAD/NADH u ethanolického kvašení v rovnováze, pokud by koncentrace ethanolu byla 5% a koncentrace acetaldehydu 0,5 mmol.ľ1. Hustota roztoku alkoholu = 1 g.mľ1.
NADH + H+ + aldehyd -» NAD + alkohol
E0 (acetaldehyd/ethanol) - -0,197 V; E0 (NAD7NADH) = -0,320 V.
11. Dokažte pomocí výpočtu AG0', zda při oxidaci acetaldehydu na acetát je vhodnějším koenzymem NAD nebo FAD.
Acetaldehyd + oxid. koenzym -> acetát + red. koenzym
Při výpočtu berte v úvahu situaci, kdy poměr reduk. koenzym/oxid. koenzym = 1/100 a koncentrace acetaldehydu a acetátu je ekvimolární.
E0' (acetát/acetaldehyd) - -0,580 V, E0' (NAD7NADH) - -0,320 V, E0' (FAD/FADH2) -0,000 V.
10
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
H. CITRÁTOVÝ CYKLUS
+30,0 HjC—ť
HjC— CH
e   1 1
m b lát
NAD*
I
oce coo
OraliceLáí
Čísla uvedená u reakcí jsou hodnoty AGo (kJ/mof)
CH I
HSC —C-CH,
e00C    COO9 C0De
00C XH
HO" C H—CH—-C H j
f I
SijJ(C.'ná[
nad*
CůA     cooe cooe
-3,3
HjC-CHj
*c tooe
11
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
1. Srovnejte AG0' reakcí citrátového cyklu. Které reakce mají tendenci probíhat obráceným směrem a jakým způsobem dochází k posunu reakcí žádoucím směrem?
2. V kterém místě citrátového cyklu dochází k dekarboxylaci :
Přeměna: a) citrátu na akonitát, b) isocitrátu na oxoglutarát, c) malátu na oxalacetát, d) oxalsukcinátu na 2-oxoglutarát ,e) 2-oxoglutarátu na sukcinyl-CoA
3. V kterém místě citrátového cyklu dochází k oxidaci substrátu Přeměna
a) sukcinátu na fumarát b) 2-oxoglutarátu na sukcinyl-CoA
c) fumarátu na malát   d) oxalacetátu na citrát e) acetylkoenzym A na citrát
4. Napište bilanční rovnici přeměny oxoglutarátu na sukcinát v citrátové, cyklu.
5. Jaké jsou rovnovážné relativní koncentrace isocitrátu, citrátu a cis-akonitátu, je-li AG0' reakcí následující:
1/ citrát <=> cis-akonitát + H20     AG0' =+8.4 kJ.moľ1 21 cis-akonitát + H20 <=> isocitrát  AG0' =-2.11 kJ.moľ1
6. Napište bilanční rovnice přeměny těchto látek v Krebsově cyklu do stadia oxalacetátu:
a) citrát
b) jantaran
c) malát
Napište vzorce uvedených karboxylových kyselin.
7. Jaká je distribuce uhlíku 14C na oxalacetátu po přidání pyruvátu značeného na a) C1, b) na C2, c) na C3
k enzymům Krebsova cyklu a k pyruvát dekarboxylase?
8. K enzymům Krebsova cyklu byla přidán acetylCoA značený 13C na methylové skupině. Dokažte, jaká bude distribuce radioaktivity ve vzniklém citrátu a jaká ve vzniklém isocitrátu
9. Na základě hodnoty AG0' vypočtené ze standardních redoxpotenciálů zdůvodněte, proč oxidace jantaranu na fumaran v Krebsově cyklu probíhá za účasti FAD jako koenzymu a nikoliv NAD+.
jantaran + FAD <^> fumaran + FADH2 jantaran + NAD+ <^> fumaran + NADH + H+ E0' (FAD/FADH2) = 0,000 V
10. Navrhněte hypotetický cyklus analogický Krebsově cyklu, kde by jako počáteční krok byla reakce acetylCoA s oxoglutarátem namísto s oxalacetátem.
12
/. GLYKOLÝZA
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
1. Napište vzorce: kys. 1,3 bis fosfoglycerové, fosfoenolpyruvátu. K aldolase byl přidán fruktosa 1,6 bis fosfát značený na C2. Jaká bude distribuce radioaktivity ve vzniklé triose?
2. K enzymům anaerobní glykolysy byla přidána kys. 3-fosfoglycerová značená na uhlíku C2. Zvratem anaerobní glykolysy byl z této kyseliny synthezován fruktosa-1,6-bis fosfát. Jaká bude distribuce radioaktivity v tomto fruktosa-1,6 bis fosfátu?
3. Fruktosa 1,6-bisfosfát byl značen fosfátem 32P na uhlíku číslo 1. Prokažte, zda se tento značený fosfát objeví ve formě ATP, pokud anaerobní glykolýza proběhla do stadia kys. 3-fosfoglycerové.
4. Napište bilanční rovnici přeměny glyceraldehyd-3-P na fruktosa-6-P v procesu glukoneogeneze:
Glyceraldehyd-3-fosfát + A + B +... <^> fruktosa-6-P + X + Y + ...
5. Napište bilanční rovnici přeměny fruktosa-6-fosfátu na kys. 3-fosfoglycerovou v procesu anaerobní glykolýzy.
Fru-6-P + X + Y + ... <ŕ=> kys.3-P-glycer. + A + B +...
6. Látka A je produktem anaerobní glykolýzy. Její redukcí NADH vzniká látka B. Transaminací látky A vzniká látka C. Napište názvy a vzorce látek A,B,C.
7. Napište bilanční rovnici přeměny fruktosy na pyruvát v procesu anaerobní glykolysy za předpokladu: a) fosforylace fruktosy hexokinasou
fruktosa + ATP <^>fruktosa-6-P + ADP
b) fosforylace fruktosy fruktokinasou
fruktosa + ATP ^fruktosa-1 -P + ADP
8.. Napište bilanční rovnici přeměny fruktosa-1,6-bisfosfátu na fosfoenolpyruvát při anaerobní glykolýze
a) v přítomnosti NAD, Pí a ADP
b) v přítomnosti NAD+, ADP, arseničnanu
9. Glukosa byla značena 14C. Jaká bude distribuce značeného uhlíku v pyruvátu po přeměně značené glukosy v procesu anaerobní glykolýzy.
a) v případě značení na C1
b) v případě značení na C6
(izomerace glyceraldehydfosfátu na dihydroxyacetonfosfát je velmi rychlá vzhledem k následujícícmu kroku).
14
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
10. Jaká bude rovnovážná koncentrace fruktosa-1,6-bisfosfátu, glyceraldehyd-3-fosfátu a dihydroxyacetonfosfátu, jestliže fruktosa-1,6-bisfosfát 1 mmol.ľ1 byl inkubován s aldolasou (AG°'= + 24 kJ.mol"1).
11. Zdůvodněte, proč při anaerobní glykolyse musí být glukosa-6-fosfát izomerován na fruktosa-6-fosfát. Vezměte v úvahu reakční mechanismus aldolasové reakce. Proč tato reakce probíhá s fruktosa-1,6-bisfosfátem a nikoliv s glukosa-1,6-bis fosfátem?
12. Glukosa značená 14C na C1 byla přidána do směsi obsahující enzymy pentosového cyklu. Jaký je osud radioaktivně značeního uhlíku při přeměně na dvě molekuly triosy ?
13. K enzymům anaerobní glykolysy byla přidána kys. 3-fosfoglycerová značená na uhlíku karboxylové skupiny. Zvratem anaerobní glykolysy byl z této kyseliny synthezován fruktosa-1,6-bisfosfát. Jaká bude distribuce radioaktivity v tomto fruktosa-1,6-bisfosfátu.
14. Na základě velikosti AG0' odhadněte, které reakce nemohou při glukoneogenesi probíhat zvratem anaerobní glykolysy. Jakým způsobem jsou tyto reakce obcházeny? (Jedna z reakcí probíhá přes nepříznivé AG0'. Odhadněte proč.)
15. Určité bakteriální mutanty mají nefunkční triosafosfát izomerázu. Vysvětlete, proč je tato mutace letální pro organismus fermentující glukosu výlučně cestou anaerobní glykolýzy.
16. Vysoké koncetrace pyruvátu inhibují izoenzym laktátdehydrogenasy srdečního svalu, nikoli však izoenzym ze svalu kosterního. Jaké by byly důsledky tohoto efektu, kdyby srdeční sval obsahoval pouze izoenzym totožný s izoenzymem kosterního svalu.
Jaké by byly obrácené důsledky, kdyby kosterní sval obsahoval izoenzym totožný s izoenzymem srdečním?
17. Při glukoneogenezi je termodynamická bariéra tvorby fosfoenolpyruvátu obcházena tvorbou oxalacetátu (koenzym biotin). Napište obě dvě rovnice použité k obchvatu pyruvát kinázové reakce a vypočítejte AG0' souhrnné reakce. (Předpokládejte, že GTP je termodynamicky ekvivalentní ATP).
15
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
J. respirační řetězec
-0.4
-0-2
LU (Z o
■n
+ 0.2
^0.4
+o.í -
+0.3 -
L
NADH        ; Fe-S
^v^- FMN Amytal oř rotenone Fe-S ■
SuccínS"S \    °Vt ^
LQ-a* Cyt c,
FeS       ■ Cyt c
Cyt a
£0
40
30
Poloha v dýchacím retfcci
1. Rozdělte jednotlivé složky respiračního řetězce na jednoelektronové a dvouelektronové přenašeče. Napište redoxní rovnice mezi uvedenými partnery a všimněte si, kde vystupuje jako reakční partner H+.
NADH-UQ   UQH2-Cytc   cyt b-cyt c cyta-1/2 02 cyt c-cyt a
2. Vypočítejte AG0' reakce mezi:
a) NADH + UQ
b) jantaran + UQ
c) cyt b(red) + cyt c(ox)
d) cyt c(red) + 1/2 02
Na základě velikosti AG0' odhadněte, při které reakci je kryta energetická spotřeba vzniku jedné molekuly ATP (AG°'=-30 kJ.moľ1).
3. Vypočítejte AG0' oxidace NADH kyslíkem v respiračním řetězci. Kolik molů ATP by teoreticky vzniklo za standartních podmínek (AG0' = -30 kJ.moľ1). Jestliže namísto kyslíku
16
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
použijeme umělého akceptoru hexakyanoželezitanu (E°'= +0,360 V), jaká bude změna standardní volné energie reakce a kolik molů ATP vznikne?
4. Doplňte bilanční rovnici přeměny následujících látek v Krebsově cyklu a v respiračním řetězci:
jantaran + ADP + v2 02 <=> fumaran + ATP isocitrát + ADP + v2 02 <=> jantaran + ATP jantaran + ADP + v2 02 <=> oxalacetát + ATP
5. Po přídavku inhibitoru respirace antimycinu k systému repiračního řetězce mitochondrií byla zjištěno úplné zredukování ubichinonu, cytochromu b a úplné zoxidovaní cytochromů c, aa3. Zakreslete místo zásahu tohoto inhibitoru.
6. Doplňte bilanční rovnici přeměny fumaranu na oxalacetát za spolupráce enzymů Krebsova cyklu a respiračního řetězce:
fumaran + ADP + .... <^> oxalacetát + ATP + .... 2-oxoglutarát + ADP +.....<^>   fumaran + ATP +.....
7. Vypočítejte AG0' reakce při 25°C
fumaran + NADH + H+<^> jantaran + NAD víte-li, že: E0' (NAD/NADH) - -0,320 V, E0' (fum/jan)= +0,030 V
Bylo by možné, aby za standardních podmínek byla tato reakce využita k syntéze ATP? (hydrolýza ATP: AG°'=-30 kJ/mol)
Zakreslete úseky respiračního řetězce, které se podílejí na této oxidaci NADH.
17
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
K. FOTOSYNTÉZA
Světelná fáze
h *
silné
reduttans
*\   NADP++ H1*
redoxní slabé
potenciál    redukrtans dcmu
\
cytachrom f
h v
H.,O slabé
oxidans
X
PST
siJné oxřdáns
PSE!
NA DPH
18
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
Souhrnná rovnice:
2 ferred.(red) + NADP+ + H+ <=> 2 ferred (ox) + NADPH H20 + ADP + Pí + Aox <=> 1/2 02 + 2H++ ATP + Ared
Temnostní fáze (Calvinův cyklus)
fixace:
C02 + ribulosa-1,5-bisfosfát + H20 o 2 kys. 3-fosfoglycerová redukce:
kys.3-fosfoglycerová + NADPH + ATP <=> glycerald.-3-P + NADP + ADP + Pí + H20 syntéza hexózy:
2P-3 -» P-6 +Pi
regenerace:
P- 6 +
P- 3
P"E\
p 5
+ 3 ATP ^3 P-5-P + 3ADP
P- 5
P- 5
souhrnná rovnice:
5P-[Š] + 3ATP^ 3 P-[Š]-P + 3 ADP + 2PÍ
1. Napište souhrnnou rovnici světelné fáze fotosynthesy ve fotosystému I, fotosystému II a souhrnnou rovnici při propojení obou fotosystému. Pokuste se napsat souhrnnou rovnici temné fáze fotosynthesy s oxidem uhličitým na jedné straně a s triosofosfátem na straně druhé. Vodu nutnou pro hydrolýzu ATP zanedbejte.
2. Vypočítejte E0 a AG0' reakce mezi redukovaným ferredoxinem a NADP při fotosynthese (E0' ferredoxinu = -0,43 V).
19
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
3. K enzymům temné fáze fotosyntézy (fixace C02) byl přidán ribulosa-1,5-bisfosfát a 14C02. Jaká bude distribuce radioaktivity v kyselině 3-fosfoglycerové? Jaká bude distribuce readioktivity v tomtéž případě, pokud byl přidán neznačený C02 a ribulosa-1,5bisfosfát značený na C5?
4. Srovnejte proces redukce kys. 3-fosfoglycerové na glyceraldehyd-3-fosfát při fotosyntéze a vratný proces oxidace glyceraldehyd-3-fosfátu při anaerobní glykolyse. V čem se oba procesy liší?
5. Fotosystém I má v základním stavu štandartní redox potenciál E°'= +0,460 V. Po absorpci světelného kvanta se jeho potenciál změní na E°'= -0,600 V. Vypočítejte rovnovážný poměr koncentrací NADPH/NADP v reakci:
2 fotosys.l(red) + NADP + H+ <^> 2 fotosys.l (ox) + NADPH
s fotosystémem I v základním a excitovaném stavu. Poměr koncentrací oxidovaného a redukovaného fotosystému je roven 1, t = 25°C.
6. Dokažte výpočtem AG, zda redukovaný ferredoxin (E0' =-0,430 V) je při fotosyntéze schopen redukovat NADP (E0' = -0,324 V), pokud poměr koncentrací NADPH/NADP je při 25^0 roven 100. Výchozí poměr redukovaného a oxidovaného ferredoxinu je roven 1. Napište rovnici této reakce.
7. Jeden z používaných herbicidů diuron je známým inhibitorem fotosyntézy. Tento inhibitor blokuje syntézu NADPH v chloroplastech, přičemž plastochinon se zcela zredukuje. Zakreslete pravděpodobné místo zásahu.
8. Určité primitivní fotosyntetizující bakterie žijící poblíž podmořských sopek obsahují bakteriochlorofyl a fotosystém II. Produktem této fotosyntézy je síra. Vysvětlete pomocí schématu rovnice.
20
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
VÝSLEDKY ÚLOH
2. A260=[AMP] • 826o(AMP) + [GMP] • 826o(GMP) A280=[AMP] • 8280(AMP) + [GMP] • 8280(GMP) [GMP]=3,07.10~5 mol/l, [AMP]=1,90.10"5 mol/l
4. RNA 321, DNA 309
5. a/ UpCpUpApGpA
b/ Up+ CpUpApGpAp, Up+Cp+UpApGpAp, Up+Cp+Up+ApGpAp atd. cl UpCpUpApG+pAp, UpCpUpA+pG+pAp, UpCpU+pA+pG+pAp atd. dl UpCpUpA+pGpAp e/ UpCpU+pA+pG+pAp
6. fosfodiesteráza hadího jedu: 32pApCpTpTpA+pG, 32pApCpTpT+pA+pG, 32pApCpT+pT+pA+pG, 32pApC+pT+pT+pA+pG (poslední dinukleotid nechá nerozštěpený)
deoxyribonukleáza II: 32pAp+CpTpTpApG, 32pApCp+TpTpApG, 32pApCpTp+TpApG, 32pApCpTpTp+ApG, 32pApCpTpTpAp+G a další 6. a) pC...je na volném 3' konci RNA
b) pankreatická ribonukleáza rozštěpí Polynukleotid (psáno od 5'konce k 3'konci) za U aC
možnosti: ACAGUC ACGAUC GAUACC AGUACC
c) A bude na začátku
možnosti: AGCAUC...vyřazeno z důvodů b) ACGAUC
AGCACU...nesplňuje podmínku a) ACGACU...nesplňuje podmínku a) řešení:(pApCpGpApUpC)
8. (-ATAGGCTTAGTACCA-)
9. -TCGCATC-, -UCGCAUC-
10. a/GATCAA palindrom:GATC
CTAGTT CTAG b/ TGGAAC palindrom není
ACCTTG cl GAATTC   celé palindrom
CTTAAG d/ACGCGT   celé palindrom
TG CG CA el CGGCCG celé palindrom
GCCGGC f/ TACCAT   palindrom není
ATGGTA
21
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
11. 617,5; 1,82.106 Da, 3,02.10~18g
12. a) 1,43.1011 Da
b) 2,32.108 pb, 0,079 m
13. 67,2% G+C, 32,8% A + T, molární poměr purinových a pyrimidinových bazí je 1:1, molární složení: 33,6 % G, 33,6% C, 16,4% A, 16,4% T
14. Phe->l_eu, Ala->Thr, lle->l_eu, Pro->Ser-
15. a) 8500 pb
b) rozdíl v molekulové hmotnosti je 5,25.106 Da, což je 8,72.10"18 g
c) 2833 kodonů a tedy aminokyselin, což je 3,97.105 Da
16. 100 řetězců, průměrná délka 300 bazí (za předpokladu, že polymerace proběhne v obou pokusech stejně)
17. TTC GAA pro Phe a Glu,
TTT GAG ATC TTG GAG CGG CGG nebo TTT GAG ATC TTA GAG CGG CGG
18. a)jednoduchá šroubovice
b) G 19%, T 25%, A 33%, C 23%
c) G 21%, T 29%, A 29%, C 21%
d) nový řetězec DNA
19. frekvence kodonů:
UUU    0,9.0,9.0,9-72,9% Phe
UUC    0,9.0,9.0,1-8,1% Phe
UCU 8,1% Ser
CUU 8,1% Leu
UCC 0,9% Ser
CUC 0,9% Leu
CCU 0,9% Pro
CCC 0,1% Pro
Po součtu dostáváváme teoretické aminokyselinové složení shodné s experimentálním.
20. frekvence kodonů:
GGG 12,5% Gly
GAA 12,5% Glu
AGA 12,5% Arg
AAG 12,5% Lys
GGA 12,5% Gly
GAG 12,5% Glu
AGG 12,5% Arg
AAA 12,5% Lys
Syntezovaný polypeptid bude obsahovat 25% glutamátu.
21. strukturní gen: 750 nukleotidů (+ iniciační a terminační kodony) serin je v aktivním centru
G
1. E=-0,35 V
22
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
2. doleva, doprava, doleva, doprava
3. Při výpočtu AE° odečítá od redoxního potenciálu složky, která vystupuje na levé straně rovnice v oxidované podobě, redoxní potenciál složky, která je zde v podobě redukované.
+29,7 kJ/mol, 6,13.10"6
4. [Iaktát]/[pyruvát]=1
AE°= EVk- E0/nad=-0,185-(-0,32)=0,135V
AE°= (RT/nF) • ln([laktát][NAD+]/[pyruvát][NADH])
[NAD+]/[NADH]=3,71- 104
5. AE°= -0,32-(-0,031 )= -0,351 V AG°= 67,7 kJ/mol
AG= AG° + RT- In ([fumaran][NADH]/Oantaran][NAD+])=+60,3 kJ/mol
6. AE°=0,104-(-0,32)=0,424V AG°= -81,8 kJ/mol
AG= AG° + RT- In ([UQH2][NAD+]/[UQ][NADH])- -68,7 kJ/mol
7. AE°=0,03-(-0,58)=0,61V AG°=-117,7 kJ/mol Reakce probíhá doprava.
8. AG°= -14,5 kJ.mol"1 Reakce probíhá doprava.
9. AG°= -83 kJ.mol-1, 2-3 molekuly ATP
10. [alkohol]=(5/46,0829)/0,1= 1,0854mol/l AE°=0,123V
AG°= -23,74 kJ/mol [NAD+]/[NADH+]=6,71
11. NAD+:
AE°=0,26 V, AG°= -50,2 kJ/mol, AG= -61,6 kJ/mol FAD:
AE°=0,58 V, AG°= 111,9 kJ/mol, AG= 100,5 kJ/mol
H
1. malát + NAD+ -» oxalacetát + NADH + H+ citrát -> isocitrát
2. b,e
3. a,b
4. oxoglutarát + NAD+ + GDP + P -» jantaran + C02 + NADH + H+ + GTP
5. Ki-0,0336397 K2=2,3444484
citrát -» isocitrát, AG°= 6,29 kJ/mol, K=0,0788666
cis-akonitát/citrát=0,0336, isocitrát/cis-akonitát=2,3444, isocitrát/citrát=0,07887 [citrát]=1, [isocitrát]=0,07887, [cis-akonitát]=0,03364, tedy 0,079:1:0,034
6. postupným sčítáním reaktantů a produktů dostaneme bilanční rovnice:
23
V. Mikeš: Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
a) citrát + 3 NAD+ + GDP + P + FAD + H20 -» oxalacetát + 2C02 + 3 NADH + 3H+ +
+ GTP + FADH2
b) jantaran + FAD + H20 + NAD+ -» oxalacetát + FADH2 + NADH + H+
c) malát + NAD+ -» oxalacetát + NADH + H+
7. U tohoto typu úloh se uvažuje pouze první průchod cyklem tri karbonových kyselin, v dalších krocích by se značený 14C objevoval i v jiných pozicích.
a) uvolní se jako 14C02
b) C1 oxalacetátu
c) C2 a C4 oxalacetátu 2. v citrátu na C2
v isocitrátu na C2 a C4
8. reakce s FAD: AG°=5,98 kJ/mol reakce s NAD+: AG°=67,7 kJ/mol
10.
I
1. C2 obou trios
2. 2,5
3. ne
4. 2 glyceraldehyd-3-P + H20 -» fruktosa-6-P + P
5. fruktosa-6-P + 2 P + ADP+ 2 NAD+ -» 2 kys.3-P-glycerová + ATP + 2 NADH + 2 H+ 1 NADH je ekvivalentní 3 AT P
fruktosa-6-P + 8 P + 7 ADP -» 2 kys.3-P-glycerová + 7 ATP
6. pyruvát, laktát, alanin
7. a) hexokinasa
fruktosa + 2 ATP + 2 NAD+ + 2 P + 4 ADP^ 2 pyruvát + 2 ADP + 2 NADH + 2 H+
+ 4 ATP
fruktosa + 8 ADP + 8 P -» 2 pyruvát + 8 ATP b) fruktokinasa
fruktosa + 2 ATP + 2 NAD+ + 2 P + 4 ADP-> 2 pyruvát + 2 ADP + 2 NADH + 2 H+
+ 4 ATP
fruktosa + 8 ADP + 8 P -> 2 pyruvát + 8 ATP
8. a) fruktosa-1,6-bisP + 2 NAD+ + 2 P + 2 ADP -» 2 fosfoenolpyruvát + 2 NADH + 2H+
+ 2 ATP + 2 H20
b) neproběhne, nevzniká ATP (arseničnan nahrazuje v reakcích fosfát, ale estery s arseničnanem okamžitě hydrolyzují) fruktosa-1,6-bisP + 2 NAD+ + 2 HAs042" + 2 H20^ 2 fosfoenolpyruvát + 2 NADH
+ 2H+ + 2 HAs042" + 2 H20
9. methylová skupina v obou případech
10. 0,22 GAP a DHAP, 0,78 mM FBF
11. mechanismus aldolové kondenzace
12. odštěpí se jako 14C02
24
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
13. C3, C4
14. i) fruktosa-1,6-bisP + ADP -» fruktosa-6-P + ATP NEPROBÍHÁ(AG0=+14,2kJ/mol)
ve skutečnosti:
fruktosa-1,6-bisP + H20 -»fruktosa-6-P + P FRUKTOSABISFOSFATASA
ii) glukosa-6-P + ADP -» glukosa + ATP NEPROBÍHÁ(AG°=16,7kJ/mol) ve skutečnosti:
glukosa-6-P + H20 -» glukosa + P G LU KOSA-6-FOSFATASA
iii) pyruvát + ATP -» fosfoenolpyruvát + ADP      NEPROBÍHÁ (AG°= +31 kJ/mol) ve skutečnosti:
a) fosfoenolpyruvátsynthetasa (bakterie)
b) pyruvát + ATP + C02 -» oxalacetát + ADP + P oxalacetát + GTP -> fosfoenolpyruvát + GDP + C02
Přes nepříznivé AG° probíhá reakce:
fruktosa-1,6-bisP -> glyceraldehydfosfát + dihydroxyacetonfosfát
15. hromadí se dihydroxyacetonfosfát dle výsledné bilanční rovnice:
glukosa + P -» dihydroxyacetonfosfát + laktát   NEPRODUKUJE SE ENERGIE!
16. LDH srdečního svalu (izoenzym H4) je vhodnější pro oxidaci laktátu na pyruvát. Pokud by se zde uplatnila LDH kosterního svalu, mohl by se v srdečním svalu hromadit laktát.
LDH kosterního svalu (izoenzym M4) je lépe uzpůsobena pro oxidaci pyruvátu na laktát, což umožňuje kosternímu svalu pracovat na "kyslíkový dluh". Při nedostatku kyslíku se hromadí NADH vznikající při anaerobní glykolýze a likviduje se redukcí pyruvátu na laktát (únava). Svalové buňky předávají laktát do krve, následně může být v játrech přeměněn na glukosu.
17. I) pyruvát + ATP + C02 -» oxalacetát + ADP + P
II) oxalacetát + GTP -> fosfoenolpyruvát + C02 + GDP Souhrnná reakce:
pyruvát + 2 ATP -> fosfoenolpyruvát + 2 ADP + P
[součet: a) pyruvát + ATP -> fosfoenolpyruvát + ADP (AG°= +31 kJ/mol)
b) ATP - ADP + P (AG°= -30,5kJ/mol)]
AG°(celk) = +0,5 kJ/mol
J
1. jednoelektronové: cyt c, cyt b, cyt a, UQ dvouelektronové: NADH NADH + H+ + UQ -» NAD+ + UQH2 UQH2 + cyt c (ox) -» UQH- + H+ + cyt c (red) UQH2 + 2 cyt c (ox) -» UQ + 2H+ + 2 cyt c (red) cyt c (red) + cyt b (ox) -> cyt c (ox) + cyt b (red) 2 cyt a (red) + 1/2 02 + 2H+^ 2 cyt a (ox) + H20 cyt c (red) + cyt a (ox) -> cyt c (ox) + cyt a (red)
25
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
2. Ve vzorci AG = -n • F • AE se při výpočtu AE odečítá od redoxního potenciálu složky, která vystupuje na levé straně rovnice v oxidované podobě, redoxní potenciál složky, která je zde v podobě redukované.
a) NADH + H+ + UQ -» NAD+ + UQH2 E0/nad+= -0,32V
E0/UQ= +0,10V
AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (0,10-(-0,32))= -81,06 kJ/mol Kryta energetická spotřeba vzniku dvou ATP.
b) jantaran + UQ -> fumarát + UQH2 E0/,um=0,031V
E0/UQ= 0,10V
AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (0,1-0,031)= -13,317 kJ/mol
c) 2 cyt b (red) + 2 cyt c (ox) -> 2 cyt b (ox) + 2 cyt c (red) AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (0,235-0,03)- -39,57 kJ/mol Kryta energická spotřeba vzniku jednoho ATP.
d) 2 cyt c (red) + 1/2 02 + 2H+ -» 2 cyt c (ox) + H20
AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (0,816-0,235)= -112,13 kJ/mol Kryta energetická spotřeba vzniku tří ATP.
3. a) NADH + 1/2 02 + hľ -» NAD+ + H20
AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (0,816-(-0,32))= -219,25 kJ/mol Teoreticky by vzniklo 7,3 molů ATP. b) NADH + 2 [Fe(CN)6]3" -» NAD+ + H+ + 2 [Fe(CN)6]4"
AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (0,36-(-0,32)= -131,24 kJ/mol Teoreticky by vzniklo 4,4 molů ATP.
4. jantaran + 2 ADP + 1/2 02^ fumaran + 2 ATP + H20 + 2P isocitrát + 7 ADP + 7P + 02 -» jantaran + 2 C02 + 7 ATP + 2 H20 jantaran + 5 ADP + 5P + 02 + H20 -» oxalacetát + 5 ATP + 2 H20
5. Antimycin je inhibitorem komplexu III, zasahuje v místě cytochromu bci.
6. fumaran + 3 ADP + 3P + 1/202 -» oxalacetát + 3 ATP + H20 2-oxoglutarát + 6 ADP + 6P + 02 -» fumaran + 6 ATP + C02 + H20
7. AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (0,03-(-0,32))= -67,55 kJ/mol Tato reakce by mohla být využita k syntéze 2,2 molů ATP.
1. souhrnná rovnice pro fotosystém I:
2 PSI* (red) + NADP+ + H+ -» 2 PSI (ox) + NADPH
souhrnná rovnice pro fotosystém II:
4 PSU (ox) + 2 H20 -»4 PSU (red) + 02 + 4 H+
souhrnná rovnice pro oba fotosystémy:
2 H20 + 2 NADP+ -» 02 + 2H+ + 2 NADPH
temná fáze fotosyntézy:
3C02 + 6NADPH + 6H+ + 9 AT P -» glyceradehydfosfát + 6NADP + 9ADP + 8P +
3H20
26
V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009
2. 2 ferredoxin (red) + NADP + H+ -» 2 ferredoxin (ox) + NADPH AG°= -21 kJ/mol
AE°= 0,106 V
3. na C1 v prvním případě, na C3 ve druhém případě
4. lokalizace: chloroplasty (NADPH) X cytoplazma (NADH)
5. 2 fotosystém I (red) + NADP + H+ -» 2 fotosystém I (ox) + NADPH AE°nadp= -0,324 V
základní stav:
AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (-0,324-0,46)
AG°= 151,312 kJ/mol= -R • T • ln([fot I (ox)]2 • [NADPH]/ [fot I (red)]2 • [NADP]) [NADPH] / [NADP] - 2.995 • 10~27 excitovaný stav:
AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (-0,324-(-0,60)) AG°= -53,268 kJ/mol= -R • T • InK [fot I (ox)]2 • [NADPH]/ [fot I (red)]2 • [NADP]- 2,175 • 109 [NADPH] / [NADP] = 2,175 • 109
6. 2 ferredoxin (red) + NADP + H+ -» 2 ferredoxin (ox) + NADPH AG°= -n • F • AE°= -2 • 96500 • (-0,324-(-0,43))= -20,46 kJ/mol AG - AG° + R • T • In ([ferr(ox)]2 • [NADPH]/[ferr(red)]2 [NADP])
AG = -20460 + 8,31 • 298 • In (100)= -9056 J/mol...samovolný průběh poměr v rovnováze: ferr(ox)/ferr(red)= 6,2
Redukovaný ferredoxin je schopen redukovat NADP, dokud se poměr ferr(ox)/ferr(red) nezmění z 1 na 6,2.
7. diuron zasahuje v místě komplexu bef
8. Jedná se o zelené sirné bakterie (rod Chlorobium) patřící mezi obligátně fototrofní organismy. Jsou inhibovány vyšší tenzí 02.
rovnice fotosyntézy: 2H2S + C02 -»{CH20} + H20 + 2S, kde {CH20} je např.cukr
27