Grafika przedstawia schematyczny model cząsteczki ATP. Zbudowany jest z adeniny połączonej z pierwszym węglem pierścienia rybozy, określanych jako adenozyna, oraz trzech reszt fosforanowych – trifosforanu. Wiązania pomiędzy fosforem a tlenem w grupach fosforanowych gamma, beta oraz alfa są oznaczone kolejno cyframi 1, 2 i 3. Wiązanie pomiędzy rybozą a adeniną oznaczono cyfrą 4, natomiast wiązania wewnątrz adeniny oznaczono cyfrą 5.
Schemat budowy cząsteczki ATP.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RSddIz8QqHefp1
Ćwiczenie 1
Wskaż na powyższym wzorze ATP oznaczenia liczbowe wskazujące wiązania wysokoenergetyczne, których hydroliza dostarcza energii użytecznej biologicznie. Możliwe odpowiedzi: 1. 1, 2, 2. 2, 3, 3. 1, 2, 3, 4. 4, 5
R1KuUjnFKffmC1
Ćwiczenie 2
Hydroliza którego z wiązań jest niezbędna do powstania adenozynomonofosforanu? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. 2, 2. 1, 3. 3, 4. 4, 5. 5
RpHALR7LWURzg1
Ćwiczenie 3
Kinazy to enzymy przenoszące grupę fosforanową pomiędzy dwiema cząsteczkami. Spośród poniższych wybierz wszystkie zdania prawdziwe w stosunku do kinaz. Możliwe odpowiedzi: 1. Enzymy te należą do klasy transferaz., 2. Enzymy te należą do klasy hydrolaz., 3. Biorą udział w fosforylacji substratowej., 4. Biorą udział w fosforylacji oksydacyjnej.
R1PxNXPiaWOla2
Ćwiczenie 4
Oznacz poniższe zdania dotyczące teorii chemiosmozy Mitchella jako prawdziwe lub fałszywe.. Energia niezbędna do pompowania protonów (H+) w poprzek błony pochodzi z transportu protonów w łańcuchu przenośników.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Transport protonów przez kanały w cząsteczkach syntaz ATP jest transportem aktywnym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Dzięki gradientowi protonowemu syntaza ATP może przenosić resztę fosforanową z wysokoenergetycznych substratów na ADP.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Wytworzenie gradientu protonów jest niezbędne do zajścia fosforylacji oksydacyjnej i fotosyntetycznej.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Oznacz poniższe zdania dotyczące teorii chemiosmozy Mitchella jako prawdziwe lub fałszywe.. Energia niezbędna do pompowania protonów (H+) w poprzek błony pochodzi z transportu protonów w łańcuchu przenośników.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Transport protonów przez kanały w cząsteczkach syntaz ATP jest transportem aktywnym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Dzięki gradientowi protonowemu syntaza ATP może przenosić resztę fosforanową z wysokoenergetycznych substratów na ADP.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Wytworzenie gradientu protonów jest niezbędne do zajścia fosforylacji oksydacyjnej i fotosyntetycznej.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Materiał źródłowy do ćwiczeń 5 i 6
Wyobraźmy sobie serię eksperymentów przeprowadzonych na chloroplastach rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana). W eksperymencie I dezaktywowano wyłącznie syntazę ATP obecną w chloroplastach rzodkiewnika. W eksperymencie II dezaktywowano syntazę ATP oraz wszystkie białka pełniące funkcję pomp protonowych, ale zakwaszono wnętrze tylakoidów (zwiększono stężenie HIndeks górny ++). W eksperymencie III dezaktywowano wszystkie białka pełniące funkcję pomp protonowych i zakwaszono wnętrze tylakoidów.
2
Ćwiczenie 5
Ry50YvN1kQB6B
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
R1VofI7rEVaA92
Ćwiczenie 6
Na podstawie informacji w materiale źródłowym do ćwiczeń 5 i 6 i własnej wiedzy uzupełnij poniższy tekst tak, żeby stanowił poprawną całość. W każdym zdaniu wybierz odpowiednie określenie. Pompy protonowe, dezaktywowane w eksperymentach II i III, występowały w błonie tylakoidów granbłonie tylakoidów stromy. Pompy te napędzane są energią pochodzącą z hydrolizy wysokoenergetycznych wiązań w ATPtransportu elektronów przez białka obecne w błonie tylakoidu. Dzięki tym białkom możliwe jest wytworzenie stosunkowo wysokiego stężenia protonów w świetle tylakoidustromie chloroplastu. Wydajność fosforylacji zachodzącej podczas fazy fotosyntezy zależnej od światła jest większa niż wydajność fosforylacji substratowejoksydacyjnej.
Na podstawie informacji w materiale źródłowym do ćwiczeń 5 i 6 i własnej wiedzy uzupełnij poniższy tekst tak, żeby stanowił poprawną całość. W każdym zdaniu wybierz odpowiednie określenie. Pompy protonowe, dezaktywowane w eksperymentach II i III, występowały w błonie tylakoidów granbłonie tylakoidów stromy. Pompy te napędzane są energią pochodzącą z hydrolizy wysokoenergetycznych wiązań w ATPtransportu elektronów przez białka obecne w błonie tylakoidu. Dzięki tym białkom możliwe jest wytworzenie stosunkowo wysokiego stężenia protonów w świetle tylakoidustromie chloroplastu. Wydajność fosforylacji zachodzącej podczas fazy fotosyntezy zależnej od światła jest większa niż wydajność fosforylacji substratowejoksydacyjnej.
Materiał źródłowy do ćwiczeń 7 i 8
Stan przedrzucawkowy (preeklampsja) jest zespołem chorobowym, pojawiającym się u kobiet po 20 tygodniu ciąży. Objawia się między innymi zwiększonym ciśnieniem krwi, białkomoczem, bólami głowy i skąpomoczem. Przyczyny występowania tej jednostki chorobowej pozostają niejasne, choć wiadomo, że powiązane są z dysfunkcją łożyska. W 2019 r., w prestiżowym czasopiśmie PNAS, opublikowano wyniki badań nad zmianami w procesie oddychania tlenowego w mitochondriach komórek łożyska u kobiet, które cierpią na stan przedrzucawkowy.
W wewnętrznej błonie tych mitochondriów zaobserwowano dużą ilość niestandardowych białek (UPR). Białka te są kanałami, przez które mogą przenikać kationy wodoru. Obecność białek UPR powiązano ze spadkiem wydajności oddychania tlenowego zachodzącego w badanych mitochondriach.
Indeks górny Na podstawie: H. W. Yung i wsp., Noncanonical mitochondrial unfolded protein response impairs placental oxidative phosphorylation in early‑onset preeclampsia, PNAS, 2019. Indeks górny koniecNa podstawie: H. W. Yung i wsp., Noncanonical mitochondrial unfolded protein response impairs placental oxidative phosphorylation in early‑onset preeclampsia, PNAS, 2019.
3
Ćwiczenie 7
We wspomnianych wyżej mitochondriach zaobserwowano nietypowo dużą ilość białek, związanych ze ścieżką odpowiedzi na pojawienie się niesfałdowanych białek (UPR). Białka UPR są produkowane w odpowiedzi na warunki stresowe w komórkach. Obecność znacznie zwiększonej ilości białek UPR powiązano ze spadkiem wydajności oddychania tlenowego zachodzącego w badanych mitochondriach.
RxiGx4mrO1tno
Na podstawie powyższych informacji i własnej wiedzy uzupełnij poniższe zdanie tak, żeby stanowiło poprawną całość. Białka rozprzęgające UPR powodują spadek wydajności fosforylacji 1. substratowej, 2. cyklu Krebsa, 3. glikolizy, 4. łańcucha oddechowego, 5. oksydacyjnej zachodzącej podczas 1. substratowej, 2. cyklu Krebsa, 3. glikolizy, 4. łańcucha oddechowego, 5. oksydacyjnej.
Na podstawie powyższych informacji i własnej wiedzy uzupełnij poniższe zdanie tak, żeby stanowiło poprawną całość. Białka rozprzęgające UPR powodują spadek wydajności fosforylacji 1. substratowej, 2. cyklu Krebsa, 3. glikolizy, 4. łańcucha oddechowego, 5. oksydacyjnej zachodzącej podczas 1. substratowej, 2. cyklu Krebsa, 3. glikolizy, 4. łańcucha oddechowego, 5. oksydacyjnej.
31
Ćwiczenie 8
RIdmpA50YQ5YC
Na podstawie tekstu do ćwiczenia 7 i 8 oraz własnej wiedzy wyjaśnij, w jaki sposób obecność białek UPR wpływa na obniżenie wydajności oddychania tlenowego. W odpowiedzi uwzględnij funkcjonowanie syntazy ATP. (Uzupełnij).
Syntaza ATP działa na podobnej zasadzie co elektrownia wodna napędzana kołem młyńskim. Jak na ilość energii produkowanej przez taką elektrownię wpłynie zmniejszenie ilości wody przez nią przepływającej?
Białka UPR są kanałami, przez które protony przepływać mogą z przestrzeni międzybłonowej do matriks mitochondriów. W tym samym kierunku przepływają protony przez kanały syntaz ATP. Obecność białek UPR spowoduje, że przez kanały syntaz przepłynie mniejsza ilość protonów i w konsekwencji dojdzie do mniej wydajnej produkcji ATP (fosforylacji oksydacyjnej).
Tabela do ćwiczenia 9
Nazwy kolejnych enzymów lub (grup enzymów) łańcucha oddechowego
Substrat, na który enzym przenosi elektron
Potencjał elektrochemiczny substratu w woltach (V)
1. Dehydrogenaza NADH
NADIndeks górny ++
-0,32
2. Dehydrogenaza bursztynianowa
FMN lub FAD
-0,2
3. Kompleks cytochromów bcIndeks dolny 11
Koenzym Q10
+0,06
4. Kompleks cytochromów bc1
Cytochrom b
+0,12
5. Kompleks IV
Cytochrom c
+0,22
6. Kompleks IV
Cytochrom a
+0,29
7. Kompleks IV
OIndeks dolny 22
+0,82
Indeks górny Na podstawie: Anders Overgaard Pedersen, Henning Nielsen, Medical CHEMISTRY Compendium, Aarhus University, 2008. Indeks górny koniecNa podstawie: Anders Overgaard Pedersen, Henning Nielsen, Medical CHEMISTRY Compendium, Aarhus University, 2008.
31
Ćwiczenie 9
R1bj4ENMUQZEO
Oceń, czy wniosek sformułowany przez ucznia jest prawidłowy. Jeśli nie – wskaż błędy. Swoją odpowiedź uzasadnij. (Uzupełnij).
Skąd pochodzi energia do funkcjonowania pomp protonowych występujących na grzebieniu mitochondrialnym?
Wniosek sformułowany przez ucznia nie był prawidłowy. Kolejne substraty są redukowane przez elektrony, a nie utleniane. Energia elektronów, wraz z docieraniem do kolejnych substratów, spada, ponieważ elektrony oddają energię podczas wędrówki przez przenośniki w łańcuchu oddechowym. Energia ta jest następnie wykorzystywana przez pompy protonowe do wytworzenia gradientu stężeń protonów w poprzek błony tylakoidów gran.
