V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009 D. NUKLEOVÉ KYSELINY Nukleové baze NH2 Adenin O CH NH NH "O Thymin N NH, Guanin O ^NH NH ^O Uracil NH. N NH ^O X. Cytosin Nukleosidy OH OH N^^' Adenosin OH ^r o Y o OH OH Deoxyadenosin CH, O o^Cry OH O 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) -Polynukleotidkinaza: Fosforyluje volnou 5'OH skupinu pentózy pomocí ATP P 3-A fosfomonoesteráza /Py------------------------ 5'exonukleáza / ý u 5 /P m.-------------------------- endonukeáza (ribonukleáza) X y G ------------------------- 3'exonukleáza P 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. Elektroforeza 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 elektroforeza 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 Arg CUG CCG CAG CGG AU U lie AC U Thľ 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 GAU 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 pri 280 = 2.5 x 103 M"1.cm"1. Pro GMP e pri 260= 11.7 x 103 M"1.cm"1, e pri 280 = 7.7 x 103M"1.cm"1. 3. Napište úplnou strukturu ribodinukleotidu a deoxyhbodinukleotidu složeného z A a C. 4. Vypočítejte průměrnou molekulovou hmotnost jednoho nukleotidového zbytku DNA a RNA, za predpokladu, 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 P. 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 P (deoxyribonukleáza II je endonukleáza uvolňující 3'P oligonukleotidy). 7. Oligoribonukleotid X je složen z následujících baží: 2A, 2C, U, G. a) po působení fosfodiesterázy z hadího jedu se po krátké době uvolní pC. b) hydrolýzou pomocí pankreatické nbonukleazy 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 nbonukleazy T2 (hydrolýza v místě A za vzniku 3'P oligonukleotidů) získáme pAp, dinukleotid obsahující U a C a trinukleotid obsahující A, GaC. 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/G A ATT C, d/ACGCGT, e/CGGCCG, f/TACCAT 11. Vypočítejte molekulovou hmotnost jednoho průměrného páru baží (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 baží 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 baží DNA obsažené v jednom chromosomů a jeho délku (vzdálenost mezi dvěma následujícími pb je 0,34 nm, molekulová hmotnost jednoho páru baží 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 baží 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. DNAfága 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 baží: 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 baží této nově syntezované DNA? c) pokud by množství nasyntezované DNA bylo stejné jako je množství matrice, jaké je celkové složení baží (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. REDOXNÍ 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........ nF [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.moľ1 R; R = 8,314 J.K"1.moľ1 Reakce mezi dvěma redoxními systémy: (ox)i + (red)2 <^=> (red)i + (ox)2 Pokud je systém v rovnováze, platí AG' = 0 a Ei= E2 RT [0x1] RT [0x2] E°'i + — In------- = E° 2 + — In------- n F [ředí] n F [red2] RT [ox2][redi] E°'i - E° 2 = — In-------------- n F [red2][oxi] [ox2][redi] RT Keq =--------------- => E°\ - E° 2=------ In Keq [oxi][red2] n F AG°'= - RT In K, AG0' p0' p0' - b 1 - b 2----------- nF AG°' = -nF AE°' 8 V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009 Tabulka. Hodnoty standardních redoxpotencialu některých důležitých redoxních párů při pH7:________________________________________________________________ oxidovaná/redukovaná forma E°'[V] acetát/acetaldehyd -0,580 nadVnadh -0,320 nadpVnadph -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.I , NADH 10 mmol.I"1. 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.I"1, NADH 1 mmol.I"1, jantaranu 10 mmol.I"1, fumaranu 5 mmol.r1,t=25°C. 6. Vypočítejte AG reakce při 25°C NADH + H+ + UQ^ UQH2 + NAD+ 9 V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009 je-li koncentrace NAD 100krát vyšší než koncentrace NADH a koncentrace UQH2 2krát vyšší než koncentrace UQ. E°'(UQ/UQH2)= +0.104 V, E°'(NAD+/NADH) = -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) + V2 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 Pí +30 kJ.mol"1, 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.I"1. Hustota roztoku alkoholu = 1 g.ml"1. NADH + H+ + aldehyd -> NAD + alkohol E0 (acetaldehyd/ethanol) = -0,197 V; E0 (NAD+/NADH) = -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' (NAD+/NADH) = -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. CITRATOVY CYKLUS <4> +30,0 OH ! HjC—CH 9 I I fl wooc CDoe m a lát HjC-c' e ľ I e ooc coor Ora lace tál NADe uřa&áS1 Čísla uvedená u reakcí jsou hodnoty AGo (kJ/mol) CH I HjC—C-------CHt eooc Uoe cooe cilril firma rát öEe&SS HQ-CH—tH —CHj sukcpftái NAOH.^ MAD HADH*H?~ COO0 too« i-Cir:3'j1.;...,t -3,3 ČEÄS HjC-CHj 0^' í A r* sukdnjl-CůA 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. mol"1 2/ cis-akonitát + H20 ^ isocitrát AG0' =-2.11 kJ.moľ1 6. Napište bilanční rovnice přeměny těchto látek v Krebsove 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 Krebsove 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 Krebsove cyklu, kde by jako počáteční krok byla reakce acetylCoA s oxoglutarátem namísto s oxalacetátem. 12 V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009 i GLYKOLYZA -14,2 gluku« 'on qj HO? +24 I +7.5 "f*1 AC F ATP 13 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 + ... «■ 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 glyceraldehydfosfatu 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.I"1 byl inkubovan 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 oxalacetatu (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 o LU I +0.2 Ti ů 41 I +0.4 NADH , Fe-S "vľ^ F M N Amytal or rotenonů-Fe-S +0,6 +0.B UQ--------5* Cyt c. Fe S £0 - 40 Cyt t? Cyt a 30 Poloha v dýchacím Fetfeci 1. Rozdělte jednotlivé složky respiračního řetězce na jednoelektronove a dvouelektronove přenašeče. Napište redoxní rovnice mezi uvedenými partnery a všimněte si, kde vystupuje jako reakční partner H+. NADH-UQ UQH2-Cytc cytb-cytc cyt a-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) + V2 02 Na základě velikosti AG0' odhadněte, při které reakci je kryta energetická spotřeba vzniku jedné molekuly ATP (AG°'=-30 kJ.mol"1). 3. Vypočítejte AG0' oxidace NADH kyslíkem v respiračním řetězci. Kolik molů ATP by teoreticky vzniklo za standartních podmínek (AG0' = -30 kJ.mol"1). 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 + Y2 02 «• jantaran + ATP jantaran + ADP + V2 02 <=> oxalacetat + 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 oxalacetat za spolupráce enzymů Krebsova cyklu a respiračního řetězce: fumaran + ADP + .... <^=> oxalacetat + 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 \ Sfa :-* . v-'; '■■■ 'í^Thylalto'i'd'-vŕ*--:^'" J-í^-l-■\: membráno^'™ŕ i ■- 7 ■ ■ * i-r- -■■■.'■■:■.■■ * ■■Li.ŕ^'.-^-'-V'''- " "n - ' "V ' Stroms silné reduktans \ NADP+ + H+ redoxn' slabé potenciál reduktans dcmu \ :\ NAI>PH cytochrom f ■ŕ1- \ slabé oxidans PSI silné cxidans PS [I 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: CO2 + ribulosa-1,5-bisfosfát + H20 <^=> 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{3 PS + 3ATP^3P-5-P + 3ADP souhrnná rovnice: 5P{Š] + 3ATP^ 3P{5]-P + 3ADP + 2PÍ 1. Napište souhrnnou rovnici světelné fáze fotosynthesy ve fotosystemu I, fotosystemu II a souhrnnou rovnici při propojení obou fotosystemu. 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^ roven 100. Výchozí porn ěr 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 9827 V. Mikeš:Úlohy z biochemie. MU Brno 1993. Část 2, rev.verze 2/2009 VÝSLEDKY ÚLOH D 2. A26o=[AMP] • £26o(AMP) + [GMP] • e26o(GMP) A28o=[AMP] • e280(AMP) + [GMP] • e280(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. c/ UpCpUpApG+pAp, UpCpUpA+pG+pAp, UpCpU+pA+pG+pAp atd. d/ 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) deoxyribonukleaza 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 c/ GAATTC celé palindrom CTTAAG d/ACGCGT celé palindrom TGCGCA e/ 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; 1,82.106Da, 3,02.10"18 g 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 baží je 1:1, molární složení: 33,6 % G, 33,6% C, 16,4% A, 16,4% T 14. Phe->Leu, Ala->Thr, lle->Leu, 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 baží (za předpokladu, že polymerace proběhne v obou pokusech stejně) 17. TTCGAAproPheaGlu, 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,c )= 72,9% i Phe UUC 0,9.0,9.0,1 = 8,1% Phe UCU 8,1% Ser CUU 8,1% Leu UCC 0,9% Ser cue 0,9% Leu ecu 0,9% Pro CCC 0,1% Pro Po součtu dostáváváme teoretické aminokyselinové 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=-0,35V složení shodné 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°= E0W- 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)=-0,351V AG°= 67,7 kJ/mol AG= AG° + RT- In ([fumaran][NADH]/Gantaran][NAD+])=+60,3 kJ/mol 6. AE°=0,104-(-0,32)=0,424V AG°=-81,8kJ/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. Ú tohoto typu úloh se uvažuje pouze první průchod cyklem trikarbonových 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 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 3ATP 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 + 8P^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 + 8P^2 pyruvát + 8 ATP 8. a) fruktosa-1,6-bisP + 2 NAD+ + 2 P + 2 ADP -> 2 fosfoenolpyruvat + 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 fosfoenolpyruvat + 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(AG°=+14,2kJ/mol) ve skutečnosti: fruktosa-1,6-bisP + H20 -> fruktosa-6-P + P FRUKTOSABISFOSFATASA N) glukosa-6-P + ADP -> glukosa + ATP NEPROBÍHÁ(AG°=16,7kJ/mol) ve skutečnosti: glukosa-6-P + H20 -> glukosa + P GLUKOSA-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/fum=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 + H+ -> 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 bei. 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+ + 9ATP -> 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°=0,106V 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 = AG0 + 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 b6f 8. Jedná se o zelené sirné bakterie (rod Chlorobium) patřící mezi obligátně fototrofní organismy. Jsou inhibovány vyšší tenzí O2. rovnice fotosyntézy: 2H2S + C02 -> {CH20} + H20 + 2S, kde {CH20} je napr.cukr 27