ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ 2 - Θέματα Παρελθόντων Εξεταστικών

Κεφάλαιο 19: Οι φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης

• Η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση τροφοδοτείται με ηλεκτρόνια από το φωτοσύστημα Ι, δεν συμμετέχει στην παραγωγή NADPH και ενεργοποιείται όταν τα επίπεδα NADP+ είναι χαμηλά

• Παράγει ATP μέσω του κυτοχρώματος bf, απαιτώντας την ενέργεια 4 φωτονίων P700 ανά ATP

• Τα ηλεκτρόνια μεταβαίνουν από την ανηγμένη φερρεδοξίνη στην πλαστοκυανίνη μέσω του κυτοχρώματος bf

• Ένα άλας Fe3+ δεν επηρεάζει τον ρυθμό παραγωγής O2, αλλά μπορεί να αυξήσει ή να μειώσει τον ρυθμό παραγωγής NADPH

• Η χλωροφύλλη είναι ένα υποκατεστημένο τετραπυρρόλιο, περιέχει φυτόλη και απορροφά ισχυρά στην περιοχή του ορατού λόγω του μεγάλου συντελεστή απόσβεσης και της παρουσίας Mg

• Το Mg στο κέντρο της χλωροφύλλης είναι υπεύθυνο για την απορρόφηση της χλωροφύλλης, τον διαχωρισμό φορτίου στα κέντρα αντίδρασης και τη φωτόλυση του νερού

• Κατά τις φωτεινές αντιδράσεις:

  • Φωτολύεται 1 μόριο νερού, παράγονται 2 NADPH και 3 ATP
  • Απελευθερώνονται 6-12 Η+ από το στρώμα στο θυλακοειδές, παράγοντας 1 ATP ανά 3-4 Η+

• Για να πραγματοποιηθούν οι φωτεινές αντιδράσεις, απαιτείται φωτισμός με μήκη κύματος 650-700 nm

Κεφάλαιο 20: Ο κύκλος του Calvin και η πορεία των φωσφορικών πεντοζών

• Για την παραγωγή 1 mol γλυκόζης:

  • Στα C3 φυτά απαιτούνται 24 P680 και 24-48 P700 φωτόνια, 12 NADPH και 12-18 ATP
  • Στα C4 φυτά απαιτούνται 24 P680 και 48-72 P700 φωτόνια, 12 NADPH και 24-30 ATP

• Ο κύκλος του Calvin:

  • Καταναλώνει ATP και NADPH, χρησιμοποιεί NADPH για την αναγωγή 3P-γλυκερικού σε 3P-γλυκεραλδεΰδη
  • Παράγει 2 μόρια 3P-γλυκερικού ανά μόριο CO2
  • Περιλαμβάνει ένζυμα που ενεργοποιούνται μέσω αναγωγής δισουλφιδικών δεσμών από την ανηγμένη θειορεδοξίνη
  • Αναγεννά την 1,5P-ριβουλόζη που καταναλώνεται από τη rubisco

• Η rubisco:

  • Ενεργοποιείται από την προσθήκη CO2 και Mg2+
  • Καταλύει την αντίδραση καρβοξυλάσης πιο αποτελεσματικά από την οξυγονάσης σε υψηλές θερμοκρασίες

• Η φωτοαναπνοή:

  • Καταναλώνει O2 και παράγει CO2, σερίνη και NH4+
  • Παράγει 1 μόριο φωσφογλυκολικού ανά 1 μόριο O2

• Η οδός των φωσφορικών πεντοζών:

  • Παράγει NADPH και ριβόζη για τη βιοσύνθεση νουκλεϊκών οξέων
  • Χρησιμοποιεί 6P-γλυκόζη ως υπόστρωμα
  • Με τρανσκετολάση και τρανσαλδολάση μετατρέπει 3 πεντόζες σε 2,5 εξόζες

• Οργανισμοί χωρίς ισομεράση 6P-γλυκόζης μπορούν να επιβιώσουν σε περιβάλλον γλυκόζης χρησιμοποιώντας την οδό των φωσφορικών πεντοζών.### Η αποικοδόμηση λιπαρών οξέων μέσω της β-οξείδωσης

• Η σειρά των αντιδράσεων της β-οξείδωσης των λιπαρών οξέων είναι:

• Ενεργοποίηση των λιπαρών οξέων με σύνδεση στο CoA στο κυτταρόπλασμα

• Μεταφορά των ακυλο-CoA στο εσωτερικό του μιτοχονδρίου με τη βοήθεια της καρνιτίνης

• FAD-εξαρτώμενη οξείδωση για να σχηματιστεί έια-2-ενυλο-CoA

• Εφυδάτωση του έια-2-ενυλο-CoA για να σχηματιστεί 3-υδροξυ-ακυλο-CoA

• NAD+-εξαρτώμενη οξείδωση του 3-υδροξυ-ακυλο-CoA για να σχηματιστεί 3-κετο-ακυλο-CoA

• Θειόλυση του 3-κετο-ακυλο-CoA με άλλο CoA για να παραχθούν ακετυλο-CoA και ένα μικρότερο ακυλο-CoA

Η βιοσύνθεση λιπαρών οξέων

• Στα θηλαστικά, η βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων γίνεται στο κυτταρόπλασμα από ένα σύμπλοκο ενζύμων, τη συνθάση των λιπαρών οξέων
• Το σύμπλοκο αποτελείται από δύο πανομοιότυπες πεπτιδικές αλυσίδες, κάθε μία με τις ίδιες ενζυμικές δραστικότητες
• Το κύριο προϊόν είναι το παλμιτικό οξύ (C16)
• Από κάθε σύμπλοκο παράγονται δύο μόρια παλμιτικού οξέος

Η σύνθεση ακόρεστων λιπαρών οξέων

• Στα θηλαστικά, η εισαγωγή διπλών δεσμών στα λιπαρά οξέα γίνεται με τις αποκορεσμάσες
• Οι αποκορεσμάσες είναι ένα σύμπλοκο τριών μεμβρανοσύνδετων ενζύμων: μια αναγωγάση, ένα κυτόχρωμα b5 και μια αποκορεσμάση
• Χρησιμοποιούν NADH ή NADPH και O2 για την εισαγωγή των διπλών δεσμών
• Δεν μπορούν να εισάγουν διπλούς δεσμούς μεταξύ της θέσης Δ9 και του ω-άκρου

Ο μεταβολισμός των κετονοσωμάτων

• Τα κετονοσώματα (ακετοξικό, 3-υδροξυβουτυρικό) παράγονται στο ήπαρ κατά τον καταβολισμό των λιπαρών οξέων
• Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμα από την καρδιά, τους νεφρούς και τον εγκέφαλο
• Παράγονται σε συνθήκες έλλειψης υδατανθράκων, όπως στην κέτωση
• Τα κετονοσώματα μπορούν να οδηγήσουν στην παραγωγή ακετόνης

Ο ρόλος της βιταμίνης Β12

• Η έλλειψη της βιταμίνης Β12 επηρεάζει:
• Τον καταβολισμό των λιπαρών οξέων με περιττό αριθμό ατόμων άνθρακα
• Τη βιοσύνθεση πουρινών και πυριμιδινών
• Τη βιοσύνθεση αμινοξέων
• Αυτό οφείλεται στο ότι η βιταμίνη Β12 είναι απαραίτητη για τη δραστικότητα ορισμένων ενζύμων, όπως της μεθυλο-μαλονυλο-CoA μουτάσης

Η ρύθμιση της βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων

• Η καρβοξυλάση του ακετυλο-CoA ρυθμίζει τη βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων
• Είναι δραστική στη μη-φωσφορυλιωμένη της μορφή, ενώ η φωσφορυλίωσή της την απενεργοποιεί
• Η φωσφορυλίωση γίνεται από μια cAMP-εξαρτώμενη πρωτεϊνική κινάση
• Το υψηλό ενεργειακό φορτίο ενεργοποιεί την καρβοξυλάση του ακετυλο-CoA### Μέσολαβούμενη από Ουβικιτίνη Αποικοδόμηση των Εντδοκυττάριων Πρωτεϊνών

• Ένα μόριο ουβικιτίνης δεσμεύεται στην πρωτεΐνη που πρόκειται να αποικοδομηθεί (Α) • Πολλά μόρια ουβικιτίνης δεσμεύονται στην πρωτεΐνη που πρόκειται να αποικοδομηθεί (Β) • Η διαδικασία καταλύεται από τρία ένζυμα, το Ε1, Ε2 και τη λιγάση Ε3 (Δ)

Χαρακτηριστικά του Πρωτεασώματος

• Αποτελείται από μία 20S καταλυτική υπομονάδα και μία 19S ρυθμιστική υπομονάδα (Α) • Οι ρυθμιστικές υπομονάδες 19S και 11S έχουν δραστικότητα ATPάσης (Η) • Το πρωτεάσωμα αποικοδομεί ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες σημασμένες ή μη με ουβικιτ