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