11. Metabolismus lipidů

Transkript

1 11. Metabolismus lipidů Obtížnost A Následující procesy a metabolické reakce, vedoucí ke zkrácení řetězce mastné kyseliny, vázané v triacylglycerolu, a vzniku acetyl-coa, seřaďte ve správném pořadí: a) thiolysa e) dehydrogenace hydroxylové skupiny b) vznik acyl-karnitinu f) hydrolýza triacylglycerolu c) hydratace dvojné vazby g) vazba mastné kyseliny na HSCoA d) dehydrogenace (postranní vstup do h) přenos acyl-karnitinu do mitochondrie dýchacího řetězce) Proces -oxidace mastných kyselin je inhibován NADH. Vysvětlete, proč je to z metabolického hlediska výhodné. a) Jaké množství energie (vyjádřené počtem jednotek energie ATP) se získá při úplném odbourání molekuly kapronové kyseliny (C 6 ) za aerobních podmínek? Výpočet zdůvodněte. b) Srovnejte tuto hodnotu s množstvím energie uvolněné při úplném odbourání molekuly glukosy, která má stejný počet uhlíkových atomů. Které látky řadíme mezi isoprenoidy (uveďte skupiny látek, nikoliv jednotlivé příklady). Napište vzorec látky, která je prekursorem biosyntézy isoprenoidů; naznačte cestu její biosyntézsy. Srovnejte následující aspekty odbourávání a biosyntézy mastných kyselin: a) lokalizace v buňce; b) donory (resp. akceptory) vodíku; c) organisace enzymového systému. Napište vzorec tripalmitoylglycerolu. Naznačte (stačí schematický popis hlavních kroků), jak je tato látka katabolisována v savčím organismu až na oxid uhličitý a vodu. Jaký význam má -oxidace mastných kyselin pro život buněk? Ve kterém kompartmentu je tento proces lokalizován v eukaryotních buňkách? Pokuste se vysvětlit výhodu této lokalizace. Jaké množství energie (v jednotkách ATP) se uvolní při úplném odbourání laurové kyseliny (CH 3 (CH 2 ) 10 COOH)? Způsob výpočtu krátce vysvětlete. Popište stručně význam kyseliny olejové v organismu. Jaké množství energie (vyjádřené počtem jednotek energie ATP) se získá při jejím úplném odbourání za aerobních podmínek? Výpočet zdůvodněte. (Nápověda: Při odbourávání nenasycených mastných kyselin se uplatňuje enzym Δ 3 -cis-δ 2 -trans-enoyl-coa-isomerasa, který přesunuje dvojnou vazbu u nenasycených acyl-coa z polohy 3 do polohy 2 a současně mění její konfiguraci z cis- na trans.) Naznačte, jakým sledem reakcí může být ke kyselině fosfatidové připojen cholin. Napište název vzniklého fosfolipidu. Je tento fosfolipid směsí látek nebo chemickým individuem (chemicky čistou látku)? Napište rovnici reakce, jíž jsou z aktivovaného acylu v Lynenově spirále (-oxidace mastných kyselin) odtrženy dva vodíkové atomy.

2 Napište (slovy či rovnicemi) sled čtyř reakcí v rámci jedné otáčky -oxidace nasycených mastných kyselin. Glycerol vzniká v organismu účinkem lipas, které odštěpují mastné kyseliny z triacylglycerolů. Naznačte sled reakcí, ktreými může organismus získat z glycerolu glukosu. K popisu použijte pouze slovní názvy intermediátů. Napište rovnici aktivace mastných kyselin před jejich vstupem do β-oxidace. Tato reakce probíhá v cytosolu. Popište, jak je u eukaryot zajištěn přenos aktivované mastné kyseliny do mitochondrie, kde dochází k jejímu odbourání? Obtížnost B V laboratoři studujete biosyntézu palmitátu. Do reakční směsi použijete acetyl-scoa, synthasu mastných kyselin a malonyl-coa, který je radioaktivně značen uhlíkem 14 C v poloze 2 (). Které atomy ve vznikajícím produktu budou radioaktivně označeny? Seberte všechnu odvahu a pokuste se napsat rovnici, kterou katalyzuje enzym systémového názvu ATP:L-methionin-S-adenosyltransferasa, zvaný též adenosylmethioninsynthetasa. Co je na systémovém názvu podivného a na nesystémovém chybného? Prvním meziproduktem biosyntézy cholesterolu a dalších isoprenoidů je geranyldifosfát (viz obr.). Jeho syntézu z dimethylallyldifosfátu a isopentenyldifosfátu katalyzuje enzym systémového názvu dimethylallyldifosfát:isopentenyldifosfát-dimethylallyltransferasa. Seberte všechnu odvahu a tuto reakci napište pomocí strukturních vzorců. a) Živočichové nedokáží svým metabolickým aparátem převést mastné kyseliny na glukosu. Vysvětlete proč. b) Některé typy organismů to dokáží. Uveďte které, a jaká metabolická dráha jim to umožňuje vysvětlete. Obtížnost C Popište podrobně (uveďte jednotlivé laboratorní kroky), jak by šlo stanovit koncentraci katalytické aktivity glycerolkinasy pomocí reakční sekvence, zachycené na obrrázku. Použijeme laboratorní výbavu současné běžné biochemické laboratoře. Pokuste se vysvětlit, proč moč a dech osob, trpících diabetem I. druhu (vyvolaným nedostatkem insulinu) páchne po acetonu. Naznačte metabolickou dráhu, kterou může prokaryotní organismus využít pro tvorbu mastných kyselin z glukosy.

3 Proč je zde zdůrazněno, že se jedná o prokaryotní buňku? Jinými slovy, v čem je proces u eukaryot jiný (komplikovanější)? Test - 1 správná odpověď 1. Kyselina palmitová a stearová patří do skupiny a) nenasycených mastných kyselin; b) fosfolipidů; c) nasycených mastných kyselin; d) isoprenoidů. 2. Kyselina olejová a linolová patří do skupiny a) nenasycených mastných kyselin; b) fosfolipidů; c) nasycených mastných kyselin; d) isoprenoidů. 3. Prvním krokem odbourávání triacylglycerolů je a) proces β-oxidace; b) hydrolytické štěpení; c) glyoxylátový cyklus. 4. Potravou přijaté triacylglyceroly jsou v gastrointestinálním systému štěpeny a) lipasami; b) proteasami; c) nukleasami; d) karboxylasami. 5. Ve vodě nerozpustné tuhé estery mastných kyselin s monohydroxylovými alkoholy s dlouhým lineárním alifatickým řetězcem nebo se steroly řadíme mezi a) fosfolipidy; b) isoprenoidy; c) vosky. 6. Které z uvedených tvrzení o β-oxidaci není správné? a) Jedná se o spirální proces, který postupně zkracuje řetězec mastných kyselin o dva atomy uhlíku. b) Probíhá v cytosolu eukaryotních buněk.. c) Thiolysa je proces, při kterém je štěpen β-oxoacyl-coa a dochází k uvolnění acetyl-coa 7. Reakce, kterou je aktivována mastná kyselina, je katalyzována enzymem z třídy a) transferas; b) ligas; c) lyas. 8. Thiolytické štěpení β-oxoacyl-coa je katalyzováno enzymem z třídy a) transferas; b) ligas; c) lyas.

4 9. K přenosu aktivovaných mastných kyselin pro β-oxidaci a) dochází z matrix mitochondrií do cytosolu; b) je využíván karnitinový přenašeč; c) je využíván bílkovinný nosič biotin. 10. Při přeměně acyl-coa na 3-oxo-acyl-CoA vznikají: a) 2 molekuly QH 2 a 1 molekula CoA; b) 1 molekula QH 2 a 1 molekula ATP; c) 1 molekula QH 2 a 1 molekula NADH+H Na úkor přeměny acyl-coa na 3-oxo-acyl-CoA je možné získat energii ve formě a) tří molekul ATP; b) pěti molekul ATP; c) dvanácti molekul ATP. 12. Při odbourávání triacylglycerolů je glykolysa využívána a) při odbourávání glycerolu; b) při nedostatečném zásobení organismu kyslíkem; c) v návaznosti na -oxidaci mastných kyselin. 13. Ve vzorci ATP = 12*n/2 + 5*[(n-2)/2] 2 pro výpočet počtu molekul ATP získaných při odbourání mastných kyselin znamená člen 5*[(n-2)/2] a) počet molekul ATP získaných aerobní β-oxidací mastné kyseliny s n uhlíky v řetězci; b) počet molekul ATP získaných aerobním odbouráním postupně odštěpovaných molekul acetyl-coa; c) počet molekul ATP získaných odbouráním mastné kyseliny β-oxidací a v citrátovém cyklu 14. Při jedné otáčce Lynenovy spirály je uhlíkový řetězec mastné kyseliny zkrácen o a) dva uhlíky (v podobě acetyl-coa); b) tři uhlíky (v podobě malonyl-coa); c) čtyři uhlíky (v podobě sukcinyl-coa). 15. Odbourání glycerolu k celkovému zisku energie při degradaci triacylglycerolů a) nepřispívá; b) přispívá; c) přispívá pouze pokud je glycerol z triacylglycerolu odštěpen fosforolyticky. 16. Triacylglyceroly mohou obsahovat acylové zbytky a) pouze nasycených mastných kyselin; b) pouze nenasycených mastných kyselin; c) nasycených i nenasycených mastných kyselin. 17. Mastná kyselina je pro přenos přes membránu aktivována a) připojením CoA; b) připojením acyl-coa; c) připojením cholesterolu.

5 18. Fosfolipasy jsou enzymy účastnící se a) degradace fosfolipidů; b) syntézy fosfolipidů; c) konformačních změn uvnitř molekuly fosfolipidů. 19. Ve sledu chemických reakcí nazývaných souhrnně Lynenova spirála se nevyskytuje a) adice vody na dvojnou vazbu; b) redukce NAD + na NADH +H + ; c) oxidace NADH + H + na NAD Mezi složené tuky patří a) triacylglyceroly; b) vosky; c) fosfolipidy. 21. Molekula isoprenu obsahuje a) pouze jednoduché vazby; b) dvě dvojné vazby; c) jednu trojnou vazbu. 22. Isoprenoidy lze řadit mezi a) látky odvozené od 2-methyl-buta-1,3-dienu; b) látky obsahující dva zbytky mastných kyselin; c) látky obsahující fosfát. 23. Při procesu -oxidace mastných kyselin je spotřebováván(o) a) NADH; b) NAD + ; c) FADH 2 ; d) ADP Oxidace u eukaryotních buněk probíhá v: a) cytosolu b) matrix mitochondrií c) v jádře d) -oxidace u eukaryotních buněk neprobíhá 25. Které tvrzení o -oxidaci mastných kyselin je správné? a) Jedná se o spirálový proces, který postupně zkracuje monokarboxylové kyseliny o dva atomy uhlíku. b) Je to hlavní cesta získávání energie ve svalu za anaerobních podmínek. c) Jedná se o soustavu reakcí, při kterých je odbourána molekula triacylglycerolu až na CO Lipidy jsou a) omezeně rozpustné ve vodě a naopak dobře rozpustné v organických rozpouštědlech; b) dobře rozpustné ve vodě i v organických rozpouštědlech; c) omezeně rozpustné ve vodě a nejsou rozpustné v organických rozpouštědlech.

6 27. Uhlíkový řetězec mastných kyselin je budován stupňovitě z dvojuhlíkových jednotek, jejichž bezprostředním prekursorem je a) mevalonát; b) malonyl-coa; c) jiná mastná kyselina; d) acetyl-coa. 28. Donorem elektronů při biosyntéze mastných kyselin je a) NADH; b) FADH 2 ; c) NADPH. 29. Biosyntéza mastných kyselin je u eukaryot lokalizována a) v ribosomech; b) v mitochodriích; c) v cytosolu. 30. Hlavním orgánem syntézy mastných kyselin u živočichů je a) tuková tkáň; b) nervová tkáň; c) ledviny. 31. Acetyl-CoA-karboxylasa je a) multienzymový komplex, který slouží k syntéze palmitové kyseliny; b) enzym z třídy transferas, který zajišťuje syntézu acetyl-coa; c) enzym z třídy ligas, který zajišťuje syntézu malonyl-coa. 32. Do prodloužení řetězce mastné kyseliny o 2C jednotku musí organismus investovat a) 1 ATP, 3 NADH b) 2 ATP, FADH 2 c) 1 ATP, 2 NADPH. 33. Při prodloužení řetězce mastné kyseliny o 2C jednotku je spotřebována jedna molekula ATP a) na karboxylaci acetyl-coa; b) na aktivaci mastné kyseliny; c) na allosterickou aktivaci synthasy mastných kyselin. 34. Při syntéze triacylglycerolů z sn-glycerol-3-fosfátu vzniká a) nejprve účinkem acyltransferasy monoacylglycerolfosfát, ten pak reaguje se dvěma molekulami aktivovaných mastných kyselin; b) konečný produkt přímou esterifikací glycerolu mastnými kyselinami; c) účinkem acyltransferas nejprve fosfatidát, z kterého vzniká diacylglycerol, který pak reaguje s molekulou aktivované mastné kyseliny. 35. Mezistupněm při syntéze triacylglycerolů jsou a) fosfotriacylglyceroly;

7 b) fosfatidáty; c) monoacylglyceroly. 36. Které tvrzení není správné? a) Základní stavební jednotkou isoprenoidů je isopentenyldifosfát. b) Podskupinou isoprenoidů jsou steroly, žlučové kyseliny a karotenoidy. c) Základní stavební jednotkou isoprenoidů je fenol. 37. Které tvrzení není správné? a) Cholesterol paří mezi steroidy. b) Cholesterol je integrální nwnbeánová bílkovina. c) Z cholesterolu jsou syntetizovány žlučové kyseliny. 38. Významným meziproduktem biosyntézy isoprenoidů je a) malonyl-coa; b) mevalonát; c) cholesterol. 39. Který z uvedených vzorců je vzorec koenzymu A. a) c) b) d) 40. Malonyl-CoA je syntetizován z těchto prekursorů: a) HCO 3 - a acetyl-coa; b) tři molekuly CO 2 ; c) dvě molekuly acetyl-coa. 41. Při syntéze mastných kyselin se uplatňuje a) oxidace NADH; b) redukce NADPH;

8 c) oxidace NADPH. 42. Nosičem acylové skupiny při syntéze mastných kyselin je a) acyl-amp; b) acyl-coa; c) tzv. acyl carrier protein. 43. Biosyntézy mastných kyselin se jako kofaktor účastní a) NADH; b) FAD; c) biotin. 44. Acetyl-CoA-karboxylasa katalyzuje a) vznik malonyl-coa z acetyl-coa; b) připojení acetyl-coa na acyl; c) rozpad acetyl-coa na dvě molekuly CO V živočišné buňce probíhá syntéza mastných kyselin a) v hrubém endoplasmatickém retikulu; b) na vnitřní straně cytoplasmatické membrány; c) v cytosolu. 46. Mezi isoprenoidy nepatří a) karotenoidy; b) steroidní hormony; c) fosfatidáty. 47. Který z uvedených vzorců je vzorec cholesterolu? a) b) c) 48. Cholesterol patří mezi a) izoprenoidy; b) terpeny; c) prostanoidy. 49. Mezi isoprenoidy nepatří

9 a) karotenoidy b) steroidní hormony c) kys. fosfatidová