Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa

Transkript

1 8. Dýchací řetězec a fotosyntéza Obtížnost A Pomocí následující tabulky charakterizujte jednotlivé složky mitochondriálního dýchacího řetězce. SLOŽKA Pořadí v dýchacím řetězci 1) Molekulový typ 2) Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa 1) Pořadí složek označte čísly ) Označte, zda se jedná o nízkomolekulární (označte N) nebo vysokomolekulární (V) látku. 3) Označte, zda se jedná o enzym (označte E) nebo přenašeč (P); v případě P použijte značení Pe- pro přenašeče elektronů a PH pro přenašeče vodíku. Jakou funkci v metabolismu má enzym ATP-synthasa? Jakou má strukturu? Kde je on nebo jemu podobný enzym lokalizován v buňkách živočichů, vyšších rostlin a respirujících bakterií? Upravíme-li ph suspenze thylakoidů na hodnotu 4 a po určité době prudce zvýšíme ph na 8, začne se po přídavku ADP a P i v této suspenzi syntetizovat ATP. Vysvětlete tento jev! Vysvětlete stručně, jak ve světlé fázi fotosynthesy vzniká ATP. Naznačte schematicky, jakým způsobem synthetisují vyšší zelené rostliny NADPH. Vysvětlete (definujte) pojem postranní vstup do dýchacího řetězce. Uveďte alespoň dvě reakce, které vaší definici vyhovují. Endergonická reakce ADP + P i ATP + H 2 O probíhá v souvislosti s buněčných dýcháním v mitochondriích eukaryotních buněk. Vysvětlete (jedinou větou), co je zdrojem energie pro tento proces. Kde ještě probíhá tato nebo velmi podobná reakce? U kterého typu organismů tato reakce neprobíhá? Jak tyto organismy získávají ATP? Napište sumární rovnici oxygenní fotosyntézy! V rovnici nechť vystupují stabilní chemické částice, vyskytující se v chloroplastu! Vysvětlete pojem anoxygenní fotosynthesa. Jakou funkci má světlosběrný systém (LHC) v listech rostlin? V mitochondriích i v chloroplastech probíhá (mimo jiné) proces syntézy ATP, tzv. membránová fosforylace, která navazuje v obou organelách na podobný soubor reakcí. Uveďte v detailech dvě charakteristiky těchto procesů, které jsou shodné pro průběh v obou organelách. A dále tři

2 charakteristiky, ve kterých se liší. (Např. týkající se zdroje energie, donoru-akceptoru protonů, enzymů, charakteru metabolických dějů, jichž je součástí.) Kterými hlavními procesy získávají chemotrofní organismy a fototrofní organismy ATP a vodík pro redukční synthetické procesy? a) Jaké jsou hlavní produkty světlé fáze fotosynthesy? Pro každý produkt uveďte, ve kterém dílčím ději světlé fáze vzniká. Které z nich a jak se uplatní v temné fázi? b) Popište slovy či rovnicí, jak zelené C3-rostliny fixují vzdušný CO 2. a) Napište sumární rovnici fotosyntézy (bez stechiometrie) b) Jaké jsou hlavní produkty světlé fáze fotosynthesy? Pro každý produkt uveďte, ve kterém dílčím ději světlé fáze vzniká. Které z nich a jak se uplatní v temné fázi? Ve světlé fázi fotosynthesy vzniká NADPH a ATP. Napište všechny reakce Calvinova cyklu, ve kterých se tyto produkty světlé fáze uplatňují. Popište enzym katalyzující synthesu ATP v procesu oxidativní fosforylace. Co je přímým zdrojem energie pro tuto reakci? Obtížnost B Vysvětlete stručně biochemickou funkci ubichinonu. Do jaké skupiny látek ho řadíme i) na základě jeho fyzikálně-chemických vlastností; ii) na základě jeho vztahu k enzymům; iii) na základě způsobu jeho synthesy v buňkách. Vypočítejte hodnotu proton-motivní síly membrány respirující mitochondrie, je-li při teplotě 37 C její membránový potenciál -0,1 V a rozdíl hodnot ph 1,4. Naznačte obrázkem, jak jsou tyto veličiny polarizovány. Uveďte, zda jsou následující tvrzení pravdivá nebo nikoliv. Pokud ne, vysvětlete! o Rostliny jsou zelené, protože chlorofylová barviva absorbují a využívají nejefektivněji zelené světlo. o Fotosyntetizující organismy, které produkují O 2, mají fotosystémy I a II, zatímco ostatní fotosyntetizující organismy mají pouze fotosystém I. o Ve všech fototrofních organismech je fotosyntetizující aparát lokalizován v chloroplastech. o Kyslík uvolněný při fotolýze vody je inkorporován do glukosy. o Jaká hlavní fyzikálně-chemická podmínka by musela být splněna, aby oxygenní fotosyntéza mohla být realizována jediným fotosystémem? Je známo, že 2,4-dinitrofenol zvyšuje propustnost vnitřní mitochondriální membrány pro vodíkové ionty. Jakým způsobem tato látka ovlivní proces oxidativní fosforylace? Injikujeme-li kryse 2,4- dinitrofenol, stoupne velmi rychle její tělesná teplota; Vysvětlete!

3 Test - 1 správná odpověď 1. Oxidační fosforylace je v eukaryotní buňce lokalizována a) v ribosomech; b) v chloroplastech; c) v mitochondriích; d) v buněčném jádře; e) v cytosolu. 2. Proteiny elektron-transportního řetězce jsou lokalizovány a) v mitochondriální matrix; b) v mezimembránovém prostoru mitochondrie; c) ve vnitřní mitochondriální membráně; d) ve vnější mitochondriální membráně. 3. U eukaryot je dýchací řetězec lokalizován a) v mitochondriích; b) na ribozomech; c) na plasmatické membráně. 4. V mitochondriích neprobíhá a) citrátový cyklus; b) aerobní fosforylace; c) fotosynthesa. 5. Reoxidací NADH systémem oxidační fosforylace organismus získá přibližně a) 1 ATP; b) 2 ATP; c) 3 ATP; d) 4 ATP. 6. Oxidací molekuly substrátu (např. sukcinátu či acyl-coa) systémem oxidační fosforylace organismus získá přibližně a) 1 ATP b) 2 ATP c) 3 ATP d) 4 ATP 7. Cytochromoxidasa katalyzuje a) přenos elektronu z cytochromu-c na vzdušný kyslík; b) přenos elektronu z ubichinonu na cytochrom-c; c) přenos vodíku z NADH na FADH 2 ; d) přenos elektronu z FADH 2 na cytochrom-c. 8. Který ze jmenovaných kofaktorů se nepodílí na transportu elektronů (vodíkových atomů) v dýchacím řetězci? a) ubichinon;

4 b) NAD; c) tetrahydrofolová kyselina; d) FAD. 9. FAD není a) koenzym; b) kofaktor; c) prostetická skupina. 10. Během dýchacího řetězce dochází a) k redukci O 2 na vodu; b) k oxidaci H 2 O na kyslík; c) k oxidaci O 2 na vodu. 11. Průběh dýchacího řetězce a) je závislý na slunečním záření; b) není závislý na slunečním záření; c) je částečně závislý na slunečním záření. 12. Transport protonů přes mitochondriální membránu během dýchacího řetězce je nezbytný pro a) tvorbu NADH; b) tvorbu ATP; c) během dýchacího řetězce k transportu protonů nedochází. 13. Které z tvrzení o mitochondriální ATP-synthase je správné? a) Jedná se o enzym složený z periferního a integrálního membránového proteinu. b) Jde o ATPasu, která za fyziologických podmínek katalyzuje hydrolýzu ATP. c) Jedná se o enzym katalyzující přenos protonů přes mitochondriální membránu a tím vznik proton-motivní síly 14. Během oxidační fosforylace je proton-motivní síla využita pro a) vytvoření póru ve vnitřní mitochondriální membráně; b) syntesu ADP, které je následně využito pro tvorbu ATP; c) syntesu ATP pomocí ATPasy; d) redukci NAD + na NADH. 15. Hlavní molekulou, k jejíž reoxidaci dochází během dýchacího řetězce, je a) voda; b) NADH; c) NADPH; d) ATP. 16. Na transportu protonů přes mitochondriální membránu se nepodílí a) kotvený komplex I; b) kotvený komplex II; c) kotvený komplex III; d) kotvený kompexs IV.

5 17. Na membráně mitochondrií probíhá a) oxidační fosforylace; b) substrátová fosforylace; c) fotofosforylace. 18. Proton-motivní síla může být využívána různými způsoby, a to například a) k redukci FAD pomocí NADH; b) k přenosu NADH přes vnitřní mitochondriální membránu; c) k syntese ATP. 19. Které z následujících tvrzení je podle chemiosmotické teorie správné? a) ATPasa, která hraje významnou roli v jiných hypotésách, není pro chemiosmotickou teorii důležit. b) ATPasa může katalyzovat pouze hydrolýzu ATP. c) Během syntesy ATP v dýchacím řetězci dochází k transportu protonů přes vnitřní mitochondriální membránu. 20. Význam dýchacího řetězce pro organismus spočívá zejména v a) syntese ATP; b) v produkci vody pro metabolické reakce; c) syntese NADPH. 21. Mezi kotvené komplexy dýchacího řetězce nepatří a) NADH-Q-oxidoreduktasa; b) cytochrom-c-reduktasa; c) cytochrom-c-oxidasa; d) koenzym Q. 22. Postranním vstupem do dýchacího řetězce bývá označován a) první kotvený komplex; b) druhý kotvený komplex; c) třetí kotvený komplex; d) čtvrtý kotvený komplex. 23. Které tvrzení je správné? a) Při aerobní oxidační fosforylaci dochází k přenosu fosfátového zbytku z makroergického fosfátu na ADP pomocí transferas. b) Při aerobní oxidační fosforylaci dochází k přenosu fosfátového zbytku z makroergického fosfátu na ADP pomocí ligas. c) Aerobní oxidační fosforylace využívá dýchací řetězec pro generování proton-motivní síly. d) Aerobní oxidační fosforylace využívá dýchací řetězec pro generování O Transport protonů přes mitochondriální membránu uskutečňovaný dýchacím řetězcem je využit k

6 a) tvorbě NADH; b) tvorbě ATP; c) tvorbě O Anaerobní respirace je a) typ buněčné respirace, kde konečným akceptorem elektronů není molekulový kyslík; b) typ buněčné respirace, kde konečným akceptorem elektronů je molekulový kyslík; c) typ buněčné respirace, kde konečným akceptorem elektronů je hem. 26. Velikost proton-motivní síly je úměrná a) celkové koncentraci náboje; b) celkové koncentraci protonů; c) membránovému potenciálu a rozdílu ph. 27. Které z následujících tvrzení o mitochondriálním komplexu ATP-asy je pravdivé? a) Tento komplex je schopen pouze katalyzovat hydrolýzu ATP. b) Tento komplex přenáší protony přes mitochondriální membránu a tím vzniká protonmotivní síla. c) Tento komplex se skládá z hlavice a transmembránové bílkoviny. 28. Čtvrtým kotveným komplexem mitochondriálního dýchacího řetězce je a) NADH-Q-oxidoreduktasa b) cytochrom-c-reduktasa c) cytochrom-c-oxidasa 29. Funguje-li dýchací řetězec, vzniká kombinace dvou gradientů: a) OH - a Cl - ; b) H + a elektrického potenciálu; c) NAD + a NADH. 30. Syntéza ATP, spřažená s transportem elektronů a protonů v dýchacím řetězci, se nazývá a) substrátová fosforylace; b) respirace; c) oxidační fosforylace; 31. Které z následujících tvrzení o mitochondriálním komplexu ATPasy je pravdivé? a) Je lokalizován v mezimembránovém prostoru mitochondrií. b) Obsahuje část, která vytváří protonový kanál. c) Přenáší ATP přes vnitřní mitochondriální membránu. 32. Zdrojem energie pro vznik proton-motivní síly je v mitochondriích a) hydrolýza ATP; b) transformace světelné energie; c) oxidace redukovaných kofaktorů. 33. Mezi sloučeniny umožňující transport elektronů v dýchacím řetězci NEPATŘÍ a) ubichinon; b) ATP;

7 c) cytochrom-a; d) ubichinol. 34. K transportu protonů pomocí kotveného komplexu II během dýchacího řetězce a) nedochází; b) dochází z matrix mitochondrie do mezimembránového prostoru; c) dochází z mezimembránového prostoru do matrix mitochondrie; d) dochází přes vnější mitochondriální membránu do cytoplasmatického prostoru. 35. K transportu protonů přes vnitřní mitochondriální membránu během dýchacího řetězce a) nedochází; b) dochází díky kotveným komplexům I, III a IV; c) dochází pouze díky kotvenému komplexu II; d) dochází díky všem kotveným komplexům (tj. I, II, III a IV). 36. Synthesa ATP je poháněna tzv. proton-motivní silou. Ta vzniká a) z chemického potenciálu na membráně; b) z elektrického potenciálu na membráně; c) z kombinace chemického a elektrického potenciálu na membráně; d) z kombinace chemického a elektrického potenciálu na dvou různých membránách. 37. Dýchací řetězec je metabolická dráha přímo navazující na a) citrátový cyklus, syntézu mastných kyselin a pentosový cyklus; b) glukoneogenesi, glykolysu a pentosový cyklus; c) citrátový cyklus, β-oxidaci mastných kyselin a glykolysu. 38. Fotosyntéza je u vyšších rostlin lokalizována v a) plasmatické membráně; b) mitochondriích; c) chloroplastech; d) chromoplastech. 39. Pro tzv. cyklický tok elektronů přes fotosystém(y) je pravdivé tvrzení: a) využívá fotosystém PI i PII; b) vzniká gradient ph; c) vzniká NADPH; d) vzniká NADPH i gradient ph. 40. Pro tzv. necyklický tok elektronů přes fotosystém(y) je pravdivé tvrzení: a) využívá fotosystém PI; b) vzniká pouze gradient ph; c) vzniká pouze NADPH; d) vzniká NADPH i gradient ph. 41. Vstupními sloučeninami do Calvinova cyklu jsou a) glyceraldehyd-3-fosfát; b) NADH, ATP a voda; c) CO 2, ATP, NADPH a voda; d) CO 2, NADH, ATP a voda. 42. Klíčovým enzymem Calvinova cyklu je

8 a) ribulosa-1,5-bisfosfát-karboxylasa-oxidasa; b) ribulosa-1,5-bisfosfát-karboxylasa-oxygenasa; c) 3-fosfoglycerátsynthasa; d) 3-fosfoglycerátdehydrogenasa. 43. Principem nežádoucí fotorespirace je: a) rozklad cukru za vzniku CO 2 ; b) zabudování O 2 místo CO 2 ; c) vznik oxalacetátu z fosfoenolpyruvátu; d) zabudování CO 2 místo O Celkový průběh fotosyntézy shrnuje rovnice: a) 6 CO H 2 O = C 6 H 12 O O 2 b) 6 CO H 2 O = 6 C + 9 O 2 c) 6 O H 2 O + 12 C = C 6 H 12 O CO 2 d) 6 H 2 O = 3 O H Chloroplasty jsou zelené, protože a) v nich dochází k absorbci zelené části viditelného světla; b) v nich dochází k absorbci ultrafialové části světla; c) v nich dochází k absorbci červené části viditelného spektra; d) v nich dochází k absorbci infračervené části spektra. 46. Fotorespirace je největším problémem pro a) C4-rostliny; b) CAM-rostliny; c) C3-rostliny; d) C2-rostliny. 47. K čemu je dobrá Hillova reakce, tedy rozklad vody při fotosyntéze? a) Slouží jako zdroj vodíku pro redukční reakce. b) Slouží jako zdroj elektronu pro necyklickou fotofosforylaci. c) Slouží jako zdroj elektronu pro cyklickou fotofosforylaci. d) Slouží jako zdroj kyslíku pro oxidační reakce. 48. Jedním ze substrátů enzymu RUBISCO je a) 3-fosfoglycerát; b) ribulosa-1,5-bisfosfát; c) fruktosa-1,6-bisfosfát; d) dihydroxyacetonfosfát. 49. Které z následujících tvrzení o fotorespiraci NENÍ pravdivé? a) Je vyvolána světlem; b) Je důsledkem malé specifity enzymu RUBISCO; c) Oxiduje substráty na CO 2 ; d) Produktem je O Sloučenina, která kondensuje s CO 2 v první reakci asimilace oxidu uhličitého je: a) 3-fosfoglycerát; b) ribosa-1,5-bisfosfát;

9 c) ribulosa-1,5-bisfosfát; d) ribulosa-5-fosfát. 51. Podstatou Hillovy reakce (fotolysa) je a) redukce kyslíku na vodu; b) redukce vody na kyslík; c) oxidace vody na kyslík; d) oxidace kyslíku na vodu.