Dit is Een Handleiding Voor Bij de 5e Editie....Handleiding_5thed_with_figures_2012

Herfst 2012

fructose-2,6-difosfaat

Biochemie 1

Handleiding

BIOCHEMIE 1

1

Inhoud

Data 2

Tentamenstof 3

Werkcolleges Metabolisme 5

dag 1. Algemeen en Suikermetabolisme 6

dag 2. Citroenzuurcyclus en Aminozuurmetabolisme 8

dag 3. Oxidatieve fosforylatie en Fotosynthese (lichtreacties) 10

dag 4. Pentose-fosfaatroute en Koolstofassimilatie 12

dag 5. Vetzuurmetabolisme en Algemene Regulatie 14

Proeftentamen 17

Antwoorden Proeftentamen 24

Docent: Prof. dr. Marcellus Ubbink Leids Instituut voor Chemieonderzoek, Universiteit Leiden Gorlaeus Laboratoria, kamer LMUY 117

071-527 4628 [email protected]

BIOCHEMIE 1

2

Data voor 2012/2013

Datum Hoorcollege Inleiding Werkcollege Nabespreking Zaal

Eiwitten Metabolisme Metabolisme Metabolisme

Maandag 10 september 11:00 13:30 (dag 1) 14:00 – 17:00 C1

Dinsdag 11 september 9:30 – 10:45 C1





Maandag 1 oktober 11:00 13:30 (dag 4) 14:00 – 17:00 C1

Dinsdag 2 oktober 9:30 – 10:45 C1

Maandag 8 oktober 11:00 13:30 (dag 5) 14:00 – 17:00 C1

Dinsdag 9 oktober 9:30 – 10:45 C1

Dinsdag 23 oktober 09:00 – 10:00 Vragenuur C1

Donderdag 25 oktober 09:00 – 12:00 Tentamen Sporthal

Vrijdag 1 maart 2013 09:00 – 12:00 Hertentamen

Schema 2012 Eiwit- en Metabolismetoetsen op Blackboard

Toetsen Beschikbaar vanaf Beschikbaar tot

Toetsen Dag 1 ma 10 sept. 14:00 zon 16 sept. 23:55



Toetsen Dag 4 ma 1 okt. 14:00 zon 7 okt. 23:55

Toetsen Dag 5 ma 8 okt. 14:00 zon 14 okt. 23:55

De toetsen sluiten altijd de zondag na het college om 23:55. Na het sluiten van de toetsen komen

de uitwerkingen van de metabolismevragen op Blackboard beschikbaar, op de volgende dag om

9:00. De antwoorden op de toetsen worden niet beschikbaar gesteld.

BIOCHEMIE 1

3

Tentamenstof

Het tentamen bestaat uit twee delen. Voor het gedeelte over Eiwitten moet dat wat in het college

is behandeld worden geleerd, evenals de aangegeven bladzijden/paragrafen uit het boek (zie blz. 4

hieronder). Deze tekst komt overeen met de collegestof. Het betreft een flink aantal pagina’s.

Richt je bij het leren dus op wat bij het college is behandeld: dat is de belangrijke stof.

Tijdens dit tentamendeel mogen het boek en de aantekeningen niet worden gebruikt.

Het tweede deel van het tentamen is een zgn. open-boek tentamen. Daarbij mogen het boek, deze

handleiding en je aantekeningen worden gebruikt. Het behelst pagina’s 485-944 en gaat over

Metabolisme. Het komt er daarbij op aan dat je een goed overzicht hebt over alle metabole routes,

hoe deze met elkaar samenhangen, hoe ze gereguleerd worden, wat de centrale stoffen zijn

(begin-, eindproducten) en waar in het boek de routes beschreven zijn. Aan de hand van vragen

zoals gebruikt bij de werkcolleges zal deze kennis worden getest. Besef goed dat het mogen

gebruiken van het boek niet betekent dat je alles wel even kunt opzoeken en dat je dus niets hoeft

te leren! Vergeet niet je boek mee te nemen naar het tentamen. Zie ook het proeftentamen

achterin de handleiding. Verder worden er geen tentamens beschikbaar gesteld.

Toetsen op Blackboard. Om te zorgen dat je gelijk met de stof aan de slag gaat, moet je zowel

voor het eiwitgedeelte als het metabolismedeel over de stof van elk van de 5 dagen een toetsje

maken op Blackboard. Deze toetsen bestaan uit ongeveer tien meerkeuzevragen. Je mag er het

boek bij gebruiken. Elke toets is enkele dagen beschikbaar, zorg dat je niet te laat bent (zie het

schema op blz. 2). De metabolismetoetsen kun je het best maken na het nabesprekingscollege. De

eiwittoetsen bepalen samen 10% van het cijfer voor het eiwitdeel en de metabolismetoetsen 10%

van het cijfer voor het metabolismedeel van het tentamen. De uitslag van de toets zie direct na

het maken. De juiste antwoorden verschijnen niet, alleen het cijfer.

BIOCHEMIE 1

4

Eiwitten: Tekst te leren voor het tentamen

Boek:

Lehninger Principles of Biochemistry, by D.L. Nelson and M.M. Cox, de 5e editie (2008)

College 1. De bouwstenen van eiwitten.

Hst 3. p71 tot p85, “3.3 Working with Proteins”, incl. Box 3–1, maar niet de paragraaf

“Uncommon Amino Acids Also Have Important Functions”

Hst 3. p102, “Amino Acid Seqences Provide Important Biochemical Information”

tot en met p107

College 2. De 3D-structuur van eiwitten.

Hst 4. p113 tot en met p138, behalve Box 4-3 en Box 4-5

Hst 2. p47, “Nonpolar Compounds Force Energetically ....” tot p51, “Solutes Affect the

Colligative Properties of Aqueous Solutions”

College 3. Membranen en membraaneiwitten

Hst 10. p343 – 350 tot “Glycerophospholipids Are Derivatives ....” (behalve Box 10-1)

Hst 11. p371 – 386, linker kolom (behalve Box 11-1)

Hst 11. p407, “The Structure of a K+....” tot p410, “Gated Ion Channels Are Central...”

College 4. Enzymen

Hst 6. p183 – 192 tot “Specific Catalytic Groups Contribute to Catalysis”

Hst 6. p194, “6.3 Enzyme Kinetics As An Approach ....”

tot p200, “Many Enzymes Catalyze ....”

Hst 6. p205 “6.4 Example of Enzymatic Reactions” – p212 tot “ The Enolase Reaction ...”

(behalve Box 6-3)

College 5. Enzymen / Spierwerking

Hst 6. p220, “6.5 Regulatory Enzymes” tot en met p228

Hst 5. p175, “5.3 Protein Interactions Modulated ....” tot en met p179

BIOCHEMIE 1

5

Werkcolleges Metabolisme

Het doel van de werkcolleges is om al lezende en door het beantwoorden van de vragen een

overzicht te krijgen van het metabolisme. Op deze manier leer je de hoofdlijnen te scheiden van

de details, ondanks de grote hoeveelheid informatie (meer dan 400 blz.).

Voorafgaand aan het werkcollege is er een kort hoorcollege Metabolisme. Het werkcollege begint

direct daarna en het wordt gehouden in de collegezaal. Je kunt zelfstandig aan de slag, maar er is

ook assistentie aanwezig om eventuele vragen te beantwoorden. Als je samenwerkt, praat dan

zacht en stoor geen andere studenten. Als je meent geen assistentie nodig te hebben, kun je ook

elders gaan werken. De volgende ochtend wordt het werkcollege nabesproken. Na het maken van

alle vragen moet je de toets over het onderwerp van die dag maken op Blackboard. Zie de

toelichting op blz. 3 en het schema op blz. 2. Vergeet niet de toets op tijd te maken!

Elke dag behandelt een bepaald onderwerp, bijv. het vetzuurmetabolisme. Opbouw en afbraak van

vetzuren worden in het boek in verschillende hoofdstukken behandeld en daarom juist hier op één

dag besproken, opdat je het verband tussen de routes leert zien.

• Lees de aangegeven tekst bij een serie vragen.

• Beantwoord daarna de vragen.

• Vul aan het eind het overzichtsschema in.

• In het volgende hoorcollege worden de moeilijke punten nabesproken.

• Maak de toets op Blackboard.

• De uitwerkingen van de vragen komen beschikbaar op Blackboard na het sluiten van de toets.

Het deel over Metabolisme begint op blz. 485 en loopt tot blz. 944. Het behelst een belangrijke

algemene inleiding (485 - 488) en 11 hoofdstukken.

Hoofdstukken over Metabolisme

Inleiding blz. 485

hst 13. blz. 489 Bioenergetics and Biochemical Reaction Types

hst 14. blz. 527 Glycolysis, Gluconeogenesis, and the Pentose Phosphate Pathway

hst 15. blz. 569 Principles of Metabolic Regulation

hst 16. blz. 615 The Citric Acid Cycle

hst 17. blz. 647 Fatty Acid Catabolism

hst 18. blz. 673 Amino Acid Oxidation and the Production of Urea

hst 19. blz. 707 Oxidative Phosphorylation and Photophosphorylation

hst 20. blz. 773 Carbohydrate Biosynthesis in Plants and Bacteria

hst 21. blz. 805 Lipid Biosynthesis

hst 22. blz. 851 Biosynthesis of Amino Acids, Nucleotides, and Related Molecules

hst 23. blz. 901 Hormonal Regulation and Integration of Mammalian Metabolism

BIOCHEMIE 1

6

glycogeenzetmeel

monosacchariden

glucose-6-P

pyruvaat

916

10

10

8

8

13

13

7

7

7

7

15

15

20

Suikermetabolisme - dag 1

BIOCHEMIE 1

7

Vragen Metabolisme

Dag 1. Algemeen en Suikermetabolisme

Algemeen. Blz. 485-488 en blz 183-187 1. Wat is metabolisme, anabolisme en katabolisme? 2. Wat is de bron van energie voor (bijna) al het metabolisme op aarde? 3. Is de mens autotroof of heterotroof? 4. Wat is de taak van enzymen in het metabolisme? 5. Beïnvloeden enzymen het reactieevenwicht? Suikermetabolisme Glucose is een centrale stof in het metabolisme van de cel en uitgangsstof van verschillende metabole routes. Blz. 527-528 6. Teken de chemische structuur en geef de brutoformule van glucose. 7. Wat zijn de vier belangrijke routes waarin glucose wordt omgezet? 8. Wat zijn de producten van die routes? Glucose kan worden afgebroken om chemische energie vrij te maken. Deze route is vermoedelijk al heel oud (vroeg in de evolutie ontstaan) en wordt gevonden in bijna alle cellen. Blz. 528-530 9. Hoe heet deze belangrijke route? 10. Er worden twee fasen onderscheiden. Welke? Waarin verschillen ze? Adenosine trifosfaat (ATP) is de stof die dienst doet als centrale energiedrager. Vrijkomende energie wordt vastgelegd door ATP te vormen, en waar energie nodig is wordt ATP omgezet. §13.1, blz. 501-503, 528-531, 538 en 543 11. Geef de structuurformule van ATP (gebruik evt. de index achterin het boek). 12. Waaruit wordt ATP gevormd (energie vastleggen) en weer omgezet (energie

vrijgeven)? Geef de reactievergelijking. Wat is ΔG’0 en wat is de feitelijke ΔG in de cel? 13. Wat gebeurt er met ATP in de twee fasen van glucoseomzetting? 14. Wat is de netto ATP-balans? 15. Kunnen andere sacchariden (suikers) en polysacchariden, zoals zetmeel (Engels:

starch) en glycogeen, ook worden benut voor energieproductie en zo ja, hoe gebeurt dit?

Naast glucoseafbraak kan glucose ook gevormd worden in de cel. § 14.4 + §15.3 16. Hoe heet deze route? 17. In welke compartimenten van cel vinden de vormings- en afbraakroutes van glucose plaats? 18. Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen de routes? 19. Hoe wordt voorkomen dat glucosevorming en -afbraak tegelijkertijd plaatsvinden en energie verloren gaat? 20. Hoe wordt bereikt dat beide routes irreversibel zijn? (Bestudeer ook Fig. 1-26 om dit

te begrijpen.) Opslag van glucose gebeurt in de vorm van glycogeen of zetmeel. Blz. 594-595. 21. Wat is de algemene structuur van deze stoffen (gebruik evt. de index)? 22. Waar wordt glycogeen gevonden en waar zetmeel? 23. Vul de vakken op het overzichtsvel in. De nummers verwijzen naar de vragen.

BIOCHEMIE 1

8

eiwitten glycogeenzetmeel

aminozuren monosacchariden

glucose-6-P

pyruvaat

NH4

citroenzuurcyclus

amin

ozuu

rsyn

thes

e

amin

ozuu

rafb

raak

1

1,3

44

5

12,15

13

17,18

19

2020

21

Citroenzuurcyclus en aminozuurmetabolisme - dag 2

BIOCHEMIE 1

9

Dag 2. Citroenzuurcyclus en Aminozuurmetabolisme

Pyruvaat, het product van de glycolyse, kan verder worden afgebroken om meer energie vrij te maken. Blz. 615-617. 1. Wat is de eerste stap in deze afbraak? Wat zijn de producten? 2. Wat gebeurt er met de vrijkomende elektronen van deze reactie? 3. Waar in de cel vindt de reactie plaats? Het product van de eerste stap wordt verder verwerkt in een cyclus van stappen, de zgn. citroenzuurcyclus (citric acid cycle). Dit betekent dat de laatste stap van de route het product levert dat weer als reactant van de eerste stap kan dienen. Blz. 620-630. 4. Geef de reactie waarbij het product van de pyruvaatomzetting in de citroenzuurcyclus wordt opgenomen. 5. Wat gaat er netto de citroenzuurcyclus in en wat komt er uit? (Verwaarloos H+ en H2O) 6. Komt er ATP of een andere trifosfaat vrij? 7. Wat gebeurt er met de vrijkomende elektronen? Hoeveel zijn dat er? Wordt de energie van deze elektronen verder nog benut? (Zie ook Dag 3.) De intermediairen (tussenproducten) van citroenzuurcyclus worden in de cyclus zelf wel gebruikt maar niet verbruikt. Zij dienen echter tevens als grondstof voor allerlei andere stoffen, zoals aminozuren en nucleotiden. Blz. 630-632 en 860-861. 8. Wat zou de consequentie zijn voor de afbraak van pyruvaat als de intermediairen van

de citroenzuurcyclus worden verbruikt? 9. Waarom kan pyruvaat dat wordt omgezet via de stap van vraag 1 en dan via de citroenzuurcyclus niet helpen een tekort aan oxaalacetaat op te heffen? 10. Hoe worden de intermediairen, zoals oxaalacetaat, dan wel aangevuld? 11. Welke stof, naast pyruvaat, kan hiervoor ook gebruikt worden? 12. Noem twee aminozuren die gemaakt worden uit oxaalacetaat en twee die uit α-ketoglutaraat gemaakt worden. 13. Welke route levert ook grondstoffen voor aminozuursynthese? Geef de drie intermediairen van deze route die daarvoor dienen. Aminozuren bevatten stikstof. Dit komt niet voor in de intermediairen van de citroenzuurcyclus. Blz. 851-857 en zie de figuren op blz. 862-871. 14. Welke twee aminozuren spelen een rol bij het vastleggen van NH4

+? 15. Hoe komen andere aminozuren aan hun aminogroep? 16. Welke organismen kunnen N2 als stikstofbron gebruiken? Hoe heet dat process? Wat

is het product? Aminozuren worden ook afgebroken. Blz. 673-674 en blz. 677-688 17. Onder welke omstandigheden gebeurt dat? 18. Tot welke algemene intermediairen worden de aminozuren afgebroken? Tot welke

routes behoren deze? 19. In welk product wordt in landdieren de stikstof uit de aminozuren ingebouwd?

Waarom? 20. In welke cyclus gebeurt dit? Waar in de cel vindt het plaats? Met welke route is deze cyclus verbonden? Hoe? 21. Het eindproduct bevat twee stikstofatomen en een koolstofatoom. Geef de herkomst

van alle drie. 22. Wat is de netto prijs in energierijke fosfaatbindingen van deze stikstofroute? 23. Waar in het lichaam vindt de stikstofroute vnl. plaats? Welke twee aminozuren zijn

betrokken bij het transport van de overtollige stikstof door het lichaam? 24. Vul de vakken op het overzichtsvel in. De nummers verwijzen naar de vragen.

BIOCHEMIE 1

10

electronen

electronen

oxidatieve fosforilatie

lichtreacties van fotosynthese

ADP + P

ADP + P

ATP

ATP

2

β-oxidatie (dag 5)

1

18

1

18

3

17

3

17

8

21

licht

BIOCHEMIE 1

11

Dag 3. Oxidatieve fosforylatie en Fotosynthese (lichtreacties)

Oxidatieve fosforylatie. Blz. 707-709, 718-720, 723-735 en tabel 19.2.

In het proces van oxidatieve fosforylatie wordt energie van energierijke elektronen

gebruikt om ATP te maken.

1. Welke stoffen fungeren als algemene elektronacceptoren/donoren?

2. Uit welke katabole routes (zie dag 1,2 en 5) zijn de elektronen afkomstig?

3. Wat is de uiteindelijke acceptor van de elektronen? Geef de reactievergelijking.

4. Zoek de standaard redox potentialen op van NAD+-reductie en zuurstofreductie.

5. Bereken hieruit het potentiaalverschil en het vrije-energie verschil van de oxidatieve

fosforylatie.

Het werken met redoxkoppels wordt bekend verondersteld, zie evt. § 13.4, blz. 512-516.

6. Waar vinden de reacties van de oxidatieve fosforylatie precies plaats in de cel?

7. Geef schematisch weer hoe de elektronen van NADH bij zuurstof komen. Wat is de

reden voor dit complexe systeem van elektron transport?

8. Hoe wordt de energie van de elektronen vastgelegd?

9. Hoe wordt de energie uiteindelijk gebruikt om ATP te maken? Wie heeft dit

mechanisme bedacht?

10. Hoe werkt het enzym voor ATP synthese (ATP-synthase)?

11. Waarom wordt het hele proces oxidatieve fosforylatie genoemd?

12. Hoe belangrijk is oxidatieve fosforylatie voor ATP-synthese (dus via NADH/FADH2) in

verhouding tot de directe ATP productie in de glycolyse en citroenzuurcyclus?

Lichtreacties van de fotosynthese. Blz. 742-761.

13. Wat is het doel van de fotosynthese?

14. Fotosyntheseprocessen kunnen worden verdeeld in twee groepen. Welke? Waar in de

cel is elke groep gelokaliseerd?

15. Wat is de functie van antennemoleculen?

16. Wat is de eerste, essentiële, energieomzetting in de fotosynthese?

17. Welke stof levert de elektronen voor de lichtreacties in planten? Welk product ontstaat

daarbij?

18. Waar komen de elektronen uiteindelijk uit? Vergelijk dit met vraag 1-5. Hoe is het

mogelijk dat zowel oxidatieve fosforylatie als de lichtreacties thermodynamisch

mogelijk zijn (d.w.z. allebei een negatieve vrije energie hebben)?

19. Hoeveel fotonen neemt een elektron op tussen water en NADPH?

20. Hoe wordt de energie uit het elektron vrijgemaakt? En waarin wordt de energie

omgezet?

21. Hoe wordt deze laatste energie vervolgens gebruikt om ATP te maken? (vergelijk met

vr. 9)

22. Wat zijn de producten van de lichtreacties en waar precies worden ze in de cel

gevonden?

23. Vul de vakken in op het overzichtsvel.

BIOCHEMIE 1

12

glycogeenzetmeel DNA, RNA

monosacchariden nucleotiden

pyruvaat

pentosefosfaatroute

2

2

3

4

4

5

8

9

9

7,10

11 12

12

BIOCHEMIE 1

13

Dag 4. Pentose-fosfaatroute en Koolstofassimilatie

Pentose-fosfaatroute. Blz. 558-563. Oxidatieve deel Ribose is een belangrijke bouwsteen van nucleotiden en andere biomoleculen. 1. Geef de structuur van ribose (gebruik evt. de index). Hoeveel koolstofatomen bevat

het? 2. Wat is de uitgangsstof om ribose-5-fosfaat te maken? Uit welke route is dit afkomstig? 3. Waarom heet dit deel van de pentose-fosfaatroute het oxidatieve deel? 4. Geef de drie producten van deze route (verwaarloos H+). Twee ervan zijn belangrijk

voor de cel. Welke? Pentose-fosfaatroute. Blz. 558-563. Niet-oxidatieve deel Als de reducerende equivalenten wel belangrijk zijn voor de cel, maar ribose niet nodig is, kan dit weer worden afgebroken. 5. Hoe heet dit deel van de pentose-fosfaatroute? Het bestaat uit twee delen. Het eerste deel zet ribose om in intermediaren van een andere hoofdroute, het tweede deel zijn enkele stappen van die route. 6. Wat zijn de producten van het eerste deel? Wat is het product van het tweede deel?

Geef ook de stoichiometrie (reactieverhoudingen). 7. Uit welke route komen de enzymen voor het tweede deel? 8. Wat is er bijzonder aan de reacties die gekatalyseerd worden door transketolase en transaldolase? Wat betekent dit voor deze gehele tak van de pentose-fosfaatroute? Koolstofassimilatie. Blz. 773-783, 786-787 en 793. Naast de lichtreacties is koolstofassimilatie het tweede deel van de fotosynthese. 9. Wat is de eerste stap van de koolstofassimilatie? Wat is het product? Hoe heet het enzym? 10. In welke route kan dit product direct worden opgenomen? Hoe wordt de koolstof uiteindelijk opgeslagen of getransporteerd door de plant? 11. Ook wordt ribose-5-fosfaat gevormd. Met welke route heeft dit proces grote

gelijkenis? 12. Wat gebeurt er met de ribose-5-fosfaat? Hoe heet de cyclus die zo ontstaat? Wat is

het belang ervan? 13. Waar in de cel gebeuren al deze reacties precies? 14. Hoeveel energie kost het vastleggen van CO2 in suikers? In welke vorm wordt in die energie voorzien? Hoe komt de cel aan zoveel energie? 15. Wat gebeurt er als O2 i.p.v. CO2 wordt ingebouwd? Wat is het uiteindelijke product? Hoe heet dit verschijnsel? Waarom? Hoe kan het zijn ontstaan in de evolutie? De afvoer van triosefosfaten zoals glyceraldehyde-3-fosfaat in het cytosol wordt gereguleerd door fructose-2,6-bisfosfaat. 16. Hoe reguleert fructose-2,6-bisfosfaat de sucrosevorming? 17. Hoe reguleert de chloroplast de hoeveelheid fructose 2,6-bisfosfaat? 18. Wat er gebeurt er ’s nachts met de triosefosfaten in de plant? 19. Wat is het effect van fructose-2,6-bisfosfaat in menselijke cellen? 20. Welk enzym zorgt daar voor de vorming en afbraak van fructose 2,6-bisfosfaat? 21. Waarom is het in dit geval bijzonder dat het enzym beide reacties katalyseert? 22. Welk hormonen beïnvloeden dit enzym? Hoe? 23. Wanneer worden deze hormonen in het bloed gebracht? (gebruik de index en hst. 15 en 23) 24. Wat is het uiteindelijk gevolg? 25. Vul de vakken in op het overzichtsvel.

BIOCHEMIE 1

14

vet,lipiden

vetzuren

vetzuursynthese

5

9

6,7,8

15

9,17

18,19

NADPH

20

BIOCHEMIE 1

15

Dag 5. Vetzuurmetabolisme en Algemene Regulatie

Vetzuurmetabolisme. Blz. 343-347, 638-639, 647, 650-656, 662-663, § 17.3 en blz. 916. Vet is voor dieren de belangrijkste manier om energie op te slaan. Het meeste vet wordt opgeslagen als kleine druppels in het cytosol van vetcellen (Engels: adipocytes). 1. Waar bevindt het vetweefsel zich in het menselijk lichaam? 2. Geef de structuur van een vetmolecuul. 3. Waarom aggregeert het vet tot druppels? 4. Waarom is vet een betere manier op energie op te slaan dan glycogeen? De vetzuren uit het vet bevatten de meeste chemische energie. 5. Hoe heet het proces waarbij vetzuren worden afgebroken en de energie vrijkomt? Waarom? 6. Waar in de cel vindt het plaats? 7. Beschrijf hoe vetzuren uit het cytosol daar komen. De vetzuren worden stapsgewijs geoxideerd. 8. Hoeveel elektronen komen er bij elke ronde vrij? Waar gaan die heen? 9. Wat is het product van elke ronde? Wat gebeurt daar mee? 10. Geef de vergelijking voor de volledige oxidatie van palmitaat. 11. Hoeveel ATP levert dat netto op? 12. Vergelijk de ATP-opbrengst per koolstofatoom van oxidatie van palmitaat en glucose. 13. Kan de mens uit vetzuren glucose maken? Zo ja, via welke routes? Zo nee, waarom

niet? 14. Hoe zit dit bij planten? 15. Welke stoffen maakt de lever bij gebrek aan glucose? Waar en hoe worden die

gebruikt? Vetzuursynthese. Blz. 805-814. 16. Waar in de cel worden vetzuren gemaakt? 17. Wat is de bouwsteen? Waar komt het vrij en hoe komt het op de juiste plek? 18. Wat is de geactiveerde vorm van deze bouwsteen? Waarom? 19. Geef de overeenkomsten en verschillen tussen vetzuurafbraak en –vorming. 20. Waar komt de NADPH vandaan die nodig is voor de verzuursynthese? 21. Vul het overzichtsschema voor vetzuurmetabolisme in. Algemene regulatie. § 15.1, § 15-3, §23.2 en §23.3. 22. Welk hormoon komt vrij bij lage concentratie glucose in het bloed? 23. Hoe stimuleert dit de productie van glucose in de lever? 24. Waarom en hoe stimuleert de β-oxidatie de carboxylatie van pyruvaat? 25. Beschrijf het principe van de Coricyclus. 26. Beschrijf de glucose-alanine cyclus en vergelijk deze met de Coricyclus (gebruik evt.

de index). 27. Waarom hoopt acetyl-CoA op in de lever bij langdurig tekort aan koolhydraten? Wat gebeurt ermee? Waarom wordt er dan ook eiwit afgebroken? 28. Insuline stimuleert het enzym acetyl-CoA carboxylase. Waarom? En waarom juist op dit enzym van de route? 29. Wanneer ontstaat overtollig citraat? Wat gebeurt er mee? Wat voor effecten heeft

citraat op de glycolyse en de vetzuursynthese? Waarom? 30. Vul het algemeen overzicht in op de volgende bladzijde in.

BIOCHEMIE 1

16

eiwitten glycogeenzetmeel

DNA, RNA vet,lipiden

aminozuren monosacchariden nucleotiden vetzuren

(in planten)

CO2

amin

ozuu

rsyn

thes

e

amin

ozuu

rafb

raak

vetzuursynthese

NADHFADH2-eiwit

NAD+FAD-eiwit

electronen

ADP + P ATP

Algemeen overzicht

BIOCHEMIE 1 Proeftentamen

17

Hieronder is een voorbeeldtentamen weergegeven. De antwoorden zijn gegeven op de bladzijden achter het proeftentamen. tijd: 9:00 – 10:15 deel 1: Eiwitten (Gesloten boek) 10:30 – 12:00 deel 2: Metabolisme (Open boek) zaal: C4/5 Beantwoord de vragen op het antwoordvel. Schrijf je naam op alle vellen en lever ook de vragen weer in. Veel vragen zijn meerkeuzevragen; graag het (de) juiste antwoord(en) duidelijk omcirkelen. Bijdrage aan eindcijfer: Eiwitten tentamen 45%, Metabolisme tentamen 45%, Toetsen samen 10% Veel succes ! Eiwitten: vraag 1 – 6 1) Geef van de volgende aminozuren de naam, de groep, de drieletter- en de eenletterafkorting. Groepen: polair, apolair, aromatisch, negatief, positief

nr naam groep drie-letter code

een-letter code

1 2 3

2a) Geef aan of de volgende stellingen over peptides juist zijn. A. In een peptidegroep liggen de stikstof (N), de waterstof (HN) en koolstof (C) en

zuurstof (O) van de carbonylgroep (C=O) in één vlak. B. Een peptide is een zwitterion. C. De vorming van een peptidebinding kost een watermolecuul. D. Draaing rond de ϕ en ψ hoeken is het minst gehinderd voor Ala residuen. E. Het Ramachandran diagram geeft aan welke draaingshoeken voor ϕ en ψ kunnen voorkomen in eiwitten. F. Verschillende vormen van secundaire structuur komen overeen met verschillende

plaatsen in het Ramachandran diagram. 2b) Geef aan of de genoemde elementen een α-helix stabieler of juist minder stabiel maken.

element α-helix stabieler

α-helix minder stabiel

Een + lading op een zijketen dicht bij de N-terminus Een + lading op een zijketen, drie residuen van een − lading Een glycine residue Een leucine, vier residuen van een andere leucine Twee tryptofaan residuen naast elkaar Waterstofbruggen tussen NH and CO groepen in de backbone

1 2 3


18

2c) Geef aan of de volgende stellingen over aminozuursequenties juist zijn. A. Invariante residuen zijn hetzelfde in eiwitten die slechts verre verwanten zijn. B. De mutatie Asp > Glu is een conservatieve mutatie. C. Signature sequences zijn stukken aminozuursequentie in een eiwit, die alleen

voorkomen in een bepaalde groep van organismen. D. Een moleculaire stamboom beschrijft verwantschap van organismen op grond van

eiwit- of DNA sequenties. 2d) Geef aan of de volgende stellingen over fibrilaire eiwitten juist zijn. A. Keratine bestaat uit een ‘coiled coil’. B. Een coiled coil bestaat uit inelkaar gedraaide α-helices. C. Collageen heeft een α-helix structuur. D. Collageen is het belangrijkste bestandeel van hoorn (zoals in haar en nagels). E. Fibroïne bestaat uit een ‘coiled coil’. F. Fibroïne bevat veel Ala en Gly om sterische hindering tussen de zijketens te

voorkomen. 3a) De vouwing van een globulair, wateroplosbaar eiwit wordt bestudeerd door op specifieke plaatsen veranderingen aan te brengen in de aminozuurvolgorde. Drie phenylalanine residuen, binnen in het eiwit worden vervangen door drie alanine-residuen. Het veranderde eiwit vouwt in een andere driedimensionale structuur dan voorheen omdat (meer dan één juist antwoord mogelijk): A. de Ala-zijketens leiden tot sterische hindering. B. de Ala-zijketens leiden tot slechtere van der Waals interacties in het binnenste van het

eiwit. C. het naar binnen vouwen van de Ala-zijketens een lagere entropiewinst voor het

systeem oplevert. D. de Ala-zijketens betere waterstofbruggen kunnen vormen binnen in het eiwit. E. Ala-zijketens liever aan het oppervlak van het eiwit zitten om de interactie met water

te maximaliseren. F. de Ala-zijketens hydrofiel zijn en daardoor het hydrofobe binnenste destabiliseren.

3b) Geef aan welke stelling juist is. De drijvende kracht achter eiwitopvouwing is: A. Van der Waals interacties tussen water en eiwit. B. Waterstofbruggen tussen water en eiwit. C. Entropietoename van het water. D. Entropietoename van het eiwit.

4) Geef aan welk van de volgende eigenschappen karakteristiek zijn voor een membraaneiwit (dus alleen bij membraaneiwitten voorkomen). A. Het eiwit bestaat geheel uit α-helices. B. Het eiwit bestaat uit een β-barrel. C. Het eiwit is van binnen polair en van buiten apolair. D. Het eiwit is van binnen apolair en van buiten polair. E. Het eiwit moet worden gezuiverd met detergentia (zepen). F. Het eiwit is in staat ATP te binden. G. Het eiwit fungeert als K+ kanaal H. Het eiwit is een flippase (enzym betrokken bij flip-flop diffusie) I. Het eiwit heeft Tyr en Trp residuen als een ring rond de buitenkant. J. Het eiwit wordt gevonden in ‘rafts’. K. Het eiwit heeft een negatieve hydropathie-index.


19

5a) Welke grootheden zijn van directe invloed op de snelheid van (bio)chemische reacties: A. ΔG’0 en T B. ΔG‡ en T C. K’eq en ΔG’0 D. K’eq en ΔG‡ De snelheid van een enzym-gekatalyseerde reactie wordt gegeven door de Michaelis-Menten vergelijking:

][][max

0 SKSV

Vm +

=

Deze functie staat grafisch weergegeven in de figuur. 5b) Hoe groot is Vmax (geef ook de eenheid)? 5c) Hoe groot is Km (geef ook de eenheid)? 5d) Als de enzymconcentratie 1 μM (=10-6 M) is, wat is dan de kcat (geef ook de eenheid)? 5e) Hoe groot is de specificiteitsconstante (geef ook de eenheid)? 5f) Geef aan welke stellingen over allostere enzymen juist zijn. A. Een substraat kan niet tegelijk als allostere modulator dienen. B. Allostere enzymen vertonen geen Michaelis-Menten curve. C. Feedback inhibitie is een vorm van heterotrope allosterie. D. In feedback inhibitie bevordert een product zijn eigen vorming. E. Allostere enzymen bestaan meestal uit één subunit. F. Een allostere modulator kan een enzym sneller laten werken. 6) Geef aan welke stelling(en) over de spierwerking juist zijn. A. G-actine kan ATP binden. B. F-actine vormt de dikke filamenten. C. Myosine ketens zijn gekoppeld aan de Z-disk. D. Stimulatie van de spier leidt tot verhoging van de Ca2+ concentratie rond de

spiereiwitten. E. Het troponine:tropomyosine complex bindt aan myosine. F. Het troponine:tropomyosine verhindert spiercontractie voor een spier in rust.

0 20 40 60 80 1000

10

20

30

40

50

60

V(o)

(mM

/s)

[S] (mM)


20

Beantwoord de vragen op het antwoordvel. Schrijf je naam op alle vellen en lever ook de vragen weer in. Veel vragen zijn meerkeuzevragen; graag het(de) juiste antwoord(en) duidelijk omcirkelen.

Metabolisme: vraag 7-14 7) Lees de paragraaf over de zesde stap van de glycolyse (p. 535/536). Geef aan welke stellingen juist zijn. A. De standaard vrije energie geeft aan dat deze reactie afloopt naar rechts. B. De energie van de oxidatie wordt gebruikt om een instabiel product te vormen. C. NAD+ neemt deel aan de reactie. D. NADH wordt geregenereerd tot NAD+ in de oxidatieve tak van de pentose

fosfaatroute. E. De acyl phosphate groep kan eventueel gebruikt worden om ADP te fosforyleren tot

ATP. F. Deze stap is reversibel en gaat dus in de gluconeogenese de andere kant op. 8) Geef aan of de volgende stellingen juist zijn. A. Bij de omzetting van glucose-6-P tot ribose-5-P komen 4 elektronen vrij die

opgenomen worden in NADH. B. CO2 is een afvalprodukt van het oxidatieve deel van de pentosefosfaatroute. C. Glucose-6-P kan zowel via de oxidatieve als de niet-oxidatieve tak van de

pentosefosfaat route in ribulose-5-P worden omgezet. D. De Calvincyclus maakt gebruik van enzymen uit de niet-oxidatieve

pentosefosfaatroute. E. Het is met behulp van de pentosefosfaatroute mogelijk een glucose-6-P molecuul

volledig te oxideren tot 6 CO2 moleculen. F. Ribulose-1,5-bisfosfaat is een produkt van de pentosefosfaatroute. De metabole processen van een bacterie worden bestudeerd. De bacterie kan in aanwezigheid van zuurstof glucose opnemen als energiebron. Daarbij komt CO2 vrij. 9a) Kruis in de tabel (zie onder) aan welke routes minimaal betrokken zijn bij deze omzetting. In afwezigheid van zuurstof kan de bacterie ook glucose gebruiken. Er wordt lactaat uitgescheiden. 9b) Welke stelling(en) is (zijn) juist? A. In afwezigheid van zuurstof zal de citroenzuurcyclus stil komen te liggen. B. De glucose wordt via de gluconeogenese omgezet tot lactaat. C. Glucose wordt omgezet in acteyl-CoA dat wordt gereduceerd tot lactaat. D. Pyruvaat dient als elektronenacceptor en wordt omgezet in lactaat. E. Lactaatvorming bevordert regeneratie van NAD+. F. De lactaatuitscheiding bevordert de citroenzuurcyclus. Als de bacterie deelt is veel ribose nodig om nucleotiden te maken voor DNA synthese. Uit metingen blijkt dat de bacterie glucose omzet in ribose, zonder dat daarbij CO2 vrijkomt. 9c) Kruis in de tabel (zie onder) aan welk route(s) bij deze omzetting betrokken is (zijn).


21

vraag metabole route

9a 9c glycolyse gluconeogenese pyruvaatoxidatie citroenzuurcyclus aminozuursynthese aminozuurafbraak ureumcyclus β-oxidatie vetzuursynthese oxidatieve pentosefosfaatroute

niet-oxidatieve pentosefosfaatroute

oxidatieve fosforylering (ademhalingsketen)

lichtreacties ribulose-5-P fosforylering

Ureum is het normale uitscheidingsproduct voor overtollige stikstof in landdieren. Zie de ureumproductie in Fig. 18-10. 10a) In de ureumproductie worden aminogroepen van aminozuren van buiten de lever in twee stappen uit glutamine vrijgemaakt, gekatalyseerd door respectievelijk de enzymen glutaminase en aspartaat aminotransferase. Vul de figuur aan en geef daarbij de structuurformules van de twee opeenvolgende producten uit glutamine. 10b) Welke stelling is de juiste? A. Glutamaat levert stikstof voor de zijketen van histidine. B. Glutamine levert stikstof voor de amingroep van histidine. C. ATP levert atomen voor de zijketen van histidine. D. Bij histidinesynthese wordt NADH geoxideerd tot NAD+. 11a) Geef de juiste functies van het cytochroom b6f complex (blz. 755) aan: A. Oxidatie van plastoquinol B. Reductie van plastocyanine C. Pompen van protonen over de membraan D. Reductie van ferredoxine E. Splitsen van water in H+ en O2. F. Absorberen van licht, gevolg door ladingscheiding

Figuur bij vraag 10a.


22

11b) Geef aan welke routes een bijdrage leveren aan de Calvincyclus. A. Glycolyse B. β-oxidatie C. Citroenzuurcylus D. Gluconeogenese E. Ureumcyclus F. Oxidatieve pentosefosfaatroute G. Niet-oxidatieve pentosefosfaatroute 11c) Geef aan welke stellingen over het Z schema (blz. 752) juist zijn. A. Ladingscheiding vindt plaats in fotosysteem I én II. B. Lichtenergie wordt gebruikt om een protonengradiënt te laten ontstaan. C. Elk elektron absorbeert vier fotonen op weg van water naar NADPH D. Een elektron in aangeslagen toestand in fotosysteem I heeft minder potentiële energie

dan een aangeslagen elektron in fotosysteem II. E. De drijvende kracht achter de ladingscheiding in fotosysteem I is het

potentiaalverschil tussen P680* en de andere cofactoren (Pheo, PQA en PQB). F. Cyclisch elektron transport kan benut worden om ATP te genereren zonder NADPH te

maken. 12a) Geef aan of de volgende stellingen over vetzuursynthese juist zijn. A. Acetyl-groepen vormen de bouwstenen voor vetzuren. B. Acetyl-CoA kan de mitochondriële binnenmembraan passeren. C. Veel citraat in de cel geeft aan dat de cel een energietekort heeft. D. In vetzuursynthese levert alleen NADPH de benodigde elektronen. E. Malonyl-CoA is de geactiveerde vorm van acetyl-CoA. F. Vetzuursynthese vindt plaats in de mitochondriën. 12b) Welke van de onderstaande routes levert NADPH voor de vetzuursynthese? A. Glycolyse B. Citroenzuurcyclus C. Ureumcylcus D. Pentose fosfaatroute E. Gluconeogenese 13a) Bestudeer de shuttle voor acetylgroepen (Fig. 21-10). Geef aan welke stellingen juist zijn: A. Malaat kan de mitochondriële membraan passeren. B. Citraat fungeert als transport-molecuul van acetylgroepen. C. De shuttle kan dienen als middel om elektronen uit NADH van cytosol naar

mitochondrium te verplaatsen. D. De shuttle kan dienen voor het veranderen van de verhouding NADH/NADPH in het

cytosol. E. De shuttle is belangrijk voor de vetzuursynthese. F. Citraat bevordert de carboxylatie van acetyl-CoA. 14) Diabetes mellitus type II begint met insulineresistentie door overmatige hoeveelheid vet in het lichaam. Dit betekent dat cellen niet kunnen waarnemen dat insuline aanwezig is in het bloed. Geef aan welke stellingen juist zijn. A. Insuline komt in het bloed bij een hoge concentratie suiker in het bloed. B. Insulineresistentie zal leiden tot een toename van fructose 2,6-bisfosfaat in de cellen. C. Insulineresistentie zal leiden tot een toename van de gluconeogenese. D. Insulineresistentie zal leiden tot overmatige fosforylering van het PFK-2/FBase-2

enzymcomplex. E. Insulineresistentie zal leiden tot een toename van de ketonlichamen (keton bodies) in

het bloed. F. Insulineresistentie zal leiden tot afname van de β-oxidatie in de lever.


23

naam: ................................. studentnummer Leiden: ................................. studentnummer Delft (voor LS&T): ................................. studierichting: LS & T / BFW

ANTWOORDVEL (1): EIWITTEN vraag 1. nr naam groep drie-letter

code een-letter code

1 methionine apolair Met M 2 aspartaat negatief Asp D 3 threonine polair Thr T

vraag 2a) Het (De) juiste antwoord(en) is (zijn): A B C D E F vraag 2b)

element α-helix stabieler

α-helix minder stabiel

Een + lading op een zijketen dicht bij de N-terminus X Een + lading op een zijketen, drie residuen van een − lading X Een glycine residue X Een leucine, vier residuen van een andere leucine X Twee tryptofaan residuen naast elkaar X Waterstofbruggen tussen NH and CO groepen in de backbone X vraag 2c) Het (De) juiste antwoord(en) is (zijn): A B C D vraag 2d) Het (De) juiste antwoord(en) is (zijn): A B C D E F vraag 3a Het (De) juiste antwoord(en) is (zijn): A B C D E F vraag 3b Het juiste antwoord is: A B C D


24

vraag 4 De juiste stelling(en) is (zijn): A B C D E F G H I J K vraag 5a Het juiste antwoord is: A B C D vraag 5b De Vmax is: 50 mM/s vraag 5c De Km is: 10 mM vraag 5d De kcat is: 50 000 s-1 vraag 5e De specificiteitsconstante is: 5 x 106 M-1 s-1 vraag 5f De juiste stelling(en) is (zijn): A B C D E F vraag 6 De juiste stelling(en) is (zijn): A B C D E F


25

naam: ................................. studentnummer Leiden: ................................. studentnummer Delft (voor LS&T): ................................. studierichting: LS & T / BFW

ANTWOORDVEL (2): METABOLISME vraag 7 Het(De) juiste stelling(en) is(zijn): A B C D E F vraag 8 Het(De) juiste stelling(en) is(zijn): A B C D E F Kruis in de tabel de juiste routes aan voor de genoemde vragen.

vraag metabole route 9a 9c

glycolyse X X gluconeogenese pyruvaatoxidatie X citroenzuurcyclus X aminozuursynthese aminozuurafbraak ureumcyclus β-oxidatie vetzuursynthese oxidatieve pentosefosfaatroute

niet-oxidatieve pentosefosfaatroute

X

oxidatieve fosforylering (ademhalingsketen)

X

lichtreacties ribulose-5-P fosforylering

vraag 9b Het(De) juiste stelling(en) is(zijn): A B C D E F


26

vraag 10a Zie figuur vraag 10b Het juiste antwoord is: A B C D vraag 11a Het (De) juiste antwoord(en) is(zijn): A B C D E F vraag 11b Het (De) juiste antwoord(en) is(zijn): A B C D E F G vraag 11c Het (De) juiste antwoord(en) is(zijn): A B C D E F vraag 12a Het (De) juiste antwoord(en) is(zijn): A B C D E F vraag 12b Het juiste antwoord is: A B C D E vraag 13 Het (De) juiste antwoord(en) is(zijn): A B C D E F vraag 14 Het (De) juiste antwoord(en) is(zijn): A B C D E F

Figuur bij vraag 10a.

Dit is Een Handleiding Voor Bij de 5e Editie....Handleiding_5thed_with_figures_2012

Documents

Transcript of Dit is Een Handleiding Voor Bij de 5e Editie....Handleiding_5thed_with_figures_2012