fettsyrametabolismen

KOLHYDRATMETABOLISMEN:
1. Hur mycket ATP frisätts vid glykolysen och vad sker
med pyruvat
(i) vid aeroba förhållanden?
(ii) anaeroba förhållanden?
Svar: 2 ATP
(i) Pyruvat bryts ner till CO2 + H2O i citronsyracykeln.
(ii) Pyruvat kan i musklerna omvandlas till laktat och i
mikroorganismer till etanol.
2. Hur skiljer sig glykolysen och glukoneogenesen åt på
detaljnivå och vad är det som styr om respektive process är
aktiv?
Svar: Tre viktiga steg katalyseras av olika enzymer:
* Pyruvat  Fosfoenolpyruvat
I glykolysen: Sker i ett steg och katalyseras av
pyruvatkinas
I glukoneogenesen: Sker i två steg;
Pyruvat  oxaloacetat katalyseras av pyruvatkarboxylas
Oxaloacetat  fosfoenolpyruvat katalyseras av
fosfoenolpyruvatkarboxylas
* Fruktos-1,6-bisfosfat  fruktos-6-fosfat
I glykolysen: Katalyseras av fosfofruktokinas
I glukoneogenesen: Katalyseras av fruktos-1,6-bisfosfatas
* Glukos-6-fosfat  Glukos
I glykolysen: Katalyseras av hexokinas
I glukoneogenesen: Katalyseras av glukos-6-fosfatas
Vilken process som är aktiv styrs främst av energibehov
- behöver cellen energi är glykolysen aktiv och är det
bättre att lagra energi till ett senare tillfälle är glukoneogenesen aktiv.
3. Vad innebär substratnivåfosforylering?
Svar: Energi i form av en fosfatgrupp överförs direkt
från en molekyl till ADP varvid ATP bildas.
4. Vilken reaktion binder samman glykolysen och
citronsyracykeln?
Svar: Pyruvats omvandling till acetylCoA.
Pyruvat + CoA + NAD+  acetylCoA + CO2 + NADH + H+
Reaktionen katalyseras av pyruvatdehydrogenaskomplexet.
5. Redogör för hur mycket GTP, NADH och FADH2 som
bildas per varv i citronsyracykeln.
Svar: 1 GTP, 1 FADH2, 3 NADH
6. Vilka reaktioner gör citronsyracykeln energetiskt
fördelaktig?
Svar: De vars G0’ är negativt, främst
AcetylCoA + oxaloacetat  citrat
Isocitrat  -ketoglutarat + CO2
-ketoglutarat  succinylCoA + CO2
7. Ge exempel på andra biomolekyler som kan bildas från
citronsyracykelintermediärer.
Svar: Från oxaloacetat och -ketoglutarat kan aminosyror och nukleotider bildas, från succinylCoA kan hem
bildas som är en prostetisk grupp bl a i hemoglobin och
nedbrytning av citrat kan ge acetylCoA som är utgångsämne för fettsyrasyntesen.
8. Beskriv översiktligt hur e- från NADH vandrar mot den
slutliga e--acceptorn O2.
Svar: Elektroner lämnas vid NADH-Q-oxidoreduktas
(komplex I) och vandrar sedan via Q (ubiquinon) till Qcytokrom c oxidoreduktas (komplex III). Därifrån bärs
elektronerna av cytokrom c till cytokrom c oxidas
(komplex IV) för att slutligen lämnas till O2.
9. Förklara varför oxidation av NADH motsvarar 2.5 ATP
medan oxidation av FADH2 motsvarar 1.5 ATP.
Svar: När elektronerna från NADH vandrar genom
andningskedjan pumpas H+ från matrix till inter-
membransutrymmet vid tre proteinkomplex medan
elektronerna från FADH2 bara passerar två. Elektronerna
från NADH bidrar alltså mer till uppbyggnad av
protongradienten.
10. Vad gör cytokromer till bra elektronbärare?
Svar: Cytokromerna har en hemgrupp som prostetisk
grupp och i denna finns en central järnjon som kan
alternera mellan Fe2+ och Fe3+.
FETTSYRAMETABOLISMEN:
11. Ange korrekt svarsalternativ (a eller b):
(i) Fettsyrasyntesen sker
a. i mitokondrien.
b. i cytosolen.
(ii) Fettsyrasyntesen
a. kräver ATP.
b. genererar ATP.
(iii) Fettsyranedbrytningen katalyseras av
a. flera separata enzymer.
b. ett enzymkomplex.
(iv) Vid fettsyrasyntesen bildas fettsyran
a. från metyländen till
karboxyländen.
b. från karboxyländen till
metyländen.
(v) Lipas katalyserar
a. bildandet av fettsyror.
b. nedbrytning av triacylglycerol.
(vi) Lipasaktiviteten regleras
a. hormonellt.
b. av allostera effektorer.
(vii) Enzymet som reglerar hastigheten för fettsyrasyntesen
heter
a. acetylCoAdehydrogenas
b. acetylCoAkarboxylas
(viii) Insulin
Svar: b, a,
a. aktiverar fettsyrasyntesen.
b. inaktiverar fettsyrasyntesen.
a,
a,
b, a,
b,
a
12. Ange om det behövs oxidationsmedel eller reduktionsmedel
för fettsyranedbrytningen och ange vilket/vilka.
Svar: För nedbrytningen krävs oxidationsmedlena NAD+ och
FAD.
13. Rita upp fettsyran 18:29,12 (linolsyra).
Svar:
CH3CH2CH2CH2CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH2CH2CH2CH2
CH2CH2COOH
14. Varför omvandlas acetylCoA till malonylCoA innan
fettsyrasyntesen och det mekanistiska motivet
dekarboxylering återfinns även i en andra metabola processer
– vilka?
Svar: Dekarboxylering sker när acetyl-ACP kondenserar
med malonyl-ACP. Det byggs in energi i malonyl-ACP
eftersom ATP åtgår. Att slå ihop två acetyl-ACP är
energetiskt ofördelaktigt.
Dekarboxyleringsreaktioner:
Pyruvats omvandling till acetylCoA, isocitrats omvandling
till -ketoglutarat, -ketoglutarats omvandling till
succinylCoA eller oxaloacetats omvandling till
fosfoenolpyruvat (i glukoneogenesen.
15.
Cellerna är beroende av transportmolekyler för att alla
metabola system ska fungera.
a) Vilken transportör krävs för fettsyranedbrytningen, vad
transporteras och vart?
b) Vilken transportör krävs för fettsyrasyntesen, vad
transporteras och vart?
Svar: a) Karnitin transporterar fettsyror från intermembranutrymmet in till mitokondriematrix.
b) AcetylCoA kan inte fritt lämna mitokondriematrix utan är
beroende av reaktion med oxaloacetat (varvid citrat bildas)
för transport till cytosolen.
16. a) Om du fick rådet att helt avstå från kolhydrater, hur skulle
det då påverka din förmåga att bryta ner fett? Vad skulle
bildas?
b) Om du då fick rådet att se till att äta fettsyror med ett udda
antal kolatomer, skulle det påverka din situation?
Svar: a) Om för mycket fett bryts ner relativt kolhydrater kan
ketonkroppar bildas. All acetylCoA kan ej brytas ner i
citronsyracykeln (finns för få intermediärer att reagera med).
b) Fettsyror med udda antal kolatomer bildar i sista steget
propionylCoA som kan omvandlas till succinylCoA som är
en intermediär i citronsyracykeln så det skulle leda till att
mer oxaloacetat bildas som kan reagera med acetylCoA och
ge ATP.
17. Beräkna hur mycket ATP som erhållits efter fullständig
nedbrytning av laurat (dodekanoat, 12C).
Svar: 78 ATP (6 acetylCoA = 6 varv i citronsyracykeln –
för detta krävs 5 varv i -oxidationen)
ATP från NADH: 6·3·2.5 + 5·1·2.5 = 57.5
ATP från FADH2: 6·1·1.5 + 5·1·1.5 = 16.5
GTP som kan omvandlas till ATP: 6
Kostnad att få in fettsyran i mitokondrien: -2
Totalt: 78 ATP
REGLERINGEN:
18. Fosforylering/defosforylering är vanligt vid reglering av
enzymaktivitet.
a) Vad kallas ett enzym som fosforylerar ett annat protein?
b) Vad kallas ett enzym som defosforylerar ett annat protein?
c) Vilket ämne fungerar som fosfatdonator vid fosforyleringar?
Svar: a) Kinas
b) Fosfatas
c) ATP
19. Nämn några olika sätt att reglera nyckelenzymers aktiviteter.
Svar: *Allosterisk reglering – exempel ’feedbackinhibering’
*Olika isoformer i olika organ – Aktiviteten beror av
organets behov
* Reversibel kovalent modifiering – exempel fosforylering
* Proteolytisk aktivering – exempel zymogenaktivering
* Transkriptionell reglering – nysyntes av enzymer
20. Hur kan fosforylering/defosforylering vara så effektivt när
det gäller att reglera ett enzyms aktivitet?
Svar: *Två negativa laddningar introduceras i strukturen –
ändrade elektrostatiska interaktioner – ändrad konformation –
ändrad aktivitet.
*Ändrar vätebindningsmönstret eftersom flera syren
introduceras i strukturen– ändrad konformation – ändrad
aktivitet.
*ATP är fosfatdonator – energi tillförs vilket kan förändra
jämviktsläget mellan proteinets olika konformationer.
21. Skissa schematiskt på signalvägen från aktivering av receptor
till aktivering av effektorer (t ex ett enzym) och ge exempel
på ’second messengers’.
Svar: Frisättning av ’primary messenger’ – aktivering av
receptor – frisättning av ’second messenger’ – aktivering av
effektorer. ’Second messenger’ kan vara t ex cAMP, cGMP,
Ca2+, inositol-1,4,5-trisfosfat (IP3) eller diacylglycerol (DG).
22. Vissa proteiner är inaktiva om inte en serin eller treonin
fosforylerats. I vissa fall har dock dessa proteiner kunnat
aktiveras genom att serinen eller treoninen genom
lägesspecifik mutagenes bytts ut mot en glutamat. Förklara
varför.
Svar: Resultatet tyder på att det är en negativ laddning som
krävs för att proteinet ska vara i sin aktiva konformation.
23. En muterad form av Gα-subenheten av ett G-protein gör
GDP/GTP-utbyten även i frånvaro av en aktiverad receptor.
Hur påverkar detta signaleringsvägen?
Svar: Signaleringsvägen stimuleras om Gα-subenheten
binder en GTP även i frånvaro av aktiverad receptor.
24. Vid muskelarbete utsöndras adrenalin för att stimulera
nedbrytning av glukos för att ge muskeln energi. Glukos
finns lagrat som glykogen. Adrenalin påverkar -adrenerga
receptorn vilket leder till aktivering av Gα och cAMP.
cAMP-fosfodiesteras är ett enzym som omvandlar cAMP till
AMP. Hur påverkar inhibitorer av cAMP-fosfodiesteras
glukosmobiliseringen i musklerna?
Svar: Om cAMP-koncentrationen är fortsatt hög trots att
receptorn inte längre aktiveras kommer PKA (proteinkinas A)
också att fortsätta vara aktivt. Detta i sin tur leder till att
enzymer som krävs för glukosmobiliseringen, glykogenfosforylas, också är aktiva och därmed får muskeln den energi
som krävs men glykogendepåerna är ju begränsade och ny
inlagring av glykogen kommer inte att ske.