1

ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ-ENZYMA

Τα δοµικά συστατικά του ΑΤΡ είναι: Α) Αδενίνη, θυµίνη και ανόργανο φωσφορικό. Β) Αδενίνη και τρία ανόργανα φωσφορικά Γ) Αδενίνη, ριβόζη και τρία ανόργανα φωσφορικά Δ) Αδενίνη, θρεονίνη και ανόργανο φωσφορικό. Ε) Αλανίνη και τρία ανόργανα φωσφορικά Αναφέρεται ονοµαστικά τους ρόλους του νερού στα ζωντανά συστήµατα. Ποιες είναι οι κύριες κατηγορίες βιολογικών µακροµορίων; Από τι αποτελείται η καθεµιά και ποιος είναι ο βιολογικός τους ρόλος; Ποιά είδη νουκλεϊκών οξέων υπάρχουν σε ένα κύτταρο και ποιά είναι η κύρια λειτουργία του καθενός από αυτά; Ένα µείγµα αµινοξέων που αποτελείται από γλυκίνη, γλουταµινικό οξύ, αργινίνη, σερίνη, αλανίνη και λυσίνη ηλεκτορφορείται σε pH 6.5. Προσδιορίστε ποιο (α) αµινοξέα θα κινηθούν ταχύτερα προς την άνοδο (+), ποιο(α) προς την κάθοδο (-) και ποιο(α) θα παραµείνουν στο σηµείο εκκίνησης της ηλεκτροφόρησης ή κοντά σε αυτό. Αιτιολογείστε µε συντοµία την απάντηση σας. Ποιο από τα παρακάτω τριπεπτίδια: Α: Tyr-Lys-Arg = Β: Met-Pro-Arg = Γ: Asp-Trp-Tyr = Δ: Asp-His-Glu = και Ε: Leu-Val-Phe 1. Εµφανίζει το µεγαλύτερο θετικό φορτίο σε pH 6-7 2. Περιέχει τον µεγαλύτερο αριθµό υδρόφοβων πλευρικών οµάδων 3. Περιέχει θείο 4. Εµφανίζει την µεγαλύτερη απορρόφηση στα 280 nm 5. Περιέχει κυκλικό αµινοξύ Από τα παρακάτω πεπτίδια προσδιορίστε ποιο εµφανίζει α) την µεγαλύτερη υδροφοβικότητα , β) ποιο το µεγαλύτερο θετικό φορτίο σε pH 6-7 (Αιτιολογείστε µε συντοµία την απάντησή σας). Α) Lys Val His Glu Gln Gly Ile Ala Pro Asp Ala Glu Met Asn Cys Β) Phe Ala Arg Leu Ser Cys Lys Ala Glu Gln Pro Trp Tyr Leu Asp Γ) Tyr Trp Phe Ala Leu Ile Val Pro Gly Ser Met Asn Leu Thr Ile Δ) Cys Asn Pro His Gly Gly Leu Thr Gln Cys Ser Ser Pro Gly Asn Ε) Asp Lys Gln Gly Asp Arg Arg Thr His Gln Glu Asp Arg Lys Lys Αν η πλευρική οµάδα της σερίνης (ser) είναι – CH2-OH, της λυσίνης (lys) –CH2-CH2-CH2-CH2-NH2 και του γλουταµινικού οξέος (glu) –CH2-CH2-COOH, να γράψτε το χηµικό τύπο του πεπτιδίου ser-lys-glu α) σε pH 2 , β) σε pH 6-7 και γ) να προσδιορίσετε το ισοηλεκτρικό του σηµείο (pI). Σας δίνεται το παρακάτω τριπεπτίδιο:

2

Α) Κυκλώστε τις πλευρικές οµάδες των αµινοξέων του. Β) Προσδιορίστε το καθαρό φορτίο του σε pH 7.0. Με βάση τον πιο κάτω χηµικό τύπο να απαντήσετε τις ερωτήσεις α) και β)

α) Πόσους πετιδικούς δεσµούς διακρίνετε στο µόριο; β) Ποιά από τις πλευρικές οµάδες που βρίσκεται σε κύκλο είναι περισσότερο υδρόφοβη; Ποια αµινοξέα είναι υπεύθυνα για τον καθορισµό του συνολικού φορτίου στο πεπτίδιο: ala-tyr-met-lys-cys-asp-gly-arg-val. Υπολογίστε το φορτίο του πεπτιδίου σε pH 7. Σε ποια από τις παρακάτω µορφές (A, B, C, D, ή Ε) βρίσκεται το γλουταµινικό οξύ σε pH > 10. Αιτιολογήστε µε συντοµία την απάντησή σας. Ποια αµινοξέα είναι υπεύθυνα για τον καθορισµό του συνολικού φορτίου στο πεπτίδιο: ala-tyr-met-lys-cys-asp-gly-arg-val. Υπολογίστε το φορτίο του πεπτιδίου σε pH 7. Τα παρακάτω πεπτίδια υποβάλλονται σε ηλεκτοφόρηση σε pH 6-7. Προσδιορίστε ποιο (α) θα κινηθεί (ουν) προς την άνοδο (+) και ποιο (α) θα κινηθεί (ουν) προς την κάθοδο (-), αιτιολογώντας µε συντοµία την απάντησή σας. Α. ala-phe-lys-gly B. gly-asp-his-glu-trp Γ. arg-cys-ser

3

Γράψτε το συντακτικό τύπο ενός τριπεπτιδίου που εµφανίζει συνολικό φορτίο -2 σε pH 6-7. Πως ορίζεται το ισοηλεκτρικό σηµείο ενός αµινοξέος? Ποια αµινοξέα είναι υπεύθυνα για το καθορισµό του ισοηλεκτρικού σηµείου µιας πρωτεΐνης ? Στις παρακάτω προτάσεις εντοπίστε ποιές είναι σωστές και ποιές είναι λάθος: 1. Στο pI η πρωτείνη δεν έχει φορτίο 2. Η αργινίνη είναι βασικό αµινοξύ 3. Η τυροσίνη είναι πιο υδρόφοβη από την φαινυλαλανίνη 4. Σε pH: 2.0 έχουµε λιγότερα πρωτόνια στο διάλυµα σε σχέση µε το pH:12.0 5. To Κm είναι η συγκέντρωση του ενζύµου για την επίτευξη της Vmax µιας αντίδρασης 6. Το αµινοξύ µεθειονίνη δεν περιέχει θείο (S) 7. Η µετουσίωση µιας πρωτείνης είναι αντιστρεπτή 8. Η ενζυµική αντίδραση είναι ανεξάρτητη του pH 9. To ATP αποτελείται από αδενίνη και τρία ανόργανα φωσφορικά 10. Οι πρωτείνες αποδιατάσσονται σε ακραία pH Αν η πλευρική οµάδα της σερίνης (Ser) είναι -CH2-OH, της λυσίνης (Lys) είναι -CH2-CH2-CH2-CH2 –NH2 και του ασπαραγινικού οξέος (Asp) είναι -CH2-COOH, γράψτε το χηµικό τύπο του πεπτιδίου Lys-Ser-Asp σε pH 2.0 Δώστε το χηµικό τύπου ενός υδρόφιλου αµινοξέος, ενός φορτισµένου αρνητικά σε pH 6-7 και ενός φορτισµένου θετικά στο ίδιο pH. Ποια αµινοξέα είναι υπεύθυνα για τον καθορισµό του συνολικού φορτίου στο πεπτίδιο: ala-tyr-met-lys-cys-asp-gly-arg-val. Υπολογίστε το φορτίο του πεπτιδίου σε pH 7. Να συµπληρώσετε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις. Α) Στον ………… δεσµό, οι δεσµοί C=O και Ν-Η έχουν trans διαµόρφωση. Β) Η ………….. δοµή µιας πρωτεΐνης αναφέρεται στον αριθµό και την αλληλουχία των αµινοξέων της. Γ) Η δευτεροταγής δοµή µιας πρωτεΐνης σταθεροποιείται µέσω……………….. Δ) Ο κύριος οµοιοπολικός δεσµός που σταθεροποιεί την τριτοταγή δοµή των πρωτεϊνών είναι ο……………... Ε) Το τελευταίο επίπεδο οργάνωσης µιας µεµονωµένης πεπτιδικής αλυσίδας είναι η…………… δοµή. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα Δοµή Πεπτιδικός

δεσµός Δεσµοί υδρογόνου

Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις

Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις

Δισουλφιδικοί δεσµοί

Πρωτοταγής Δευτεροταγής Τριτοταγής Τεταρτοταγής

Aντιστοιχίστε τις δοµές των πρωτεϊνών της αριστερής στήλης µε το (τα) είδος (είδη) των δεσµών-αλληλεπιδράσεων (δεξιά στήλη) που συµµετέχουν σε κάθε µία από αυτές.

Α. πρωτοταγής δοµή 1. πεπτιδικός δεσµός Β. τριτοταγής δοµή 2. υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις Γ. β-πτυχωτό φύλλο 3. δισουλφιδικός δεσµός Δ. τεταρτοταγής δοµή 4. δεσµός υδρογόνου Ε. α-έλικα 5. ηλεκτροστατικός δεσµός

Τι εννοούµε µε τους όρους µετουσίωση και αποδιάταξη πρωτεϊνών. Ποιές είναι οι διαφορές τους και ποιοί παράγοντες τις προκαλούν

4

Ποιο(α) είδος δεσµού(ων) δεν συµµετέχει (ουν) στην αλληλεπίδραση µεταξύ των υποµονάδων της αιµοσφαιρίνης Α) Δεσµοί υδρογόνου Β) Ηλεκτροστατικοί δεσµοί Γ) Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις Δ) Πεπτιδικοί δεσµοί Ταιριάξτε τα επίπεδα οργάνωσης της δοµής των πρωτεϊνών στην αριστερή στήλη µε τα χαρακτηριστικά της δεξιάς στήλης.

Α. Πρωτοταγής 1. Απαραίτητη για την καταλυτική δραστικότητα µιας πρωτεΐνης (ένζυµο) Β. Δευτεροταγής 2. Τοπική οργάνωση αµινοξέων τα οποία είναι το ένα κοντά στο άλλο στην

γραµµική αλληλουχία Γ. Τριτοταγής 3. Οργάνωση α-ελίκων και β-πτυχωτών επιφανειών Δ. Τεταρτοταγής 4. Γραµµική αλληλουχία αµινοξέων 5. Σύνδεση των πρωτεϊνικών υποµονάδων

Να αναφέρετε ονοµαστικά τα είδη των δεσµών – αλληλεπιδράσεων που συµµετέχουν στην τριτοταγή διαµόρφωση µιας πρωτεΐνης. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα Δοµή Πεπτιδικός

δεσµός Δεσµοί υδρογόνου

Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις

Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις

Δισουλφιδικοί δεσµοί

Πρωτοταγής Δευτεροταγής Τριτοταγής Τεταρτοταγής

Ποια προϋπόθεση πρέπει να πληρεί µια πρωτεΐνη προκειµένου να την χαρακτηρίσουµε ως λειτουργική πρωτεΐνη και σε ποιες κατηγορίες κατατάσσονται οι λειτουργικές πρωτεΐνες. Αντιστοιχίστε τους όρους της αριστερής στήλης (1-5) µε τους όρους της δεξιάς στήλης (Α-Ε). 1. ινσουλίνη Α. µεταφέρουσα πρωτεΐνη 2. δυνείνη Β. δοµική πρωτεΐνη 3. λαµίνη Γ. ρυθµιστική πρωτεΐνη 4. φερριτίνη Δ. κινητική πρωτεΐνη 5. DNA πολυµεράση Ε. καταλυτική πρωτεΐνη Αντιστοιχίστε τα επίπεδα οργάνωσης της δοµής των πρωτεϊνών (αριστερή στήλη) µε το (τα) είδος (είδη) των δεσµών που τα σταθεροποιούν.

Α. Πρωτοταγής δοµή 1. δεσµοί υδρογόνου Β. Δευτεροταγής δοµή 2. πεπτιδικοί δεσµοί Γ. Τριτοταγής δοµή 3. ηλεκτροστατικοί δεσµοί Δ. Τεταρτοταγής δοµή 4. υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις 5. δισουλφιδικοί δεσµοί 6. φωσφοδιεστερικοί δεσµοί

Εξηγείστε που αναφέρονται οι όροι «πρωτοταγής» και «τεταρτοταγής» δοµή των πρωτεϊνών. Αναφέρατε τα είδη των δεσµών και αλληλεπιδράσεων που ευθύνονται γι’ αυτές τις δοµές.

5

Να αναφέρετε ονοµαστικά τα είδη των δεσµών–αλληλεπιδράσεων που συµµετέχουν στην τριτοταγή διαµόρφωση µιας πρωτεΐνης. Ποιες πρωτεΐνες-κινητήρες γνωρίζετε? Περιγράψτε σε ποιες κυτταρικές λειτουργίες συµµετέχουν. Σηµειώστε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ) αναδιατυπώνοντας τις λανθασµένες. 1. Η πληροφορία που χρειάζεται για τη σωστή τρισδιάστατη διαµόρφωση µιας πρωτεΐνης περιέχεται στην

πρωτοταγή της δοµή. 2. Η σταθερότητα της τεταρτοταγούς δοµής µιας πρωτεΐνης επιτυγχάνεται κυρίως µε µη οµοιοπολικού δεσµούς

που αναπτύσσονται µεταξύ των υποµονάδων της. 3. Ο σχηµατισµός ενός δισουλφιδικού δεσµού σε µια πρωτεΐνη προϋποθέτει την ύπαρξη δυο γειτονικών

καταλοίπων κυστεϊνης στην πρωτοταγή της δοµή. 4. Η διαµόρφωση του β-πτυχωτού φύλλου αναφέρεται στην τριτοταγή δοµή µιας πρωτεΐνης. 5. Η δευτεροταγής δοµή µιας πρωτεΐνης σταθεροποιείται µε ηλεκτροστατικούς δεσµούς. Ποια προϋπόθεση πρέπει να πληρεί µια πρωτεΐνη προκειµένου να την χαρακτηρίσουµε ως λειτουργική πρωτεΐνη και σε ποιες κατηγορίες κατατάσσονται οι λειτουργικές πρωτεΐνες. Σηµειώστε αν οι παρακάτω προτάσεις είναι σωστές ή λάθος και αναδιατυπώστε όσες είναι λάθος. 1. Τα συνένζυµα είναι συνήθως δεσµευµένα µε οµοιοπολικό δεσµό µε τα ένζυµα 2. Το β-πτυχωτό φύλλο αναφέρεται στη τριτοταγή δοµή των πρωτεϊνών 3. Στην α-έλικα οι δεσµοί υδρογόνου µεταξύ γειτονικών αµινοξέων στην ίδια αλυσίδα είναι κάθετοι στον

επιµήκη άξονα της αλυσίδας. 4. Το β-πτυχωτό φύλλο διακόπτεται όταν υπάρχει προλίνη, επειδή το Ν της προλίνης δεν δεσµεύει Η. 5. Ο κύριος οµοιοπολικός δεσµός που σταθεροποιεί την τριτοταγή δοµή των πρωτεϊνών είναι ο πεπτιδικός. 6. Μια πρωτεΐνη δεν µπορεί να διαθέτει τεταρτοταγή δοµή αν αποτελείται από µια µόνο πεπτιδική αλυσίδα. Μπροστά από τις προτάσεις που ακολουθούν στο διάστηµα που σας δίνεται γράψτε το γράµµα που αντιστοιχεί στην σωστή απάντηση _____Η αµινοξική αλληλουχία ενός πολυπεπτιδίου _____Η τρισδιάστατη µορφή µιας πρωτεΐνης που αποτελείται από 6 πολυπεπτιδικές αλυσίδες _____Η δοµή µιας πρωτεΐνης που σταθεροποιείται από δεσµούς υδρογόνου µεταξύ πλευρικών οµάδων _____Το υψηλότερο επίπεδο οργάνωσης που παρατηρείται στην µυοσφαιρίνη _____Η δοµή µιας πρωτεΐνης που κωδικεύεται από µιας νουκλεοτιδική αλληλουχία ενός πολυνουκλεοτιδίου α Πρωτοταγής δοµή β. Δευτεροταγής δοµή γ. Τριτοταγής δοµή δ. Τεταρτοταγής δοµή Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι Σωστές και ποιες Λάθος; Ξαναδιατυπώστε σωστά τις λανθασµένες προτάσεις. 1. Η πρωτοταγής δοµή µιας πρωτεΐνης αναφέρεται µόνο στον αριθµό των αµινοξέων της. 2. Στον πεπτιδικό δεσµό, οι δεσµοί C=O και Ν-Η έχουν cis διαµόρφωση. 3. Η δευτεροταγής δοµή µιας πρωτεΐνης σταθεροποιείται µέσω πεπτιδικών δεσµών. 4. Το τελευταίο επίπεδο οργάνωσης µιας πρωτεΐνης που αποτελείται από δύο πεπτιδικές αλυσίδες είναι η

τριτοταγής δοµή. 5. Ο κύριος οµοιοπολικός δεσµός που σταθεροποιεί την τριτοταγή δοµή των πρωτεϊνών είναι ο δισουλφιδικός

δεσµός. 6. Οι ηλεκτροστατικοί δεσµοί και οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις δεν συµµετέχουν στην τεταρτοταγή δοµή των

πρωτεϊνών. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι Σωστές και ποιες Λάθος; Ξαναδιατυπώστε σωστά τις λανθασµένες προτάσεις. 1. To ισοηλεκτρικό σηµείο µιας πρωτεΐνης είναι η τιµή του pH στην οποία η πρωτεΐνη εµφανίζει τη µέγιστη

διαλυτότητα. 2. Το Km ενός ενζύµου αντιστοιχεί στη συγκέντρωση εκείνη του υποστρώµατος για την οποία παρατηρείται η

µέγιστη ταχύτητα της ενζυµικής αντίδρασης.

6

3. Το χηµειωσµοτικό φαινόµενο παρατηρείται µόνο στα άθικτα µιτοχόνδρια. 4. Η αλλοστερική µετάπτωση παρατηρείται στις πρωτεΐνες που αποτελούνται από µία υποµονάδα. 5. Οι φυτικοί οργανισµοί µπορούν να αξιοποιούν τα λιπαρά οξέα για σύνθεση υδατανθράκων. 6. Οι πρωτεΐνες που περιέχουν µεγάλο αριθµό καταλοίπων λυσίνης εµφανίζουν αρνητικό φορτίο σε pH=7. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι Σωστές και ποιες Λάθος. Αναδιατυπώστε σωστά τις λανθασµένες προτάσεις. 1. Η ταχύτητα µιας ενζυµικής αντίδρασης είναι ανεξάρτητη της συγκέντρωσης του ενζύµου. 2. Η µυοσφαιρίνη αποθηκεύει σίδηρο στους σκελετικούς µύες 3. Τα συνένζυµα συνδέονται οµοιοπολικά µε τα ένζυµα 4. Η Km είναι η σταθερά διάστασης του συµπλόκου ES 5. Τα ριβόζυµα είναι πρωτεΐνες µε καταλυτικές ιδιότητες Σε τι διαφέρουν τα συνένζυµα από τις προσθετικές οµάδες. Δώστε ένα παράδειγµα σηµαντικής λειτουργίας προσθετικής οµάδας. Αντιστοιχίστε στα παρακάτω σχήµα τα σηµεία α, β, γ και δ µε τις παρακάτω παραµέτρους: Κm, -1/Km, 1/Km, 1/Vmax, -1/Vmax, [S], [V], 1/[V], 1/[S] Σε τι διαφέρουν τα ένζυµα από τα συνένζυµα; Δώστε 3 παραδείγµατα ενζύµων και 3 συνενζύµων. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την ταχύτητα των ενζυµικών αντιδράσεων, αναφερθείτε επιγραµµατικά στον καθένα από αυτούς. Στο παρακάτω διάγραµµα απεικονίζεται η αρχική ταχύτητα µιας ενζυµικής αντίδρασης σε συνάρτηση µε τις συγκεντρώσεις του υποστρώµατος που χρησιµοποιήθηκαν. Προσδιορίστε την τιµή της µέγιστης ταχύτητας (Vmax) καθώς και την τιµή Km του ενζύµου αυτού για το υπόστρωµα S.

Περιγράψτε τι είναι το ενεργό κέντρο ενός ενζύµου, τι είναι το υπόστρωµα ενός ενζύµου και ποια αντίδραση καταλύει το ένζυµο λιγάση. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι Σωστές και ποιες Λάθος. Αναδιατυπώστε σωστά τις λανθασµένες προτάσεις. Α. Η ταχύτητα µιας ενζυµικής αντίδρασης είναι ανεξάρτητη της συγκέντρωσης του ενζύµου. Β. Η µυοσφαιρίνη αποθηκεύει σίδηρο στους σκελετικούς µύες. Γ. Τα συνένζυµα συνδέονται οµοιοπολικά µε τα ένζυµα. Δ. Η Km είναι η σταθερά διάστασης του συµπλόκου ES. Ε. Τα ριβόζυµα είναι πρωτεΐνες µε καταλυτικές ιδιότητες.

α

β

δ γ

7

Αναφέρετε ονοµαστικά από ποιους παράγοντες επηρεάζεται η ταχύτητα των ενζυµικών αντιδράσεων. Η παρακάτω αντίδραση, είναι αντίδραση Α) ισοµερισµού, Β) αφυδάτωσης, Γ) αναγωγής, Δ) φωσφορυλίωσης, Ε) οξείδωσης. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.

Καταλύεται από µια Α) κινάση, Β) δεϋδρογονάση, Γ) ισοµεράση, Δ) λιγάση Ε) υδρολάση. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση Το ένζυµο που καταλύει την παρακάτω αντίδραση είναι µια:

α) ισοµεράση, β) λιγάση, γ) λυάση, δ) τρανσφεράση, ε) υδρολάση, στ) δεϋδρογονάση Αντιστοιχίστε έναν προς έναν τους όρους της δεξιάς στήλης µε αυτούς της αριστερής A. Δεϋδρογονάση 1. για τη µεταφορά αµινοµάδων χρησιµοποιούν φωσφωρική πυριδοξάλη ως συνένζυµο Β. Οξειδάση 2. γλυκοζιδάσες Γ. Τρανσφεράση 3. αφαιρεί µη υδρολυτικά οµάδες SH δηµιουργώντας διπλούς δεσµούς Δ. Υδρολάση 4. αποδέκτης των ατόµων Η είναι συνένζυµο Ε. Λυάση 5. αποδέκτης των ατόµων Η είναι το µοριακό Ο2 Πως ονοµάζονται τα ένζυµα που καταλύουν τις παρακάτω αντιδράσεις 1. PPi + H2O → 2 Pi 2. 2 H2O2 → 2 H2O + O2 3. ακεταλδεϋδη + NADH + H+ → αιθανόλη + NAD+ 4. 2 ακετυλοCoA → ακετο-ακετυλοCoA + HS-CoA 5. ADP + Pi → ATP Αναλύστε την εξίσωση των Michaelis και Menten. Ποιά είναι η βιολογική της σηµασία Σε τι διαφέρουν τα ένζυµα από τα συνένζυµα; Δώστε 3 παραδείγµατα ενζύµων και 3 συνενζύµων. Τι είναι το αλλοστερικό φαινόµενο; Δώστε ένα συγκεκριµένο παράδειγµα χρησιµοποιώντας ένα ένζυµο που ρυθµίζεται αλλοστερικά καθώς και τον τρόπο που γίνεται αυτό.