Tentamen, Biochemie (oude stijl)

ANTWOORDEN tentamen 4052BIOCH Biochemie OUDE STIJL (3 EC) op 07-11-2014
1. Hoe luidt de Michaelis-Menten vergelijking en wat betekenen de symbolen in deze
vergelijking? In welke eenheden worden de symbolen uitgedrukt?
𝑣0 =
𝑉𝑚𝑎𝑥 [𝑆]
𝐾𝑀 +[𝑆]
𝐾𝑀 =
𝑘2 +𝑘−1
𝑘1
v0 is de initiële snelheid (t=0) in, e.g., M/s; Vmax is de maximale snelheid ([S]) in, e.g.,
M/s; [S] is de substraatconcentratie in M; KM is de Michaelisconstante (KM=[S] als
v0=Vmax/2) in M (dus KM is een concentratie). De ki’s zijn reactiesnelheidsconstanten.
2. Als de oxidatie van ethanol door het enzym alcohol dehydrogenase wordt
gekatalyseerd in aanwezigheid van 1-chloorethanol dan meten we een toename van de
KM terwijl de Vmax niet verandert. Wat voor soort remmer is chloorethanol? Waarom?
Welke gemodificeerde MM vergelijking beschrijft deze katalyse?
Een schijnbare toename in KM en een onveranderlijke Vmax zijn karakteristiek voor
competitieve remming. Chloorethanol lijkt structureel op het substraat ethanol en is
daarom een competitieve remmer.
𝑣0 =
𝑉𝑚𝑎𝑥 [𝑆]
𝛼𝐾𝑀 +[𝑆]
𝛼 =1+
[𝐼]
𝐾𝐼
𝐾𝐼 =
[𝐸][𝐼]
[𝐸𝐼]
3. Wat is kcat? Is kcat hetzelfde als k2? Wat zijn de eenheden van kcat?
kcat is een maat voor enzymactiviteit en is gelijk aan het aantal moleculen substraat
omgezet door 1 molecuul enzym per tijdseenheid (meestal: per seconde). In de MM
vergelijking (zie vraag 1) is kcat hetzelfde als k2, maar in een uitgebreider model met
meerdere ES intermediairen is kcat de snelheidsconstante van de langzaamste stap in de
serie E+SESES*ES** …..  E+P.
4. Productie van adrenaline leidt tot activering van protein kinase A. Beschrijf twee
reacties waarmee deze signaaltransductiecascade weer ‘uitgezet’ wordt.
(i) Intrinsieke GTPase activiteit van het G-eiwit; (ii) hydrolyse van cAMP tot AMP door
fosfodiesterase.
5. De glycolyse (metabole route van glucose naar pyruvaat) heeft een 'preparatory
phase' en een 'payoff phase'. Wat wordt hiermee bedoeld?
In de eerste fase van de glycolyse wordt het ‘slome’ glucose geactiveerd ten koste van 2
ATP tot fructose-1,6-difosfaat, wat gesplitst kan worden in twee C3 fragmenten. In de
tweede fase worden de C3 fragmenten geoxideerd tot pyruvaat onder productie van
2x2ATP. De ATP balans is dus 2ATP positief.
6. In de biochemie worden inerte moleculen vaak geactiveerd/gedestabiliseerd door er
een extra groep aan te hangen. Welke twee veresteringen gebruikt de cel in de glycolyse
en de citroenzuurcyclus om moleculen te activeren?
(i) Fosfoestervorming van een alcoholgroep (-OH) in b.v. glucose met een fosfaat
(fosforzuur); (ii) thioestervorming van coenzym A (R-SH) met een zuurgroep in b.v.
azijnzuur (acetaat) of barnsteenzuur (succinaat).
7. Teken de structuur van ADP.
8. De complexen van de ademhalingsketen bevatten 3 klassen van metaalcentra. Welke
klassen zijn dit en waarom is 1 klasse niet genoeg?
Het potentiaalgebied van E’0(NADH/NAD+)=-0.320 V tot E’0(H2O/O2)=+0.830 V moet
volledig worden gedekt. Dit vereist ijzer-zwavel cluster (voor de lage potentialen),
hemen (voor de intermediaire potentialen), en kopercomplexen (voor de hoge
potentialen).
9. Hoeveel mol ATP kan je ongeveer maken onder standaardcondities uit de oxidatie van
1 mol succinaat met zuurstof?
G’0 (ATP synthese) = +31 kJ/mol.
E'0 (succinaat/fumaraat) = +0.03 V
F=96480 J/(V.mol)
G’0=-nFE’0. E’0(H2O/O2)=+0.830 V. E’0=0.830-0.030=0.8 V
Oxidatie van 1 mol succinaat levert 2 mol electronen: n=2.
G’0=-296.480.8  -154 kJ/mol.
|-154/+31|  5.
10. Wat is de rol van het Mg2+ ion in reactiecentra van de fotosynthese? Waarom heeft
de cel juist voor magnesium gekozen?
In chlorofyl vormt het harde Lewiszuur Mg2+ ion met de redelijk harde stikstof
Lewisbasen van een tetrapyrrool ligand een rigide coordinatiecomplex. De ionstraal van
Mg2+ is zodanig dat het net niet past in de tetrapyrrool; gecombineerd met de neiging
van Mg2+ tot vorming van rigide bindingen (vaste bindingslengten en -hoeken), en het
feit dat Mg2+ geen redoxchemie ondergaat, levert dit een ‘zonnecel’ waarin ingevangen
licht niet verloren gaat als vibratieenergie, maar doorgegeven kan worden aan het
speciale paar chlorofyl, dat hiermee aangeslagen wordt en hierdoor verandert in een
zeer sterke reductor.
11. Cyclisch electronentransport in de fotosynthese van paarse bacterien produceert
netto geen gereduceerde verbindingen zoals NADH. Hoe drijft dit proces de productie
van ATP?
Het aangeslagen reactiecentrum levert een electron dat een keten van metaalcentra
bevattende eiwitten doorloopt om uiteindelijk te recombineren met het naar de
grondtoestand teruggevallen geoxideerde reactiecentrum. Het bc1 complex (of complex
III) maakt deel uit van de electronentransportketen; dit complex pompt protonen; de
gevormde protonengradient kan gebruikt worden door ATPsynthase.