Biokemi Flashcards
Beregn energiindholdet i 150 g glykogen og angiv værdien i % af det daglige energiforbrug hos en normal voksen på 70 kg.
Sv.: Med et energiindhold på 17 kJ (4 kcal) per g kulhydrat svarer energiindholdet i 150 g glykogen til: 150g*17 kJ = 2550 kJ
Værdien i procent: 2550 kJ/100 = 25,5 %
ALTSÅ:
Information om vælg er overflødig
Biochemistra skal bruges (“Data for forskellige metaboliske stofomsætninger”)
Beskriv med angivelse af reaktionsligninger og medvirkende enzymer frigivelsen af glukose fra glykogen i lever
Ca. 92 % af glukose (a-1,4-glykosidbindinger) frigives i følgende reaktioner:
Glycogen(n+1) + Pi —> Glykogen + Glucose-1-Phosphat; glycogen phosphorylase
G1P –> G6P; Phosphoglucomutase
G6P –> Glucose + Pi; G6Phosphatase
De resterende 8 % glucose (alfa-1,6-glykosidbindinger) frigives direkte:
Glykogen(n+1) + H2O –> glykogen(n)+glukose; glucosidase
ALTSÅ:
Løses ved at kig på metabolismeplanchen for omdannelsen af glykogen til glukose. Tjek enzym-planche for navngivelsen af enzymerne.
Redegør for hvorledes ubehandlet type 1 diabetes vil påvirke glykogenolysen i leveren
Glykogenolyse er nedbrydning af glykogen (n) til glukose-6-fosfat og glukose (n-1) fra glykogenreserver i lever og muskler. Nedbrydningen sker først og fremmest ved spaltningen af alfa-1,4.
Altså kigger vi på de 92 %. Her blev glykogen spaltet til G1P via glykogen phosphorylasen (GP). Glykogen phosphorylasen er aktiv på sin phosphorylerede a form og inaktiv på sin dephosphorylerede b form. Phosphorylering af b formen katalyseres af phosphorylase kinase, som aktiveres af protein kinase A, medens dephosphorylering af a formen katalyseres af protein phosphatase-1. Glukagon aktiverer protein kinase A og stimulerer phosphorylering af glykogen phosphorylase b til den aktive a form, medens insulin aktiverer protein phosphatase-1 og stimulerer dephosphorylering af glykogen phosphorylase a til den inaktive b form. Faldet i insulin/ glukagon ratioen ved type 1 diabetes vil derfor stimulere glykogenolysen i leveren.
Beskriv hvorledes energireserverne i fedtvæv mobiliseres ved ubehandlet type 1 diabetes.
Diabetes type 1 skyldes at de insulin-producerende beta-celler i de langerhanske øer i pancreas ikke virker optimalt. Derfor vil der ved ubehandlet type 1 diabetes være en nedsat koncentration af insulin og hermed en øget koncentration af glukagon og adrenalin.
Adrenalin og glukagon stimulerer phosphorylering af perilipin og hormon-sensitiv lipase (HSL).
Det sker ved, at adrenalin og glukagon bindes til deres respektive receptorer, hhv. beta-adrenerg og glukagon receptor. Disse vil stimulere adenylat cyklasen, der omdanner ATP til cAMP. cAMP aktiverer protein kinase A (PKA), der phosphorylerer perilipin A.
Phosphorylering af perilipin sikrer adgang for TAG-lipasen, som sammen med aktiverede HSL nedbryder TAG til DAG og FFA.
DAG hydrolyseres dernæst af aktiveret HSL til FFA og MAG, som under indvirkning af MAG lipase hydrolyseres til FFA og glycerol.
Ved hydrolysen af 1 mol TAG dannes 3 mol FFA og 1 mol glycerol. FFA og glycerol frigives til blodet og transporteres til vævene hhv. bundet til albumin og frit opløst.
Beskriv syntesen af triacylglycerol fra fedtsyrer og glycerol i lever.
Efter aktivering af FFA til acetyl-CoA,
3 FFA + 3 CoASH + 3 ATP ——-> 3 acylCoA + 3 AMP + 3 PPi
esterificeres FFA ved reaction med glycerol-3-phosphat
glycerol-3-phosphat + 2 acylCoA ——-> phosphatidsyre + 2 CoASH
phosphatidsyre + H2O ——-> diacylglycerol + Pi
diacylglycerol + acylCoA ——-> TAG + CoASH
idet glycerol 3-phosphat dannes ved phosphorylering af glycerol,
glycerol + ATP ——-> glycerol 3-phosphat + ADP
Beskriv transporten af triacylglycerol fra lever til perifere væv, og redegør for, hvorledes insulin mangel vil påvirke omsætningen af triacylglycerol i blodet.
Triacylglycerol udskilles fra leveren i VLDL partikler, der i blodbanen modtager apolipoprotein CII fra HDL partikler. Dette sikrer affinitet for lipoprotein lipasen i kapillærerne i perifere væv, hovedsageligt muskel- og fedtvæv. Lipoprotein lipasen hydrolyserer triacylglycerol til frie fedtsyrer og glycerol (eller monoacylglycerol), hvorved VLDL partiklerne omdannes til IDL partikler. Fedtsyrerne optages herefter i de perifere væv, medens glycerol sendes til leveren. Resterende triacylglycerol i IDL hydrolyseres af hepatisk lipase i lever, hvorved IDL omdannes til LDL partikler. Insulin stimulerer lipoprotein lipase i kapillærerne, primært i fedtvæv, hvorfor insulin mangel vil føre til nedsat omsætning af triacylglycerol i blodet.
Redegør for hvorledes mangel på insulin vil stimulere β-oxidation af frie fedtsyrer.
β-oxidationen af fedtsyrer i mitochondrier reguleres primært gennem aktiviteten i carnitin shuttlen, som overfører langkædede acylgrupper fra cytosol til mitochondrie matrix. Carnitin palmitoyltransferase I i den ydre mitochondriemembran hæmmes allosterisk af malonylCoA, der som et substrat i fedtsyresyntesen dannes i en reaktion katalyseret af acetylCoA carboxylase,
acetylCoA + HCO3- + ATP ——–>malonylCoA + ADP + Pi
Aktiviteten af acetylCoA carboxylase reguleres covalent af insulin og glukagon, som henholdsvis fremmer dephosphorylering og phosphorylering af enzymet. Mangel på insulin ved type 1 diabetes vil føre til, at enzymet befinder sig på sin inaktive phosphorylerede form, med nedsat dannelse af malonylCoA, hvorfor carnitin shuttlen og dermed β-oxidationen af langkædede fedtsyrer stimuleres.
Skitsér reaktionsvejene for omdannelsen af acetylCoA til de forskellige ketonstoffer i lever og angiv to væv, som kan anvende ketonstoffer som energikilde.
acetylCoA + acetylCoA ——-> acetoacetyl CoA + CoASH
acetoacetylCoA + acetylCoA —->
hydroxymethylglutarylCoA (HMGCoA) + CoASH
HMGCoA —-> acetoacetat + acetylCoA
acetoacetat —> acetone + CO2
acetoacetat + NADH + H+ ——>
B-Hydroxy-butyrat + NAD+
Acetoacetat og β-hydroxybutyrat kan udnyttes af hjerne og muskler. Acetone udnyttes ikke.
Skitsér reaktionsvejen for omdannelsen af alanin til glukose i lever. Husk lige hvor mange alanin, der skal bruges til én glukose
2 alanin ——> 2 pyruvat ——> 2 oxaloacetat ——> 2 PEP (phosphoenolpyruvat) ——>2 2-PG (2-P-glycerate) ——>2 3-PG (3-p-glycerat) ——> 2 1,3-DPG (1,3-di-P-glycerat) ——> 3-PG (3-p-glyceraldehyd) ——> F-1,6-B-P (fructose-1,6-bi-P) ——> F-6-P (fructose-6-P) ——> G-6-P (glucose-6-p) ——> Glukose
Skitsér reaktionsvejene for omdannnelsen af acetylCoA til de forskellige ketonstoffer i lever og angiv to væv, som kan anvende ketonstoffer som energikilde.
acetylCoa+acetylCoa —> acetoacetylCoA + HSCoA
acetoacetylCoA+acetylCoA —> B-Hydroxy-methyl-glutaryl-CoA (HMGCoA)+HsCoa
HMGCoA —> acetoacetat + acetylCoA
acetoacetat —> acetone + CO2
acetoaacetat+NADH+H+ —> b-hydroxybutyrat + NAD+
Redegør for, hvorledes
dannelsen af acetylCoA og NADH ved β-oxidation af frie fedtsyrer i lever vil stimulere reaktioner i
denne omsætningsvej (altså alanin til glucose reaktionsvejen!)
AcetylCoA er en allosterisk aktivator af pyruvat carboxylase, som omdanner pyruvat til oxaloacetat:
pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi
NADH er coenzym i reaktionen katalyseret af glyceraldehyd–3- phosphat dehydrogenase:
1,3-bisphoshoglycerat + NADH + H(^+)
glyceraldehyd 3-phosphat + NAD(^+)+ Pi
Endvidere kan det anføres, at både acetylCoA og NADH hæmmer den oxidative omsætning af
pyruvat, hvorfor pyruvat forbeholdes glukoneogenesen.
Redegør for hvorledes reduktionsækvivalenter i NADH overføres sammen med oxaloacetat fra
mitochondrier til cytosol i glukoneogenesen fra alanin.
Oxaloacetat reduceres under forbrug af NADH til malat, som efter transport til cytosol
reoxideres til oxaloacetat med gendannelse af NADH. Reaktionerne katalyseres af malat
dehydrogenase i henholdsvis mitochondrier og cytosol:
oxaloacetat + NADH + H+ ——–> malat + NAD+
Beregn henholdsvis hvor mange mol urea (carbamid) og hvor mange mol ammonium (NH4+), der tabes i urin ved udskillelse af nitrogen fra 1 kg vævsprotein, når det antages, at 80 % nitrogen udskilles som urea, og at 20 % nitrogen udskilles som ammonium. Protein kan antages at indeholde 16 % nitrogen (atomvægt = 14).
Vi kender følgende:
- Masse(nitrogen i vævsprotein)= 1 kg = 1000 g
- Molarmasse (nitrogen) = 14 g/mol
Udfra ovenstående kan vi beregne stofmængden, n, for nitrogen (tænk stofmængde-trekant)
m/M = n
1000 g / 14 g/mol = 71,428 mol
Det oplyses, at protein indeholder 16 % nitrogen, derfor ganger vi stofmængden for at finde mængden af nitrogen:
Derfor fås: 71,428 mol*0,16 = 11,43 mol
Vi skal beregne antal mol urea og antal mol ammonium:
For urea: 0,50,811,43=4,582 mol
For ammonium: 0,2*11,43=2,29 mol
Man ganger med 0,5 for urea fordi den kemiske formel for urea afslører, at der er 2 nitrogen-molekyler for hvert urea :)
Redegør med angivelse af reaktionsligning og enzymernes vævsmæssige lokalisation for den relative betydning af henholdsvis hexokinase og glukokinase i a) vævenes energiforsyning samt b) glukose homeostasen i blodet.
Både hexo- og glukokinase katalyserer omdannelsen af glukose til glukose-6-phosphat:
Glukose+ATP→Glukose-6-Phosphat+ADP
Hexokinase udtrykkes i alle væv, hvor den med sin lave Km værdi på ca. 0,1 mM phosphorylerer glukose tæt på Vmax ved enhver fysiologisk glukose koncentration i blodet og derved bidrager til den nødvendige tilførsel af energi uafhængigt af varierende glukose koncentration i blodet.
Glukokinase udtrykkes primært i lever og i ß-cellerne i de langerhanske øer, hvor den med sin høje Km-værdi på ca. 10 mM indgår i glukose homeostasen ved at sænke en øget glukose koncentration i blodet ved at a) øge glukose omsætningen i lever og b) stimulere udskillelsen af insulin fra ß-cellerne i de Langerhanske øer, som henholdsvis stimulerer glukose optagelse og glukose omsætning i en række væv.
Beskriv en spektrofotometrisk metode hvorved aktiviteten af både hexokinase og glukokinase kan
bestemmes i det samme leverhomogenat.
Glukose+ATP→Glukose-6-phosphat+ADP; hexokinase/glucokinase
Glukose-6-phosphat+NADP^+ → 6-P-Glucono-lactone+NADPH+H^+; glucose-6-phosphat dehydrogenase
Hexokinase/Glucokinase reaktionen giver IKKE anledning til en spektrofotometrisk målbar absorbansændring. Hvorfor?
Derfor benyttes koblet enzymatisk assay, hvor hjælpeenzymet G-6-P dehydrogenase, tilsat reaktionsblandingen i overskud med NADP+ omdanner G-6-P videre under dannelse af NADPH, som absorberer lys ved 340 nm.
Omsætningshastigheden af glukose kan derfor måles som hastigheden hvormed NADPH dannes.
(Alternativt kan NAD+ aangives som coenzym for nogle isoenzymformer af glukose-6-phosphat dehydrogenase og 6-phosphoglukonat angives so produkt, da 6-phosphoglukonolakton spontant omdannes til 6-phosphoglukonat).
Samtidig bestemmelse af både hexokinase og glukokinase aktiviteten i et leverhomogenat vil ved denne metode kunne baseres på de to isoenzymers forskellige Km værdier, da kun hexokinase er aktiv ved en lav glukose koncentration (fx 0,5 mM), mens både hexokinase og glukokinase er aktiv ved en høj glukose koncentration (fx 100 mM).
