1. Nel seguente grafico sono descritti i risultati di cinetica enzimatica ottenuti in 3 esperimenti condotti in assenza di inibitori e in presenza di un inibitore a due diverse concentrazioni. a) Individuare la retta che si riferisce all esperimento in assenza di inibitore. b) Individuare la retta che si riferisce all esperimento in presenza della minore concentrazione di inibitore. Che tipo di inibitore è stato usato? 1/v (min/mm ) 2.6 2.4 2.2 2..8.6.4.2. -6-5 -4-3 -2-1 2 4 6 8 1 12 14 1/[S] (mm -1 ) 2. Una chinasi catalizza la fosforilazione del suo substrato con una Km di.5 mm e una Kcat di 3 s -1, sapendo che la concentrazione dell enzima è 5 μm determinare la Vmax della reazione. Disegnare la curva cinetica relativa a tale reazione sul seguente grafico di Micaelis-Menten. Disegnare sullo stesso grafico la curva che si ottiene dopo aver raddoppiato la concentrazione dell enzima..3.25 V (mm/sec).2.15.1.5.1.2.3.4 [S] mm 3. In che modo può essere modulata l attività enzimatica? 4. Come agiscono gli inibitori irreversibili? Fare degli esempi. 5. I 2 enzimi Esochinasi e Glucochinasi catalizzano entrambi la reazione: Glucosio + ATP Glu-6-P + ADP. I valori di Km sono 1 μm per l esochinasi e 2 mm per la glucochinasi. Quale dei due enzimi fosforila il glucosio con una velocità vicina a Vmax in condizioni di digiuno? ([Glu] a digiuno 5 mm) 6. Se si considera la cinetica di una reazione catalizzata da un enzima allosterico in presenza di un attivatore allosterico, la Km per il substrato: a) aumenta b) diminuisce c) rimane invariata, rappresentare in un grafico la curva cinetica dell enzima allosterico in assenza e in presenza dell attivatore. 7. Calcolare la velocità iniziale della reazione di seguito riportata: Mannosio + ATP Man-6-P + ADP [Mannosio] =.2 mm Km =.1 mm Vmax = 1 mm/min - Quanto vale il numero di turnover quando la concentrazione dell esochinasi è 5 μm? - Disegnare la curva che descrive la dipendenza di V da [Mannosio] nelle condizioni sperimentali riportate nell esercizio.
- Disegnare la curva ottenuta in presenza di un inibitore incompetitivo, commentando brevemente le scelte fatte. - Tracciare il corrispondente grafico dei doppi reciproci. V (mm/min) 1.1.9 1.8.7.6.5.4.3.2.1..1.2.3.4.5.6 [S] mm 1/V (min/mm) 4. 3.5 3. 2.5 2. 1.5 1..5. -12-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 [1/S] mm -1 8. Le due rette del seguente grafico descrivono i risultati di un esperimento condotto utilizzando due diverse concentrazioni dello stesso enzima. Il substrato utilizzato era lo stesso nei due esperimenti. - Dire in quale dei due esperimenti è stata utilizzata la minore concentrazione di enzima. - Disegnare le corrispondenti curve cinetiche sul grafico di Micaelis-Menten. 1.8 A 1/V (min/mm) 1.5 1.2.9.6 B.3. -6-5 -4-3 -2-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 [1/S] mm -1 1.4 1.12 V (mm/min).84.56.28.2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6 1.8 2.
9. Calcolare la v max della reazione di seguito riportata sapendo la concentrazione dell enzima Fumarasi corrisponde a 5x1-9 M e la k cat vale 8,x1 2 sec -1. Fumarato Malato Calcolare inoltre la velocità iniziale della reazione ad una concentrazione di fumarato pari a 1-5 M sapendo che la K M vale 5,x1-6 M. 1. Nel seguente grafico dei doppi reciproci sono riportati i dati cinetici di una reazione enzimatica condotta in presenza ed in assenza di un inibitore. Indicare quali variabili sono riportate sui due assi e disegnare il grafico di Michaelis-Menten corrispondente. Sul grafico di Michaelis-Menten individuare la curva che si riferisce all esperimento condotto in presenza dell inibitore e stabilire di quale tipo di inibizione si tratta. 4. (min/mm) 3.5 3. 2.5 2. 1.5 1..5. -12-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 (mm/min).7.63.56.49.42.35.28.21.14.7.5.1.15.2.25.3.35.4.45.5.55.6.65 mm 11. Quanti tipi di meccanismi di catalisi consentono agli enzimi di diminuire l energia di attivazione della reazione da loro catalizzata? Elencarli ed illustrarne brevemente uno. 12. Dal grafico di seguito riportato, che descrive la dipendenza della velocità di reazione enzimatica dalla concentrazione del substrato, ricavare i seguenti parametri, sapendo che la concentrazione dell enzima è pari a 1-3 M. a. Km b. Vmax c. kcat 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 Disegnare sullo stesso grafico la curva che descrive i risultati ottenuti in presenza di un inibitore competitivo.
13. Quali sono i composti fosforici così detti a bassa energia e ad alta energia? Qual è il loro ruolo nel metabolismo? 14. La reazione: fosfoenolpiruvato + ADP + H + piruvato + ATP ha un ΔG di -31 KJ/mole. Calcolare il ΔG di idrolisi del fosfoenolpiruvato sapendo che la variazione di energia libera di idrolisi dell ATP corrisponde a - 3.5 KJ/mole. 15. Sapendo che la seguente idrolisi: creatina-p creatina + Pi ha un ΔG = -1 Kcal/mole, e che l idrolisi dell ATP ha un ΔG = -7.3 Kcal/mole. Calcolare il ΔG totale della reazione: ADP + creatina-p ATP + creatina. 16. Nella glicolisi la conversione del glucosio in fruttosio-1,6-bisfosfato è un processo che avviene in 3 tappe: glucosio + ATP glucosio-6-p + ADP ΔG = -16.7 KJ/mole glucosio-6-p fruttosio-6-p ΔG = +1.7 KJ/mole fruttosio-6p fruttosio-1,6-bisfosfato ΔG = -14 KJ/mole considerando i ΔG riportati calcolare la variazione di energia libera in condizioni standard del processo globale. 17. Scegliere il o i composti la cui reazione di idrolisi può essere accoppiata alla reazione ADP + Pi ATP (ΔG = +3.5 KJ/mole) in modo tale da avere un processo globalmente esoergonico. FOSFOENOLPIRUVATO ΔG = -61.9 KJ/mole PPi ΔG = -19.3 KJ/mole GLUCOSIO 6-P ΔG = -15.9 KJ/mole GLUCOSIO 1-P ΔG = -2.9 KJ/mole ACETIL-CoA ΔG = -31.4 KJ/mole 18. Considerando la seguente reazione: Malato + NAD + Ossalacetato + NADH + H + E noti i potenziali di riduzione standard delle coppie redox: Ossalacetato + 2H + + 2e - Malato E = -.166 V NAD + + H + + 2 e - NADH E = -.315 V Calcolare il ΔG e dire se la reazione è spontanea. (F = 96.5 KJ/V mole) 19. Date le seguenti coppie redox di cui sono riportati i valori di E ordinare le coppie in modo che gli elettroni fluiscano spontaneamente dalla prima coppia verso l ultima. Calcolare la variazione di energia libera standard per il processo relativo al trasferimento di 2 elettroni dalla prima all ultima coppia. UBICHINONE/ UBICHINOLO E = +.5 V FMN/FMNH 2 E = -.3 V NAD + /NADH E = -.32 V Centro Fe-S E = -.15 V 2. Data la reazione: Piruvato + NADH + H + Lattato + NAD + e noti i potenziali standard di riduzione delle 2 semireazioni: Piruvato + 2e - +2H + lattato (E = -.185 V) NAD + + 2e - +2H + NADH + H + (E = -.315 V) Dire se la reazione avverrà spontaneamente in condizioni standard. 21. Data la seguente reazione: ACETALDEIDE + NADH + H + ETANOLO + NAD + CONSIDERANDO I SEGUENTI POTENZIALI STANDARD DI RIDUZIONE: ACETALDEIDE / ETANOLO NAD + / NADH + H + LA REAZIONE E SPONTANEA IN CONDIZIONI STANDARD? E = -.2 V E = -.32 V 22. CALCOLARE IL ΔG PER LAREAZIONE: SUCCINATO + FAD FUMARATO + FADH 2 SAPENDO CHE: Fumarato/Succinato E =.3 V FAD/FADH 2 E =. V 23. Calcolare la variazione di energia libera della seguente reazione in condizioni standard: Glucosio-6P + ADP Glucosio + ATP sapendo che i G delle semireazioni nel senso dell idrolisi sono: - 3.5 kj/mole per ATP ADP + Pi; - 13.8 kj/mole per Glucosio-6P Glucosio + Pi. Dire se la reazione è spontanea.
24. Data la reazione: Ossalacetato + Succinato malato + fumarato in cui il succinato viene ossidato a fumarato, calcolare la variazione di energia libera in condizioni standard sapendo che ciascuna coppia scambia 2 elettroni e i potenziali di riduzione standard valgono: Ossalacetato/malato (E = -.166 V) Fumarato/succinato (E = +.31) (F = 96.5 kj/v mole) 25. Di seguito sono riportati i potenziali di riduzione standard di alcune coppie redox, ordinarle in maniera tale da ottenere un flusso spontaneo di 2 elettroni attraverso di essi e calcolare la ΔG del processo globale. Ossalacetato/malato FMN/FMNH2 α-chetoglutarato/isocitrato Acetaldeide/Etanolo citocromo a3(ox)/citocromo a3(rid) UBICHINONE/ UBICHINOLO E.166 V E.3 V E.38 V E.197 V E +.35 V E +.5 V 26. Il potenziale di riduzione standard del NADH a NAD + è.32 V e quello dell Ubichinone a ubichinolo è +.4 V. Noti questi due valori a) valutare se l ossidazione del NADH da parte dell ubichinone liberi energia sufficiente per la sintesi di una molecola di ATP, in condizioni standard. (ΔG idrolisi di ATP = -31kJ/mole) F (costante di Faraday) = 96,5 kj/v mole. b) indicare quanti elettroni sono scambiati nella reazione di ossidoriduzione specificando la struttura della porzione reattiva del NAD nella forma ossidata e ridotta. 27. Di seguito sono riportati i potenziali di riduzione standard di alcune coppie redox, ordinarle in maniera tale da ottenere un flusso spontaneo di elettroni attraverso di essi e calcolare la ΔG del processo globale. Fe +3 /Fe +2 (Centro Fe-S) E.15 V NADP + /NADPH E.32 V FAD/FADH 2 E.22 V α-chetoglutarato/isocitrato E -.38 V Acetaldeide/Etanolo E -.197 V citocromo b(ox)/citocromo b(rid) E +.7 V citocromo a 3(ox)/citocromo a 3(rid) E +.35 V 28. Scrivete la struttura dell 1,3-bisfosfoglicerato e illustrate i motivi termodinamici per i quali l energia libera standard di idrolisi del fosfato di questa molecola è molto elevato. 29. Quali sono i composti la cui energia libera standard di idrolisi viene accoppiata alla fosforilazione dell ADP nei processi metabolici a voi noti? Dopo averli elencati, sceglietene uno, scrivetene la struttura e spiegate brevemente perché la sua idrolisi è esoergonica. 3. Data la concentrazione dei metaboliti di seguito riportata: Fruttosio 6-P Fruttosio 1,6-bisfosfato ATP ADP 87 MicroM 22 MicroM 114 MicroM 132 MicroM e noti i valori di variazione di energia libera standard delle reazioni: Fruttosio 1,6-bisfosfato Fruttosio 6-P + Pi G = - 16.5 KJ/mole ATP ADP + Pi G = - 31. KJ/mole Calcolare il valore del G della reazione:
PFK1 Fruttosio 6-P Fruttosio 1,6-bisfosfato ATP ADP 31. Quale/i affermazione/i non sono vere? La variazione di energia libera ( G ) : a. Dipende dalla concentrazione dei reagenti e dei prodotti. b. È uguale a zero all equilibrio c. È uguale a RT ln Keq 32. Dati i valori di E delle seguenti semireazioni di riduzione: Ossalacetato+ 2e - + 2H + Malato -.166 V NAD + + 2e - + 2H + NADH -.32 V e la reazione Malato + NAD + Ossalacetato + NADH dire se la reazione procederà spontaneamente nel verso in cui è stata scritta in condizioni standard: e alle seguenti concentrazioni di reagenti e prodotti: [Ossalacetato] = 1 microm [Malato] = 1 mm [NAD+] =.1 mm [NADH] = 1 microm (F=96.5 kj/v*mole) 33. Data la reazione: piruvato + 2 [centro Fe-S(Fe 2+ )] lattato + 2 [centro Fe-S(Fe 3+ )] in cui il piruvato viene ridotto a lattato, calcolare la variazione di energia libera in condizioni standard e alle concentrazione di reagenti e prodotti di seguito riportate: [piruvato] =.2M [lattato] =.2M [centro Fe-S(Fe 3+ )] =.2M [centro Fe-S(Fe 2+ )] =.2M sapendo che i potenziali di riduzione standard valgono: piruvato/lattato E =.19 V centro Fe-S(Fe 2+ )/centro Fe-S(Fe 3+ ) E =.15 V (F = 96.5 kj/v mole) (R= 8.3 J/K mole)
34. Calcolare la variazione di energia libera della seguente reazione in condizioni standard: Glutammato + NH3 + ATP e alle seguenti concentrazioni: [Glutammina] = 1 mm [ATP] =.2 mm [ADP] = 5 mm [Glutammato] = 2 mm sapendo che: Glutammina + ADP + Pi ATP ADP + Pi ( G = - 3.5 kj/mole) Glutammato + NH3 Glutammina ( G = + 14.5 kj/mole) Dire se la reazione è spontanea nelle due condizioni. 35. L enolasi catalizza la seguente reazione: 2-FOSFOGLICERATO FOSFOENOLPIRUVATO + H2O il cui ΔG in condizioni standard è + 1.7 KJ/mol. Calcolare la variazione di energia libera nelle seguenti condizioni: ph 7., 25 C [2-FOSFOGLICERATO] = 8 mm [FOSFOENOLPIRUVATO] = 8 mm 36. Determinate in quale verso procede spontaneamente la reazione di seguito riportata: ADP + Fosfocreatina ATP + Creatina Nelle seguenti condizioni: 25 C, ph 7., [ATP] = 4 mm, [ADP] =.15 mm, [fosfocreatina] = 2.5 mm, [creatina] = 1 mm. ΔG di idrolisi della fosfocreatina = -43.1 KJ/mol ΔG di idrolisi dell ATP = - 3.5 KJ/mol R = 8.3x 1-3 KJ/mol. 37. Calcolare il ΔG della reazione: FADH2 + AC. LIPOICO FAD + AC. DIIDROLIPOICO Sapendo che: FAD + 2H + + 2e - FADH2 E = -.22 V AC. LIPOICO + 2H + + 2e - AC. DIIDROLIPOICO E = -.29 V La reazione è spontanea in condizioni standard? La reazione è spontanea nelle seguenti condizioni? [FAD] = 1 mm [FADH2] = 1 4 mm [AC. LIPOICO] = 6x1 4 mm [AC. DIIDROLIPOICO] = 3 mm 25 C, ph 7.. (F = 96.5 KJ/V mole).