Bioenergetika

Adatok

A Tantárgybejelentőben megadott hivatalos adatok az alábbi tanévre: 2022-2023

Tematika

Minden élőlénynek gyakran energetikailag kedvezőtlen reakciókat kell végrehajtaniuk ahhoz, hogy növekedjenek, szaporodjanak, vagy akár életben maradjanak. A bioenergetika területe azokkal a mechanizmusokkal foglalkozik, amelyek révén az élőlénynek napfényből, szénhidrátokból vagy más vegyületekből származó energiát hasznosítják, és ezután előállítják az ATP-t (adenozin-5’-trifoszfát) és a NADPH-t (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát), amelyek nélkülözhetetlenek a bioszintetikus reakciókhoz. Egységes rendszer alakult ki az evolúció során, melyre a baktériumokon, állatokon és növényeken végzett tanulmányok vetettek fényt. Így gyakorlatilag minden szervezet az energiát transzmiszáló membránokat használja fel protongradiens előállításához abból a szabad energiából, amely az elektronok az elektronszállító láncokon keresztül történő áthaladása során felszabadul. Ezt a protongradienst ezután az ATP előállításához használják az élőlénynek azon a híres kemiozmotikus mechanizmuson keresztül, amelyet eredetileg a brit Nobel díjas biokémikus, Peter Mitchell javasolt.

Előadások

• 1. A mitokondrium szerezete - Dr. Fülöp Vilmos
• 2. A glikolízis reakciói - Dr. Fülöp Vilmos
• 3. A piruvát belépése a mitokondriumba és a citrátkör - Dr. Fülöp Vilmos
• 4. Az elektron-transzport lánc működése - Dr. Fülöp Vilmos
• 5. Az FoF1 ATPáz szerkezete és működése - Dr. Fülöp Vilmos
• 6. A mitokondriális ingarendszerek és az ATP termelés sztöchiometriája - Dr. Fülöp Vilmos
• 7. A mitokondriális ATP termelés gátlószerei és szabályozása - Dr. Fülöp Vilmos
• 8. A kloroplaszt szerkezete - Dr. Fülöp Vilmos
• 9. A fotoszintetikus elektrontranszport - Dr. Fülöp Vilmos
• 10. A Kalvin ciklus és szabályozása - Dr. Fülöp Vilmos
• 11. A fotoszintetikus energiatermelés sztöchiometriája - Dr. Fülöp Vilmos
• 12. A sejtek energiametabolizmusa - Dr. Fülöp Vilmos

Gyakorlatok

Szemináriumok

• 1. Mitokondriális ATP termelés
• 2. Fotoszintetikus ATP termelés

A tananyag elsajátításához szükséges segédanyagok

Kötelező irodalom

Nincs

Saját oktatási anyag

Az előadások ábraanyaga PDF/PPTX formátumban az intézet weboldalán megtalálható

Jegyzet

Nincs

Ajánlott irodalom

Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Gregory J. Gatto Jr., Lubert Stryer: Biochemistry 8th edition, W. H. Freeman and Company, ISBN-13: 978-1-4641-2610-9
David G. Nicholls and Stuart J. Ferguson: Bioenergetics 4, Elsevier, ISBN: 978-0-12-388425-1
A könyvekhez elérési kapcsolat az intézet weboldalán megtalálható

A félév elfogadásának feltételei

Legfeljebb 15 % hiányzás megengedett

Félévközi ellenőrzések

Évvégi vizsga, kétszer ismételhető

Távolmaradás pótlásának lehetőségei

Házi dolgozat

Vizsgakérdések

Bioenergetika esszé kérdések:
Készítsen magyarázó ábrát a mitokondriális légzési láncról a proton és electron transzfer helyek feltüntetésével.
Egy magyarázó ábra segítségével ábrázolja az F1Fo ATPáz rotációs mechanizmusát. Válaszában szerepeljen, hogy hány ATP molekula szintetizálódik és közben hány proton transzlokálódik egy körbefordulás alatt.
Ábrázolja a fő eseményeket a nem-ciklikus fotoszintetikus electron transzport során. Válaszában szerepeljen, hogy hogyan szabályozódik a fotokémiai rendszerek aktivációja, és hogyan képzódik az ATP.
Bioenergetika rövid kérdések:
Rajzoljon egy magyarázó rajzot a kloroplaszt morfológiájáról.
Nevezzen meg KÉT komponenst, amelyek hozzájárulnak a protonmotív erőhöz (Δp). Melyek ezek a komponensek a mitokondriális, és melyek a tilakoid membrane esetében?
Nevezzen meg KÉT protektív mitokondriális enzimet, amelyek a toxikus reaktív oxygen spécieszek (ROS) ellen védenek.
Adja meg a mitokondriális mátrixból transzlokálódó protonok számát, miközben a NADH két elektronja a végső electron akceptor oxigénre kerül (bruttó P/O or H+/2e- arány).
Mi egy NADH-hoz hasonló erős redukáló szer redox potenciáljának előjele, és hogyan viszonyul ez a H2 electron-affinításához?
Melyek a mitokondriális elektron transzport fehérje, a citokróm C hem csoportjának axiális ligandjai?
Mi a Komplex II szerepe a mitokondriális elektron transzport láncban? Hány proton transzlokál a Komplex II a membránon keresztül egy katalitikus ciklusban (P/O vagy H+/2e- arány)?
Nevezze meg a FADH2, NADH, ADP és ATP közös építőelemét.
Nevezze meg a szétkapcsoló vegyületeket. Mi ezeknek a hatása a a mitokondriális elektron transzport láncra?
Nevezze meg a RUBISCO enzim aktív centrumában szereplő fémet, és a poszt transzlációsan módosított oldalláncot, amely koordinatív kötésben tartja.
Melyek a ribulóz-1,5-biszfoszfát karboxiláz/oxigenáz (RUBISCO) enzim oxigenáz aktivitásának termékei?
Nevezzen meg KÉT fő kofaktort a fénygyűjtő komplexekben?
Nevezze meg az ismert legerősebb természetes oxidánst.
Magyarázza el, hogyan szabályozza a fény a kloroplaszt ATP szintázt.
Nevezze meg a NÉGY enzimet, amelyek a nitrátot (NO3-) nitrogen gázzá (N2) redukálják a bakteriális denitrifikálás során.
Nevezze meg a kovalens kötést amely a mitokondriális elektron transzport fehérje, a citokróm C hem csoportját a polipeptid lánchoz köti.
Nevezzen meg NÉGY szervetlen aneorob respirációs elektron akceptort.

Vizsgáztatók

Gyakorlatok, szemináriumok oktatói