ZAGADNIENIA Z BIOCHEMII (Z ELEMENTAMI GENETYKI MOLEKULARNEJ)

Transkrypt

1 ZAGADNIENIA DO EGZAMINU WSTĘPNEGO NA STUDIA MAGISTERSKIE Z BIOTECHNOLOGII NABÓR 2013/2014 Egzamin na studia magisterskie z biotechnologii w ramach rekrutacji na rok akademicki 2013/2014 będzie obejmował wybrane zagadnienia z następujących dziedzin: biotechnologia, biochemia z elementami genetyki molekularnej, biologia komórki. ZAGADNIENIA Z BIOTECHNOLOGII Biotechnologia i mikrobiologia w produkcji spożywczej: produkcja etanolu, kwasów organicznych, aminokwasów, preparatów enzymatycznych, przetworów mlecznych, witamin. Podstawowe obliczenia w dziedzinie biotechnologii. ZAGADNIENIA Z BIOCHEMII (Z ELEMENTAMI GENETYKI MOLEKULARNEJ) Enzymologia: Kinetyka i termodynamika reakcji enzymatycznych. Klasyfikacja enzymów. Budowa enzymów, budowa centrum aktywnego. Witaminy i koenzymy. Swoistość enzymów. Aktywacja i hamowanie aktywności enzymów. Enzymy allosteryczne i regulacja ich aktywności. Subkomórkowe rozmieszczenie enzymów. Proste obliczenia biochemiczne wyznaczanie aktywności enzymatycznej, aktywności właściwej, aktywności molekularnej, maksymalnej szybkości reakcji oraz stałej Michaelisa-Menten. Obliczenia stężeń roztworów, obliczenia niezbędne do przygotowywania buforów i odczynników. Bioenergetyka komórki prokariotycznej i eukariotycznej: Budowa i funkcja błon fotosyntetycznych, fotosyntetyczny łańcuch transportu elektronów, fosforylacja fotosyntetyczna niecykliczna i cykliczna, wiązanie dwutlenku węgla w fotosyntezie, cykl Calvina, fotoodychanie; główne substraty oddechowe i ich mobilizacja, glikoliza, fermentacje, mitochondrialny łańcuch transportu elektronów i fosforylacja oksydacyjna, cykl Krebsa. Obliczenia z zakresu bioenergetyki komórki. Elementy genetyki molekularnej: Replikacja DNA w naturze i w laboratorium. Biosynteza białka (kod genetyczny, translacja u Prokaryota i Eukaryota, potranslacyjne modyfikacje białek w tym takie jak: glikozylacja, fosforylacja, ograniczona proteoliza, acetylacja, dołączanie kotwic). ZAGADNIENIA Z BIOLOGII KOMÓRKI Błony plazmatyczne: Budowa, właściwości i funkcje błon plazmatycznych. Jedność i różnorodność błon w komórce eukariotycznej. Mechanizmy transportu przez 1

2 błony jonów, małych cząsteczek organicznych i nieorganicznych: dyfuzja, transport bierny, transport aktywny (nośniki, kanały jonowe, pompy i ich funkcje). Potencjał błonowy, sygnalizacja w komórkach nerwowych. Transport makrocząsteczek poprzez błony. Sortowanie białek. Biosynteza, transport i degradacja białek. Mechanizmy transportu pęcherzykowego. Szlaki sekrecyjne. Endocytoza i egzocytoza. PRZYKŁADOWE PYTANIA TESTOWE z poprzednich egzaminów (pytania testowe są pytaniami jednokrotnego wyboru) 1. Zaznacz prawidłową odpowiedź. W procesie destylacji nieodparowaną pozostałość nazywa się: A. destylatem B. rektyfikatem C. pogonem D. surówką 2. Zaznacz enzym nie biorący udziału w produkcji syropu glukozo-fruktozowego: A. izomeraza glukozowa B. amyloglukozydaza C. pektynaza D. alfa amylaza 3. Bakterie kwasu octowego to: A. bezwzględne beztlenowce B. gram-ujemne pałeczki C. gram-dodatnie ziarniaki D. gram-dodatnie laseczki E. gram-dodatnie pałeczki 4. Najkrótszy etap w procesie produkcji piwa to: A. słodowanie B. zacieranie i warzenie słodu C. fermentacja D. leżakowanie E. destylacja 5. Dopasuj enzym do współdziałającego z nim związku: A. dehydrogenaza mleczanowa I. nie wymaga koenzymu B. syntaza tymidynowa II. dinukleotyd nikotynamidoadeninowy C. hydrolaza peptydylo-peptydowa III. kwas askorbinowy D. hydroksylaza prolilowa IV. tetrahydrofolian 6. Czy można obliczyć aktywność właściwą katalazy w lizacie krwinek czerwonych, jeśli dysponujesz następującymi danymi. Reakcję enzymatyczną prowadzono przez 30 minut po dodaniu 1 ml lizatu krwinek do 9 ml mieszaniny reakcyjnej zawierającej stabilne źródło H 2 O 2 2

3 o stężeniu 300 mm. Po 30 minutach reakcję zatrzymano i pobrano próbkę do analizy. Obliczono, że w tym czasie rozkładowi uległo 2,7 milimoli H 2 O 2. Stężenie białka w lizacie krwinek (stanowiącym preparat enzymu) wynosiło 9 mg/ml. Oblicz aktywność właściwą katalazy w 1 ml krwinek czerwonych lub uzasadnij dlaczego nie jest to możliwe. 7. Herbicyd Paraquat przechwytuje elektrony przekazywane z PS I na NADP +. Czy związek ten będzie hamował redukcję soli żelaza na świetle w obecności izolowanych tylakoidów (reakcja Hilla)? Odpowiedź uzasadnij (2 zdania). 8. Stechiometria wymiany gazowej zależy od rodzaju substratu. Stosunek liczby moli produkowanego CO 2 do zużywanego O 2 nosi nazwę współczynnika oddechowego (RQ). W pewnym doświadczeniu wykazano wartość RQ >1. Zakładając całkowite utlenienie substratu, pozwala to wnioskować, że substratem mogła być substancja: A B. C. D. 9. Który zestaw obejmuje wszystkie związki chemiczne, mogące pełnić funkcję biokatalizatorów: A. białka proste, białka złożone, RNA B. białka złożone, RNA C. białka D. DNA, RNA, białka 10. W komórce zwierzęcej błona komórkowa i błony wewnątrzkomórkowe różnią się procentową zawartością budujących je lipidów. Najwięcej cholesterolu jest w błonie: A. komórkowej B. siateczki endoplazmatycznej C. zewnętrznej błonie otoczki jądrowej D. endosomów E. wewnętrznej mitochondrium 11. Biorąc pod uwagę funkcje pełnione przez transbłonowe białka transportujące występujące w typowej komórce ssaka (np. hepatocycie) dopasuj białko do błony, w którą jest wbudowane: A. pompa sodowo-potasowa I. błona komórkowa B. syntaza ATP II. błona lizosomów C. poryna - białko porów wodnych III. wewnętrzna błona mitochondrialna D. pompa protonowa typu-v IV. zewnętrzna błona mitochondrialna 3

4 12. Ile genów kodujących białka zawiera genom człowieka: A. mniej niż 50 tysięcy B. między 50 a 100 tysięcy C. między 100 a 200 tysięcy D. ponad 200 tysięcy E. nie da się tej liczby określić, bo nie znamy liczby wszystkich białek człowieka 13. W rekonstytuowanych in vitro modelach stwierdzono, że do generowania ruchu bakterii Listeria monocytogenes bezwzględnie konieczna jest obecność: A. aktyny i Arp2/3 B. aktyny i miozyny II C. tubuliny i miozyny I D. aktyny i miozyny I 14. Wiedząc, że standardowy potencjał redoks (E o ) dla pary aldehyd octowy/etanol wynosi E 0 = 0,163 V, a dla pary NAD + /NADH+H + E o = 0,32 V, oblicz zmianę entalpii swobodnej (ΔG o ) dla reakcji redukcji aldehydu octowego do etanolu (warunki standardowe). stała Faradaya: F=96,5 kj mol 1 V 1. Pamiętaj o mianie entalpii swobodnej. 15. Podczas wzrostu kultury pleśniaka Aspergillus w obecności glicerolu jako źródła węgla, wydzieliło się 4,48 dm 3 CO 2. Oblicz, ile gramów glicerolu uległo zużyciu, zakładając warunki standardowe oraz całkowite utlenienie substratu mg białka o masie cząsteczkowej 40 kda rozpuszczono w 1 ml buforu. Podaj stężenie procentowe (wagowo-objętościowe) oraz stężenie molowe tego roztworu. 17. W komórkach eukariotycznych różne białka, w zależności od docelowego ich przeznaczenia, syntetyzowane są na rybosomach (polirybosomach), które zlokalizowane są w różnych miejscach komórki. Zaznacz: gdzie zachodzi synteza poniżej wymienionych białek (lub grup białek). Wpisz literę ( A, B, C itd.) w odpowiedniej linijce. Pamiętaj! na rybosomach zlokalizowanych w danym przedziale może zachodzić synteza kilku z podanych poniżej białek; w obrębie wymienionej grupy białek mogą być podane białka, których synteza zachodzi w różnych przedziałach; poniżej mogą być podane przedziały, w których nie zachodzi synteza żadnego z wymienionych białek; w przypadku białek syntetyzowanych na rybosomach RER nie zaznaczaj w tabeli cytozolu, mimo, że translacja tych białek rozpoczyna się w cytozolu). A. cytoplazma podstawowa (cytozol) B. nukleoplazma (macierz jądrowa) C. błona siateczki endoplazmatycznej szorstkiej D. zewnętrzna błona mitochondrium E. wewnętrzna błona mitochondrium F. macierz mitochondrium 4

5 białka białka rybosomowe tubuliny histony receptory błony komórkowej przenośniki mitochondrialnego łańcucha elektronów białka wydzielnicze (np. insulina) hydrolazy lizosomowe oksydazy peroksysomów przedział komórki ZALECANA LITERATURA UWAGA! Kandydatów obowiązuje obszerna wiedza z podanych zagadnień, a nie wiedza, którą znaleźć można w poszczególnych podręcznikach. Jednakże dla ułatwienia przygotowania się do egzaminu podajemy literaturę, która może pomóc w nauce. Mikrobiologia techniczna. Tom 2. Redakcja naukowa Z. Libudzisz, K.Kowal, Z. Żakowska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, ISBN: Podstawy biotechnologii przemysłowej. Praca zbiorowa pod redakcją Włodzimierza Bednarskiego i Jana Fiedurka. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, ISBN: Technologia biochemiczna. K.W. Szewczyk, OWPW, ISBN Biochemia. J. M. Berg, L. Stryer, J. L. Tymoczko, Wydanie: trzecie zmienione, dodruk, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007, lub wydanie poprzednie. ISBN: Zarys biochemii. J. Bereta i A. Koj, Seria Wydawnicza Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii przy współpracy EJB, Kraków ISBN: Praktikum z biochemii dla studentów biologii i biotechnologii. Praca zbiorowa pod redakcją P. Maka i A. Guzdek, Seria Wydawnicza Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii przy współpracy EJB, Kraków ISBN: Podstawy biologii komórki. Tom 1 i 2, B. Alberts, D. Bray, K. Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter, Wydanie: drugie zmienione, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007 (copyright 2005). ISBN: (tom 1) oraz (tom 2). 5