ZAGADNIENIA Z BIOCHEMII (Z ELEMENTAMI GENETYKI MOLEKULARNEJ)

Transkrypt

1 ZAGADNIENIA DO EGZAMINU WSTĘPNEGO NA STUDIA MAGISTERSKIE Z BIOTECHNOLOGII NABÓR 2011/2012 Egzamin na studia magisterskie z biotechnologii w ramach rekrutacji na rok akademicki 2011/2012 odbędzie się 20 lipca i będzie obejmował wybrane zagadnienia z następujących dziedzin: biotechnologia, biochemia z elementami genetyki molekularnej, biologia komórki. ZAGADNIENIA Z BIOTECHNOLOGII Przemysłowe wykorzystanie biotechnologii w procesach biosyntezy, fermentacji i biotransformacji na przykładzie wybranych bioproduktów (alkoholi, aminokwasów, enzymów, kwasów organicznych, antybiotyków, witamin, sterydów, białka jednokomórkowców). Procesy otrzymywania i izolacji produktu. Mikroorganizmy w procesach biotechnologicznych. ZAGADNIENIA Z BIOCHEMII (Z ELEMENTAMI GENETYKI MOLEKULARNEJ) I. 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 obliczanie stęŝeń, wyznaczanie aktywności enzymatycznej, aktywności właściwej, aktywności molekularnej, maksymalnej szybkości reakcji oraz stałej Michaelisa-Menten. II. Transkrypcja Przebieg i regulacja transkrypcji u Prokaryota i Eukaryota. Metody badania transkrypcji. ZAGADNIENIA Z BIOLOGII KOMÓRKI Błony plazmatyczne i transport Budowa i właściwości błon plazmatycznych. Jedność i róŝnorodność błon w komórce eukariotycznej. Mechanizmy transportu przez 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. Mechanizmy transportu pęcherzykowego. Szlaki sekrecyjne i szlaki endocytozy. 1

2 ZAGADNIENIA Z BIOCHEMII I BIOLOGII KOMÓRKI Energetyka komórki eukariotycznej Pochodzenie, występowanie, struktura i funkcje mitochondriów i chloroplastów. Kompartmentalizacja tych organelli i procesy zachodzące w róŝnych przedziałach. Fosforylacja oksydacyjna i fotosynteza (główne substraty oddechowe i ich mobilizacja, transport metabolitów między przedziałami, cykl Krebsa, mitochondrialny i fotosyntetyczny łańcuch transportu elektronów, synteza ATP, asymilacja dwutlenku węgla, cykl Calvina, bilans energetyczny oddychania i fotosyntezy). PRZYKŁADOWE PYTANIA TESTOWE (pytania testowe są pytaniami jednokrotnego wyboru) 1. Wymień dwie metody wyodrębniania kwasu cytrynowego z podłoŝa hodowlanego, na czym polega główna róŝnica między nimi (jedno zdanie). 2. Zaznacz prawidłową odpowiedź. Którą z metod otrzymywany jest na skalę przemysłową kwas L-glutaminowy: A. synteza mikrobiologiczna B. synteza enzymatyczna C. ekstrakcja z hydrolizatów D. synteza chemiczna 3. Uszereguj we właściwej kolejności etapy przemysłowej produkcji etanolu. A. dofermentowanie B. czyszczenie surowca C. hydroliza skrobi (upłynnianie i scukrzanie) D. fermentacja główna E. destylacja surowego spirytusu F. namnaŝanie droŝdŝy, matka droŝdŝowa G. parowanie lub mielenie zbóŝ H. zafermentowanie Kolejność Etap 2

3 4. Zaznacz enzym nie biorący udziału w produkcji syropu fruktozowego: A. izomeraza glukozowa B. amyloglukozydaza C. pektynaza D. alfa amylaza 5. Zaznacz prawidłową odpowiedź. Bakterie Bacillus subtilis to: A. tlenowe, gram-ujemne pałeczki, nieprzetrwalnikujące B. beztlenowe, gram-dodatnie laseczki, przetrwalnikujące C. tlenowe, gram-dodatnie laseczki, przetrwalnikujące D. beztlenowe, gram-ujemne ziarniaki, przetrwalinkujące 6. Zaznacz prawidłową odpowiedź. Podstawowym składnikiem podłoŝa hodowlanego w procesie produkcji droŝdŝy piekarskich jest: A. skrobia ziemniaczana B. skrobia kukurydziana C. melasa D. syrop glukozowo-fruktozowy 7. 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 8. Czy moŝna 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 o stęŝeniu 300 mm. Po 30 minutach reakcję zatrzymano i pobrano próbkę do analizy. Obliczono, Ŝe w tym czasie rozkładowi uległo 2,7 milimoli H 2 O 2. StęŜenie 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 moŝliwe (1 zdanie). 9. Który zestaw obejmuje wszystkie związki chemiczne, mogące pełnić funkcję biokatalizatorów: A. białka proste, białka złoŝone, RNA B. białka złoŝone, RNA C. białka D. DNA, RNA, białka 3

4 10. Przeprowadzono reakcję A B stosując trzy enzymy E1, E2, E3 pochodzące z róŝnych organizmów. Wcześniej ustalono Km dla tej reakcji prowadzonej przez te enzymy oraz Vmax dla tej reakcji prowadzonej przez 10 nmoli kaŝdego z enzymów: E1 Km = M, Vmax = 10 mmoli/min E2 Km = M, Vmax = 5 mmoli/min E3 Km = M, Vmax = 0,1 mmol/min Obecnie zastosowano następujące warunki reakcji: stęŝenie enzymu = 10 nm, stęŝenie A = 100 mm. UŜycie którego enzymu zaowocowało otrzymaniem największej ilości B po 5 minutach reakcji? A. E1 B. E3 C. E1 i E2 otrzymano taką samą ilość produktu (większą niŝ uŝywając E3) D. nie moŝna odpowiedzieć na to pytanie, gdyŝ brakuje informacji o aktywności molekularnej enzymów 11. Oblicz stęŝenie molowe 1% roztworu (wagowo-objętościowego) białka o masie cząsteczkowej 50 kda. 12. W komórce zwierzęcej błona komórkowa i błony wewnątrzkomórkowe róŝnią 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 13. Biorąc pod uwagę funkcje pełnione przez transbłonowe białka transportujące występujące w komórce ssaka (np. hepatocycie) dopasuj białko do błony, w której 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 14. Wiedząc, Ŝe transport elektronów w mitochondriach zachodzi przez kolejne kompleksy enzymów oddechowych, w warunkach laboratoryjnych w 4 probówkach zmieszano w roztworach róŝne składniki mitochonrialnego łańcucha oddechowego. W którym doświadczeniu (w której probówce) moŝna spodziewać się transportu elektronów do cytochromu c? A. zredukowany ubichinon, utleniony cytochrom c i kompleks cytochromów b-c 1 4

5 B. utleniony ubichinon, zredukowany cytochrom c i kompleks cytochromów b-c 1 C. zredukowany ubichinon, zredukowany cytochrom c i kompleks cytochromów b-c 1 D. utleniony ubichinon, kompleks dehydrogenazy NADH i zredukowany cytochrom c 15. Ludzki genom mitochondrialny koduje mt rrna, mt trna oraz: A. około 1% wszystkich polipeptydów łańcucha oddechowego i syntazy ATP B. około 20% wszystkich polipeptydów łańcucha oddechowego i syntazy ATP C. około 75% wszystkich polipeptydów łańcucha oddechowego i syntazy ATP D. wszystkie polipeptydy łańcucha oddechowego i syntazy ATP E. nie koduje polipeptydów łańcucha oddechowego i syntazy ATP 16. Przyporządkuj poniŝej wymienione procesy do przedziałów, w których one zachodzą: zewnętrzna błona mitochondrium, wewnętrzna błona mitochondrium, przestrzeń międzybłonowa mitochondrium, macierz mitochondrium, zewnętrzna błona chloroplastu, wewnętrzna błona chloroplastu, błona tylakoidów, stroma chloroplastu, światło tylakoidów. (Dany proces metaboliczny moŝe zachodzić w więcej niŝ jednym przedziale; mogą być podane takie przedziały, do których nie da się przypisać Ŝadnego z wymienionych procesów). PROCES replikacja DNA glikoliza cykl kwasu cytrynowego cykl Calvina-Bensona łańcuch transportu elektronów PRZEDZIAŁ WEWNĄTRZKOMÓRKOWY 17. W procesie fotosyntezy, utworzenie 1 cząsteczki glukozy wymaga związania 6 cząsteczek CO 2, do czego potrzeba 12 cząsteczek NADPH i 18 cząsteczek ATP. Wiedząc, Ŝe dla glukozy G o = kj/mol, zaś dla ATP i NADPH odpowiednio -31 kj/mol i -220 kj/mol, oblicz sprawność energetyczną cyklu Calvina-Bensona. 18. Jaka modyfikacja polimerazy RNA II jest konieczna, aby rozpoczęła się transkrypcja? A. acetylacja B. glikozylacja C. fosforylacja D. metylacja 5

6 ZALECANA LITERATURA UWAGA! Kandydatów obowiązuje obszerna wiedza z podanych zagadnień, a nie wiedza, którą znaleźć moŝna w poszczególnych podręcznikach. JednakŜe dla ułatwienia przygotowania się do egzaminu podajemy literaturę, która moŝe pomóc w nauce. Mikrobiologia techniczna. Tom 2. Redakcja naukowa Z. Libudzisz, K.Kowal, Z. śakowska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, ISBN: Podstawy biotechnologii przemysłowej. Praca zbiorowa pod redakcją Włodzimierza Bednarskiego i Jana Fiedurka. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 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). 6