STOFFWECHSELPHYSIOLOGIE DER PFLANZEN
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STOFFWECHSELPHYSIOLOGIE DER PFLANZEN Prof. Marianne POPP PRÜFUNGSFRAGEN 1) Welche 3 Phasen unterscheidet man beim Calvin-Cyclus? Carboxylierende Phase Reduzierende Phase Regenerierende Phase 2) Wofür steht die Abkürzung RUBISCO? Ribulose-1,5-bis-P-carboxylase/Oxygenase; ist im Stroma lokalisiert, ist der Hauptbestandteil der Stromaproteine (Enzym des Calvin-Cyclus) 3) Welche Produkte entstehen bei der Reaktion von Ribulose-1,5-bis-P mit Sauerstoff? 3-Phosphoglycerat Phosphoglykolat 4) Welche Organellen sind bei der Lichtatmung beteiligt? Chloroplast, Mitochondrien, Peroxisom 5) Welche Metaboliten werden im Verlauf der Lichtatmung zw. den verschiedenen beteiligten Organellen transportiert? 6) Bei welchem Reaktionsschritt und in welchem Organell wird Ammoniak gebildet? Glycin + Glycin → Serin + Ammoniak + CO2 In den Mitochondrien bei der Photorespiration 1) Auf welchem Prinzip beruht die Photophosphorylierung? Lichtabsorption bewirkt neben der Reduktion von NADP+, auch die Speicherung von Energie als ATP 2) Bei welchem Organismus trat als erstes ein Licht-getriebener Protonentransport auf? Wie heißt das beteiligte Pigment? Halobacterium halobium; Bacteriorhodopsin 3) Bei welchem Reaktionsschritt und in welchem Organell wird Ammoniak gebildet? Glycin + Glycin → Serin + Ammoniak + CO2 In den Mitochondrien bei der Photorespiration 4) Bei welchen Schritten in der Glykolyse wird ATP gebildet? Nennen Sie die beteiligten Enzyme! 3-Phosphoglyceroyl-1-Phosphat → 3 Phosphoglycerat Enzym= Phosphoglyceratkinase Phosphoenolpyruvat → Pyruvat Enzym= Pyruvatkinase 5) Aus welchen Vorstufen entsteht Isopentyl-diphosphat? = „aktives Isopren“ 3 Acetyl-CoA → 3 Hydroxy-3-methyl-glutaryl – CoA → Mevalonsäure → Isopentyldiphosphat 6) Benennen Sie die angeführten organischen Säuren und schreiben Sie darunter jene Aminosäuren, die durch Transaminierung entstehen? COO│ C═O │ CH3 Pyruvat Alanin COO│ C═O │ CH2 │ COO│ C═O │ CH2 │ COOOxalacetat Asparaginsäure CH2 │ COO2-Oxoglutarat Glutaminsäure 7) Beschreiben Sie die 3 Abschnitte des Calvin-Zyklus? a) Akzeptor für CO2 = Ribulose-1,5-bis-Phosphat Anlagerung durch Ribulose-bis-Phosphat- Carboxylase katalysiert, Elektrophiler Angriff des CO2 auf die -Elektronen der Endiol-Form = carboxylierende Phase, Wasseranlagerung an die instabile C6-Körper, es entstehen 2 Moleküle 3-Phosphoglycerat b) 3-Phosphoglycerat wird unter H2O-Abspaltung und ATP-Verbrauch reduziert = reduzierende Phase, es entsteht je 1 Molekül Triose-3-Phosphat, NADP+, ADP c) aus 2 Triose-3-Phosphat entsteht durch Katalyse mit Aldolase Fructose-1,6-bis-Phosphat → Frau-6-Phosphat → Glu-6-Phosphat d) aus weiteren C3-Körpern wird über C3-, C4-, C5-, C7-Körper Zyklus Ribulose-5-Phosphat regeneriert = regenerierende Phase, über Phosphorylierungsschritt entsteht wieder Ribulose-1,5-bis-Phosphat 8) Beschreiben Sie die Reaktionsfolge, die zur Einschleusung von NH4+ in den Stoffwechsel führt! - Assimilation von anorganischen N - Primäre Aminierung (Ammonium-Assimilation) - Transaminierung 9) Definieren Sie die Begriffe: Coenzym: Proteinanteil = Apoenzym + prosthetische Gruppe = Holoenzym; Coenzym ist von seinem Proteinenzym abtrennbar Regulatorisches Zentrum: Bindungsstelle am Enzym, wo regulatorische Untereinheiten binden können Kompetitive Hemmung: falsches Substrat (in der Struktur ähnlich) bindet an das aktive Zentrum des Enzym und hemmt es dadurch; es kann durch einen Überschuss an Substrat entfernt werden 10) Die Isoprenoide (Terpene) werden nach der Anzahl der C-Atome eingeteilt. Benennen Sie die Gruppen und nennen sie je ein Beispiel für einen Vertreter! C10: Monoterpene zB. Menthol, Kampfer C15: Sesquiterpene zB. Farnesol C20: Diterpene zB. Phytol, Retinsäure C30: Triterpene zB. Lanosterol C40: Tetraterpene zB. β-Carotin 11) Durch Bestimmung welcher Parameter können Sie Vorliegen des C4-Weges in einer Pflanze diagnostizieren? - CO2-Transport von Mesophyll zur Gefäßbündelscheide Chloroplastendimorphismus, Kranzanatomie Primäres CO2-Fixierungsprodukt = Oxalacetat CO2-Kondensationspunkt: 10 – 20 ppm 12) Durch Bestimmung welcher Parameter können Sie das Vorliegen von CAM diagnostizieren? - - Messung des pH-Wertes des Zellsafts Nacht: Malat in Vakuolen gespeichert → pH sinkt (3,5-4), Stärke nimmt ab Tag: Malat wird mobilisiert, aus Vakuole heraus → pH steigt (ca. 6), Stärke nimmt zu Zeiliche Trennung von Carboxylierung und Decarboxylierung CAM = Crassulaceaen Acid Metabolism 13) Durch welche funktionellen Gruppen sind AS gekennzeichnet? - NH2 Aminogruppe; -COOH Carboxylgruppe 14) Durch welche funktionellen Gruppen sind Kohlenhydrate gekennzeichnet? -OH Hydroxygruppe; =O Oxogruppe; -CHO Carbonylgruppe 15) Durch welchen Bindungstyp sind AS miteinander verknüpft (Formelbild)? Peptidbindung 16) Bei welchen Bindungstyp sind FS mit Glycerin verknüpft? Esterbindung 17) Durch welchen Bindungstyp sind Pigmente gekennzeichnet? Konjugierte Doppelbindung, Chelatbildung 18) Durch welchen Bindungstyp werden Zucker miteinander verknüpft? α- oder β-glycosidische Bindung 19) Ergänzen Sie das untenstehende Schema, in dem Sie die Richtung der Elektronenflusses und mindestens 4 Redoxsysteme entsprechend ihrem Potential eintragen! Siehe Lehrbücher: Z-Schema der Photosynthese (Lichtreaktion)!! 20) Ergänzen Sie den unten angeführten DNA-Strang in der entsprechenden Weise! A-C-T-A-T-G codogener Strang (dieser ist gegeben) T-G-A-T-A-C 2. DNA-Strang U-C-U-A-U-G m-RNA A-G-A-U-A-C t-RNA 21) Erklären Sie das Prinzip der ATP-Bildung bei der oxidativen Phosphorylierung! Die – als Potentialdifferenz gespeicherte – Energie wird für die Synthese Von ATP durch Phosphorylierung von ADP genutzt. Dieser Vorgang wird durch die ATP-Synthase katalysiert. Es ist eine energiereiche Kopplung an die Atmung. 22) Geben Sie die Summengleichung der Atmung an! 6 C6H12O6 + 4 ADP + 4 Pi + 10 NAD+ + 2 FAD + 6 H2O → 6 CO2 + 4 ATP + <10 NADH + H+> + 2 FADH2 23) Nach welchem Kriterium teilt man die Enzyme ein? Reaktionsweise, E.C.-Nummern, chemische Bindung (gelöst,geknüpft) 24) Nennen Sie 3 Gruppen von Isoprenoiden (Terpene)! Geben Sie die Anzahl der C-Atome und je ein Beispiel an! Siehe Beispiel 10) 25) Nennen Sie 3 Zwischenprodukte des oxidativen Pentosephosphat-Zyklus! Erythrose-4-P , Sedoheptulose-7-P , Glycerol-3-P 26) Nennen Sie die 6 Klassen von Enzymen! 1. 2. 3. 4. 5. 6. Oxidoreduktasen Transferasen Hydrolasen Lyasen Isomerasen Ligasen 27) Nennen Sie die Arten der ATP-Bildung in höheren Pflanzen! Substratkettenphosphorylierung Photophosphorylierung Oxidative Phosphorylierung 28) Nennen Sie mindestens 3 Argumente für die Endosymbionten-Hypothese! - RNA in Plastiden ähnlich Cyanobakterien - RNA in Mitochondrien ähnlich aeroben Bakterien - Plastiden/Mitochondrien haben 70S-Ribosomen wie Prokaryoten - DANN in Plastiden/Mitochondrien ähnlich wie Prokaryoten (keine Histone, zirkulär) - FS-Synthese in den Chloroplasten wie bei Prokaryoten 29) Schreiben Sie das allgemeine Prinzip einer Transaminierung auf! Welches Coenzym (prosthetische Gruppe) ist beteiligt? Coenzym: Aminotransferase Prosthetische Gruppe: Pyridoxalphosphat (über Lysin-Rest an Apoprotein Gebunden) - AS gebunden → Pyridoxaminphosphat - Aus AS wird Ketosäure (2-Oxosäure) und umgekehrt 30) Schreiben Sie die Bilanzgleichung der Glycolyse an! C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 C3H6O3 + 2 NADH + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+ 31) Schreiben Sie die primären CO2-Fixierungsprodukte der C4-Pflanzen in Formelbildern an! 32) Schreiben Sie in Formelbildern die CO2-Fixierung durch PEP-Carboxylase auf! 33) Schreiben Sie in Formelbildern die CO2-Fixierungsreaktion des Calvin-Zyklus auf! 34) Skizzieren Sie den Verlauf einer enzymatischen Reaktion und tragen Sie KM ein! 35) Skizzieren Sie ein Mitochondrion und lokalisieren Sie die Orte der oxidativen Decarboxylierung, des Citrat-Zyklus und der Endatmung! 36) Skizzieren Sie eine Aufnahmekurve für Kalium durch Wurzelzellen! 37) Welche Hypothese liegt der ATP-Bildung in den Chloroplasten zugrunde? Beschreiben Sie sie kurz! Chemisch-osmotische Hypothese Beschreibung………… 38) Welche Arten von RNA sind an der Proteinsynthese beteiligt und welche Funktionen haben sie? m-RNA: Informationsübertragung t-RNA: AS-Übertragung (Strukturbestandteil der Ribosome) prä-m-RNA: Transkriptionsprodukt der Polymerase II 39) Welche Besonderheiten besitzen pflanzliche Mitochondrien gegenüber tierischen? 80% aus Proteinen, Lichtatmung, zur cyanid-insensitiven Atmung befähigt, 5 b-Cytochrome (statt 2), können extramitochondriales NADH + H+ oxidieren 40) Welche Coenzyme (prosthetische Gruppen) sind für die Übertragung folgender Gruppen verantwortlich? -CH3: Coenzym B12 -HCO3-: Biotin -NH2: Pyridoxalphosphat O ║ H3C─C─O-: Coenzym A 41) Welche Enzyme sind an der Nitrat-Assimilation beteiligt? In welchen Kompartimenten sind sie lokalisiert? - Nitrat-Reduktase im Cytoplasma Nitrit-Reduktase im Stroma der Chloroplasten 42) Welche Arten von Redoxenzymen sind am Aufbau der Elektronentransportketten in Chloroplasten beteiligt? (5 Arten) Cytochrome, Fe-S-Proteine, Chinone, NADPH + H+, Flavinenzyme 43) Was versteht man unter „Wirkungsspezifität“ eines Enzyms? Ein bestimmtes Enzym kann nur eine bestimmte, spezifische Reaktion Katalysieren 44) Was versteht man unter cyanid-insensitiver Atmung? Findet in pflanzlichen Mitochondrien statt, Atmung wird nicht durch Cyanid gehemmt 45) Was versteht man unter einem Dipeptid: 2 AS verknüpft über Peptidbindung Tripeptid: 3 AS verknüpft über Peptidbindung Polypeptid: mehr als 10 AS 46) Was versteht man unter Substratspezifität? Ein Enzym bindet nur eine Art von Substrat. 47) Was wird durch die Lichtatmung erreicht? - Konservierung des Kohlenstoffs von Ribulose-1,5-bis-P Synthese von Glycin und Serin Freisetzung von Ammoniak 48) Welche AS entstehen durch Transaminierung aus den angeführten Säuren? Wie Beispiel 6) 49) Welche Arten von Hemmung unterscheidet man bei Enzymen? Kompetitive Hemmung: siehe 9) Allosterische Hemmung: ein allosterischer Effektor (Endprodukt)wird an das Enzym gebunden (nicht an das aktive Zentrum), das Enzym verliert seine katalytische Aktivität und wird gehemmt durch Strukturveränderung (negative Rückkopplung irreversibel inaktivieren: 50) Welche Arten von Makromolekülen findet man in einer Zelle? Proteine, Lipide, Nucleinsäuren, Kohlenhydrate 51) Welche Arten von Redoxenzymen sind am Aufbau der Elektronentransportketten in Chloroplasten beteiligt? Cytochrome, Fe-S-Proteine, Chinone, NADPH + H+, Flavinenzym 52) Welche Arten von RNA sind an der Proteinsynthese beteiligt und welche Funktion haben sie? 53) Welche Besonderheiten besitzen pflanzliche Mitochondrien gegenüber tierischen? 54) Welche Conenzyme (prosthetische Gruppen) sind für die Übertragung folgender Gruppen verantwortlich? -CH3 -HCO3-NH2 H3C-COO55) Welche Enzyme sind an der Nitrat-Assimilation beteiligt? In welchen Kompartimenten sind sie lokalisiert? 56) Welche Enzyme sind im oxidativen Pentosephosphat-Zyklus für die Umwandlung der verschiedenen Zuckerphosphate verantwortlich? 57) Welche Funktionen haben Lipide in Zellen? 58) Welche Funktionen hat S-Adenosyl-Methionin im Stoffwechsel? 59) Welche Hexite gibt es im pflanzlichen Stoffwechsel und welche Funktion(en) haben sie? 60) Welche Hypothese liegt der ATP-Bildung in den Chloroplasten zugrunde? Beschreiben Sie diese kurz? 61) Welche Metaboliten werden im Verlauf der Lichtatmung zwischen den verschiedenen beteiligten Organellen transportiert? 62) Welche AS sind an der Lichtatmung beteiligt? 63) Welche Organellen sind an dem Lipidabbau beteiligt? 64) Welche Organellen sind an der Lichtatmung beteiligt? 65) Welche Pigmente sind an der Photosynthese beteiligt? 66) Welche Polymere setzen die primäre Zellwand zusammen? 67) Welche Produkte entstehen bei der Reaktion von Ribulose1,5-bis-P mit Sauerstoff? 68) Welche Redoxsysteme sind am e—Transport von Photosystem II zu Photosystem I beteiligt? 69) Welche Schritte der Atmung finden in den Mitochondrien statt und wo sind sie lokalisiert? 70) Wo liegen die Absorptionsmaxima von Phytochrom? Nennen Sie mind. 3 Vorgänge, die von Phytochrom gesteuert werden? 71) Wo sind in einem Chloroplasten Calvin-Zyklus, Photosystem I und Photosystem II lokalisiert? 72) Wofür steht die Abkürzung RUBISCO? 73) Worauf beruht die Wirkung der Enzyme? 74) Woraus besteht Lignin? 75) Woraus sind Biomembranen zusammengesetzt? 76) Wozu dient der Glyoxylat-Zyklus und in welchem Organell läuft er ab? 77) Zeichnen Sie die Grundstruktur einer Purin-Base und tragen Sie die Herkunft der verschiedenen C- und N-Atome ein? 78) Zeichnen Sie jene Schritte in der Glycolyse, bei denen ATP gebildet wird, in Formelbildern auf? 79) Zu welcher Gruppe von Pflanzeninhaltsstoffen gehören die folgenden Verbindungen? Sorbit Stachyose Kautschuk Nicotin 80) Nennen Sie 3 wichtige Frabstoffe? 81) Nennen Sie ein Beispiel für eine Substratkettenphosphorylierung und das Formelbild dazu? zeichnen Sie 82) Zählen Sie die Parallelen für ATP-Bildung in den Chloroplasten und in den Mitochondrien auf? 83) Zeichnen Sie die zyklische Photophosphorylierung auf! 84) Nennen Sie die Transportmöglichkeiten in die Biomembranen! 85) Wodurch wird folgendes transportiert: Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel 86) Nennen Sie sek. Pflanzenstoffe, die Fraßschutzstoffe besitzen! 87) Zu welcher Verbindungsklasse gehören: Mannit, Inulin, Stachyose, Mannose, Thyrosin, Amygdalin 88) Wie kann man bei der Pflanze den CAM-Typ feststellen? 89) ATP/fixiertes CO2 , NADH + H+/fixiertes CO2 angeben (für alle Pflanzen- Typen)! 90) Welche organischen Säuren stehen in Verbindung mit CoA? Zeichnen Formelbild! Sie ein 91) Welche Verbindung (Formelbild) entsteht bei der assimilatorischen Sulfat-Reaktion? 92) Nennen Sie die Gruppen der Phytohormone und geben Sie die Herkunft im Stoffwechsel an! 93) Welches H+-übertragendes Coenzym ist am oxidativen Pentosephosphat-Zyklus beteiligt? 94) Wieviel Photonen werden für die Freisetzung einen O-Moleküls im „Z-Schema“? 95) Welche Typen unterscheidet man bei den C4-Pflanzen? 96) Erklären sie das Prinzip der ATP-Bildung bei der oxidativen Phosphor97) Welche Hexite gibt es im pflanzlichen Stoffwechsel und welche Funktion(en) haben sie? 98) Wieviel Moleküle coenzymgebundener Wasserstoff fallen in der ylierung? Glykolyse an? 99) Welche Moleküle sind die Einzelbausteine von: Proteinen, Cellulose, Stärke, DNA 100) Nennen Sie wichtige Zwischenstufen der Chlorophyll-Synthese? 101) Wieviel ATP werden pro eingeschleustem NADH + H+ bzw. FADH2 in der Atmungskette gebildet? 102) Nennen Sie die Ausgangsprodukte des Shikimisäure-Weges? 103) Nennen Sie die essentiellen AS und erklären Sie den Begriff „essentiell“? 104) Skizzieren Sie den Verlauf einer enzymatischen Reaktion (Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Substratkonzentration) und tragen Sie KM ein! 105) Wie erfolgt die Glycin- und Serinsynthese? 106) Verwertung von Phosphoglykolat? 107) Nennen Sie einige wichtige N-Transportformen in der Pflanze! 108) Welcher Enzymkomplex ist für die N2-Fixierung verantwortlich? Welche Schwermetalle enthält er? 109) Welche Verbindung (Formelbild) entsteht bei der assimilatorischen Sulfat-Reduktion? 110) Für welche Synthesewege kommen Vorstufen aus dem Krebszyklus? 111) Welche Redoxenzyme sind an der Atmungskette beteiligt? 112) Was ist Cellulose und Stärke gemeinsam? Wodurch unterscheiden sie sich? 113) Benennen sie die Monosaccharide entsprechend ihrer C-Atomanzahl geben sie für jede Gruppe ein Beispiel: 3 C-Atome, 4 C-Atome, 5 C-Atome, 6 C-Atome, 7 C-Atome 114) Tragen Sie in das nachstehende Koordinatensystem den Verlauf einer katalysierten und einer nicht-katalysierten chemischen Reaktion ein Sie eine kurze Erläuterung ab! und und geben 115) Wie heißt das erste Produkt in der Sulfat-Assimilation? 116) Welches pfl. Hormon ist gasförmig und aus welchen Vorstufen wird gebildet? es 117) Welche Substanzgruppen sind für Blütenfärbungen verantwortlich? 118) Beschreiben Sie folgende Enzyme: NR, GOGAT, RUBISCO, PEPCK 119) Es ist ein Absorptionsmaxima gegeben! Um welches Pigment handelt es sich? 120) Funktion höherer Pflanzen im N-Kreislauf? 121) Welche Pigmente sind reine Kohlenwasserstoffe? 122) Formel gefragt: ∆G = ∆H.T.∆S ?? 123) Wie werden Lipide eingeteilt? 124) Skizzieren Sie einen ATP-Synthese-Komplex und erklären Sie ihn? !
