Литература

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 400-411.

2. Губський Ю.І. Біологічна хімія. Підручник. – Київ-Вінниця: Нова книга, 2007. – С. 483-494.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини: Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – С. 124-150.

4. Вороніна Л.М. та ін. Біологічна хімія. – Харків: Основа, 2000. – С. 442-464.

5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 220-247.

6. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 125-132.

7. Практикум з біологічної хімії / Бойків Д.П., Іванків О.Л., Коби-лянська Л.І. та ін. / За ред. О.Я. Склярова.–К.:Здоров’я, 2002. – С. 219-235.

8. Лабораторні та семінарські заняття з біологічної хімії: Навч. посібник для студентів вищих навч. закл. / Л.М. Вороніна, В.Ф. Десенко, А.Л. Загайко та ін. – Х.: Вид-во НФаУ; Оригінал, 2004. – С. 242-273.

Занятие 7

ТЕМА: Биоэнергетические процессы: биологическое окисление, окислительное фосфорилирование, синтез АТФ. Хемиосмотическая теория окислительного фосфорилирования. Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования. Определение активности каталазы крови.

АКТУАЛЬНОСТЬ: Биологическое окисление является основным молекулярным механизмом, который обеспечивает энергетические нужды организма. Оно реализуется сложными мультиферментными комплексами внутренней мембраны митохондрий. Результатом этих реакций является генерация макроэргических связей в молекуле АТФ. Биологическое окис-ление и сопряженное с ним окислительное фосфорилирование составляют основу биоэнергетических процессов в организме. Изучение свойств, особенностей действия и регуляции ферментов дыхательной цепи способ-ствует правильному пониманию патологий, обусловленных нарушением биоэнергетических процессов при гипоэнергетических состояниях (гипок-сия тканей в результате снижения концентрации кислорода в воздухе, нарушение работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем, анемии разного генеза, гиповитаминозы, голодание, действие разных ядов и др.).

ЦЕЛЬ: Выучить биохимические основы процессов биологического окисления и окислительного фосфорилирования; уметь трактовать роль биологического окисления, тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования в генерации АТФ в аэробных условиях; уметь анализировать нарушение синтеза АТФ в условиях действия на организм человека патогенных факторов химического, физического, биологического происхождения; уметь объяснять биохимические основы процессов обезвреживания эндогенных токсинов при участии ферментов микросомального окисления (цитохрома Р-450); ознакомиться с хемиосмотической теорией; с ингибиторами и разобщителями окислительного фосфорилирования.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ВО ВРЕМЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1.	Взаимосвязь процессов образования и потребления энергии в живых системах. Энергия химических связей как основной вид энергии, которая используется клетками для обеспечения их жизнедеятельности.
2.	Реакции биологического окисления: типы реакций, ферменты (дегидрогеназы, оксидазы, оксигеназы) и их биологическое значение. Современные представления о тканевом дыхании. Стадии тканевого дыхания.
3.	Современные представления о структуре и функциях митохондрий.
4.	Ферменты биологического окисления в митохондриях: пиридин- и флавинзависимые дегидрогеназы, цитохромы.
5.	Последовательность передачи электронов в дыхательной цепи. Компоненты дыхательной цепи как окислительно-восстановительные пары кофакторов: НАД, флавопротеины, коэнзим Q, цитохромы. Их редокс-потенциалы.
6.	Молекулярные комплексы внутренних мембран митохондрий: НАДН-коэнзим Q-редуктаза; сукцинат-коэнзим Q-редуктаза; коэнзим Q-цитохром с-редуктаза; цитохром с-оксидаза. Пути включения восстановительных эквивалентов в дыхательную цепь митохондрий.
7.	Окислительное фосфорилирование. Пункты сопряжения транспорта электронов и фосфорилирования. Коэффициент окислительного фосфорилирования.
8.	АТФ-синтетаза митохондрий, строение и принципы функциони-рования; F0 и F1 субъединицы, их функциональное значение.
9.	Хемиосмотическая теория окислительного фосфорилирования.
10.	Ингибиторы транспорта электронов (ротенон, амитал, барбитураты, антимицин А, цианиды) и разобщители окислительного фосфорилирования (2,4-динитрофенол, гормоны щитовидной железы, свободные жирные кислоты), их биомедицинское значение.
11.	Пути синтеза АТФ в клетках: субстратное и окислительное фосфорилирование. Образование АТФ в клетках в анаэробных и аэробных условиях. Преимущества аэробного окисления питательных веществ. Автотрофные и гетеротрофные организмы.
12.	Регулирование тканевого дыхания. Дыхательный контроль.
13.	Нарушение синтеза АТФ при действии на организм человека патогенных факторов химического, биологического и физического происхождения.
14.	Микросомальное окисление, его роль в организме.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Тканевое дыхание отличается от других видов биологического окисления обязательным участием в качестве акцептора водорода:

А. НАД В. ФАД С. В₂ D. НАДФ Е. ПВК

2. Установлено, что цитохромы расположены в дыхательной цепи между КоQН₂ и кислородом. Что определяет последовательность их включения в дыхательную цепь:

А. Окислительно-восстановительный потенциал В. Молекулярная масса

С. Наличие в структуре разных ионов металлов

D. Количество пептидных цепей Е. Различия в структуре гема

3. Электрохимический потенциал внутренней мембраны митохондрий образуется благодаря: А. Функционированию АТФ-синтазы

В. Анаэробному окислению субстратов

С. Окислительному фосфорилированию

D. Субстратному фосфорилированию

Е. Функции дыхательной цепи

4. Укажите показатель, с помощью которого оценивают энергоэффект реакции, полученный благодаря окислительному фосфорилированию:

А. Дыхательный контроль (АТФ/АДФ)

В. Коэффициент фосфорилирования (Р/О)

С. Отношение НАДН/НАД⁺ D. Отношение КоQН₂/ КоQ

Е. Отношение HSKoА/ацетил-КоА

5. К тканевому дыханию имеют отношение все вещества, кроме:

А. Тиаминдифосфата В. Рибофлавина

С. Пантотеновой кислоты D. Ниацина Е. Пиридоксальфосфата

6. Субстратами микросомального окисления являются?

А. ПВК и ацетил-КоА В. Сукцинат и малат

С. Стероидные гормоны и холестерин

D. Изоцитрат и α-кетоглутарат

7. Назначение дыхательной цепи в митохондриях:

А. Преобразование веществ и энергии

В. Окисление веществ до СО₂ и Н₂О

С. Обеспечение клеток НАД⁺ и ФАД

D. Перенес атомов водорода с НАДН₂ на кислород с образованием АТФ и воды

Е. Перенес электронов на цитохромы

8. Укажите пункт сопряжения окисления с фосфорилированием в дыха-тельной цепи, который блокируется при накоплении барбитурата в клетке: А. ФМНН₂ДГ → КоQ В. КоQН₂ → 2b(Fe³⁺)

С. 2b(Fe²⁺) → 2c₁(Fe³⁺) D. Цитохромоксидаза → 1/2O₂

Е. НАДН → ФМНДГ

9. Укажите пункт сопряжения окисления с фосфорилированием в дыхательной цепи, который блокируется при введении антибиотика антимицина А в клетку: А. ФМНН₂ДГ → КоQ В. КоQН₂ → 2b(Fe³⁺)

С. 2b(Fe²⁺) → 2c₁(Fe³⁺) D. Цитохромоксидаза → 1/2O₂

Е. НАДН → ФМНДГ

10. Укажите пункт сопряжения окисления с фосфорилированием в дыха-тельной цепи, который блокируется при накоплении оксида углерода (II) в клетке: А. ФМНН₂ДГ → КоQ В. КоQН₂ → 2b(Fe³⁺)

С. 2b(Fe²⁺) → 2c₁(Fe³⁺) D. Цитохромоксидаза → 1/2O₂

Е. НАДН → ФМНДГ

11. Энергоэффект окисления 1 моль изоцитрата до α-кетоглутарата составляет 3 АТФ. Укажите, как изменится эта величина с появлением инсектицида ротенона в клетке:

А. Не изменится В. Уменьшится С. Увеличится

D. Станет равной нулю Е. Станет отрицательной величиной

12. Экспериментальному животному был введен препарат, который устраняет градиент рН в матриксе и мембранном пространстве митохондрий с целью разобщения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Какое вещество было введено животным?

А. Динитрофенол В. Холестерин С. Кетоновые тела

D. Мочевина Е. Соматотропин

13. После лечения фенобарбиталом, который является индуктором синтеза цитохрома Р-450, у пациента усиливается:

А. Микросомальное окисление В. Перекисное окисление липидов

С. Биологическое окисление D. Окислительное фосфорилирование

Е. Субстратное фосфорилирование

14. Макроэргическими связями являются:

А. Химические связи, на образование которых необходимо много энергии

В. Связи, которые входят в состав углеводов, липидов, белков

С. Химические связи, при разрыве которых высвобождается 40 кДж энергии

D. Связи, при гидролизе которых высвобождается 15 кДж энергии

Е. Связи, которые образованы угольной кислотой

15. Те организмы, которые в процессе эволюции не выработали защиты от гидроген пероксида, могут жить только в анаэробных условиях. Какие из указанных ферментов могут разрушать гидроген пероксид?

А. Оксигенази и гидроксилазы В. Цитохромоксидаза

С. Оксигеназа и каталаза D. Пероксидаза и каталаза

Е. Флавинзависимые оксидазы

16. Назначением бурого жира у новорожденных является:

А. Служить пластическим материалом

В. Служить теплоизоляционным материалом

С. Служить источником тепла за счет разобщения дыхания и фос- форилирования

D. Осуществлять механическую защиту тканей и органов

Е. Источник образования кетоновых тел

17. Где происходит образование АТФ во время окислительного фосфорилирования: А. В митохондриях В. В цитозоле

С. В дыхательной цепи D. На цитохромах Е. На АТФ-синтетазе, находящейся в матриксе и пронизывающей внутреннюю мембрану

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА