Практическое занятие 10

(семинар)

ТЕМА: Митохондриальное окисление Разобщение окислительного фосфорилирования. Цикл трикарбоновых кислот

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ: продолжая изучать биологическое окисление, рассмотреть вопросы, касающиеся разобщения окисления от фосфорилирования;

Рассмотреть цикл трикарбоновых кислот, химические реакции и их значение

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лекции по курсу биологической химии

2. Северин Е.С. Биохимия . М. 2006

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. 2004

4. Таганович А.Д. Кухта В.К Биологическая химия. 2005

5. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

6. Маршалл В.Дж. Клиническая биохимия, 2002

7. Марри Р. Греннер Д. Биохимия человека, 2000

Базисные знания

- из курса биоорганической химии студент должен знать формульный материал по строению некоторых разобщителей, в частности - фенола, 2,4 динитрофенола, их физико-химические свойства, строение органических кислот

Студент должен уметь написать схему разобщения окисления от фосфорилирования, причины разобщения, биохимическое значение процессов; писать реакции цикла трикарбоновых кислот.

Вопросы для подготовки к занятию:

1. Зависимость интенсивности тканевого дыхания от концентрации в клетке АДФ - дыхательный контроль.

2. Вещества, влияющие на энергетический обмен в клетках: разобщители дыхания и окислительного фосфорилирования (динитрофенолы, неэстерифицированные жирные кислоты, антибиотики).

3. Свободное, нефосфорилирующее окисление в митохондриях, его биологическое значение в процессе термогенеза (митохондрии бурого жира новорожденных).

4. Цикл Кребса (ЦТК) – общий метаболический путь, завершающий катаболизм всех

5. видов биологического «топлива», образующего ацетил- СоА .

6. Биологическая роль ЦТК, взаимосвязь с тканевым дыханием (ЦТЭ), энергетический эффект одного оборота цикла (окисление 1 молекулы ацетил- СоА) с учетом ЦТЭ.

Домашнее задание

Решить ситуационные задачи и ответьте на вопросы:

1.Выпишите реакции ЦТК, катализируемые первичными пиридинзависимыми дегидрогеназами, подсчитайте энергетический эффект, сопряженный с тканевым дыханием. Ответ написать изоцитратдегидрогеназную, альфакетоглутаратдегидрогеназную и малатдегидрогеназную реакции, указать восстановленные НАД, отправить их в дц 1 типа, при этом получив 3х3=9 АТФ

3.Опишите возможный механизм регуляции цикла трикарбоновых кислот, учитывая, что АТФ является аллостерическим ингибитором цитрат-синтетазы. АДФ стимулирует изоцитратдегидрогеназу, а сукцинил - СоА ингибирует кетоглутаратдегидрогеназу.

Ответ синтез АТФ в клетке регулируется потребностью в энергии. Что достигается согласованной регуляцией скоростей реакций ЦПЭ и ОПК. АДФ аллостерически активирует регуляторные ферменты ЦТК, вместо использованных мол АТФ синтезируется адекватное количество новых .

4 .Цикл трикарбоновых кислот - не только источник энергии в клетке, но важное место образования промежуточных продуктов для процессов биосинтеза. Укажите основные реакции.

Ответ ШУК, альфа-кг - кетокислоты, являются аналогами аминокислот, асп и глу, используются для синтеза белков, сукцинил-КоА используется для синтеза гемоглобина, ЩУК, малат, - субстраты ГНГ.

5. Докажите биологическую полезность разобщения окисления от фосфорилирования. Ответ : процессы разобщения окисления от фосфорилирования поддерживают температуру тела при охлаждении на постоянном уровне.

6. Одним из самых сильных ядов является фторацетат натрия. Установлено, что токсичность проявляется лишь после метаболитического превращения во фторцитрат, являющимся высокоспецифичным ингибитором фермента аконитазы. Объясните механизм токсичности.

Ответ: аконитаза- фермент ЦТК, блокируется таким образом ЦТК, что приводит к недостаточному поступлению восстановленных кофакторов в Д.Ц. и нарушению теплообразования и наработке АТФ

7. . Подсчитайте энергетический эффект окисления ацетил-КоА до сукцината. Ответ поясните химическими реакциями. Укажите механизмы синтеза АТФ.

Ответ изоцитратдегидрогеназа, кетоглутаратдегидрогеназ а дают совместно с ДЦ 1 типа 6 АТФ окислительным фосфорилированием, а сукцинил - СоА под действием тиокиназной реакции 1 АТФ субстратным фосфорилированием ,т.о . получаем 7 молей АТФ.

1. Покажите в виде схемы путь использования ФАДН₂, образованного в сукцинатдегирогеназной реакции. Укажите энергетический эффект, назовите механизм синтеза АТФ.

Ответ ФАДН₂- СоQ- цит В- цит С1- цитС- цит аа3- 1/2 О₂ – Н₂ О между цитохромами в и с1 и цит аа3- 1/2 О₂ значения редокс-потенциала велики ,что позволяет осуществляться окислительному фосфорилированию, т.о получаем 2 АТФ

Практические навыки, которыми должен овладеть студент уметь находить в ОПК реакции, сопряженные с дыхательными цепями, подсчитывать энергетический эффект, знать механизмы образования АТФ, их принципиальное различие.

Темы реферативных сообщений по теме

Регуляция энергетического обмена.

Тестовые задания к теме

Выберите правильный ответ.

Разобщающие вещества:

1. подавляют синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата

2. усиливают перенос электронов

3. препятствуют возникновению градиента Н между двумя сторонами мембраны митохондрий Ответ 3

Выберите правильные ответы.

На второй стадии биологического окисления ацетил-коА включается в цикл Кребса и окисляется с образованием:

1. эндогенной воды

2. одной молекулы АТФ

3. двух молекул СО₂

4. восстановленных кофакторов 3НАДНН и ФАДН₂

5. 11 молекул АТФ Ответ 2, 3, 4

Выберите правильные ответы

Нефосфорилирующее окисление в митохондриях происходит:

1. только в присутствии разобщающих веществ

2. в нормальных физиологических условиях для поддержания температуры тела

3. с одинаковой интенсивностью во всех органах и тканях

4. особенно активно в бурой жировой ткани Ответ 2, 4

Выберите правильные ответы.

Выберите вещества, которые могут уменьшить коэффициент Р/О

1. малат

2. 2,4- динитрофенол

3. сукцинат

4. цитрат

5. жирные кислоты Ответ 2, 5

Выберите правильные ответы.

В присутствии разобщающих веществ в митохондриях продолжается:

1. потребление кислорода

2. окисление субстратов

3. синтез АТФ

4. образование тепла Ответ 1, 2, 4

Выберите правильный ответ.

Интенсивность тканевого дыхания в митохондриях зависит

1. исключительно от количества субстратов в клетке

2. от концентрации фосфорной кислоты

от отношения концентрации АТФ/ АДФ+ Р_н Ответ 3

Выберите правильный ответ.

Цикл АТФ- АДФ включает:

1. использование энергии химических связей АТФ для работы

2. синтез АТФ за счет энергии окисления пищевых веществ

3. использование АТФ для различных видов работы и регенерацию АТФ за счет реакций катаболизма

4. субстратное фосфорилирование

5. гидролиз макроэргических связей АТФ с выделением тепла Ответ 3

Выберите правильный ответ.

Основной механизм синтеза АТФ в организме:

1. окислительное фосфорилирование

2. субстратное фосфорилирование

3. перефосфорилирование

Ответ 1

Практические навыки, которыми должен овладеть студент – уметь сделать вывод, чем отличается фосфорилирующее окислении от нефосфорилирующего