Энергетический обмен. Цепь переноса электронов. Общие пути катаболизма

Семинарское занятие

Цель занятия. Ознакомиться с молекулярными механизмами тканевого дыхания, основными путями образования субстратов дыхания, механизмами синтеза и утилизации макроэргических соединений.

Этапы самостоятельной работы

Обобщить сведения, полученные на занятиях и в процессе самоподготовки, по следующим вопросам.

Условия существования живых тел, термодинамические системы и их критерии, термодинамика необратимых процессов, стационарное состояние организма. Макроэргические соединения. Образование и типы макроэргических связей. АТФ — универсальный источник энергии. Общая схема специфических путей катаболизма белков, углеводов и жиров до стадии образования ПВК и ацетил-КоА. Общие пути катаболизма ПВК (I) и ацетил-Ко А (II). Окислительное декарбоксилирование ПВК и утилизация ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Тканевое дыхание (биологическое окисление). История учения о тканевом дыхании. Современная теория биологического окисления. Транспорт водорода в процессе биологического окисления. Дегидрогеназы, оксидазы, оксигеназы. Их роль в организме. Строение простетических групп (НАД⁺, НАДФ⁺, ФАД, ФМН), их участие в переносе электронов и протонов. Убихинон. Его строение и участие в тканевом дыхании.

Система цитохромов. Ее роль и место в тканевом дыхании. Роль и значение цитохромоксидазы в переносе электронов на кислород. Энергетический эффект биологического окисления. Механизм окислительного фосфорилирования. Коэффициент окислительного фосфорилирования. Субстратное фосфорилирование как синтез макроэргических фосфатов без участия цепи переноса электронов. Разобщающие агенты. Акцепторный контроль дыхания. Пути транспортировки электронов из цитоплазмы внутрь митохондрий (глицерофосфатный и малат-аспартатный челночные механизмы).

Пути образования и расходования энергии АТФ в организме. Окислительное декарбоксилирование ПВК. Окисление ацетил-КоА в цикле Кребса. Связь общих путей катаболизма с цепью переноса электронов. Регуляция и патология тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.

Вопросы для самопроверки и задания

1. Что такое метаболизм? Из каких процессов он складывается?

2. Что такое общие и специфические пути метаболизма.

3. Какие этапы переноса электронов сопряжены с синтезом АТФ?

4. Чем обусловлена последовательность ферментов в цепи переноса электронов?

5. Чем представлена простетическая группа цитохромов?

6. В чем суть хемиосмотической теории Митчелла? Что такое трансмембранный потенциал?

7. Сколько молей АТФ может образовываться в процессе синтеза одного моля воды?

8. Рассчитайте коэффициент Р/О для ПВК, сукцината, аскорбата.

9. Приведите примеры разобщающих агентов эндо– и экзогенной природы.

10. Какие соединения называются макроэргическими? Дайте понятие макроэргической связи.

11. Какое количество молей АТФ будет синтезироваться за счет реакций цитратного цикла в условиях полного ингибирования сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой (расчет на 1 моль ацетил-КоА).

12. Назовите субстраты окисления в ЦТК. Какова судьба водорода, освобождающегося при дегидрировании этих субстратов?

Для самоподготовки требуется 2,5 ч, для самопроверки — 30 мин.

Литература: 1, с. 298─318, 344─353; 2, с. 264─296, 337─339; 4, с. 222─262; 7, с. 186─188, 224─247, 257─258.

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ. ОБМЕН ГЛИКОГЕНА И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ.

ВЫДЕЛЕНИЕ ГЛИКОГЕНА ИЗ ПЕЧЕНИ. КАЧЕСТВЕННЫЕ

РЕАКЦИИ НА ГЛИКОГЕН

Цель занятия. Ознакомиться с химической природой, свойствами и механизмами синтеза и распада гликогена.

Этапы самостоятельной работы

Изучить особенности переваривания и всасывания продуктов распада углеводов в желудочно-кишечном тракте. Обратить внимание на химическую природу и биологическую роль гликогена, биосинтез его в тканях, мобилизацию и механизмы регуляции обмена гликогена в тканях. Ознакомиться с методом выделения гликогена из печени и качественными реакциями, характерными для гликогена.

Вопросы для самопроверки и задания

1. Перечислите ферменты, участвующие в переваривании углеводов, в желудочно-кишечном тракте. К какому классу относятся эти ферменты?

2. В чем отличие расщепления гликогена в желудочно-кишечном тракте от распада гликогена в печени и в мышцах?

3. Назовите компоненты, необходимые для всасывания моносахаридов из полости кишечника?

4. Какое максимальное количество гликогена может отложиться в печени человека?

5. Какова роль гликогена в организме? Укажите ключевые ферменты гликогенеза и гликогенолиза?

6. Каков механизм активации фосфорилазы и гликогенсинтетазы?

7. Какой фермент способствует разветвлению молекулы гликогена?

8. Укажите типы связей между остатками глюкозы в молекуле гликогена.

9. Напишите уравнения реакций синтеза гликогена из глюкозы. Укажите ферменты и коферменты.

10. Напишите реакции мобилизации гликогена. Укажите ферменты, участвующие в этом процессе.

11. Что такое «гликогенозы» и «агликогенозы»? Каковы их причины.

Для самоподготовки требуется 2 ч, для оформления протоколов опытов –

20 мин, для самопроверки – 40 мин.

Литература: 1, с. 319─327, 361; 2, с. 297─315, 316─333; 3, с. 122─129; 7, с. 248─254, 260─263, 268─273.