Биологическая химия. Учебно-методическое пособие

а) энергетический эффект превращения сукцинил-КоА в янтар- ную кислоту в цикле три- и дикарбоновых кислот;

б) энергетический эффект превращения а-кетоглутаровой кисло- ты в сукцинил-КоА в цикле три- и дикарбоновых кислот.

32. Сопоставьте два утверждения или показателя (обозначены буквами А и Б), приведенные в каждом пункте раздела, и дайте ответ в форме: А>Б, Б>А; А=Б:

а) энергетический эффект превращения фумаровой кислоты в ща- велевоуксусную кислоту в цикле три- и дикарбоновых кислот;

б) энергетический эффект превращения изолимонной кислоты в α-кетоглутаровую кислоту в цикле три- и дикарбоновых кислот.

33.Напишите уравнение реакции образования и распада дисаха- рида лактозы.

34.Что называется процессом гликолиза? Напишите суммарное уравнение процесса гликолиза.

35.Напишите уравнение реакции образования глюкозо-6-фосфа- та при гликолизе. Какой фермент катализирует эту реакцию?

36.Какой фермент принимает участие в образовании фрукто- зо-1,6-дифосфата в процессе гликолиза? Напишите уравнение реак- ции.

37.Напишите уравнение реакции образования при гликолизе D-глицеральдегид- β-фосфата. Какие ферменты принимают участие

вэтой реакции?

38.Напишите уравнение реакций образования в процессе глико- лиза 3-фосфоглицерата. Какие ферменты принимают участие в этих реакциях?

39.Напишите реакции возможных путей биосинтеза и распада са- харозы.

40.Напишите уравнение реакций превращения гликогена в глю- козо-6-фосфат при гликогенолизе. Какие ферменты катализируют эти превращения?

41.Напишите уравнение реакции образования при спиртовом брожении этанола из глицеральдегид-3-фосфата. Какие ферменты участвуют в этом процессе?

42.Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей

схеме превращений: С6Н12О6 → Х → СН3СООН. Определите неиз- вестное вещество X.

81

43.Напишите уравнение реакций получения в процессе глико- лиза L-лактата из 3-фосфоглицерата. Какие ферменты принимают участие в этих реакциях?

44.Напишите уравнение реакции биосинтеза гликогена из фрук- тозо-1-фосфата. Какие ферменты и коферменты принимают участие

вэтом процессе?

45.Напишите уравнения реакций пентозофосфатного цикла, свя- занные с образованием НАДФН. Какие ферменты катализируют эти реакции?

46.Напишите суммарное уравнение спиртового брожения.

47.Какую реакцию катализирует фермент пентозофосфатного пути превращения глюкозы – трансктолаза? Напишите уравнение реакции.

48.На каких этапах превращения цикла Кребса происходят реак- ции дегидрирования:

а) цитрата в цис-аконитат; б) цитрата в изоцитрат;

в) окисления α-кетоглутарата; г) малата в оксалоацетат;

д) сукцината в фумарат; е) фумарата в малат; ж) изоцитрата в α-кетоглутарат.

49.Напишите уравнение реакции окислительного декарбоксили- рования изоцитрата. Сколько молекул АТФ может синтезироваться при условии сопряжения этой реакции с фосфорилированием АДФ?

50.Распад полисахаридов идет или при гидролизе, или при фос- форолизе. В случае гидролиза по месту разрыва эфирной связи при- соединяются элементы воды, при фосфоролизе отщепляется остаток

глюкозы от невосстанавливающегося конца молекулы и образуется с молекулой фосфата глюкозо-1-фосфат. Напишите уравнение реак- ции гидролиза крахмала (только четыре звена молекулы крахмала).

51.Напишите уравнение гидролиза клетчатки под влиянием фер- мента целлюлазы. Этот фермент имеется в организме древесного жучка, поэтому последний может питаться древесиной, расщепляя клетчатку до глюкозы.

52.Сахароза при участии фосфорилазы подвергается фосфороли-

зу: сахароза+ Н3РО4 →α-О-глюкозо-1-фосфат + β-D-фруктофураноза.

Напишите полное уравнение реакции в соответствии с приведенной

схемой (формулы напишите в виде циклических формул Хеуорса).

82

53.Фермент глюкозодегидрогеназа действует на β-D-глюкозу:

D-глюкоза + НАДФ → D-глюконо-6-лактон + НАДФН2. Напишите уравнения окисления β-D-глюкозы.

54.Под влиянием фермента галактокиназы D-галактоза образует фосфорный эфир за счет переноса фосфатной группы с АТФ: галак- тоза + АТФ → галактоза-1-фосфат + АДФ. Напишите уравнение этой реакции.

55.Фосфофруктокиназа катализирует перенос фосфатной груп- пы: фруктозо-6-фосфат + АТФ → D –фруктоза-1,6-дифосфат + АДФ. Напишите уравнение этой реакции, обозначив вещества полными формулами.

56.Фермент фосфофруктокиназа катализирует превращение: фруктозо-1-фосфат + АТФ → фруктозо-1,6-дифосфат + АДФ. Напи- шите уравнение этой реакции.

57.При каталитическом действии глюкозо-1-фосфатфосфо- дисмутазы происходит реакция, выражаемая следующей схемой: L-глюкозо-1-фосфат + D-глюкозо-1-фосфат → глюкозо-1,6-дифос- фат + D-глюкоза. Напишите уравнение этой реакции.

58.Синтез полисахаридов (гликогена) в организме происходит за счет молекул глюкозы в их активизированной форме – УДФ-глю- козы. Напишите полное уравнение ферментативного образования УДФ-глюкозы в соответствии со схемой: АТФ + УДФ + АДФ + УТФ + глюкозо-1-фосфат → УДФ-глюкоза + Н3РО4

59.Сахароза в растениях и у высших организмов синтезируется в соответствии со следующей схемой: УДФ-глюкоза + D-фруктоза → сахароза + УДФ. Напишите полное уравнение этой реакции.

60.Спиртовое брожение идет аналогично процессу анаэробно- го превращения глюкозы в тканях, только на предпоследнем этапе пировиноградная кислота декарбоксилируется, превращаясь в ук- сусный альдегид, который под влиянием дегидрогеназы этилового спирта забирает два атома водорода от НАД и, восстанавливаясь, образует этиловый спирт. Напишите уравнение реакции восстанов- ления уксусного альдегида в этиловый спирт.

61.Активным донором глюкозильных остатков при синтезе диса- харов является уридиндифосфоглюкоза. Напишите уравнение реак- ции в соответствии со схемой: Уридиндифосфоглюкоза + D-фрукто- за → сахароза + уридиндифосфат.

83

62.Мальтоза синтезируется в организме бактерий. Напишите уравнение реакции в соответствии со схемой: α-D-глюкозо-1-фосфат

+глюкоза → мальтоза + Н3РО4.

63.Полисахариды получаются путем наращивания глюкозильных остатков на конец растущей цепи полисахарида подобно синтезу дисахаридов. Напишите уравнение реакции синтеза трисахарида из мальтозы и УДФ-глюкозы. (Наращивание происходит на невосста- навливающемся конце полисахарида.)

64.Напишите уравнение реакции синтеза трисахарида из сахаро- зы и уридиндифосфоглюкозы.

65.Напишите уравнение реакции синтеза трисахарида из лактозы и уридиндифосфоглюкозы.

66.Составьте, включая необходимые процессы фосфорилирова- ния, суммарные уравнения реакций превращения:

а) D-фруктозы в молочную кислоту;

б) D-маннозы в 2-фосфоенолпировиноградную кислоту; в) глюкозо-1,6-дифосфата в этанол и оксид углерода (IV).

67.Напишите суммарное уравнение реакции превращения фрук- тозо-1,6-дифосфата в 2-фосфоенолпировиноградную кислоту в при- сутствии арсенита, если известно, что последний ингибирует реак- ции фосфорилирования.

68.Фруктозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат, глюкозо-6-фос- фат, 3-фосфоглицериновая кислота, фосфодиоксиацетон, 3-фосфо- гли-цериновый альдегид, 2-фосфоенолпировиноградная кислота, 2-фосфо-глицериновая кислота – поставьте эти соединения в поряд- ке их превращения по схеме дихотомического пути распада глюкозо- 6-фосфата.

69.Напишите суммарное уравнение реакции превращения глюко- зы в рибозо-5-фосфат.

70.Напишите суммарное уравнение реакций ресинтеза глюкозо- 6-фосфата из рибулозо-5-фосфата при апотомическом распаде угле- водов.

71.Напишите суммарное уравнение реакции окисления лимонной кислоты в цикле три- и дикарбоновых кислот, зная, что сукцинатде- гидрогеназа полностью ингибирована малоновой кислотой.

72.Составьте суммарное уравнение реакции биосинтеза глюкозы из пировиноградной кислоты.

84

73.Составьте суммарное уравнение реакции биосинтеза глюкозы из лимонной кислоты.

74.Составьте суммарное уравнение реакций наращивания поли- гликозидной цепочки гликогена на один остаток глюкозы, если по- следняя возникла из пировиноградной кислоты.

Задачи

1.Из чего можно получить больше этилового спирта: на 1 кг глю- козы или 1 кг крахмала при условии, что все реакции протекают ко- личественно?

2.Определите значение дыхательного коэффициента (отношение

объемов образующегося СО2 и поглощаемого кислорода СО2/О2) при полном окислении:

3.В аэробных условиях окисление 1 моля пирувата до ацетил- S-KoA сопровождается появлением 259,56 кДж свободной энергии. Тот же процесс с участием системы дыхательных ферментов в мито- хондриях сопровождается появлением 165,06 кДж свободной энер- гии на 1 моль и сопряженным синтезом АТФ. Рассчитайте долю (в процентах) аккумулированной в АТФ энергии.

4.Рассчитайте долю (в процентах) аккумулированной в АТФ энергии, если известно, что при полном окислении 1 моля глюкозы появляется 2883,3 кДж свободной энергии, и что совместно с про-

цессом окисления одной молекулы глюкозы по апотомическому пути синтезируется 35 молекул АТФ.

5.В процессе гликолиза на 1 моль глюкозы высвобождается 199080 Дж, при спиртовом брожении на 1 моль распавшейся глю- козы высвобождается 235620 Дж. В каждом случае 61200 Дж выс- вободившейся энергии запасается в макроэргических связях 2 молей АТФ. Рассчитайте коэффициенты полезного действия спиртового брожения и гликолиза.

6.Полное окисление 1 моля ацетил-КоА в цикле трикарбононых кислот сопровождается высвобождением 903,84 кДж энергии. В слу- чае сопряжения процесса окисления ацетил-КоА с окислительным фосфорилированием высвобождается 516,26 кДж:

85

а) рассчитайте количество энергии, аккумулированной в макроэр- гических связях АТФ;

б) найдите число синтезированных молекул АТФ; в) определите, какая часть (в процентах) от общего количества

энергии, высвобождающейся при полном окислении ацетил-КоА, ак- кумулируется в АТФ.

7.Образовавшийся ацетилкоэнзим А включается в окислитель- ный процесс, происходящий в тканях. Этот процесс протекает как циклический при участии дикарбоновых кислот, которые играют роль катализаторов. Напишите последовательно все уравнения ре- акций цикла Кребса, включите в уравнения все участвующие в про- цессе вещества (НАД, НАДФ, кофермент). Суммируйте уравнения реакций.

8.Дыхательный коэффициент есть отношение объемов образу- ющегося углекислого газа и поглощаемого кислорода. Определите величину дыхательного коэффициента при полном окислении:

а) глюкозы; б) пировиноградной кислоты;

в) щавелево-уксусной кислоты; г) α-кетоглутаровой кислоты; д) лимонной кислоты.

9.Реакции, связанные с ассимиляцией углекислого газа у зеленых растений, были детально изучены с помощью радиоактивной метки. Зеленый лист в течение короткого отрезка времени освещали в при-

сутствии 14СО2, а затем выделяли из него: а) глюкозо-6-фосфат; б) рибозо-5-фосфат;

в) 3-фосфоглицериновый альдегид. Отметьте, в каких позициях в указанных соединениях окажется метка.

Тестовые задания

1. Выберете положения, правильно характеризующие физиологи- ческое значение катаболизма глюкозы:

а) синтезируется АТФ — донор энергии в биологических процессах; б) промежуточные вещества используются в реакциях анаболизма; в) катаболизм глюкозы может протекать как в аэробно, так и ана- эробно и служить источником АТФ для клеток в разных физиологи-

ческих условиях;

86

г) аэробный распад глюкозы может происходить только в клетках печени.

2.Ферментами гликолиза являются ферменты: а) гликогенфосфорилаза; б) сахараза (инвертаза); в) фосфофруктокиназа; г) пируваткиназа; д) лактатдегидрогеназа.

3.Фермент, который катализирует расщепление фруктозо-1,6-ди- фосфата на две триозы:

а) триозофосфатизомераза; б) фруктозодифосфатальдолаза; в) гексокиназа; г) фосфофруктокиназа.

4.Фермент, который катализирует превращение фруктозо-6-фос- фата в глюкозо-6-фосфат:

а) фосфофруктокиназа; б) фосфоглюкомутаза; в) фосфоглюкоизомераза;

г) триозофосфатизомераза; д) енолаза.

5.Фермент, который принимает участие в образовании глюкозо- 1-фосфата из крахмала:

а) амилаза; б) фосфорилаза;

в) фосфоглюкоизомераза; г) фосфоглюкомутаза.

6.Количество макроэргических связей, образующееся при пол-

ном окислении молекулы D-галактозы до СО2 и Н2О:

а) 12; г) 36;

7. При полном окислении сахарозы образуется АТФ:

8. При окислительном декарбоксилировании пирувата в аэробных условиях синтезируется конечный продукт:

87

а) снижение потребления глюкозы и прекращение накопления

лактата в связи с началом дыхания или же торможение гликолиза дыханием;

б) торможение окисления D-глицеральдегид-3-фосфата синиль- ной кислотой;

в) торможение процесса окислительного фосфорилирования на уровне субстрата при гликолизе.

10.Ферменты пищеварительного тракта, принимающие участие в превращении гликогена и крахмала до молекул глюкозы:

а) β-амилаза; б) α-амилаза, мальтаза; в) α-амилаза;

г) g-амилаза, β-галактозидаза; д) β-амилаза, β-фруктозидаза.

11.Реакцию биосинтеза гликогена катализирует фермент:

а) α-1,6-глюкозидаза; б) гликогенфосфорилаза; в) гликогенсинтаза;

г) гликогенфосфорилаза и фосфоглюкомутаза. 12. Конечным продуктом гликолиза является:

в) пируват и лактат;

13. Конечными продуктами маслянокислого брожения являются соединения:

а) пируват и СО2; б) бутират и СО2;

в) бутират и Н2; г) бутират; 2СО2 и 2Н2;

д) бутират, СО2 и 2Н2.

14. Из перечисленных утверждений выберите правильное:

а) гликолиз и спиртовое брожение – процессы, резко различаю- щиеся между собой;

88

б) гликолиз – это основной процесс, обеспечивающий организм энергией;

в) начальной стадией гликолиза и гликогенолиза является образо- вание глюкозофосфорных эфиров;

г) начальная реакция гликогенолиза – образование глюкозо- 1-фосфата;

д) гликогенфосфорилаза – один из ферментов гликогенолиза. 15. Из перечисленных утверждений выберите правильное:

а) окисление ацетальдегида при спиртовом брожении катализи- руется ферментом алкогольдегидрогеназой, коферментом которого является НАД+;

б) декарбоксилирование пирувата при спиртовом брожении тре- бует присутствия тиаминпирофосфата;

в) НАДН в основном синтезируется при апотомическом превра- щении глюкозы;

г) наиболее устойчивые конформации пиранозного цикла моноса- харидов – креслообразные;

д) одним из факторов активации фосфорилазы В является 5-цАМФ.

16.Реакция АТФ + глюкоза → АДФ + 4-глюкозо-6-фосфат осу- ществляется при участии:

а) альдолазы; б) фосфоглюкомутазы; в) фосфорилазы;

г) фруктокиназы; д) глюкокиназы.

17.Ферментом, не участвующим в гликолизе, является:

а) альдолаза; б) фосфорилаза; в) енолаза;

г) пируваткиназа; д) фосфофруктокиназа.

18. Для превращения фруктозо-6-фосфата во фруктозе-1,6-дифос- фат, кроме соответствующего фермента, необходим:

89

19.Распад фруктозо-1,6-дифосфата на две фосфотриозы катали- зирует фермент:

а) енолаза; б) альдолаза;

в) триозофосфатизомераза; г) фруктозодифосфатаза; д) глюкозофосфатизомераза.

20.Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кис- лоты осуществляется при участии:

а) только тиаминпирофосфата; б) только ФАД; в) только липоевой кислоты;

г) только коэнзима А; д) всех перечисленных коферментов.

21.Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кис- лоты в аэробных условиях заканчивается образованием:

а) ацетил-КоА; б) молочной кислоты;

в) α-кетоглутаровой кислоты; г) фумаровой кислоты; д) лимонной кислоты.

22.Метаболитом цикла три- и дикарбоновых кислот является:

а) пировиноградная кислота; б) уксусная кислота; в) пропионовая кислота;

г) β-оксимасляная кислота; д) изолимонная кислота.

23. В цикле три- и дикарбоновых кислот не наблюдается реакция: а) дегидратация лимонной кислоты с образованием циc-аконито-

вой кислоты; б) окислительного декарбоксилирования α-кетоглутаровой кисло-

ты с образованием сукцинил-КоА:

в) гидратации фумаровой кислоты; г) декарбоксилирования лимонной кислоты с образованием окса-

лосукцината; д) дегидрирования янтарной кислоты.

90