Занятие 8 («Тканевое дыхание, локализация и участники процесса»)

Цель: ознакомиться с важнейшим механизмом биологического окисления – тканевым дыханием, структурой и локализацией ферментов этого процесса, с механизмами транспорта протонов и электронов по дыхательной цепи, фактором, определяющим направление переноса.

Студент должен знать:

1. В какой роли выступает в процессе тканевого дыхания окисляемый субстрат.

2. Что представляют собой акцепторы-донаторы протонов и электронов в дыхательной цепи, их структуру, последовательность взаимодействия,

3. Чем определяется направление транспорта протонов-электронов; компоненты структуры простетических групп дегидрогеназ, определяющие их способность транспортировать электроны и протоны.

4. Водородтранспортный и электронтранспортный участки дыхательной цепи, множественность форм электронтранспортных компонентов, чем отличаются неаутооксидабельные и аутооксидабельные компоненты.

5. Локализацию энзимов тканевого дыхания, последовательность их расположения во внутренней мембране митохондрии.

6. О свойстве внутренней мембраны относительно Н-ионов, структуру и роль протонного канала.

7. Значение некоторых витаминов в транспорте протонов и электронов.

8. Отличия в механизмах дегидрирования насыщенных, ненасыщенных соединений, спиртов, альдегидов, кетонов и аминокислот.

.Студент должен уметь:

1. о ведущей роли биологического окисления в поддержании энергетического обмена,

2. Опознать по структуре кофермента дегидрогеназ их место в дыхательной цепи.

3. Составить схему локализации и функционирования дыхательной цепи.

4. Изобразить схему того структурного компонента митохондрий, в котором располагаются энзимы дыхательной цепи, указать на схеме элементы протонного канала

5. Уметь изображать структурные формулы важнейших макроэргических соединений живой природы.

6. Показать на фрагментах структурных формул насыщенных и ненасыщенных соединений, спиртов, альдегидов и кетонов ход их дегидрирования.

Студент должен получить представление:

1) о значении нарушений биологического окисления в развитии некоторых патологических состояний,

3) о патологических состояниях, ведущих к нарушению энергетического обмена..

Сведения из базовых дисциплин, необходимые для изучения темы:

1) основные положения термодинамики,

2) представления об окислительно-вос­ста­новительном потенциале,

3) о принципах определения окислительно-восстановительного потенциала invitro.

Аудиторная работа. Лабораторная работа (сопоставление окислительно-восстанови­тель­ного потенциала рибофлавина и метиленовой сини).

Ход работы. В пробирку внести 4 - 5 капель воды, одну каплю взвеси рибофлавина и по каплям добавлять раствор красителя «метиленовый синий» до появления синего или зеленовато-синего окрашивания раствора. Затем внес­ти в пробирку гранулу цинка и 2 капли концентрированной соляной кислоты. Начинается выделение пузырьков водорода. По мере насыщения раствора водородом окислительно-восстановительный потенциал смеси постепенно снижается, и происходит восстановление рибофлавина и метиленового синего. Восстановление всего имеющегося метиленового синего (Е - 0,11) происходит раньше, чем восстановление значительной части рибофлавина (Е - 0,20), поэтому окраска жидкости переходит последовательно в зеленый, желто-зеленый, желтый и, наконец, бледно-желтый или розовый цвет.

Бледно-желтую жидкость слить в другую пробирку и наблюдать изменение окраски. Водород в жидкость больше не поступает, а ранее растворенный в ней водород частично уходит в атмосферный воздух, отчасти переносится через рибофлавин и метиленовый синий на кислород воздуха. В связи с этим окислительно-восстано­ви­тель­ный потенциал, постепенно повышается. После расходования водорода в растворе начинается окисление восстановленного рибофлавина, он передает водород через метиленовый синий на кислород и приобретает желтую окраску (раствор желтеет). Затем начинается окисление восстановленного (т.е. бесцветного) метиленового синего - раствор становится вначале зеленым, а затем синим.

В протоколе работы записать схему переноса водорода в изучаемой системе.