Тема 2. Введение в метаболизм. Биологическое окисление. Регуляция метаболических процессов
2.1. Кортизол легко проходит плазматическую и ядерную мембраны и, образуя комплекс с белком, влияет на генетический аппарат гепатоцитов. Как влияет гормон на процесс транскрипции, если известно, что под влиянием кортизола повышается скорость синтеза глюкозы из неуглеводных субстратов - аминокислот, пирувата и др. следующим путем:
2.2. Если кальмодулин добавить к фосфодиэстеразе, то это не отразится на скорости превращения цАМФ в АМФ. Однако если к этой системе добавить ионы Са2+, то активность фосфодиэстеразы повысится. Почему?
2.3. Добавление адреналина к препарату клеток мышечной ткани приводит к увеличению активности гликогенфосфорилазы. Если клетки отцентрифугировать при высокой скорости, а затем в надосадочную жидкость добавить адреналин, то увеличения фосфорилазной активности не наблюдается. Дайте пояснение.
2.4. Больному, страдающему хроническим инфекционно-аллергическим заболеванием, в течение длительного времени назначали преднизолон (аналог кортизола). После улучшения больной резко прекратил прием препарата, но у него появились симптомы гипокортицизма. Чем объяснить ухудшение?
2.5. Длительный отрицательный эмоциональный стресс, сопровождающийся выбросом катехоламинов, может вызвать заметное похудание. Каков механизм похудания в данном случае?
2.6. Непосредственно в реакциях цикла Кребса кислород не участвует. Объясните, почему цикл Кребса ингибируется в отсутствии кислорода.
2.7. После перенесенного тяжелого заболевания у больного наблюдались похудение, упадок сил, повышенная утомляемость, сердцебиение, одышка. Врач порекомендовал больному витамины группы В. Обоснуйте назначение врача.
2.8. При изучении тканевого дыхания мышц in vitro в качестве субстрата окисления использовали сукцинат. Дополнительное введение в эту среду малоновой кислоты прекращало поглощение кислорода и приводило к накоплению промежуточного метаболита цикла Кребса. Какова причина остановки дыхания? Возможно ли снять вызванное малонатом ингибирование? Если да, то каким образом?
2.9. Увеличение концентрации АТФ и НАДН2 приводит к уменьшению скорости цикла трикарбоновых кислот. Активность каких ферментов снижается при увеличении концентрации АТФ и НАДН2 в клетке? Каков механизм ингибирующего эффекта?
2.10. В гомогенат печени, использующей в качестве субстрата окисления глюкозу, внесли ингибитор цитохрома аа3. Как изменится эффективность синтеза АТФ, концентрация молочной кислоты, выделение углекислоты?
2.11. У новорожденных детей в области шеи и верхней части спины имеется особая жировая ткань - "бурый жир", который у взрослых отсутствует. Бурая окраска зависит от высокого содержания митохондрий. В митохондриях бурого жира на каждый атом поглощенного кислорода образуется менее одной молекулы АТФ. Какой физиологической функцией определяется низкое значение Р/О в буром жире новорожденных?
2.12. У больного с повышенной функцией щитовидной железы наблюдается уменьшение веса, мышечная слабость, утомляемость, субфебрильная температура, повышенная раздражительность. Объясните причины наблюдаемых симптомов заболевания.
2.13. Длительное использование разобщающего агента 2,4-динитрофенола как препарата в борьбе с ожирением имело негативные последствия: развивалось недомогание, повышалась температура тела, в некоторых случаях наблюдался летальный исход. На чем основывалось применение 2,4-динитрофенола в качестве препарата, снижающего массу тела? Объясните причины развивающихся осложнений.
2.14. При дефиците витаминов группы В возможно снижение процесса окислительного декарбоксилирования пирувата. Объясните причину этого снижения.
2.15. В суспензию митохондрий добавили малат и АДФ. Как будет изменяться концентрация этих веществ при инкубации?
2.16. В суспензию митохондрий добавили малат и АДФ. Поглощение кислорода, начавшееся сразу после добавления малата и АДФ, через некоторое время прекратилось. Почему? Затем к пробе добавили раствор гексокиназы и глюкозы – поглощение кислорода вновь началось. Почему?
2.17. В эксперименте к гомогенату, содержащему все ферменты цитратного цикла и дыхательной цепи, добавляли ацетил КоА. Что покажет определение концентраций оксалоацетата и ацетил КоА до и после инкубации? Происходило ли увеличение содержания оксалоацетата? Объясните роль оксалоацетата в этом процессе. Изменилось ли содержание ацетил КоА?
2.18. Как влияет энергетический потенциал клетки (АДФ/АТФ) на скорость цикла трикарбоновых кислот? Ответ обоснуйте. Напишите реакции цикла, чувствительные к изменению энергетического потенциала.
2.19. В физиологических условиях температура тела человека выше температуры окружающей среды (36.6оС против 20оС). Объясните, чем обусловлена эта разница? Какую роль в этом играют митохондрии?
2.20. При выделении митохондрий и использовании их для изучения скорости окислительного фосфорилирования к буферной системе, содержащей окисляемый субстрат, АДФ и Н3РО4, обычно добавляют небольшое количество чистого цитохрома с, выделенного из любого источника. Почему необходимо добавлять цитохром с и почему его не обязательно выделять из того же источника, что и митохондрии?
2.21. Человек за сутки расходует 12800 кДж энергии, половина которой используется как тепловая, а другая половина – для выполнения механической и др. видов работ. Какая масса углеводов и жиров должно подвергнуться полному распаду в организме для покрытия суточной потребности в энергии, сколько молей АТФ при этом образуется, если, считать, что 2/3 энергии поставляет распад углеводов, а 1/3 энергии организм получает за счет распада жиров?