Занятие 10 Биологическое окисление

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: познакомить студентов с разновидностями биологического окисления, их механизмами.

Вопросы для подготовки к занятию:

1. Современное представление о механизме биологического окисления. Субстраты биологического окисления. Стадии (фазы) биологического окисления - этапы унификации энергетического материала

2. Ферменты биологического окисления. Классификация по химической природе, характеру действия:

пиридинзависимые дегидрогеназы, представители;

флавинзависимые дегидрогеназы, представители;

цитохромная система ферментов (b, с₁, с, аа₃ - цитохромоксидаза).

3. Тканевое дыхание – терминальный этап биологического окисления. Роль кислорода в процессе тканевого дыхания.

4. Структура дыхательных цепей (ЦПЭ). Редокс-потенциалы компонентов дыхательных цепей.

5. Окислительное фосфорилирование – главный механизм синтеза АТФ в аэробных условиях. Сопряжение процессов окисления и фосфорилирования. Представление о хемиосмотической (протондвижущей) теории Митчелла. Коэффициент фосфорилирования ( Р/О)

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

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

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

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

видов биологического «топлива», образующего ацетил- СоА (схема реакций).

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

Домашнее задание

Решить ситуационные задачи и ответьте на вопросы:

1.Какие нарушения процессов биологического окисления можно ожидать при авитаминозе РР? Возможны ли пути эндогенной компенсации этих нарушений?

3.Выпишите реакции ЦТК, катализируемые первичными пиридинзависимыми дегидрогеназами, подсчитайте энергетический эффект, сопряженный стканевым дыханием.

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

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

6.Докажите биологическую полезность разобщения окисления от фосфорилирования.

7.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.

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

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

Ответьте на вопросы тестовых заданий

Выберите правильные ответы.

Метаболизм представляет собой совокупность химических реакций, в результате которых происходит:

1. распад органических веществ в клетках до углекислого газа и воды

2. трансформация энергии органических веществ в энергию макроэргических связей

3. синтез структурно – функциональных компонентов клетки

4. превращение пищевых веществ в соединения, лишенные видовой специфичности

5. использование энергии катаболических процессов для обеспечения функциональной активности организма

Выберите правильные ответы.

Конечные продукты метаболизма

1. аминокислоты

2. вода

3. глюкоза

4. мочевина

5. углекислый газ

Выберите правильный ответ.

Субстратами биологического окисления могут быть:

1- крахмал, гликоген, лактоза, липиды пищи

2- собственные белки крови и тканей

3- нуклеиновые кислоты и другие высокомолекулярные соединения

1. аминокислоты, глюкоза, ВЖК, оксикислоты, глицерол

Выберите правильные ответы.

Ферменты тканевого дыхания различаются:

1- химическим строением кофакторов

2- величиной редокс-потенциала

3- механизмом действия

1. принадлежностью к разным классам ферментов

Выберите правильные ответы.

Типы дыхательных цепей различаются:

1- субстратами окисления

2. числом участвующих ферментов

3. величиной редокс-потенциала окисляемого субстрата

4. локализацией в органоидах клетки

Выберите правильные ответы.

Сопряжение окисления с фосфорилированием становится невозможным:

1. при нарушении целостности митохондрий

2. при действии на митохондрии особых липофильных веществ

3. при полном восстановлении кислорода

Выберите правильные ответы.

Биологической сущностью I стадии биологического окисления является

1. образование более сложных молекул

2. включение I общего пути катаболизма

3. образование центрального ключевого метаболита – ацетил-КоА

4. участие исключительно окислительно-восстановительных процессов

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

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

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

Выберите правильный ответ.

Основной механизм синтеза АТФ в организме:

1. окислительное фосфорилирование

2. субстратное фосфорилирование

3. перефосфорилирование

. Выберите правильный ответ.

Выберите ферменты, катализирующие реакцию, непосредственно сопряженную с синтезом АТФ в митохондриях:

1. АТФ-синтаза

2. НАДНН⁺ – дегидрогеназа

3. QН₂ - дегидрогеназа

4. НАД- зависимая - дегидрогеназа

5. цитохромоксидаза

. 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 и мышечной тканях

Выберите правильные ответы.

Выберите вещества, которые могут уменьшить коэффициент Р/О

1. малат

2. 2,4- динитрофенол

3. сукцинат

4. цитрат

5. жирные кислоты

Выберите правильные ответы.

Ферменты класса оксидоредуктаз:

1. простые ферменты

2. холоферменты

3. мультиферментные комплексы

4. переносчики электронов

5. находятся только в цитозоле клетки

6. находятся в митохондриях и цитозоле

Установите правильную последовательность расположения ферментов в дыхательной цепи при окислении изоцитрата:

1. цитохром в

2. СоQ (убихинон)

3. первичная НАД⁺-зависимая дегидрогеназа

4. цитохром с

5. цитохром с₁

6. цитохромоксидаза аа₃

7. НАДНН⁺-ДГ ( ФМН-зависимая)

Выберите правильные ответы.

В присутствии разобщающих веществ в митохондриях продолжается:

1. потребление кислорода

2. окисление субстратов

3. синтез АТФ

4. образование тепла

Выберите правильные ответы.

В процессе тканевого дыхания происходит:

1. окисление восстановленных кофакторов

2. транспорт водорода (электронов и протонов) от окислемых субстратов на

кислород воздуха

3. образование конечного продукта биологического окисления СО₂

4. восстановление кислорода (полное)

5. образование конечного продукта биологического окисления – эндогенной

воды

6. максимальное извлечение энергии из окисляемых субстратов

7. использование газообразного водорода

Выберите правильный ответ.

Интенсивность тканевого дыхания в митохондриях зависит

1. исключительно от количества субстратов в клетке

2. от концентрации фосфорной кислоты

3. от отношения концентрации АТФ/ АДФ+ Р_н

Установите правильную последовательность расположения ферментов в дыхательной цепи при окислении сукцината:

1 -СоQ (убихинон)

2. -цитохром в

3. -первичная анаэробная ФАД-зависимая дегидрогеназа

4. -цитохром с

5. -цитохром с₁

6. -цитохромоксидаза аа₃

Выберите правильный ответ.

Сколько молей АТФ может синтезироваться при окислении 1 моль пирувата до Ацетил – КоА

1. 3 моль

2. 5 моль

3. 12 моль

4. 15 моль

Выберите правильные ответы.

Выберите регуляторные ферменты цитратного цикла:

1. цитратсинтаза

2. малатдегидрогеназа

3. изоцитратдегидрогеназа

4. сукцинатдегидрогеназа

5. альфа-кетоглутаратдегидрогеназа

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1.Лекции по биохимии

2.Северин Е.С. Биохимия. М. 2003

3.Северин Е. С. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

4.Северин Е.С. Биохимия. М. 2003

5.Березов Т.Т., Коровкин В.Ф. Биологическая химия, 1982.

6.Строев В.А. Биологическая химия. 1986

7.Николаев А.Я. Биологическая химия.1989

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Мак-Мюррей Обмен веществ у человека.

2. Николс Д.ДЖ. Биоэнергетика. Введение в химиосмотическую теорию.1985

3. Лифшиц Р.И., Рябинин В.Е. Механизмы биологического окисления. 1992

4. Кучеренко Н.Е. и пр. Биохимия.1988.

5. Лифшиц Р.И., Рябинин В.Е. Механизмы биологического окисления (учебно-методическое пособие по биохимии) 1992.