Задача 2.

Бактерии в корневых клубеньках находятся в симбиозе с растением: растение поставляет АТФ и восстановительные эквиваленты, а бактерии-ионы аммония, получаемые путем восстановления атмосферного азота. На это восстановление затрачивается большое количество АТФ. Поэтому эти бактерии и потребляют так много АТФ.

Занятие 19. Тканевое дыхание и окислительное фосфорилирование (семинар).

Цель занятия. Закрепить представления о связи энергетического обмена с анаболическими и катаболическими процессами обмена веществ в организме. Усвоить узловые вопросы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.

Содержание занятия:

– контроль выполнения заданий по самоподготовке;

– выполнение заданий тестового контроля;

– упражнения в написании структур макроэргических соединений, коферментов ряда оксидоредуктаз, схем процессов биологического окисления и механизмов аккумуляции энергии;

– решение ситуационных задач;

– участие в выступлении и обсуждении реферативных сообщений;

– контроль усвоения темы путем устного собеседования с преподавателем.

Примерные темы реферативных сообщений по УИРС:

1. Теории сопряжения окисления и фосфорилирования.

2. Ингибиторы передачи электронов по дыхательной цепи.

3. Разобщители окислительного фосфорилирования.

4. Окислительное фосфорилирование у бактерий.

Методические указания к самоподготовке

Для лучшего логического усвоения темы ответьте на следующие вопросы и выполните задания:

1. Кратко законспектируйте из учебника содержание гипотез и теорий Лавуазье и Шейнбайха, Баха, Палладина, Виланда.

2. Что мы понимаем под процессами биологического окисления и тканевого дыхания в настоящее время?

3. Схематически представьте последовательность ферментов дыхательной цепи во внутренней мембране митохондрий.

4. Объясните, что такое первичные и вторичные, аутооксидабельные и неаутооксидабельные дегидрогеназы.

5. Напишите структурные формулы НАД⁺, НАДФ⁺, ФМН, ФАД и схематически представьте их взаимодействие с субстратами окисления.

6. Напишите структуру и реакцию восстановления и окисления убихинона.

7. Перечислите цитохромы дыхательной цепи митохондрий и выпишите особенности их структуры и биологическую роль.

8. Напишите структуру простетической части цитохрома С.

9. Напишите схематически последовательность реакций в дыхательной цепи митохондрий.

10. Укажите дыхательные комплексы и участки переноса водорода и раздельного транспорта электронов и протонов.

11. Выделите пункты наибольшей разности редокс-потенциалов ферментов дыхательной цепи и напишите количество энергии, выделяемой в этих пунктах, в кдж/моль.

12. Схематически изобразите строение митохондрии и «элементарных частиц» внутренней мембраны, указав расположение ферментов дыхания и АТФ-синтетазы

13. Сформулируйте смысл электрохимической концепции механизма окислительного фосфорилирования (Митчелл, Скулачев).

14. Укажите на изображенной вами схеме дыхательной цепи пункты сопряжения окисления и фосфорилирования и рассчитайте количество килоджоулей, аккумулированных в виде АТФ и рассеянных в виде тепла при окислении двух атомов водорода в полной цепи энергетического окисления.

15. Имейте четкое представление о смысле стехиометрического коэффициента P/O. Рассчитайте значение коэффициента P/O при окислении яблочной и при окислении янтарной кислот.

16. Дайте определение понятию «разобщение», выпишите примеры разобщителей.

17. Объясните, почему цикл трикарбоновых кислот называют основным энергетическим котлом. При этом рассчитайте, сколько восстановленных коферментов образуется при окислении одного остатка уксусной кислоты и какое количество АТФ может синтезироваться в процессах окислительного фосфорилирования.

18. Дайте объяснение биологическому смыслу теснейшей взаимосвязи цикла трикарбоновых кислот и окислительного фосфорилирования.

19. Дайте определение понятию «субстратное фосфорилирование». Выпишите пример реакции субстратного фосфорилирования, протекающей в цикле Кребса.

20. Из каких процессов складывается система дыхания животного организма.

21. Рассмотрите цепь переноса электронов, как часть системы тканевого дыхания.

22. Дайте объяснение терморегуляторной функции тканевого дыхания. Выделите особенности окисления и функции бурого жира, значение процессов окисления в буром жире для младенцев.

23. Дайте понятие респираторной, гемической и тканевой гипоксии.