Тема 2.1. Биологическое окисление. Окислительное фосфорилирование.

Вопросы для самоподготовки.

1. Приведите определение понятия метаболизм.

2. Катаболизм (определение, фазы, энергетический выход, значение).

3. Анаболизм (определение, значение)

4. Дайте определение процессу биологического окисления.

5. Перечислите признаки, характерные для биологического окисления и процесса горения.

6. Назовите признаки, отличающие биологическое окисление от горения.

7. Назовите основную реакцию биологического окисления.

8. Назовите вспомогательные реакции биологического окисления.

9. Понятие эндергонические и экзергонические реакции, их взаимосвязь.

10. Перечислите высокоэнергетические соединения.

11. Назовите виды биологического окисления.

12. Дайте определение субстратному окислению. Укажите его значение для организма.

13. Дайте определение процессу тканевого дыхания. Укажите место локализации процесса в клетке.

14. Дайте определение цепи переноса электронов (ЦПЭ)

15. Назовите витамины, необходимые для синтеза небелковых частей ферментов цепи переноса электронов.

16. Перечислите коферменты, участвующие в тканевом дыхании.

17. Напишите формулу НАД и дайте полное название этого кофермента.

18. Напишите перенос электронов и протонов при участии НАД.

19. Напишите формулу ФАД и дайте полное название этой простетической группы.

20. Напишите процесс переноса электронов и протонов при помощи ФАД.

21. Первичные акцепторы электронов – никотинзависимые и флавинзависимыедегидрогеназы (строение, функции).

22. (Структурная организация цепи переноса электронов). Перечислите комплексы, образующие цепь переноса электронов.

23. Характеристика комплекса I (состав, механиз работы)

24. Убихинон (строение, функции)

25. Комплекс III (состав, механиз работы)

26. Особенности строения и функций комплекса IV.

27. Какое вещество является окончательным акцептором электронов в цепи переноса электронов?

28. В каком случае при тканевом дыхании возможно образование перекиси водорода и каким образом происходит ее обезвреживание?

29. Чем обусловлена и как регулируется в клетке строго определенная последовательность переноса электронов по ЦПЭ?

30. Назовите источник энергии, обеспечивающий биологическую работу для гетеротрофных и аутотрофных организмов.

31. Дайте определение понятию «биологическое окисление».

32. Перечислите продукты, сходные в процессах горения и биологического окисления.

33. Назовите принципиальные различия, по которым отличаются биологическое окисление и горение.

34. Назовите основную реакцию биологического окисления.

35. Субстратное окисление (определение, значение для клетки).

36. Тканевое дыхание (определение, локализация в клетке, значение).

37. Назовите вспомогательные реакции биологического окисления.

38. Какой биохимический процесс называется субстратным окислением?

39. Какой биохимический процесс называется «тканевым дыханием»? В какой органелле клетки он происходит?

40. Ткневое дыхание (определение, значение)

41. Никотинзависимые и флавинзависимыедегидрогеназы – первичные акцепторы водорода (строение функции)

42. Цепь переноса электронов от НАДН и ФАДН2 на кислород (определение состав).

43. Характеристика комплекса I (состав, механизм работы)

44. Комплекс III (состав, механизм работы).

45. Роль убихинона в окислении субстратов.

46. Комплекс IV (особенности строения, функции)

47. Комплекс II (состав, механизм работы)

48. Что представляет собой дыхательная цепь (или нарисуйте цепь переноса электронов – ЦПЭ)? Нарисуйте ее схему.

49. Структурная организация цепи переноса электронов.

50. Назовите витамины, необходимые для синтеза небелковых частей ферментов дыхательной цепи.

51. Перечислите коферменты, принимающие участие в тканевом дыхании.

52. Напишите формулу НАД и дайте полное название этого кофермента.

53. Напишите процесс переноса электронов и протонов при помощи НАД.

54. Напишите формулу ФАД и дайте полное название этой простетической группы.

55. Напишите процесс переноса электронов и протонов при помощи ФАД.

56. Какое участие в окислении субстратов принимают убихиноны?

57. Напишите процесс переноса электронов и протонов при помощи убихинона.

58. Назовите составные части цитохромов. Объясните их роль в тканевом дыхании.

59. Как называет комплекс цитохромов а и а₃?

60. Напишите уравнение переноса электронов с участием цитохромоксида­зы.

61. Какое вещество является окончательным акцептором электронов в дыхательной цепи?

62. Назовите конечные продукты тканевого дыхания.

63. В каком случае при тканевом дыхании возможно образование перекиси водорода и каким образом организм обезвреживает ее?

64. Чем обусловлена и как регулируется в клетке строго определенная последовательность переноса электронов по дыхательной цепи?

65. Как меняется окислительно-восстановительный потенциал редокс-пар при переходе от субстрата к кислороду?

66. Чему равна общая разность окислительно-восстановительных потенциалов между НАДН и О₂ и, соответственно ей, разность свободной энергии?

67. На синтез скольких молекул АТФ хватает энергии, выделяющейся при переносе пары электронов по дыхательной цепи? Сколько АТФ синтезируется в действительности?

68. Какие связи называются макроэргическими?

69. Перечислите известные Вам макроэргические соединения.

70. Напишите структурную формулу АТФ.

71. Какие виды фосфорилирования есть в организме?

72. Дайте определение окислительномуфосфорилированию.

73. Дайте определение субстратномуфосфорилированию.

74. В какие виды энергии может превращаться энергия гидролиза АТФ?

75. Что называется коэффициентом фосфорилирования?

76. Назовите участки дыхательной цепи, где перенос электронов сопряжен с синтезом АТФ.

77. Чему равен коэффициент фосфорилирования, если окисление субстрата начинается с НАД-зависимой дегидрогеназы?

78. Чему равен коэффициент фосфорилирования, если окисление начинается с ФАД-зависимой дегидрогеназы?

79. Механизм сопряжения окисления с фосфорилированием.

80. Дайте определение понятию «свободное окисление».

81. Каков механизм действия разобщителей тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования?

82. Назовите вещества, которые являются разобщителями тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.

83. Перечислите основные причины нарушения тканевого дыхания.

84. Назовите вещества, которые являются ингибиторами ферментов тканевого дыхания.

Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля.

1. Последовательность реакций в цепи переноса электронов (ЦПЭ) определяется:

1. строением окисляемого субстрата;

2. величинами окислительно-восстановительных потенциалов компонентов ЦПЭ;

3. локализацией ферментов в митохондриальной мембране;

4. прочностью связи апоферментов с коферментами;

5. наличием АТФ-синтетазы в мембране митохондрий.

2. Подберите к каждому ферменту ЦПЭ соответствующий кофермент:

1. НАДН-дегидрогеназа; 2. QH2-дегидрогеназа; 3. цитохромоксидаза; 4. сукцинатдегидрогеназа.

а) ФАД; б) гем; в) ФМН; г) гем, Cu^2+.

3. Укажите правильный порядок этапов превращения энергии в организме человека при синтезе АТФ путем окислительного фосфорилирования6

1. энергия химических связей веществ, поступающих с пищей;

2. энергия электронов в восстановленных коферментах НАДН и ФАДН₂;

3. энергия электронов, проходящих через компоненты ЦПЭ;

4. энергия протонного электрохимического потенциала на внутренней мембране митохондрий.

4. Оцените энергетический эффект окисления малата и сукцината:

1. определите различия в окислении этих субстратов, используя схему ЦПЭ;

2. выпишите названия ферментов, обеспечивающих сопряжение дыхания с синтезом АТФ;

3. определите количество этапов сопряжения для каждого субстрата и сравните величины Р/О для них.

5. Выберите вещества, которые могут уменьшать коэффициент Р/О:

1. малат;

2. 2,4-динитрофенол;

3. сукцинат;

4. цитрат;

5. жирные кислоты.

6. Выберите из перечисленных веществ разобщители дыхания и фосфорилирования:

1. стеариновая кислота;

2. норадреналин;

3. тироксин;

4. аминобарбитал;

5. ротенон.

7. Укажите эффективность окислительного фосфорилирования в митохондриях как величины образовавшегося АТФ к поглощенному кислороду (р/о), если акцептором водорода служит комплекс I (комплекс II) дыхательной цепи.

А) 1,0

Б) 1,5

В) 2,0

Г) 2,5

Д) 3,0

8. Выберите особенности коэнзимаQ

А) Переносит ацильные группы

Б) Учиствует в оксилительно-восстановительных реакциях

В) Известен как витамин Е

Г) Известен как витамин D

Д) Содержит пантотеновую кислоту.

9. Определите правильную последовательность переносчиков электронов в дыхательной цепи в соответствии с их окислительно-восстановительными потенциалами.

А) Субстрат > НАД+ > ФАД >FeS>цитохром С> КоQ>цитохромaa3 >O2

Б) Субстрат > ФМН > НАД+ >FeS>цитохром С> КоQ>цитохромaa3 >O2

В) Субстрат > НАД+ > ФМН >FeS> КоQ>цитохром С>цитохром аа3 >O2

10. Назовите причину смерти при отравлении цианидами.

А) Образование цианид-глобинового комплекса

Б) Связывание цианидов с мембранными белками эритроцитов

В) Ингибирование цитохромоксидазы

Г) Ингибирование циклооксигеназы

11. Выберите условие, от которого зависит дыхательный контроль

А) р/о

Б) АТФ/АДФ

В) СО2/О2

Г) Концентрация АДФ

Д) АТФ/АДФ + АМФ

12. Заполните таблицу

Компоненты митохондриальной цепи переноса электронов

Название компонента	Простетическая группа	Донор электронов	Акцептор электронов
НАД-дегидрогеназа, комплекс I КоэнзимQ, убихинон QH2-дегидрогеназа, комплекс III Цитохром С Цитохром-ксидаза, комплекс IV Сукцинат-дегидрогеназа, Комплекс II

 

13. Заполните таблицу:

Ингибиторы и разобщители ферментов ЦПЭ

Комплекс	Ингибиторы	Разобщителиферментов ЦПЭ
Экзогенные	Эндогенные
Комплекс I Комплекс II Комплекс III Комплекс IV