Змістовий модуль № 8. Молекулярні основи біоенергетики.

Тема № 7. Дослідження процесів біологічного окиснення, окисного фосфорилування та синтезу АТФ.

Мета заняття: Засвоїти основні принципи організації дихального ланцюга мітохондрій. Знати роль окисно-відновних ферментів у тканинному диханні. Оволодіти методами дослідження дії оксидоредуктаз: фенолоксидази, альдегіддегідрогенази, пероксидази.

Актуальність теми: Окисно-відновні ферменти забезпечують перебіг реакцій, пов’язаних з перенесенням електронів та протонів і лежать в основі утворення макроергічних сполук. Дослідження їх функціонування важливе для глибокого розуміння механізмів тканинного дихання і його ролі при різних функціональних станах організму.

Конкретні завдання:

Ø Пояснювати процеси біологічного окиснення субстратів в клітинах та запасання енергії, що вивільняється, у вигляді макроергічних зв’язків АТФ;

Ø Аналізувати реакції біологічного окиснення та їх роль в забезпеченні фундаментальних біохімічних процесів;

Ø Малатаспартатна та гліцеролфосфатна човникові системи транспорту відновлюваних еквівалентів гліколітичного НАДН в мітохондрії та їх значення;

Ø Пояснювати структурну організацію ланцюга транспорту електронів та його молекулярних комплексів;

Ø Трактувати роль біологічного окиснення, тканинного дихання та окисного фосфорилування в генерації АТФ за аеробних умов.

Теоретичні питання

1. Біологічне окиснення субстратів в клітинах.

2. Реакції біологічного окиснення та їх функціональне значення:

• дегідрогеназні,
• оксидазні,
• оксигеназні (моно- та діоксигеназні).

3. Піридинзалежні дегідрогенази. Будова НАД⁺ і НАДФ⁺. Їх значення у реакціях окиснення та відновлення.

4. Флавінзалежні дегідрогенази. Будова ФАД і ФМН. Їх роль у реакціях окиснення та відновлення.

5. Убіхінон, будова та його роль у реакціях окиснення та відновлення.

6. Цитохроми та їх роль у тканинному диханні. Будова їх простетичної групи.

7. Молекулярна організація ланцюга транспорту електронів (дихального ланцюга) мітохондрій:

• компоненти дихального ланцюга мітохондрій;
• послідовність переносників електронів в дихальному ланцюгу;
• роль редокс-потенціалів у транспорті електронів і протонів.

7. Надмолекулярні комплекси дихального ланцюга внутрішніх мембран мітохондрій.

8. Шляхи включення відновлювальних еквівалентів (електронів та протонів) у дихальний ланцюг мітохондрій.

9. Шляхи утворення АТФ в клітинах – субстратне та окисне фосфорилування.

Практична робота

 

Дослід 1. Дослідження дії фенолоксидази.

Принцип методу. Метод базується на явищі забарвлення пірокатехіну в разі окиснення його молекулярним киснем за присутності фенолоксидази.

Матеріальне забезпечення: розчин пірокатехіну, 2 г свіжої картоплі, дистильована вода, розчин натрію сульфіду, ступка, штатив із пробірками, піпетки, водяна баня, термометр, газовий пальник.

Хід роботи. Одержання свіжого соку з картоплі: 1 – 2 г свіжої картоплі розтирають у ступці, додають 25 мл води, перемішують і зливають розчин у пробірку (ножем подрібнювати картоплю не можна, тому що іони заліза спричинюють потемніння).

У 4 пронумеровані пробірки наливають по 0,5 мл свіжого картопля­ного соку. У першу пробірку додають 0,5 мл пірокатехіну, у другу – 1 – 2 краплі інгібітора натрію сульфіду та 0,5 мл пірокатехіну. Вміст третьої пробірки кип’ятять, а потім вміщують 0,5 мл пірокатехіну. У четверту пробірку доливають 0,5 мл дистильованої води.

Усі пробірки ставлять на водяну баню на 30 хв. при температурі 37° С. Вміст пробірок перемішують для кращого доступу кисню. Розчин пер­шої пробірки забарвлюється внаслідок окиснення пірокатехіну киснем за присутності фенолоксидази. Колір розчинів у другій, третій, четвертій пробірках не змінюється.

Пояснити отриманий результат. Зробити висновок.