Итоговая работа по теме «Биологическое окисление»

Напишите реакцию окисления НАДН в ЦПЭ. Укажите фермент и кофермент. Напишите формулу рабочей части НАД в окислительной и восстановительной форме.

Напишите формулу убихинона в окисленном и восстановленном виде. Назовите фермент дыхательной цепи, катализирующий окисление убихинона.

Какие из следующих утверждений правильно описывают механизм окислительного фосфорилирования?

1. Функцией ЦПЭ является перенос протонов через внутреннюю мембрану в митохондриальный матрикс.

2. Энергия электронов переносимых по ЦПЭ, трансформируется в энергию электрохимического потенциала.

3. Однонаправленный транспорт Н⁺ в межмембранное пространство создает градиент рН.

4. Протонофоры разобщают тканевое дыхание и фосфорилирование.

5. АТФ-аза осуществляет транспорт Н⁺ в межмембранное пространство.

6. Энергия электрохимического градиента используется для синтеза АТФ.

2,4-динитрофенол, который является разобщающим агентом, пытались использовать для борьбы с ожирением.

А. На чем основывался этот выбор?

Б. В настоящее время подобные вещества уже не применяются в качестве лекарственных препаратов, так как известны случаи, когда их применение приводило к смертельному исходу. Почему прием таких препаратов может привести к гибели?

Как изменяется теплопродукция органа, если при постоянной интенсивности тканевого дыхания с появлением разобщающего фактора коэффициент Р/О снизился с 3 до 1?

Выберите предложения, которые правильно характеризуют “микросомальное” окисление.

1. “Микросомальное” окисление происходит в гладком эндоплазматическом ретикулуме печени и других органов, а также в митохондриях коры надпочечников и половых желез.

2. НАДН является донором водорода для реакций “микросомального” окисления.

3. Главные ферменты системы-цитохром Р450 и НАДФ- цитохром Р450- редуктаза.

4. Для образования гидроксильной группы в модифицируемом гидрофобном веществе используется атом кислорода молекулы воды.

5. Цитохром Р450 (атом железа гема) переносит электроны на атом кислорода с образованием молекулы воды.

6. В качестве побочных продуктов образуются активные формы кислорода.

Выберите правильные утверждения.

1. Активные формы кислорода (супероксидный анион-радикал, пероксид водорода, гидроксильный радикал) могут образовываться в результате последовательного одноэлектронного восстановления молекулярного кислорода в ферментативных и не ферментативных реакциях в клетке.

2. Активные формы кислорода инициируют свободнорадикальные процессы в организме, реагируют с нуклеиновыми кислотами, липидами и могут вызывать их повреждение.

3. Витамин Е является важнейшим компонентом системы не ферментативной антиоксидантной защиты клетки.

4. Бактерицидное действие фагоцитов обусловлено активацией ферментов антиоксидантной защиты.

Студент за сутки расходует 12570 кДж энергии /3000 ккал, 50% которой используется как тепловая, а 50%-для выполнения химической, механической и других видов работ. Сколько 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 обеспечилось за счет распада углеводов, а 1/3 за счет распада жиров?

С какими атомами связаны переносимые в процессе тканевого дыхания электроны: в окисляемых субстратах, в НАДН, в ФАДН₂, в цитохромах?

При отравлении цианидом пострадавших лечат метиленовой синью. Объясните механизм ее действия с учетом того, что цианиды связываются с Fe³⁺, метиленовая синь способна окислять в крови часть гемоглобина (Fe²⁺) в метгемоглобин (Fe³⁺).

В чем отличие соединения нуклеотидов в НАД⁺ и ФАД от соединения нуклеотидов в нуклеиновых кислотах?

 

Что происходит в организме, если наблюдается уменьшение соотношения Р:О?

В организме человека массой70 кг содержится 10% жира. В течение скольких дней голодания запасы жира могут обеспечивать энергозатраты организма? При этом необходимо учесть: при распаде 1г жира образуется 45 кДж энергии; суточный расход энергии при голодании составляет 11000кДж.

Почему в пьяном состоянии человек может замерзнуть на морозе, не ощущая при этом холода? Чувство холода вызывается сужением кожных сосудов.

Ряд бактерий, дрожжей, паразитирующих червей и другие организмы не нуждаются в кислороде. Каким способом эти организмы аккумулируют энергии в АТФ?

В сутки человек получил с пищей 2000 ккал. Из этого количества 50% энергии аккумулировалось в АТФ. Вычислите в единицах массы количество АТФ, утилизированное за сутки в организме человека. Количество свободной энергии, необходимой для синтеза АТФ – 11 ккал/моль; относительная молекулярная масса АТФ – 507,19.

 

Обмен углеводов

Переваривание углеводов. Анаэробный распад углеводов

I. Цель изучения: Знать классификацию, строение, физико-химические свойства, биологические функции углеводов. Знать процессы переваривания пищевых углеводов, всасывание моносахаридов, химизм биосинтеза и распада гликогена, процесс анаэробного гликолиза, его биологическое значение, регуляцию гормонами, распада и биосинтеза гликогена.

II. Уметь исследовать перевариваемость углеводов в желудочно - кишечном тракте. Провести обнаружение молочной кислоты и анаэробных дегидрогеназ в мышцах

III. Заполнить контурные карты;

1) Распад гликогена в печени.

2) Биосинтез гликогена в печени.

3) Гликолиз в двух частях.

IV. Содержание темы:

1. Важнейшие функции углеводов – энергетическая (1г – 4,1 ккал), метаболическая (промежуточные метаболиты используются для синтеза веществ других классов), строительная (межклеточный матрикс), защитная (в антителах), регуляторная (гормоны, группы крови).

2. Пищевыми углеводами являются крахмал, сахароза, лактоза, моносахариды.

3. Процесс переваривания начинается в ротовой полости амилолизом крахмала, который продолжается в двенадцатиперстной кишке. Дисахариды гидролизуются соответствующими дисахаридазами в тощей кишке до свободных моноз.

4. Всасывание моносахаридов из кишечника в кровь происходит: а) облегченной диффузией; б) вторичным активным транспортом с Nа⁺.

5. Потребление глюкозы клетками из кровотока происходит путем облегченной диффузии по градиенту концентрации. Транспортеры глюкозы (ГЛЮТ) обнаружены во всех тканях: ГЛЮТ – 1 обеспечивает поток глюкозы в мозг, ГЛЮТ – 2 транспортирует глюкозу в b - клетки поджелудочной железы, ГЛЮТ – 3 обеспечивает приток глюкозы к клеткам нервной ткани, ГЛЮТ – 5 встречается в клетках тонкого кишечника. Исключение составляют ГЛЮТ – 4, активируемые инсулином, которые переносят глюкозу в мышечную и жировую ткань. Нарушения их работы могут быть причиной инсулинонезависимого диабета.

6. Нарушения переваривания и всасывания углеводов связаны с нарушениями в первичной структуре соответствующих ферментов: a- амилазы, лактазы, сахаразы или белков переносчиков.

7. Всасываемые моносахариды в процессе метаболизма сливаются с общим обменом глюкозы – преобладающего продукта переваривания углеводов, содержание которого при нормальном рационе здорового человека составляет 3,3 – 5,5 ммоль/л крови.

8. Внутриклеточный обмен глюкозы начинается с ее фосфорилирования глюкокиназой в печени (К_м = 10 ммоль/л) или гексокиназой в других тканях (К_м<0,1 ммоль/л). Продукт реакции – глюкозо-6-фосфат образуются при затрате АТФ, которая активирует глюкозу, открывая несколько метаболических путей превращения глюкозы в гликоген, лактат, СО₂ + Н₂О, другие монозы.

9. Многие ткани (печень, мышцы и др.) могут создать резерв глюкозы в виде полисахарида гликогена в пищеварительный период через 1 – 2 часа после приема углеводной пищи. Для активации полуацетального гидроксила с целью образовать гликозидную связь, глюкоза-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-1-фосфат и после активации УТФ в УДФ-глюкозу, которая под действием гликогенсинтазы переносит глюкозный остаток на нередуцирующий конец гликогеновой затравки (праймера).

Синтез гликогена в печени

 

 

10. «Ветвящий фактор» способствует переносу концевых блоков на внутренний остаток глюкозы с образованием a-1,6гликозидной связи.

11. В постабсорбтивном периоде в ответ на повышение потребности организма, гликоген распадается фосфоролитическим путем с образованием глюкозо-1-фосфата и превращающегося в глюкозо-6-фосфат и далее фрукто-6-фосфат и фруктозо-1-6-дифосфата.

 

Распад гликогена в печени

Гликолиз

 

На этом заканчивается активация глюкозы, которая идет с затратой 1 (из гликогена) или 2 молекул АТФ (из свободной глюкозы).

12. Альдолаза расщепляет гексозу на две триозы с образованием 2-х молекул глицеринового альдегида, который окисляется дегидрогеназой в 3-фосфоглицерат. При этом в анаэробных условиях субстратным фосфорилированием образуется АТФ´2 (учитывая коэффициент 2).

13. В дальнейшем глицериновая кислота превращается в пируват с энергетическим выигрышем 2 молекулы АТФ.

 

14. В анаэробных условиях восстановленный НАДН + Н⁺, образованный при окислении глицеринового альдегида восстанавливает ПВК в лактат. Это анаэробный гликолиз, обеспечивающий организм энергией при нехватке кислорода, в первую минуту мышечной работы.

15. Распад гликогена и его синтез одновременно в клетке не идет, а зависит от ритма питания и инсулин/глюкагон – индекса. При гипергликемии секретируется инсулин, активирующий фосфатазы, отщепляющие остатки фосфорной кислоты от гликогенсинтазы (активирует), и фосфорилазы (пассивирует). При снижении глюкозы в крови секретируется из a - клеток поджелудочной железы глюкагон, который по аденилат-циклазной системе фосфорилирует фосфорилазу, активируя ее и гликогенсинтазу, которая становится неактивной.

16. Гликогенозы и агликогенозы – проявления недостаточности распада или синтеза гликогена, как результат дефектов соответствующих ферментов.

Лабораторная работа