1. Програма самопідготовки студентів до заняття.
І Біоенергетичні процеси: біологічне окиснення, тканинне дихання. Молекулярна організація мітохондріального дихального ланцюга.
1. Вузлові питання біоенергетики: енергетичні субстрати, механізм вилучення і запасання енергії, шляхи використання енергії в організмі.
Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Екзергонічні і ендергонічні процеси.
Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Типи реакцій біологічного окиснення: дегідрогеназні, оксигеназні, оксидазні, вільнорадикальні, їх суть і біологічне призначення.
Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Макроергічний зв’язок, макроергічні сполуки. Шляхи утворення макроенергів в клітині.
Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5. Шляхи синтезу АТФ в клітинах: субстратне та окисне фосфорилювання, їх відмінності.
Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Тканинне дихання: локалізація, молекулярна організація мітохондріального дихального ланцюга, послідовність реакцій, редокс-потенціали.
Відповідь:___________________________________________________
Схема
7. Ферменти біологічного окиснення в мітохондріях: піридинові, флавінзалежні дегідрогенази, цитохроми, їх будова і функції.
Відповідь:___________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
8. Молекулярні комплекси внутрішньої мембрани мітохондрії: НАДН-КоQ-редуктаза, сукцинат-КоQ-редуктаза, КоQ- цит.с1- редуктаза, цит. с – оксидаза.
Відповідь:___________________________________________________
Схема
9. Шляхи включення НАДН і ФАДН2 в дихальний ланцюг мітохондрій.
Відповідь:___________________________________________________
Схема
ІІ Хеміосмотична теорія окисного фосфорилювання. Інгібітори і роз’єднувачі окисного фосфорилювання.
1. Суть хеміосмотичної теорії окисного фосфорилювання:
а) механізм формування трансмембранного потенціалу протонів на внутрішній мембрані мітохондрій;
б) будова, механізм функціонування Н+ АТФ-синтетази;(навести схему):
Відповідь:___________________________________________________
Схема
в) ділянки спряження окиснення і фосфорилювання в дихальному ланцюзі мітохондрій для НАДН і ФАДН2;(позначити на схемі)
г) коефіцієнт окисного фосфорилювання, дихальний контроль.
2. Умови ефективного спряження окиснення і фосфорилювання, роль вітамінів.
3. Причини і наслідки порушень тканинного дихання і окисного фосфорилювання:
а) інгібітори транспорту електронів, приклади, місце їх дії;
б) роз’єднувачі окиснення і фосфорилювання, приклади.
2. Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.
1. У хворого гіперфункція щитовидної залози. Як це вплине на процес тканинного дихання і окисного фосфорилювання?
Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Встановлено, що у хворого має місце активація перекисного окиснення ліпідів. Як це вплине на окисне фосфорилювання?
Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Субстратами мітохондріального дихального ланцюга є продукти, що утворюються в:
А. ШКТ
В. В гліколізі (анаеробна фаза)
С. Циклі Кребса
Д. Ендоплазматичному ретикулумі
Е. В глюконеогенезі
4. Де відбувається утворення АТФ в час окисного фосфорилювання?
А. В мітохондріях (зовнішня мембрана)
В. В цитозолі
С. В дихальному ланцюгу мікросом
Д. На рибосомах
Е. На АТФ-синтетазі, що знаходиться в матриксі і пронизує внутрішню мембрану
4. Джерела інформації
Основні:
1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – К. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2000, - С. 122-136.
2. Гонський Я. І., Максимчук Т.П. Біохімія людини - Тернопіль: Укрмедкнига, 2001 - С. 256-283.
3. Біологічна хімія: лабораторний практикум / За ред. Я.І.Гонського. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2001. – С. 112-115, 117-119, 124-125.
4. Конспекти лекцій.
Додаткові:
1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. - М.: Медицина, 1990. - 543 с.
2. Савицкий И.В. Биологическая химия – К.: Вища школа, 1982. -470 с.
3. Николаев А.Я. Биологическая химия. - М: Высшая школа, 1989. - 496 с.
4. Ленинджер А. Основы биохимии: Перевод с англ. - М.: Мир, 1985. - 1024 с.
Методика виконання практичної роботи.
Виконання практичної роботи відбувається згідно з “Методичними вказівками для студентів” з обов’язковим висновком в кінці кожної роботи.
І Біоенергетичні процеси: біологічне окиснення, тканинне дихання. Молекулярна організація мітохондріального дихального ланцюга.
Робота 1. Дослідити наявність цитохромоксидази у м’язі
ІІ Хеміосмотична теорія окисного фосфорилювання. Інгібітори і роз’єднувачі окисного фосфорилювання.
Робота 2. Дослідити роз'єднання окиснювального фосфорилювання за допомогою 2,4-динітрофенолу.
6. Семінарське обговорення теоретичних питань і практичної роботи.
7. Вихідний рівень знань та вмінь перевіряється шляхом розв’язування ситуаційних задач з кожної теми, відповідями на тести типу “Крок”, конструктивні запитання тощо.
8. Студент повинен знати:
1. Реакції біологічного окиснення; типи реакцій (дегідрогеназні, гідроксилазні, оксидазні, оксигеназні, вільнорадикальні), їх суть і біологічне значення. Тканинне дихання.
2. Ферменти біологічного окиснення в мітохондріях: піридин-, флавінзалежні дегідрогенази, цитохроми.
3. Послідовність компонентів дихального ланцюга мітохондрій. Молекулярні комплекси внутрішніх мембран мітохондрій.
4. Хеміосмотичну теорію окисного фосфорилювання: трансмембранний потенціал протонів, пункти спряження дихання і фосфорилювання, механізм функціонування Н+ АТФ-синтетази.
5. Інгібітори транспорту електронів та роз’єднувачі окисного фосфорилювання, наслідки їх впливу на організм.
6. Мікросомальне окиснення: молекулярна організація оксигеназних ланцюгів переносу електронів, цитохром Р-450, в5.
9. Студент повинен вміти:
1. Дослідити наявність цитохромоксидази у м’язах, проаналізувати значення цього фермента в процесі тканинного дихання.
2. Дослідити вплив 2, 4-динітрофенолу на окисне фосфорилювання, пояснити механізм його роз’єднуючої дії.
Робота 1. Дослідити наявність цитохромоксидази у м’язі
Принцип: Виявлення цитохромоксидази засновано на їївластивості окислювати з участю киснюповітря деякі органічні речовини, я саме сполука парафенілендіаміна та α-нафтола (реактив «НАDН»), який при цьому забрвлюється в синій колір.
Техніка роботи.
До 1 г роздрібненої м‘язової тканини додають 5 мл H2О. Отриманий гомогенат поміщують на воронку с двома шарами марлі та фільтрують, можна промити залишок водою та віджати. Гомогенат поділяють на 2 частини. Одну частину поміщують на фільтровальний папір, а другу – в пробірку з 1 мл H2О , яку кип‘ятять 1 хв та охолоджують під водою. Рідину, що залишилась, з пробірки виливають, м‘язовий гомогенат переносять стекляною паличкою на фільтровальний папір, окремо від першою частини. Готують реактив «НАDИ». Для цього змішують 0,5 мл α-нафтола и 0,5мл п-фенілендіаміна. На зразки гомогенатів наносять по 1-2 краплі реактива «НАDИ». На якій частині гомогената з‘являється синій колір, а на якій не спостерігається? Пояснити.
Висновок:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Робота 2. Дослідити роз'єднання окиснювального фосфорилювання за допомогою 2,4-динітрофенолу.
Принцип: Про інтенсивність окислювального фосфорилювання говорить зменшення неорганічного фосфата, який використовується для синтезу АТФ, в реакційному середовищі малат + суспензія мітохондрій. Неорганічний фосфат визначають молибденовою реакцією.
Техніка роботи.
Беруть 2 пробірки та вносять реактиви:
І контроль |
ІІ дослід |
1 мл інкубаційної суміші |
1 мл інкубаційної суміші |
0,02 мл АДФ (2 краплі) |
0,02 мл АДФ (2 краплі) |
0,5 мл малата |
0,5 мл малата |
0,5 мл 0,85% NaCl |
0,5 мл 2,4-динітрофенола |
0,5мл суспензії мітохондрій |
0,5мл суспензії мітохондрій |
Проби перемішують та дві пробірки залишають при кімнатній температурі на 15 хв. в пробірки додають по 1 мл 10% трихлороцетової кислоти. Фільтрують вміст кожної пробірки в 2 чисті та визначають в них неорганічний фосфат. Для цього додають по 1 мл 2,5% р-ну молібденового реактива, перемішують, додають по 0,5 мл 0,5 % р-ну ейконогена (або аскорбінової кислоти), знов перемішують та залишають при кімнатній температурі на 5 хв для розвитку забарвлення. Порівнюють інтенсивність забарвлення в контролі та досліді, після чого роблять висновок про дію 2,4-динітрофенола на окислювальне фосфорилювання (використовується H3PO4 для синтеза АТФ из АДФ).
Висновок:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тестові завдання
1. Точки спряження в дихальному ланцюгу – це точки, в яких поєднуються: а) окислення і відновлення б) окислення і трансмінування в) окислення і дезамінування г) окислення і декарбоксилювання д) окислення і фосфорилювання |
2. Ферменти, які каталізують перенесення електронів двох атомів водню від коензиму Q до молекулярного кисню: а) гідроксилази б) оксидази в) цитохроми г) дегідрогенази д) диоксигенази |
3. Дегідрогенази, які входять до складу дихального ланцюга, мають коферментом: а) тіамінпірофосфат б) тетрагідрофолат в) піридоксальфосфат г) ФАД д) коензим А |
4. Процес синтезу макрофагів називається: а) декарбоксилювання б) дезамінування в) амінування г) карбоксилювання д) фосфорилювання
|
5. Окисне фосфорилювання було відкрите: а) Е. Андре і К. Хоу б) О. Хаяші і Г. Мезоном в) О. Варбургом і Д. Кейліном г) Т. Тунбергом і Д. Самнером д) В. Енгельгардтом і В. Беліцером |
6. Передача електронів від НАДН на дихальний ланцюг мітохондрій відбувається за допомогою: а) гемопротеїдів б) купропротеїдів в) фосфопротеїдів г) убіхінону д) флавопротеїдів |
7. До процесу використання кисню з “енергетичною метою” належить: а) біологічне окислення б) пероксидне окислення в) мітохондріальне окислення г) мікросомальне окислення д) окислювальне дезамінування |
8. До процесу використання кисню з “пластичною метою” належить: а) окислювальне декарбоксилювання б) окислювальне дезамінування в) пероксидне окислення г) мікросомальне окислення д) мітохондріальне окислення |
9. До флавінзалежних дегідрогеназ належить: а) глутаматдегідрогеназа б) ізоцитратдегідрогеназа в) малатдегідрогеназа г) -кетаглутаратдегідрогеназа д) сукцинатдегідрогеназа |
10. Коефіцієнт окислювального фосфорилювання у головному дихальному ланцюгу дорівнює: а) 1 б) 4 в) 3 г) 2 д) 5
|
11. До переносників електронів по дихальному шляху належать: а) нуклеопротеїди б) глікопротеїди в) ліпопротеїди г) металопротеїди д) гемопротеїди |
12. Ферменти дихального ланцюга локалізовані а) в апараті Гольджі б) в рибосомах в) в матриксі мітохондрій г) на внутрішній мембрані мітохондрій д) в ендоплазматичному ретикулумі |
13. Кінцевим акцептором атомів водню -кетоглутаратдегідрогеназного комплексу є: а) НАД+ б) НS-КоА в) ТПФ г) ПФ д) ФАД |
14. Назвати кількість функціональних комплексів дихального ланцюга мітохондрій: а) 10 б) 8 в) 6 г) 4 д) 2 |
15. Мікросомальному окисленню підлягають: а) -кетаглутарат б) гліцерин в) глутамінова кислота г) жирні кислоти д) стероїдні гормони |
16. В повному дихальному ланцюгу є точок спряження: а) 1 б) 2 в) 3 г) 4 д) 5 |
17. Редокс система це: а) окисник та відновник б) альдолаза та альдоза в) трансфераза та група атомів г) пептидаза та білок д) естераза та ефір |
18. Компоненти дихального ланцюга розміщені: а) відповідно до шифру фермента б) відповідно до просторової структури фермента в) по мірі зростання молекулярної маси молекул фермента г) по мірі зростання розмірів редокс-потенціалів д) по мірі зростання розмірів молекули фермента |
19. Основу тканинного дихання складають: а) реакції біологічного окислення б) реакції синтезу в) реакії ізомерзації г) реакції метилювання д) реакції гідролізу |
20. Перенос моносахаридних радикалів відбувається за участі: а) АТФ; б) УДФ; в) ГТФ; г) АМФ; д)ЦДФ. |
21. Перенос холіну та етаноламіну відбувається за участі: а) АТФ; б) УДФ; в) ГТФ; г) АМФ; д)ЦДФ. |
22. Підвищенну стійкість “моржів” до холодної води пояснюють тим, що у них синтезується у великих кількостях гормони що підсилюють процеси окислення і утворення тепла в мітохондріях шляхом роз’єднання. Які це гормони (гормон)?
|
23. Судово-медичний експерт при розтині трупу 20-річної дівчини встановив, що смерть настала внаслідок отруєння ціанідами. Порушення якого процесу найбільш вірогідно було причиною смерті дівчини?
|
24. Цианіди є надзвичайно потужними клітинними отрутами, які при надходженні в організм людини можуть спричинити смерть. Блокування якого ферменту тканинного дихання лежить в основі такої їх дії:
|
25. При дослідженні перетворення харчового барвника було встановлено, що знешкодження цього ксенобіотика відбувається тільки в одну фазу – мікросомального окислення. Назвіть компонент цієї фази.
|
26. У лікарню доставлений хворий з отруєнням інсектицидом - ротеноном. Яка ділянка мітохондріального ланцюга переносу електронів блокується цією речовиною?
|