Модуль № 2 «Введение в обмен веществ. Биологическое окисление»
Вопросы для самоподготовки
1. Представление о хемиосмотической (протондвижущей) теории Митчелла.
2. Зависимость интенсивности тканевого дыхания от концентрации АДФ - дыхательный контроль.
3. Вещества, влияющие на энергетический обмен в клетках: разобщители дыхания и окислительного фосфорилирования (динитрофенолы, неэстерифицированные жирные кислоты, антибиотики).
4. Свободное, нефосфорилирующее окисление в митохондриях, его биологическое значение в процессе термогенеза (митохондрии бурого жира новорожденных).
5. Полное и неполное восстановление кислорода.
6.Понятие о «дыхательном взрыве» в лейкоцитах.
7.Перекисное окисление липидов ПОЛ:
а) инициация цепи
б) рост цепи
в) обрыв цепи
8. Системы защиты от активных форм кислорода:
а) ферментативные (СОД, каталаза, глютатионредуктаза, глютатионпероксидаза);
б) неферментативные (роль витаминов А, Е, С).
9. Характеристика ферментов I класса - Оксидоредуктазы, подкласса - оксидазы (ксантиноксидаза, лизилоксидаза, цитохромоксидаза аа3).
10. Характеристика ферментов I класса - оксидоредуктаз, подкласса - оксигеназ (ди - и монооксигеназы, пролилгидроксилаза, лизилгидроксилаза, фенилаланингидроксилаза).
11.Особенности окислительного метаболизма линолевой, линоленовой и арахидоновой кислот. Образование простаноидов и лейкотриенов:
а) циклооксигеназный путь;
б) липооксигеназный путь.
12. Краткая характеристика биологической роли простагландинов и лейкотриенов.
ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
Ответить на следующие вопросы
1.Как должна влиять относительно низкая и относительно высокая концентрация разобщающего агента на скорость переноса электронов и величину Р/О?
2. Какая физиологическая функция может определяться низким соотношением Р/О в буром жире?
3. Укажите возможные механизмы, которые могли бы определять низкое отношение Р/О, характерное для митохондрий бурого жира.
4. Показать схему ПОЛ олеиновой кислоты в составе ФЛ мембран клеток.
5. Написать химизм реакций работы следующих ферментов: пролил-, лизилгидроксилазы, фенилаланилгидроксилазы и ксантиноксидазы.
6. Показать схему образования простагландинов и лейкотриенов. Охарактеризовать их биологическую роль.
5.Повторить витамины - антиоксиданты. Их роль в защите от избытка АФК.
Решить задачи
1. Прием внутрь разобщающих агентов вызывает обильное потоотделение и повышение температуры тела. Дайте этому феномену объяснение на молекулярном уровне. Как изменяется отношение Р/О в присутствии разобщающих агентов.
2. При интенсивной физической работе человек согревается даже при сильном морозе.
а) укажите механизмы, обеспечивающие увеличение теплопродукции в организме в этих условиях;
б) объясните изменение скорости тканевого дыхания.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Биохимия / под ред. . – М.: ГЭОТАР – МЕД, 2009. – 759с
2. Щербак, химия / . Спб ГМУ, 2005. – 479с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Березов, химия / , . – М.: Медицина, 1998.- 704 с.
2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами / под ред. . - М.: ГЭОТАР – МЕД, 2008.- 380 с.
3. Николаев, химия / .- М.: МИА, 2007. – 565 с.
4. Биохимия человека. В 2 –х томах / Р. Марри и др. – М.: Мир, 1993.- 347 с.
5. Биохимия витаминов / и др.- Оренбург: -Сервис, 2009. – 119 с.
6. Чиркин / . - М.: Медицина, 2010.- 605 с.
ЗАНЯТИЕ 11
РУБЕЖНЫЙ КОНТРОЛЬ ПО ТЕМЕ: «ОБМЕН ВЕЩЕСТВ. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ»
Цель занятия:
1. Знать основные понятия обмена веществ и энергии, метаболических путей анаболизма и катаболизма.
2. Знать характеристику стадий биологического окисления, механизмы действия основных окислительно-восстановительных ферментов, пути образования эндогенной воды, СО2 и АТФ в организме.
3. Знать биологическую роль общего пути катаболизма и энергетический эффект.
Основные понятия темы:
Обмен веществ, метаболизм, тканевое дыхание, синтез АТФ, роль кислорода в процессах биологического окисления, образование АФК, защита от АФК.
ВОПРОСЫ К ЗАНЯТИЮ
1. Понятие об обмене веществ и энергии, метаболизме, метаболических путях. Анаболизм и катаболизм. Роль АТФ в жизнедеятельности клеток.
2. Понятие о специфических и общих путях метаболизма.
3. Понятие о биологическом окислении. Стадии биологического окисления и их общая характеристика.
4. Ферменты биологического окисления. Классификация их по химической природе, характеру действия.
5. Дыхательные цепи (ЦТЭ). Редокс-потенциалы компонентов дыхательной цепи I, II типа.
6. Тканевое дыхание - терминальный этап биологического окисления. Роль О2 в процессе тканевого дыхания.
7. Окислительное декарбоксилирование пирувата.
8. ЦТК – цикл Кребса (лимоннокислый цикл), химизм реакций (субстраты, ферменты, коферменты, продукты реакций). Биологическая роль. Энергетический эффект.
9. Окислительное фосфорилирование – главный механизм синтеза АТФ в аэробных условиях. Сопряжение процессов окисления и фосфорилирования. Коэффициент фосфорилирования Р/О.
10. Механизмы синтеза АТФ. Представление о хемиосмотической (протондвижущей) теории Митчелла.
11. Зависимость интенсивности тканевого дыхания от концентрации в клетке АДФ – дыхательный контроль.
12. Вещества, влияющие на энергетический обмен в клетках: разобщители
дыхания и окислительного фосфорилирования.
13. Полное и неполное восстановление кислорода.
14. Понятие о «дыхательном взрыве» в лейкоцитах.
15. Перекисное окисление липидов ПОЛ.
16. Системы защиты от активных форм кислорода.
17. Характеристика ферментов класса Оксидоредуктазы подклассов оксидаз и оксигеназ.
18. Особенности окислительного метаболизма линолевой, линоленовой и арахидоновой кислот. Образование простаноидов и лейкотриенов.
19. Краткая характеристика биологической роли простагландинов и лейкотриенов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ
1. Тестовый контроль
2. Письменная контрольная работа
3. Решение ситуационных задач.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
I. Решите ситуационные задачи:
ЗАДАЧА 1
Потребление кислорода тканями является показателем интенсивности тканевого дыхания. В состоянии покоя в мышечных клетках потребление О2 приблизительно в 200 раз меньше, чем в работающей клетке. Какие механизмы регулируют интенсивность тканевого дыхания в митохондриях, и что служит сигналом для изменения скорости митохондриального окисления при различных состояниях?
ЗАДАЧА 2
При действии на организм холода происходит разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования в митохондриях. Что, с Вашей точки зрения, в данном случае может быть разобщающим агентом? Какова биологическая роль разобщения процессов при действии на организм низких температур?
ЗАДАЧА 3
У больного в крови увеличено содержание ПВК. Какие метаболические процессы могут привести к накоплению ПВК в организме?
ЗАДАЧА 4
У пациента снижена активность окислительно-восстановительных процессов (жалобы на слабость, быструю утомляемость, снижение внимания, плохой сон, и т. п.). Какие витамины необходимо включить в оздоровительный комплекс? Как объяснить повышение при этом эффективности энергопроизводящих процессов?
ЗАДАЧА 5
Введение витамина РР (ниацина) поддерживает и обеспечивает, наравне с другими воздействиями, сократительную активность сердца при различных патологических состояниях. Объясните механизм воздействия витамина РР на сердечную деятельность.
ЗАДАЧА 6
В эксперименте на животных исследованием активности ферментов ЦТК установлено, что в митохондриях печени под действием некоторых токсических веществ падает уровень ЩУК. Какие реакции ЦТК при этом нарушаются? Какие пути синтеза ЩУК Вам известны?
ЗАДАЧА 7
Заболевания бери-бери и пеллагра связаны с недостаточностью отдельных витаминов. С какими витаминами вы связываете каждое из перечисленных заболеваний? В состав каких коферментов входят эти витамины?
ЗАДАЧА 8
обратилась к врачу с жалобами на чувство жжения во рту, вялость, резкое ухудшение памяти, утомляемость, покраснение кожи лица и шеи, тошноту и боли в животе, диарею. Язык ярко-красный. Чем обусловлены все эти симптомы?
Решите тестовые задания:
1. ОБМЕНОМ ВЕЩЕСТВ НАЗЫВАЕТСЯ
1. совокупность биохимических превращений, протекающих в организме и обеспечивающих жизнедеятельность организма
2. распад белков, липидов, углеводов
3. биосинтез белков, липидов, углеводов
4. биосинтез нуклеиновых кислот
5. биосинтез субклеточных структур
2. КАТАБОЛИЗМОМ НАЗЫВАЮТ
1. распад белков в организме
2. распад липидов в организме
3. совокупность биохимических процессов, ведущих к расщеплению молекул, освобождению энергии и синтезу новых макромолекул
4. совокупность биохимических процессов, обеспечивающих расщепление макромолекул и мономеров до конечных продуктов с выделением энергии 5. совокупность биохимических реакций, включающих процессы синтеза компонентов различных структур организма
3. АНАБОЛИЗМОМ НАЗЫВАЮТ
1. совокупность биохимических процессов, ведущих к расщеплению молекул, освобождению энергии и синтезу новых макромолекул
2. совокупность биохимических процессов, обеспечивающих расщепление макромолекул до конечных продуктов
3. совокупность биохимических процессов, обеспечивающих
жизнедеятельность организма
4. совокупность биохимических реакций, включающих процессы синтеза различных структур организма, идущих с затратой энергии
5. биохимические процессы, ведущие к образованию энергии в клетке
4. МЕТАБОЛИЗМОМ НАЗЫВАЮТ:
1. распад белков в клетках
2. биосинтез белков в клетках
3. совокупность внутриклеточных биохимических процессов, ведущих к расщеплению отдельных молекул, освобождению энергии и синтезу новых макромолекул
4. биосинтез и распад нуклеиновых кислот
5. совокупность биохимических реакций, включающая процессы синтеза компонентов различных структур организма
5. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ – ЭТО:
1. совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих с выделением энергии
2. совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих с затратой энергии
3. совокупность биохимических реакций, приводящих к синтезу новых веществ
4. совокупность окислительных реакций
5. совокупность восстановительных реакций
6. ИНГИБИТОРОМ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ ОТ ЦИТОХРОМОКСИДАЗЫ НА КИСЛОРОД В ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ ЯВЛЯЕТСЯ:
1. ротенон
2. цианиды
3. барбитураты
4. олигомицин
5. водород
7. СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ – ЭТО:
1. образование АТФ, происходящее с потреблением кислорода
2. образование АТФ, сопряженное с переносом электронов по дыхательной цепи
3. образование АТФ в процессе биологического окисления
4. образование АТФ с использованием разобщителей
5. образование АТФ с использованием энергии субстратов
8. В ЦИКЛЕ КРЕБСА ДЕКАРБОКСИЛИРУЮТСЯ:
1. изоцитрат, альфа-кетоглутарат
2. цитрат, сукцинил КоА
3. изоцитрат, оксалоацетат
4. альфа-кетоглутарат, пируват
5. пируват, изоцитрат
9. В реакциях инактивации активных форм кислорода НЕ участвует фермент:
1. глутатионпероксидаза
2. глутатионредуктаза
3. глутаматдегидрогеназа
4. каталаза
5. супероксиддисмутаза
10. В СОСТАВ НАД+ ВХОДЯТ:
1. амид никотиновой кислоты
2. изоаллоксазин
3. АТФ
4. рибитол
5. гем
11. РАЗОБЩАЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ НА ПРОЦЕССЫ СОПРЯЖЕННОГО ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ ОБЛАДАЮТ:
1. ингибиторы цитохромоксидазы
2. протонофоры
3. гидрофобные кислоты
4. глюкоза
5. верно «2, и «3»»
12. В СОСТАВ ПРОСТЕТИЧЕСКИХ ГРУПП ФЛАВИНОВЫХ ДЕГИДРОГЕНАЗ ВХОДИТ ВИТАМИН:
1. В1
2. В2
3. В5
4. В3
5. В6
13. СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ МОГУТ ОБРАЗОВАТЬСЯ:
1. в процессе тканевого дыхания
2. при превращении молекулярного кислорода в воду
3. в микросомальном окислении
4. под действием ионизирующей радиации
5. всё верно
14. ГИПОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, ВОЗНИКАЮЩЕЕ ПРИ ДЕФИЦИТЕ ВИТАМИНА В1, ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ НАРУШЕНИЕМ РЕАКЦИИ:
1. образования ацетил КоА из пирувата
2. образования цитрата
3. окисления сукцината
4. окисления альфа-кетоглутарата
5. верно «1» и «4»
15. АНТИОКСИДАНТНЫМИ ФЕРМЕНТАМИ ЯВЛЯЮТСЯ:
1. глутатионпероксидаза селенсодержащая
2. глутатион s - трансфераза
3. каталаза
4. супероксиддисмутаза
5. все верно
16. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПУТИ МЕТАБОЛИЗМА
1. ЦТК
2. гликолиз
3. бета – окисление
4. верно «1» и «2»
5. верно «2» и «3»
17. ОБЩИЕ ПУТИ КАТАБОЛИЗМА
1. ЦТК
2. гликолиз
3. окислительное декарбоксилирование пирувата
4. верно «1» и «2»
5. верно «1» и «3»
18 ПОСТУПИВШИЙ В КЛЕТКИ КИСЛОРОД МОЖЕТ БЫТЬ
ИСПОЛЬЗОВАН
1. в тканевом дыхании
2. в реакциях дегидрирования
3. в реакциях переаминирования
4. в реакциях коньюгации
5. в реакциях декарбоксилирования
19. СУБСТРАТАМИ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ I ТИПА ЯВЛЯЮТСЯ
1. оксалоацетат
2. сукцинат
3. ВЖК
4. сукцинил - КоА
5. лактат
20. ПРИ ПРЕВРАЩЕНИИ АЦЕТИЛ-КОА В ЦТК ДО СО2 И Н2О С УЧЕТОМ
ЦТЭ ОБРАЗУЮТСЯ
1. 3 моля АТФ
2. 11 молей АТФ
3. 12 молей АТФ
4. 15 молей АТФ
5. 38 молей АТФ
21. В ЦИТРАТНОМ ЦИКЛЕ ОБРАЗУЕТСЯ МОЛЕКУЛ СО2
1. 1
2. 3
3. 4
4. 2
5. 6
22. ФЕРМЕНТ, КАТАЛИЗИРУЮЩИЙ РЕАКЦИЮ СУБСТРАТНОГО
ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ
1. цитратсинтаза
2. изоцитратдегидрогеназа
3. малатдегидрогеназа
4. сукцинатдегидрогеназа
5. сукцинаттиокиназа
23. ОКСАЛОАЦЕТАТ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ БИОСИНТЕЗА
1. жирных кислот
2. холестерола
3. кетоновых тел
4. гема
5. глюкозы
24. РЕАКЦИЮ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ АДФ В МИТОХОНДРИЯХ
КАТАЛИЗИРУЕТ ФЕРМЕНТ
1. каталаза
2. НАДН-дегидрогеназа
3. QН2-дегидрогеназа
4. АТФ-синтетаза
5. Nа+/К+-АТФ-аза
25. РАСПОЛОЖЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ ЗАВИСИТ
ОТ
1. молекулярной массы
2. степени гидрофобности
3. кофактора
4. металла, входящего в состав гема
5. окислительно-восстановительного потенциала
26. БЕЛОК-ПРОТОНОФОР БУРОЙ ЖИРОВОЙ ТКАНИ
1. валиномицин
2. грамицидин А
3. транслоказа адениловых нуклеотидов
4. термогенин
5. анионтранспортный белок
27. ПЕРОКСИД ВОДОРОДА – СУБСТРАТ ДЛЯ
1. супероксиддисмутазы
2. НАДФН-оксидазы
3. глутатионредуктазы
4.каталазы
5. цитохромоксидазы
28. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА В ПРИСУТСТВИИ
ГЛУТАТИОНА КАТАЛИЗИРУЕТ ФЕРМЕНТ
1. глутатионредуктаза
2. каталаза
3. НАДФН-оксидаза
4. моноаминоксидаза
5. глутатионпероксидаза
29. КИСЛОТА – АНТИОКСИДАНТ
1. яблочная
2. лимонная
3. молочная
4. янтарная
5. мочевая
30. АНТИОКСИДАНТ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН
1. кальцитриол
2. ретинол
3. аскорбат
4. токоферол
5. ниацин
31. СУММАРНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ЦИКЛА КРЕБСА:
1 4 моль АТФ;
2 2 моль АТФ;
3 моль АТФ;
4 12 моль АТФ
5 18 моль АТФ
32. К МАКРОЭРГИЧЕСКИМ СОЕДИНЕНИЯМ ОТНОСЯТСЯ ВСЕ, КРОМЕ:
1. АДФ
2. карбомоилфосфата
3. глюкозо-6-фосфата
4. креатинфосфата;
5. фосфоенолпировиноградной кислоты.
33. ФЕРМЕНТ, УЧАСТВУЮЩИЙ В НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
СУПЕРОКСИДАНИОН-РАДИКАЛА
1. супероксиддисмутаза
2. моноаминоксидаза
3. ксантиноксидаза
4. НАДН-оксидаза
5. НАДФН-оксидаза
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Биохимия / под ред. . – М.: ГЭОТАР – МЕД, 2009. – 759с
2. Щербак, химия / . Спб ГМУ, 2005. – 479с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Березов, химия / , . – М.: Медицина, 1998.- 704 с.
2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами / под ред. . - М.: ГЭОТАР – МЕД, 2008.- 380 с.
3. Николаев, химия / .- М.: МИА, 2007. – 565 с.
4. Биохимия человека. В 2 –х томах / Р. Марри и др. – М.: Мир, 1993.- 347 с.
5. Биохимия витаминов / и др.- Оренбург: -Сервис, 2009. – 119 с.
6. Чиркин / . - М.: Медицина, 2010.- 605 с.
