60364

Тканинне дихання. Окисне фосфорилювання

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Механізм синтезу АТФ шляхом окисного фосфорилювання його регуляцію і порушення. показати схематично розміщення на внутрішній мембрані мітохондрій комплексів І ІІ ІІІ ІV дихального ланцюга і АТФ-синтази комплексу V.

Украинкский

2014-05-16

50 KB

7 чел.

Заняття № 6

Тема: Тканинне дихання. Окисне фосфорилювання.

Актуальність теми: Енергетичні потреби організму забезпечуються за рахунок енергії, яка вивільняється у процесі тканинного (клітинного) дихання. Порушення цього процесу внаслідок цілого ряду причин зумовлює гіпоенергетичний стан, що є одним із патогенетичних механізмів багатьох хвороб.

Навчальнi цiлi:

Знати: структуру компонентів дихального ланцюга, механізм переносу електронів і протонів.     Механізм синтезу АТФ шляхом окисного фосфорилювання, його регуляцію і порушення.

Вмiти: визначати  та оцінювати функціональний стан тканинного дихання і окисного фосфорилювання.

Самостійна позааудиторна робота

    В зошитах для протоколів:

  1.  зобразити схематично структурні частини мітохондрії і вказати, які процеси відбуваються: а) в матриксі, б) на внутрішній мембрані.
  2.  написати формули НАД, ФМН, ФАД, КоQ.

3. показати схематично розміщення на внутрішній мембрані мітохондрій комплексів І, ІІ, ІІІ, ІV дихального ланцюга і АТФ-синтази (комплексуV).

Контрольні питання

  1.  Тканине (аеробне) дихання і мітохондрії. Роль мітохондрій у синтезі АТФ. Спряження (поєднання) тканинного дихання (ТД) і окисного фосфорилювання (ОФ).
  2.  Нікотинамідні і флавінові первинні дегідрогенази.
  3.  Компоненти дихального ланцюга: флавопротеїни, залізосірчані білки, убіхінон і цитохроми. Комплекси дихального ланцюга І, ІІ, ІІІ, ІV.
  4.  Інгібітори тканинного дихання.
  5.  Хеміосмотична теорія ОФ. Механізм утворення електрохімічного потенціалу.
  6.  Структура і механізм каталітичної дії АТФ-синтази.
  7.  Ефективність спряження ТД і ОФ. Коефіцієнт фосфорилювання.
  8.  Регуляція ТД і ОФ. Енергетичний заряд клітини.
  9.  Роз'єднання ТД і ОФ. Роз'єднюючі агенти та механізм їх дії.
  10.  Мітохондріальні хвороби, гіпоенергетичні стани.  

Самостійна аудиторна робота

Виконати  вправи.

  1.  Характеристика первинних дегідрогеназ, їх кофакторів і типів реакції.

Нікотинамідні

Флавінові

1. Назви небілкової частини і їх скорочені позначення.

2. Характеристика небілкової частини:

а) кофермент чи простетична група;

б) похідне якого вітаміну;

3. Назва компоненту, що переносить електрони і протони.

4. Структурна формула ( писати формулу лише компоненту, що переносить е- і Н+) і скорочене позначення:

а) окисненої форми коферменту;

б) відновленої форми.

5. Кількість е- і Н+, шо переносяться.

6. Рівняння реакцій ( писати скорочені позначення).

7. Приклади ферментів.

8. Локалізація ферментів у клітині.

2. Характеристика комплексів дихального ланцюга мітохондрій (ДЛМ).

І             

ІІ

ІІІ

ІV

1. Назва;

2. Склад простетичних груп (редоксцентрів);

3. Відновник;

4. Окисник;

5. Здатність до переносу протонів через мембрану

( властивість протонної помпи).

3. Зобразити послідовність переносу електронів  і протонів через ДЛМ від субстратів( АН2 , ВН2) до молекулярного кисню за участю первинних: а) нікотинамідної дегідрогенази, б) флавінової дегідрогенази.

4. Зміни окисно-відновного потенціалу (ОВП, Ео) і вільної енергії Gо в електроно-транспортному ДЛМ.

1) скільки становить Ео  для пар: а) НАД+ / НАДН+Н+; б) ФМН / ФМНН2; в) КоQ/ КоQН2; г) цитохром с(Fе3+) / (Fе2+); д) цитохром а3 (Fе3+) / (Fе2+); е) ½ О2 + 2Н+ / Н2О.

2) яке рівняння використовується для розрахунку ΔG0 для окисно-відновних реакцій?

3) розрахувати ΔG0, що вивільняється при окислені  НАДН згідно сумарного рівняння тканинного дихання:

НАДН+Н+ + ½ О2    →     НАД+ + Н2О.

Скільки молекул АТФ могло би синтезуватися за рахунок цієї кількості вільної енергії?

5. Інгібітори тканинного дихання:

  1.  вказати ділянки ДЛМ, на рівні яких блокують транспорт електронів: ротенон, амітал (барбітурат), антиміцин А, ціаніди, азиди (N3-), монооксид карбону СО. У якій формі (окисленій чи відновленій) будуть знаходитись різні компоненти ДЛМ при дії  кожної з цих речовин?
  2.  Інгібітори тканниного дихання, які блокують перенос електронів на рівні комплексів ІІІ і VІ, є токсичнішими речовинами, ніж інгібітори переносу електронів в комплексі І. Пояснити причину цього факту.
  3.  Негайне введення нітриту є високоефективним засобом при отруєнні ціанідами ( солями синильної кислоти). На чому грунтується дія цього антидоту? (Підказка: нітрит окислює іон Fе2+ у гемопротеїнах до Fе3+).

6. Хеміосмотична теорія спряження ТД і ОФ.

а) Механізм утворення на внутрішній мембрані мітохондрій електрохімічного потенціалу (протонрушійної сили).

б) які дві складові електрохімічного потенціалу і як вони утворюються?

в) що таке протонні помпи і які комплекси ДЛМ є ними?

г) описати експерименти, якими підтверджена хеміосмотична теорія ОФ.

7. Синтез АТФ.

а) структура АТФ –синтази. Назвати субодиниці ферменту, описати їх розміщення на мембрані та вказати роль;

б) написати рівняння синтезу АТФ;

в) пояснити механізм каталітичної дії АТФ-синтази.

8. Ефективність спряження ТД і ОФ.

а) як практично визначити  ефективність спряження ТД і ОФ (коефіцієнт ОФ)?

б) чому дорівнює відношення Р/О при транспорті електронів до О2 від : 1) НАДН + Н+; 2) ФАДН2. Пояснити причину різної величини.

в) порівняти ΔGо, що вивільняється при окисленні  НАДН + Н+ киснем, із   рівнем вільної енергії яка запасається в синтезованих при цьому молекулах АТФ. Який % енергії зберігається у хімічній формі і який % виділяється як теплова енергія? Для розрахунків використати   ΔGо реакції гідролізу АТФ, характерну для фізіологічних умов.

9. Регуляція ТД і ОФ. Енергетичний статус клітин.

а) написати сумарне рівнянн ТД і ОФ.

б) концентрації яких речовин, відповідно до цього рівняння, контролюють швидкість ТД і ОФ? Рівень, якої з цих речовин є головним регуляторним фактором  при фізіологічних умовах?

в) дати визначення поняттю „дихальний контроль”.

г) для характеристики енергетичного статусу клітин використовують два показники (індекси). Запишіть їх. Як їх експериментально визначити?

д) яка величина енергетичного заряду більшості клітин у фізіологіних умовах? Розкрийте залежність між енергетичним зарядом клітини та швидкістю процесів: 1) катаболізму; 2) анаболізму.

е) який механізм регуляції активності ферментів молекулами АТФ, АДФ і АМФ? Вкажіть ефекти цих сполук на ключові ферменти катаболічних і анаболічних шляхів.

10. Вкажіть ефекти різних сполук на ТД і ОФ (стимуляція чи інгібування).

Сполука

ТД

ОФ

1. Антиміцин А, ціаніди, ротенон, СО.

2. Олігоміцин (інгібітор АТФ-синтази)

3. 2, 4 – динітрофенол.

4. Атрактилозид (інгібітор АТФ- АДФ- транслокази).

Опишіть механізм дії розєднувачів ТД і ОФ. Як змінюється температура тіла під впливом цих речовин? Чому? Чи можна їх використовувати для лікування ожиріння?

11. Мітохондріальні хвороби (МтХв).

а) первинні МтХв є наслідком мутацій в мітохондріальній ДНК, або ядерній ДНК. Чому мутації ДНК ядра клітини можуть призводити до розвитку МтХв?

б) первинні МтХв успадковуються по материнській лінії. Чому?

в) МтХв характеризується ураженням різних органів та тканин, але в найбільшій мірі поражаються мозок і міокард. Чому?

12. Крім спадкових первинних МтХв порушення окисного фосфорилювання і знижена продукція АТФ наступають внаслідок різноманітних причин. Перечислити окремі з них:

а) недостатність в організмі наступних речовин: ....

б) дія на організм наступних хімічних речовин:...

в) дія на організм наступних фізичних чинників:...

Пояснити механізми розвитку порушень енергетичного обміну внаслідок указаних причин.

Література

  1.  Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини. Тернопіль: Укрмедкнига, 2001. – 736с.
  2.  Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 508с.
  3.  Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини. Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – 744с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33629. Мандатная модель 31 KB
  Модели механизмов обеспечения целостности данных Модель Биба Рассматриваемая модель основана на принципах которые сохраняют целостность данных путем предотвращения поступления данных с низким уровнем целостности к объектам с высоким уровнем целостности. Уровень целостности согласно. субъектам запрещено чтение данных из объекта с более низким уровнем целостности; нет записи наверх т. субъектам запрещено запись данных в объект с более высоким уровнем целостности.
33630. Модель Харрисона-Руззо-Ульмана (матричная модель) 32 KB
  Модель ХаррисонаРуззоУльмана матричная модель Модель матрицы права доступа предполагает что состояние разрешения определено используя матрицу соотносящую субъекты объекты и разрешения принадлежащие каждой теме на каждом объекте. Состояние разрешения описано тройкой Q = S О А где S множество субъектов 0 множество объектов А матрица права доступа. Вход s о содержит режимы доступа для которых субъект S разрешается на объекте о. Множество режимов доступа зависит от типа рассматриваемых объектов и функциональных...
33631. Многоуровневые модели 31.5 KB
  К режимам доступа относятся: чтение запись конкатенирование выполнение.7 где b текущее множество доступа. Это множество составлено из троек формы субъект объект режим доступа. Тройка s о т в b указывает что субъект s имеет текущий доступ к объекту о в режиме т; М матрица прав доступа аналогичная матрице прав доступа в модели ХаррисонаРуззоУльмана; f функция уровня которая связывается с каждым субъектом и объектом в системе как уровень их защиты.
33632. Графические модели 44 KB
  Графические модели сети Петри которые позволяют построить модели дискретных систем. Определение: Сеть Петри это набор N =STFWM0 где S непустое множество элементов сети называемое позициями T непустое множество элементов сети называемое переходами отношение инцидентности а W и M0 две функции называемые соответственно кратностью дуг и начальной разметкой. Если п 1 то в графическом представлении сети число n выписывается рядом с короткой чертой пересекающей дугу. Часто такая дуга будет также заменяться пучком из п...
33633. Построение модели систем защиты на базе Е-сетей на основе выделенного набора правил фильтрации 78 KB
  2 Переходы: d3 = XEâr3 p1 p2 p3 t3 установление соединения проверка пароля и имени пользователя для доступа к внутренней сети подсети; d4 = XEâr4 p2 p4 р5 0 подсчет попыток ввода пароля и имени; d5 = Tp4 p6 0 вывод сообщения о неверном вводе пароля и имени; d6 = Tp1 p6 0 передача пакета для повторной аутентификации и идентификации; d7 = Tp5 p7 t4 создание соответствующей записи в журнале учета и регистрации. 3 Решающие позиции: r3 проверка пароля и имени пользователя; r4 ...
33634. RSA (буквенная аббревиатура от фамилий Rivest, Shamir и Adleman) 92.5 KB
  Алгоритм RS состоит из следующих пунктов: Выбрать простые числа p и q заданного размера например 512 битов каждое. Вычислить n = p q Вычисляется значение функции Эйлера от числа n: m = p 1 q 1 Выбрать число d взаимно простое с m Два целых числа называются взаимно простыми если они не имеют никаких общих делителей кроме 1. Выбрать число e так чтобы e d = 1 mod m Числа e и d являются ключами. Шифруемые данные необходимо разбить на блоки числа от 0 до n 1.
33635. IDEA (англ. International Data Encryption Algorithm, международный алгоритм шифрования данных) 121 KB
  Interntionl Dt Encryption lgorithm международный алгоритм шифрования данных симметричный блочный алгоритм шифрования данных запатентованный швейцарской фирмой scom. Известен тем что применялся в пакете программ шифрования PGP. Если такое разбиение невозможно используются различные режимы шифрования. Каждый исходный незашифрованный 64битный блок делится на четыре подблока по 16 бит каждый так как все алгебраические операции использующиеся в процессе шифрования совершаются над 16битными числами.
33636. Advanced Encryption Standard (AES) - Алгоритм Rijndael 317.5 KB
  dvnced Encryption Stndrd ES Алгоритм Rijndel Инициатива в разработке ES принадлежит национальному институту стандартов США NIST. Основная цель состояла в создании федерального стандарта США который бы описывал алгоритм шифрования используемый для защиты информации как в государственном так и в частном секторе. В результате длительного процесса оценки был выбрал алгоритм Rijndel в качестве алгоритма в стандарте ES. Алгоритм Rijndel представляет собой симметричный алгоритм блочного шифрования с переменной длиной блока и переменной...
33637. Актуальность проблемы обеспечения безопасности сетевых информационных технологий 13.99 KB
  Отставание в области создания непротиворечивой системы законодательноправового регулирования отношений в сфере накопления использования и защиты информации создает условия для возникновения и широкого распространения компьютерного хулиганства и компьютерной преступности. Особую опасность представляют злоумышленники специалисты профессионалы в области вычислительной техники и программирования досконально знающие все достоинства и слабые места вычислительных систем и располагающие подробнейшей документацией и самыми совершенными...