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

7617. Классификация электрических цепей. Принцип наложения 31.5 KB
  Классификация электрических цепей. Принцип наложения Все электрические цепи можно разделить на цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами. К цепям с сосредоточенными параметрами относят цепи, геометрическими размерами которых можно пренеб...
7618. Средства обработки БД в СУБД FoxPro 76.5 KB
  Средства обработки БД в СУБД FoxPro. Синтаксис и семантика основных операторов. SELECT 0 Выбрать свободную рабочую область и установить её текущей рабочей областью. Понятие рабочая область в определенном смысле соответствует понятию о...
7619. Потоковые функциональные SADT/IDEF0-диаграммы 40.5 KB
  Потоковые функциональные SADT/IDEF0-диаграммы. Базовые элементы языка. Действие(процесс) Поток данных Принципиальной особенностью языка SADT-диаграмм является наличие строгой интерпретации у каждой из 4-х сторон прямоугольника (блока), ...
7620. Базы данных. Информационные системы, базы данных и системы управления базами данных 1.38 MB
  Базы данных Информационные системы, базы данных и системы управления базами данных. Информационная система (ИС): предназначена для сбора, хранения и обработки информации ориентирована на конечного пользователя - непрограммиста. Конкретн...
7621. Введение в компьютерную графику 126.5 KB
  Введение в компьютерную графику Определение и основные задачи компьютерной графики. Области применения компьютерной графики. История развития компьютерной графики. Виды компьютерной графики. Определение и основные задачи компьютерной графики При обр...
7622. Аппаратное обеспечение компьютерной графики 191.5 KB
  Аппаратное обеспечение компьютерной графики Устройства вывода графических изображений, их основные характеристики. Мониторы, классификация, принцип действия, основные характеристики. Видеоадаптер. Принтеры, их классификация, основные характеристики ...
7623. Представление графических данных 171 KB
  Представление графических данных Форматы графических файлов. Понятие цвета. Зрительный аппарат человека, для восприятия цвета. Аддитивные и субтрактивные цвета в компьютерной графике. Понятие цветовой модели и режима. Закон Грассмана. Пиксельная глу...
7624. Фрактальная графика 306 KB
  Понятие фрактала и история появления фрактальной графики. Понятие размерности и ее расчет. Геометрические фракталы. Алгебраические фракталы. Системы итерируемых функций. Стохастические фракталы. Фракталы и хаос. Понятие фрактала ...
7625. Растровая графика, общие сведения 134.5 KB
  Растровая графика Растровая графика, общие сведения. Растровые представления изображений. Виды растров. Факторы, влияющие на количество памяти, занимаемой растровым изображением. Достоинства и недостатки растровой графики. Геометрические характерист...