84842

Биологическое окисление. Тканевое дыхание. Окислительное фосфорилирование

Лекция

Биология и генетика

Жизнь высших организмов полностью зависит от поступления в организм кислорода, который используется в основном в процессе аккумуляции клеткой энергии в виде АТФ - окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование позволяет аэробным организмам улавливать значительное количество...

Русский

2015-03-22

24.91 KB

10 чел.

Тема 8 Биологическое окисление. Тканевое дыхание. Окислительное фосфорилирование.

Актуальность темы

Окислительно-восстановительные ферменты обеспечивают протекание реакций, связанных с переносом электронов и протонов и лежат в основе образования макроэргических соединений. Исследование их функционирования важно для глубокого понимания механизмов тканевого дыхания и его роли при различных функциональных состояниях организма, а также с целью его коррекции фармацевтическими препаратами.

Жизнь высших организмов полностью зависит от поступления в организм кислорода, который используется в основном в процессе аккумуляции клеткой энергии в виде АТФ - окислительного фосфорилирования. Окислительное фосфорилирование позволяет аэробным организмам улавливать значительное количество потенциальной свободной энергии окисления субстратов. Нарушение нормального протекания этого процесса не совместимо с жизнью, поэтому количество генетических нарушений, которые связаны с этой системой, незначительна.

Процессы катаболизма и анаболизма соединены через макроэргические соединения, образующиеся в тканевом дыхании, что обеспечивает передачу химической энергии от екзергоничних к ендергоничних процессов, а также преобразования ее в другие виды энергии (механическую, тепловую и др.)

Биологическое окисление является конечным этапом распада углеводов, липидов и белков в живых организмах. Оно реализуется мультиэнзимных комплексами внутренних мембран митохондрий, сопровождается поглощением кислорода и выделением СО2, воды и энергии, которая частично аккумулируется в связях АТФ, синтезируемого.

Биоэнергетические процессы конечной фазой катаболизма молекул в живых клетках, реализуется сложными ферментными комплексами внутренней митохондриальнои мембраны. Результатом этих реакций является генерация макроэргических связей в молекулах АТФ - основного поставщика энергии для всех ендергоничних процессов в живой клетке.

Таким образом, главным признаком живой клетки, определяет ее термодинамический стабильное состояние, является постоянный обмен веществ и энергией с внешней средой. С другой стороны, необходима постоянная регуляция метаболических путей, которые обеспечивают организм «топливом», потому что оно должно постоянно поступать при различных условиях, включая патологию. Понимание молекулярных механизмов энергетического обмена должно помочь студенту-медику в следующем изучении ряда разделов патологической физиологии, фармакологии, терапии, эндокринологии.

Цель занятия:

  1.  уметь толковать понятие биологическое окисление, "тканевое дыхание" и окислительное фосфорилирование и объяснять биохимические основы процессов генерации энергии в клетке.
  2.  усвоить основные принципы организации дыхательной цепи митохондрий.
  3.  овладеть методами исследования действия оксидоредуктаз

Конкретные цели:

  1.  характеризовать типы реакций биологического окисления, изображать схемы реакций.
  2.  Трактовать роль биологического окисления, тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования в генерации АТФ при аэробных условиях.
  3.  Охарактеризовать ферменты биологического окисления в митохондриях: пиридин, флавинзалежни дегидрогеназы, цитохромы.
  4.  Изображать последовательность переносчиков митохондриального цепи транспорта электронов и объяснять принципы его функционирования.
  5.  Объяснять механизмы объединения окисления с процессом аккумулирования энергии в макроэргических связях АТФ.
  6.  Рассчитывать коэффициент окислительного фосфорилирования.

Теоретические вопросы

1 Фазы высвобождения энергии из потребительских веществ.

2 Биологическое окисление, его характеристика.

3 Реакции биологического окисления и их функциональное значение:

• дегидрогеназную;

• оксидазные;

• оксигеназни (моно и диоксигеназная).

4 Пиридинзалежни дегидрогеназы. Строение НАД + и НАДФ +. Их значение в реакция окисления и восстановления.

5 Флавинзалежни дегидрогеназы. Строение ФАД и ФМН. Их роль в реакциях окисления и восстановления.

6 Цитохромы и их роль в тканевом дыхании. Строение их простетической группы.

7 Молекулярная организация цепи транспорта электронов (дыхательной цепи) митохондрий:

• компоненты дыхательной цепи митохондрий;

• последовательность переносчиков электронов в дыхательной цепи;

• роль редокс-потенциалов в транспорте электронов и протонов.

8 Ингибиторы дыхательной цепи, механизм их действия, влияние на организм.

9 Понятие о окислительное фосфорилирование. Высвобождение энергии в дыхательной цепи и пункты сопряжения окисления с фосфорилированием. Коэффициент окислительного фосфорилирования.

Практическая работа

Опыт 1 Определение активности каталазы крови

Принцип метода: Каталаза (Н2О2: Н2О2-оксидоредуктазы) расщепляет пероксид водорода с образованием молекулярного кислорода и воды:

                                                                Каталаза

    2Н2О2                                 О2 + 2Н2О.

Простетическая группа каталазы построена по типу гема гемоглобина. Этот фермент содержится во всех тканях организма, но наиболее активен он в эритроцитах и печени. Биологическая роль каталазы заключается в обезвреживании пероксида водорода, который образуется в процессе окислительно-восстановительных реакций в организме.

Активность каталазы крови устанавливают по количеству разложенного пероксида водорода за единицу времени. Количество пероксида водорода определяют титрометрическим методом согласно реакцией 2КмnO4 + 5H2O2 + 4H2SO4 → 2KHSO4 + 2MnO4 + 8H2O + 5O2.

Разница количества КМnO4, который использовали на титрование до и после действия каталазы, характеризует активность фермента.

Активность каталазы выражают каталазная числом и показателем каталазы. Каталазная числом называется количество миллиграммов пероксида водорода, которая разлагается каталазой в 1 мкл крови за 30 мин. Показателем каталазы называют дробь, в котором числителем является каталазная число, а знаменателем - число миллионов эритроцитов в 1 мкл исследуемой крови. Более объективной единицей является показатель каталазы, а не каталазная число, поскольку фермент оказывается почти исключительно в эритроцитах.

      Ход работы: В две колбочки вливают по 1 мл разведенной в 1000 раз крови (1 мл гемолизаты содержит 1 мкл крови, добавляют по 7 мл дистиллированной и по 2 мл 1% раствора пероксида водорода. В контрольную пробу (первая колбочках) сразу же наливают 5 мл 10% раствора серной кислоты (действие каталазы в кислой среде прекращается). колбочки оставляют при комнатной температуре на 30 мин, периодически перемешивая. Затем во вторую колбочку (опыт) приливают 5 мл 10% раствора Н2SО4. Содержание каждой колбочки титруют 0,1 н раствором КМnО4 до розового цвета. Рассчитывают каталазная число (КЧ) по формуле

КЧ = (А-В) · 1,7,

где А - количество 0,1 н КМnО4, использованное на титрование контрольной пробы;

В - количество 0,1 н КМnО4, использованное на титрование опытной пробы.

Примечание. Грамм-эквивалент Н2О2 = 17 г.

Итак, в 1 мл 0,1 н раствора содержится 1,7 мг Н2О2. поскольку

1 мл 0,1 н КМnО4 эквивалентный 1 мл 0,1 н Н2О2, то, умножив 1,7 мг на разницу между количеством КМnО4, затраченной на титрование контрольной и опытной проб, получают количество миллиграммов Н2О2, которая расщепляется в 1 мкл крови, то есть непосредственно каталазная число.

Объяснить полученный результат. Сделать вывод.

  Клинико-диагностическое значение. В норме КЧ колеблется от 10 до 15 единиц.

Активность каталазы снижается при анемии, туберкулезе, раковых заболеваниях; повышается в условиях токсического гепатита, действия ионизирующего излучения, солей тяжелых металлов.

Литература

Основная:

1 Губский Ю. И. Биологическая химия. - Киев-Тернополь: Укрмедкнига, 2000 - 508 с.

2 Воронина Л.Н., Десенко В.Ф., Мадиевского Н.М. и др. Биологическая химия. - Харьков: Основа. - 608 с.

3 Гонский Я.И., Максимчук Т.П., Калинский М.И. Биохимия человека. - Тернополь: Укрмедкнига, 2002 - 744 с.

Дополнительная: 

1 Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф, Биологическая химия. - Москва: Медицина, 1998 -

       701 с

2 Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. - Москва: Мир, 2000 - 470 с.

3 Марри Р., Греннера Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. т. 1 - М .: Мир, 2004. - 381 с.

4 Хмелевский Ю.В., Губский Ю.И., Зайцева С.Д. и др. Биологическая химия: Практикум. - К .: Высшая школа, 1985. - 212 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38136. Концептуальні засади соціального і гуманітарного забезпечення та виховної роботи в Збройних Силах України 188 KB
  Актуальність вивчення даної теми полягає в тому, що знання командиром (начальником) концептуальних засад гуманітарного та соціального забезпечення, змісту і основних напрямків соціальної і гуманітарної політики, основ морально-психологічного забезпечення, на сучасному етапі розвитку ЗС України виступає важливою передумовою ефективного навчання та виховання особового складу в підрозділі (частині).
38137. Організація морально-психологічного забезпечення окремих видів бойової підготовки підрозділів 157 KB
  Оголосити тему заняття, її актуальність та звязок з іншими темами, мету та навчальні питання, які будуть розглянуті. Особливу увагу на занятті необхідно звернути на те, що існує обєктивна потреба в оволодінні всім офіцерським складом загальними поняттями про психологію спілкування у військовому колективі, а також розкрити сутність, функції та структура спілкування,
38138. Організація заходів морально-психологічного забезпечення виконання миротворчих завдань 149 KB
  Географія міжнародних миротворчих операцій є практично необмеженою, оскільки жоден населений регіон світу не можна вважати абсолютно стабільним. Тому військові підрозділи, що призначаються для здійснення миротворчих операцій, мають бути готовими до дій у будь-яких географічних і кліматичних умовах. Водночас не викликає сумніву потреба диференційованої підготовки миротворчих підрозділів до дій в особливих умовах (наприклад, гірських або тропічних).
38139. Організація психологічної підготовки в збройних силах країн – членів НАТО 107.5 KB
  Організація моральнопсихологічного забезпечення Заняття №16: Організація психологічної підготовки в збройних силах країн – членів НАТО Час: 2 години Мета заняття: 1. У бундесвері концепцію виховного впливу формує цілий Апарат ідеологічної роботи збройних сил безпосередньо підпорядкований міністру оборони країни. На вищому рівні цим...
38140. Морально-психологічне забезпечення основних видів бою Сухопутних військ ЗС України 133.5 KB
  Оголосити тему заняття, її актуальність та звязок з іншими темами, мету та навчальні питання, які будуть розглянуті. Особливу увагу на занятті необхідно звернути на те, що існує обєктивна потреба в оволодінні всім офіцерським складом загальними поняттями про психологію спілкування у військовому колективі, а також розкрити сутність, функції та структура спілкування...
38141. Завдання органів з виховної роботи на сучасному етапі розвитку Збройних Сил України 159.5 KB
  Морально-психологічне забезпечення діяльності військ – це система заходів, спрямованих на формування і підтримання високого морального духу армії, МПС і дисципліни особового складу, правопорядку військового, на згуртування військових колективів і протидію інформаційно-психологічному впливу противника.
38142. Плануюча і звітна документація з питань морально-психологічного забезпечення виконання миротворчих завдань 104 KB
  Закріпити знання одержані курсантами студентами в процесі самостійної роботи над навчальною методичною і науковою літературою; 2. Головною метою його роботи є оптимізація спільної військової діяльності міжособистісних взаємин а також моральнопсихологічного стану окремих військовослужбовців. ОСНОВНА ЧАСТИНА: виховної роботи це визначення напрямів шляхів змісту засобів методів і форм щодо реалізації цілей виховної роботи прийняття конкретних адресних обґрунтованих рішень що стосуються реалізації заходів виховної роботи їх...
38143. Відпрацювання плануючої та звітної документації з питань морально-психологічного забезпечення основних видів бою 102 KB
  Закріпити знання одержані курсантами студентами в процесі самостійної роботи над навчальною методичною і науковою літературою; 2. Головною метою його роботи є оптимізація спільної військової діяльності міжособистісних взаємин а також моральнопсихологічного стану окремих військовослужбовців. ОСНОВНА ЧАСТИНА: Планування виховної роботи це визначення напрямів шляхів змісту засобів методів і форм щодо реалізації цілей виховної роботи прийняття конкретних адресних обґрунтованих рішень що стосуються реалізації заходів виховної роботи...