Биохимия. Билет 1 Сравните механизм окислительного и субстратного фосфорилирования. Опишите механизмы, преобладающие в митохондриях
 Скачать 72.99 Kb.
|
|
6. Оцените правильность первой части, второй части и всей фразы: Транскетолаза является ключевым ферментом пентозофосфатного пути, Поэтому недостаточность тиамина приводит к дефициту НАДН•Н+ в клетке. Объясните свой ответ. Первая часть – неправильно, Транскетолаза не является ключевым ферментом (ключ. фермент - глю-6-Ф ДГ) Вторая часть – правильно. Недостаток тиамина (кофермент пируват ДК в ПВДГК-е) приводит к нарушению окисления пирувата и образования ацетил-КоА. Происходит блокировка дальнейших реакций, где идёт восстановление НАД+ В целом фраза неправильная, так как первая часть не связана со второй. В первой частью речь идёт о пентозофостфатном пути, а во второй про окислительное декарбоксилирование Билет 5 1. Что такое окислительное форилирование? Основные положения хемиосмотической теории Митчела. Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ с использованием энергии градиента электрохимического потенциала, сопряженный с переносом электронов по дыхательной цепи. Хемиоосмотическая теория ОФ: ВММ непроницаема для ионов, в т.ч. для Н+ и ОН-; за счёт энергии транспорта е - через I, III и IV комплексы из матрикса выкачиваются Н + : НАД-зависимые – 10 Н+; ФАД-зависимые – 6 Н+ ; промежуточная форма запасания энергии; возникающий на мембране ЭХП (электрохимический потенциал); возвращение H + в матрикс мтх через протонный канал V комплекса за счёт ЭХП является движущей силой синтеза АТФ. В результате транспорта электронов и протонов по дыхательной цепи на внутренней мембране формируется ЭХП. Он является движущей силой синтеза АТФ. 2. Напишите суммарное уравнение окислительного декарбоксилирования ПВК. Как осуществляется работа пируватдегидрогеназного комплекса? Рассчитайте энергетический выход окисления ПВК до конечных продуктов? Пируватдегидрогеназный комплекс - мультиферментная система, включает 3 фермента и 5 коферментов. ПВК + KoA-SH + НАД+ --пируватдегидрогеназный комплекс-- СО2 + ацетил-KoA + НАДH2 ПВК → АцетилкоэнзимА→СО2 + H2О. Окислительное декарбоксилирование ПВК – 1НАДН*Н = 2.5 моль АТФ. Далее в цикле кребса – 3 НАДН*Н = 7.5 моль; ФАДН*Н = 1.5 моль; ГТФ = 1 моль В сумме – 12.5 моль АТФ. 3. Печень и почки способны превращать ФДА(фосфодиоксиацетон) в глюкозу(глицерол – ФДА – глюкоза). Напишите реакции превращения ФДА в глюкозу. Как называется этот процесс? Какие вещества, кроме глицерола, могут использовать в качестве субстратов для этого процесса? ФДА → 3-ФГА → Фру-1,6-ФФ→(ФРУ-1,6-дифосфотаза)→фру-6-ф→ГЛЮ-6-Ф(гексогиназа)→глюкоза (все реакции обратимы!!!!) Процесс – глюконеогенез Субстраты: липиды(глицерол), гликогенные аминокислоты( из белков пищи либо мышц),метаболиты окисления ЖК, аланин, лактат 4. Изобразите схематически реакции образования и расщепления альфа-1,4-гликозидных связей в молекуле гликогена, укажите ферменты. Приведите примеры наследственных заболеваний, связанных с генетическим дефектом ферментов синтеза и распада гликогена. Механизм разрыва: ГЛИКОГЕНОЛИЗ Гликогенсинтаза присоединяет глю по -1,4-гликозидным связям , гликогенветвящий фермент по ἀ -(1,6)-гликозидным связям. 5. Изобразите схему сопряжения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Что такое коэффициент фосфорилирования? Как рассчитывается его значение при окислении НАД-зависимых субстратов? Назовите эти субстраты. Коэффициент фосфорилирования (Р/О) – количество моль Фн, которое включается в АТФ в расчёте на 1 атом кислорода. При окислении НАД-зависимых субстратов в ММП выбрасывается 10 протонов, синтезируется 2,5 моль АТФ (10:4), т. е. Р/О = 2,5. НАД-зависимые субстраты: изоцитрат,альфа кетоглутарат, малат, гидроксиацил-КоА, ГЛУ, ПВК. 6. В быстрорастущих опухолевых клетках активно протекает пентозофосфатный путь окисления глюкозы,потому что глюкоза – основной источник энергии в таких клетках. В опухолевых клетках активно протекает анаэробный этап гликолиза, так как опухолевые клетки плохо снабжаются кислородом и потребляют глюкозу для выработки АТФ. Билет 6 1. Дайте определение и приведите примеры процессов анаболизма и катаболизма. Объяснить различия и взаимосвязи между ними. Катаболтм (дисеималяция) - расщепление крупных молекул до более простых вещест в результате окислительных процессов или процессов гидролиза и фосфоролиза, сопровождающееся разрывов ковалентных связей и высвобождением энергии. Примеры: гликолиз, гликогенолиз, окисление жирных кислот. Высвобождение энергии, окислит. Процесс, лок: цитоплазма, митохондрии, лизосомы, практич. необратимы. Анаболизм (ассимилящия) — синтез сложных органических соединений из простых молекул в результате восстановительных процессов (как правило), сопровождающийся образованием связей между малыми молекулами в процессе синтеза более высокомолекулярных соединений и осуществляющийся с затратой энергии. Примеры: глюконеогенез, синтез жирных кислот, фотосинтез у растений. Затрач. энергии, восстан процесс, цитоплазма, рибосомы, ЭПС КГ, ядро, обратимые реакции. 2. Кардиомиоциты используют лактат в качестве энергосубстрата. Назовите этапы и рассчитайте (поэтапно) энергетический баланс аэробного окисления лактата. Возвращение лактата в метаболический фонд углеводов. Лактат, образующийся в процессе анаэробного окисления глюкозы в эритроцитах и скелетных мышцах, транспортируется кровью в печень и превращается в гепатоцитах в глюкозу. Это так называемый межорганный цикл Кори. Предотвращение лактатного ацидоза, то есть в ходе глюконеогенеза лактат крови превращается в глюкозу. Энергозатраты=4АТФ+2АТФ=6АТФ 3. Напишите реакции глюконеогенеза от ПВК до 3-фосфоглицерата. Какие из этих реакций являются общими с реакциями гликолиза? Глюконеогенез протекает в основном, по тому же пути, что и гликолиз, но в обратном направлении. Для обхода трех ключевых реакций гликолиза используются четыре специфических фермента глюконеогенеза. Энергетический баланс. На синтез молекулы глюкозы из двух молекул пирувата расходуется 4АТФ и 2ГТФ (6АТФ). Энергию для глюконеогенеза поставляет процесс бета-окисления жирных кислот. 4.Изобразите схематически процесс превращения галактозы в глюкозу. Опишите причины и симптомы нарушения обмена галактозы, подходы к диагностике и лечению. 1- галактокиназа2- галакто-1-фосфатурадилтрансфераза 3- эпимераза. Диагностика: 1) Определение активности 2: - в эритроцитах(постнатально) - в клетках амниотической жидкости (пренатально). 2) Нагрузка галактозой. Лечение: Запрет молока и молочных продуктов. 5.Нарисуйте схему ферментов тканевого дыхания. Опишите строение и принцип работы цитохромов в дыхательной цепи. Цитохромы, входящие в состав дыхательной цепи, представляют собой железосодержащие белки, простетическая группа которых представлена гемом. Цитохромы могут переносить только электроны за счет атома железа с переменной валентностью, входящего в состав гема: атомы железа и меди в составе цитохромов; цитохромы –это хромопротеины. Классы: цит. А, цит. В, цит. С (различаются по строению гема). Цит. А и А3, цит. С и С1.. Переносят только электроны: Fe3+ + ē ↔ Fe2+; Cu2+ + ē ↔ Cu+. Включаются в ДЦ в определенной последовательности В → С1 → С → А → А3. Цитохром с-оксидаза. Переносит электроны с цитохрома с непосредственно на кислород. Цитохромы а и а3, помимо атомов железа, содержат атомы меди, поэтому этот комплекс одновременно осуществляет полное (4-электронное) восстановление молекулы кислорода. Энергия переноса электронов используется на перекачивание в межмембранное пространство протонов 6.Оцените правильность первой части, второй части и всей фразы: Генетический дефект пируватдегидрогеназы является причиной гемолитической анемии, потому что аэробный распад глюкозы- единственный источник энергии в эритроцитах. Объясните свой ответ. 1-нет, дефект пируваткиназы = гемолитическая анемия. 2-нет, анаэробный гликолиз – наиболее древний путь расщепления глюкозы, он обеспечивает клетку энергией в условиях гипоксии, а в аэробных условиях является стадией, предшествующей дыханию. Интенсивно протекает в энергоёмких и быстро делящихся клетках: скелетных мышцах, эритроцитах; и прочих. Вся фраза является ошибочной. Билет 7 1.Опишите оксигеназный путь утилизации кислорода в клетках(схема,фермент,роль). Оксигеназный путь: ЭПР в мембранах; кислород вкл. В субстрат с обр. ОН- или СООН-группы; не дает энергию; ферменты– оксигеназы; диоксигеназа вкл. в субстрат 2 атома кислорода; моноксигеназы вкл. 1 атом кисл. Нач. с НАДФН*Н+. Цитохром Р450: макс. Поглащ.света при дл.волны 450 нм; 150 генов; 150 изоферментов; регуляция синтеза. Биороль оксигеназного пути: α- и ω-окисление жирных кислот; синтез ненасыщенных жирных кислот, стероидов; синтез коллагена, обезвреж. ксенобиотив в печени). Смысл гидроксилирования: при обезвреживании гидрофобные молекулы становятся более гидрофильными, что облегчает их выведение из организма. 2.В чем заключается катаболическая функция цикла Кребса? Рассчитайте, сколько АТФ можно получить при окислении моля гистидина до конечных продуктов (гис – а-кетоглутарат). Реакцию в скобках не принимать во внимание. Напишите схему окисления а-кетоглутарата до ЩУК. Катаболическая функция цикла Кребса: конечный путь окисления большинства органических веществ; основной источник запасания энергии в клетке в форме АТФ. Т.к. а-кетоглутарат состоит из 5 атомов С, то до образования ЩУК происходит одно декарбоксилирование образуется два НАДН*Н+ ; один ФАДН2; один АТФ два НАДН*Н+=> 2*2,5-5 моль АТФ; один ФАДН+=> 1*1,5=1,5 моль АТФ; В общем, 1,5+5+1=7,5 моль АТФ и остаётся 4 атома С, за один цикл Кребса происходит два декарбоксилирования, данное вещество проходит дополнительно два полных цикла Кребса. Т.к за один цикл выделяется 10 моль АТФ, а у нас 2 оборота цикла, значит выделяется 20 моль АТФ и в сумме получается 7,5+20-27,5 моль АТФ 3.В период восстановления после интенсивной мышечной работы и у новорожденных в первые часы после рождения (до первого кормления) стимулируется глюконеогенез. Каков в этом биологический смысл? Напишите ключевые реакции этого процесса, назовите регуляторы активности ферментов. Регуляция глюконеогенеза. Глюконеогенез стимулируется в условиях гипогликемии при низком уровне инсулина и преобладании его антагонистов (глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов). 1) Регуляция активности ключевых ферментов: - фруктозо-1,6-дифосфатаза по аллостерическому механизму активируется АТФ, ингибируется фруктозо-2,6-дифосфатом и АМФ; - пируваткарбоксилаза активируется CH3CO -SK0A (аллостерический активатор). 2) Регуляция количества ключевых ферментов: глюкокортикоиды и глюкагон индуцируют синтез ключевых ферментов, а инсулин — репрессирует. 3) Регуляция количества субстрата: количество субстратов глюконеогенеза увеличивается под действием глюкокортикоидов (катаболическое действие на белки мышечной и лимфоидной ткани, на жировую ткань), а также глюкагона (катаболическое действие на жировую ткань). Биологическая роль глюконеогенеза: 1. Поддержание уровня глюкозы в крови. 2. Возвращение лактата в метаболический фонд углеводов. 3. Предотвращение лактатного ацидоза, то есть в ходе глюконеогенеза лактат крови превращается в глюкозу. 4.Особенности строения и биологическая роль неперевариваемых у человека углеводов (клетчатка, пектины, лактулоза). Пищевые волокна. Некрахмальные полисахариды состоят из гетерогенной группы уг-леводных соединений (клетчатка, пектины, гемицеллюлоза, камеди). Основной полисахарид пищевых волокон — клетчатка (целлюлоза). Некрахмальные полисахариды не усваиваются организмом человека, так как в пищеварительном тракте отсутствуют ферменты их гидролиза. Роль пищевых волокон в питании человека: 1. Поддерживают эубактериоз кишечника. 2. Стимулируют перистальтику кишечника. 3. Связывают воду и удерживают её в кишечнике. 4. Создают давление на стенки кишечника и желудка. 5. Являются энтеросорбентами. 6. Образуют гели, что оказывает защитное действие на слизистую кишечника. 7. Создают более длительное чувство насыщения. Лактулоза – восстанавливает дисахарид, состоящий из галактозы и фруктозы связанных бета-1,4-гликозидной связью. Целлюлоза(клетчатка) – линейный гомополисахарид, состоящий из бета-Д-глюкопираноз связанных бета-1,4-гликозидной связью. Пектин связывает тяжелые Ме, радионуклиды и не дает им всасываться. 5.С использованием схемы ферментов тканевого дыхания объяснить сопряжение процессов аэробного расщепления глюкозы и окислительного фосфорилирования. В процессе аэробного ок-я глюкозы образ НАД\ФАД-зависимые субстраты, которые передают протоны и электроны на комплексы ДЦ. Электроны транспортируются по этим комплексам к кислороду, а протоны выходят в межмембр пространство в 1,3,4 комплексах ДЦ. Эти пункты – пункты сопряжения или фосфорилирования. Они создают электрохим потенциал, энергия которого используется 4-ым комплексом ВММ для синтеза АТФ 6.Оцените правильность первой части, второй части и всей фразы: Дефицит тиамина (гиповитаминоз В1) сопровождается увеличением экскреции пирувата с мочой, поэтому что пируват в этих условиях не может служить субстратом глюконеогенеза. Объясните свой ответ. Первая часть фразы правильная, вторая нет, т.к пируват служит субстратом для окислительного декарбоксилирования в этом случае, и фермент там первый который будет его катализировать зависит от тиамина. Билет 8 1.Сравните оксидазный и оксигеназный пути утилизации кислорода. Роль этих процессов в клетке. Отличие: оксидазный путь способствует вовлечению 80% кислорода в реакции тканевого дыхания (основной источник АТФ в аэробных тканях), а оксигеназный не является источником энергии. В нем оксигеназы катализируют реакции внедрения кислорода в субстраты. Роль. Оксидазаный путь - основной источник АТФ в аэробных тканях.80% всего потребляемого кислорода идет на тканевое дыхание, обеспечивая организм энергией. Оксигеназный путь обеспечивает синтез веществ (желчных кислот, простагландинов, стероидных гормонов), обезвреживание ксенобиотиков и токсических продуктов обмена. 2.В первые минуты ишемии миокарда в кардиомиоцитах стимулируется анаэробный гликолиз. Какой в этом биологический смсысл? Сравните энергетический баланс анаэробной и аэробной дихотомии глюкозы и механизмы синтеза АТФ. Ишемия миокарда возникает при нарушении коронарного кровоснабжения, в связи с чем миокард не получает кислород из крови, далее запускается анаэробный процесс распада глюкозы с целью получения АТФ. Как раз в этом и заключается биологический смысл. Энергетический баланс анаэробной дихотомии: 2 молекулы АТФ, аэробная дихотомия 32 АТФ (7 АТФ в ходе аэробного гликолиза, 5 АТФ из окислительного декарбоксилирования ПВК, 20 АТФ в ходе ЦТК) В обоих случаях АТФ мы получаем в ходе реакций субстратного фосфорилирования, а остальная часть АТФ образуется в ДЦ (это относится только к аэробному распаду глюкозы). 3.Напишите реакции спиртового брожения, отличающие этот процесс от анаэробного гликолиза. Активные формы каких витаминов участвуют в этих реакциях? Отличающими реакциями будут две последние реакции. Коферментом к пируватдекарбоксилазе будет ТПФ (акт.форма витамина В1) Коферментом к алкогольДГ будет НАД(активная форма витамина РР) 4.Что такое гликогенез? Биологическая роль. Поясните энергозатраты на этот процесс с использованием схемы реакций. Гликогенез - процесс синтеза гликогена. Синтез- почти во всех клетках. Дэпо гликогена- печень, скелетные мышцы, но лишь 1%. Биологическая роль - запасание большого количества глюкозы в клетке в виде резервного полисахарида(гликогена), сохраняя неизменность ее осмотических свойств. Энергозатраты в виде 2 молекул АТФ 5. Нарисуйте схему сопряжения Тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Перечислите причины гипоэнергетических состояний. Пункты сопряжения представляют собой те участки ДЦ, в которых возникает такая разница окислительно-восстановительного потенциала, которая обеспечивает нужную протоннодвигательную силу, которая необходима для попадания протона водорода на АТФ-азу. В этих пунктах не происходит синтез АТФ! Синтез АТФ только на АТФ-азе в ходе окислительног фосфорилирования. 1 Пункт- между НАДН-Н и КоQ. 2 Пункт – между КоQН2 и цитохромом с1. 3 Пункт – между цитохромом а и а3. Причины гипоэн. Состояний: голодание (нет субстратов для ДЦ), гипоксия тканей (вызвана разными причинами, например снижение концентрации кислорода в воздухе, анемия, нарушения работы ССС или ДС), гиповитаминоз (нарушение работы ферментных систем), дыхательные яды или ингибиторы ДЦ (блокировка всех комплексов ДЦ). 6. В условиях стрессовой гипогликемии, когда уровень глюкозы превышает 5,5 ммоль на л, развивается глюкозурия, потому что адреналин способствует активации глюконео генеза в почках. В принципе вся фраза верна, но можно поспорить насчет возникновения глюкозурии, т.к она зачастую явлется признаком сахарного диабета, а при стрессе может наблюдаться гипергликемия без глюкозурии. Билет 9 1. Назовите функции Цикла Кребса. Используя общую схему катаболизма объясните, почему цикл трикарбоновых кислот является центральным метаболическим путем. 1Энергетическая- 1АТФ в ходе субстратного фосфорилирование; 2Водороднодонорная функция 3НАДН-Н – 7.5АТФ, 1ФАДН2-1.5АТФ; 3 Амфиболический путь. По схеме мы можем сделать вывод о том, что ЦТК является центральным метаболическим путем, т.к является амфиболическим путем, т.е сопрягает ката и анаболические процессы. Это и будет 3 функция. Катаболическая часть- превращение конечных продуктов распада глюкозы, ЖК, кетогенных а/к в ЩУК, альфа-кетоглутарат, ацетил-КоА. Анаболическая часть – из ацетил-КоА синтез ЖК, холестерин(стероидные гормоны), из сукцинил-КоА – гем, порфирины, из альфа-глутарата глутамин, глутарат, пролин. 2. Окислительное декарбоксилирование ПВК. Напишите реакции, катализируемые дигидролипоилДГ. Какие витамины необходимы для ее работы? Нарисуйте блок-схемы НАД и ФАД. 4 реакция окислительного декарбоксилирование ПВК, ЛК-липоевая кислота. Фермент будет катализровать данную реакцию вместе с коферментом ФАД (акт. Форма витамина В2 рибофлавин) или НАД (акт. Форма витамина РР) 3. Напишите реакции гликолиза, сопряженные с процессом субстратного фосфорилирования. Рассчитайте энергетический выход анаэробного расщепления моля глюкозы. Назовите клетки, в которых анаэробный гликолиз является основным источником энергии. 2 Реакции Энергетический выход расщепления одного моля АТФ=64(32 на 2) кДж, т.к он может отдать два фосфата, превратясь в АМФ. НО!!!Значения эн. Выхода везде разные, перед тем как написать эту цифру, уточните у преподавателя по поводу 32 кДж. Для опухолевых клеток анаэробный гликолиз является основным источником энергии. |