методичка. Розділ 1. Методичні вказівки для підготовки до практичних занять. Методичні вказівки для підготовки до практичних занять
![]()
|
ТЕМА 7 (2 години): Біоенергетичні процеси: біологічне окиснення, окисне фосфорилування, синтез АТФ. Хеміосмотична теорія окисного фосфорилування. Інгібітори і роз’єднувачі окисного фосфорилування. Визначення активності каталази крові. АКТУАЛЬНІСТЬ. Біологічне окиснення є основним молекуляр-ним механізмом, який забезпечує енергетичні потреби організму. Воно реалізується складними мультиферментними комплексами внутрішньої мембрани мітохондрій. Результатом цих реакцій є генерація макроергіч-них зв’язків в молекулі АТФ. Біологічне окиснення та спряжене з ним окисне фосфорилування складають основу біоенергетичних процесів в організмі. Вивчення властивостей, особливостей дії та регуляції ферментів дихального ланцюга сприятиме правильному розумінню патологій, зумовлених порушенням біоенергетичних процесів при гіпоенергетичних станах (гіпоксія тканин в результаті зниження концентрації кисню у повітрі, порушення роботи серцево-судинної та дихальної систем, анемії різного ґенезу, гіповітамінози, голодування, дія різних отрут та ін.). МЕТА. Вивчити біохімічні основи процесів біологічного окиснен-ня та окисного фосфорилування; вміти трактувати роль біологічного окиснення, тканинного дихання та окисного фосфорилування в генерації АТФ за аеробних умов; вміти аналізувати порушення синтезу АТФ за умов дії на організм людини патогенних факторів хімічного, фізичного, біологічного походження; вміти пояснювати біохімічні основи процесів знешкодження ендогенних токсинів за участю ферментів мікросомаль-ного окиснення (цитохрому Р-450); ознайомитися з хеміосмотичною теорією; з інгібіторами і роз’єднувачами окисного фосфорилування. ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ
Орієнтувальна картка для опрацювання теоретичних питань для самостійного вивчення
ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ 1. Клітину обробили речовиною, яка блокує фосфорилування нуклеотидів в мітохондріях. Який процес життєдіяльності клітини буде порушений в першу чергу? А. Фрагментація великих мітохондрій на менші В. Синтез мітохондріальних білків С. Інтеграція функціональних білкових молекул D. Окисне фосфоритування Е. Всі перераховані 2. Різке підвищення утворення активних форм кисню (супероксид аніон-радікала, пероксиду водню, гідроксильного радикала) спостерігається в нейтрофілах під час фагоцитозу. Крім цього, у них за участю ферменту мієлопероксидази утворюється ще одна речовина з високою бактерицидною дією. Таким речовиною є: А. Гіпохлорит аніон В. Гідропероксидний радикал С. Пероксинітрит D. Радикали насичених жирних кислот Е. Радикали ненасичених жирних кислот 3. Роз’єднувачем дихання та фосфорилування є антикоагулянт: А. Менахінон В. Ротенон С. Барбітурати D. Дикумарол Е. Нафтохінон 4. У хворого на цингу виявлено порушення гідроксилування проліну та лізину у складі колагену. Гальмування якого біохімічного процесу призводить до цього порушення? А. Тканинного дихання В. Пероксидазного окиснення С. Окисного фосфорилування D. Перекисного окиснення ліпідів Е. Мікросомального окиснення 5. Пацієнт звернувся зі скаргами на напади утрудненого дихання, запаморочення. З'ясувалося, що він працює на хімічному підприємстві з виробництва синильної кислоти. З порушенням активності якого ферменту можуть бути пов'язані дані симптоми? А. Каталази В. Цитохромоксидази С. Лактатдегідрогенази D. Піруватдегідрогенази Е. Сукцинатдегідрогенази 6. При тиреотоксикозі підвищується продукція тиреоїдних гормонів Т3 і Т4, спостерігається схуднення, тахікардія, психічна збудливість та ін. Як тиреоїдні гормони впливають на енергетичний обмін у мітохондріях клітин? А. Активують субстратне фосфорилування В. Блокують субстратне фосфорилування С. Блокують дихальний ланцюг D. Роз'єднують окиснення та фосфорилування Е. Активують окисне фосфорилування 7. Організми, які у процесі еволюції не створили систему захисту від Н2О2, можуть існувати лише в анаеробних умовах. Які з перерахованих ферментів можуть руйнувати гідрогену пероксид? А. Оксигенази і гідроксилази В. Пероксидаза і каталаза С. Цитохромоксидаза і цитохром b5 D. Оксигенази і каталаза Е. Флавінзалежні оксидази 8. При отруєнні ціанідами настає миттєва смерть. У чому полягає механізм дії ціанідів на молекулярному рівні? А. Інгібують цитохромоксидазу В. Зв'язують субстрати ЦТК С. Блокують сукцинатдегідрогеназу D. Інактивують кисень Е. Інгібують цитохром b5 9. Біологічне окиснення та знешкодження ксенобіотиків відбувається за рахунок гем-залежних ферментів. Іони якого металу є обов'язковою складовою цих ферментів? А. Цинку В. Кобальту С. Заліза D. Магнію Е. Марганцю 10. Процес синтезу АТФ, що йде спряжено з реакціями окиснення за участі системи дихальних ферментів мітохондрій, називається: А. Вільним окисненням В. Субстратним фосфорилуванням С. Фотосинтетичним фосфорилуванням D. Перекисним окисненням Е. Окисним фосфорилуванням 11. Відомо, що монооксигенази ендоплазматичного ретикулума гепатоцитів окислюють чужорідні речовини. Назвіть цей процес. А. Мітохондріальне окиснення В. Індукований синтез С. Репресія D. Мікросомальне окиснення Е. Дегідрування 12. При роз'єднанні дихання та фосфорилування енергія окиснення розсіюється у формі тепла, тобто роз’єднувачі підвищують температуру тіла (пірогенна дія). Які з перерахованих речовин мають цю дію? А. Всі зазначені речовини В. Дикумарол С. Тироксин D. 2,4-Динітрофенол Е. Жодна з вказаних речовин 13. Кофактором мітохондріального окиснення не є: А. ФМН В. ФАД С. НАДФ D. НАД Е. КоQ 14. По приїзду групи експертів на місце злочину виявлено тіло без ознак життя. У ході дослідження крові загиблого виявлена велика концентрація іонів ціаністової кислоти. Інгібування якого комплексу дихального ланцюга мітохондрій стало причиною смерті? А. III В. II C. IV D. V Е. I 15. У присутності 2,4-динітрофенолу окиснення субстратів може продовжуватися, але синтез молекул АТФ неможливий. У чому полягає механізм його дії? А. Активація ферменту АТФ-ази В. Роз'єднання окиснення і фосфорилування в мітохондріях С. Перенесення субстратів за межі мітохондрії D. Стимуляція гідролізу АТФ, що утворився Е. Інгібування ферменту цитохромоксидази 16. При дослідженні перетворення харчового барвника було встановлено, що знешкодження цього ксенобіотика відбувається тільки в одну фазу - мікросомального окиснення. Назвіть компонент цієї фази. А. Цитохром а В. Цитохром bС. Цитохром с D. Цитохром Р-450 Е. Цитохромоксидаза 17. При патологічних процесах, які супроводжуються гіпоксією, відбувається неповне відновлення молекули кисню в дихальному ланцюзі і накопичення перекису водню. Назвіть фермент, який забезпечує його руйнування. А. Каталаза В. Цитохромоксидаза С. Сукцинатдегідрогеназа D. α-Кетоглутаратдегідрогеназа Е. Аконітаза 18. Судово-медичний експерт під час розтину тіла 20-річної дівчини встановив, що смерть настала внаслідок отруєння ціанідами. Порушення якого процесу стало причиною смерті дівчини? А. Синтезу гемоглобіну В. Синтезу сечовини С. Тканинного дихання D. Транспорту кисню гемоглобіном Е. Транспорту водню за допомогою малат-аспартатного механізму 19. У процесі метаболізму в організмі людини виникають активні форми кисню, у тому числі супероксидний аніон-радикал. Цей аніон інактивується за допомогою ферменту: А. Пероксидази В. Глутатіонпероксидази С. Каталази D. Глутатіонредуктази Е. Спероксиддисмутази 20. У лікарню доставлений хворий з отруєнням інсектицидом - ротеноном. Яка ділянка мітохондріального ланцюга перенесення електронів блокується цією речовиною? А. Коензим Q-цитохром С-редуктаза В. НАДН-коензим Q-редуктаза С. Сукцинат-коензим Q-редуктаза D. Цитохром С-оксидаза Е. АТФ-синтетаза 21. У процесі тканинного дихання субстратами є всі речовини, крім: А. Сукцинату В. Ізоцитрату С. Холестерину D. Малату Е. α-Кетоглутарату 22. Що об'єднує цитохроми, каталазу і гемоглобін? А. Каталіз окислювально-відновних реакцій В. Перенесення кисню С. Наявність негемового заліза D. Наявність гему Е. Перенесення водню 23. У реанімаційне відділення у важкому стані, без свідомості поступив пацієнт. Діагностовано передозування барбітуратів, які зумовили феномен тканинної гіпоксії. На якому рівні відбулося блокування електронного транспорту? А. Цитохромоксидази В. Цитохром b - цитохром с1 С. Убіхінону D. АТФ сінтетази Е. НАДН-коензим Q-редуктази 24. У біологічних системах загальним принципом транспорту енергії від екзергонічних до ендергонічних реакцій є транспорт у формі хімічного зв'язку. Назвіть речовину, яка є універсальним переносником енергії в організмі. А. АТФ В. Фосфоенолпіруват С. Креатинфосфат D. Фосфосукцинат Е. Ацил-КоА 25. Тканинне дихання відрізняється від інших видів біологічного окиснення обов’язковою частиною в якості акцептора водню: А. НАД В. ФАД С. О2 D. НАДФ Е. ПВК 26. Встановлено, що цитохроми розташовані у дихальному ланцюгу між КоQН2 та киснем. Що визначає послідовність їх включення у дихальний ланцюг? А. Окисно-відновний потенціал В. Молекулярна маса С. Наявність в структурі різних іонів металів D. Кількість пептидних ланцюгів Е. Відмінності у структурі гему 27. Укажіть показник, за допомогою якого оцінюють енергоефект реакції, отриманий завдяки окисному фосфорилуванню: А. Дихальний контроль (АТФ/АДФ) В. Коефіцієнт фосфорилування (Р/О) С. Відношення НАДН/НАД+ D. Відношення КоQН2/ КоQ Е. Відношення HSKoA/ацетил-КоА 28. До тканинного дихання мають відношення всі речовини, крім: А. Тіаміндифосфату В. Рібофлавіну С. Пантотенової кислотиD. Ніацину Е. Піридоксальфосфату 29. Субстратами мікросомального окиснення є: А. ПВК і ацетил-КоА В. Сукцинат і малат С. Стероїдні гормониі холестерин D. Ізоцитрат і α-кетоглутарат 30. Призначення дихального ланцюга в мітохондріях: А. Перетворенняречовинтаенергії В. Окисненняречовин до СО2і Н2О С. Забезпечення клітин НАД+ и ФАД D. Переніс атомів водню з НАДН2 на кисень з утворенням АТФ і води Е. Переніс електронів на цитохроми 31. Укажіть пункт спряження окиснення з фосфорилуванням у дихальному ланцюзі, який блокується при накопиченні барбітурату в клітині: А. ФМНН2ДГ → КоQ В. КоQН2 → 2b(Fe3+) С. 2b(Fe2+)→ 2c1(Fe3+) D. Цитохромоксидаза→ 1/2O2 Е. НАДН → ФМНДГ 32. Укажіть пункт спряження окиснення з фосфорилуванням у дихальному ланцюзі, який блокується при введенні антибіотика антиміцину А в клітину: А. ФМНН2ДГ → КоQ В. КоQН2 → 2b(Fe3+) С. 2b(Fe2+)→ 2c1(Fe3+) D. Цитохромоксидаза → 1/2O2 Е. НАДН → ФМНДГ 33. Укажіть пункт спряження окиснення з фосфорилуванням у дихальному ланцюзі, який блокується при накопиченні оксиду вуглецю (II) у клітині: А. ФМНН2ДГ → КоQ В. КоQН2 → 2b(Fe3+) С. 2b(Fe2+)→ 2c1(Fe3+) D. Цитохромоксидаза → 1/2O2 Е. НАДН → ФМНДГ 34. Експериментальній тварині було введено препарат, який усуває градієнт рН в матриксі та мембранному просторі мітохондрій з метою роз’єднання тканинного дихання та окисного фосфорилування. Яку речовину було введено тварині? А. Динітрофенол В. Холестерин С. Кетонові тіла D. Сечовину Е. Соматотропін 35. Після лікування фенобарбіталом, який є індуктором синтезу цитохрому Р-450, у пацієнта посилюється: А. Мікросомальне окиснення В. Перекисне окиснення ліпідів С. Біологічне окиснення D. Окисне фосфорилування Е. Субстратне фосфорилування 36. Макроергічними зв’язками є: А. Хімічнізв’язки, на утворення яких необхідно багато енергії В. Зв’язки, які входятьдо складувуглеводів, ліпідів, білків С. Хімічнізв’язки, при розривіяких вивільняється 40 кДж енергії D. Зв’язки, при гідролізі яких вивільняється 15 кДж енергії Е. Зв’язки, які утворені вугільною кислотою 37. Призначенням бурого жиру у новонароджених є: А. Бути пластичним матеріалом В. Бути теплоізоляційним матеріалом С. Бути джерелом тепла за рахунок роз’єднання дихання і фосфорилу- вання D. Здійснювати механічний захист тканин і органів Е. Джерело утворення кетонових тіл ПРАКТИЧНА РОБОТА Розщеплення гідроген пероксиду каталазою крові. Визначення каталазного числа крові Завдання 1. Виявити дію каталази. Хід роботи. У пробірку наливають 10-15 крапель 3% розчину Н2О2 і додають 1 краплю крові. Проходить бурхливе виділення кисню: рідина піниться і піна заповнює всю пробірку. Завдання 2. Визначити каталазне число крові. Принцип. Метод базується на визначенні кількості гідроген пероксиду, розщепленого ферментом за певний проміжок часу. Про кількість розщепленого гідроген пероксиду судять за різницею кількості КМnО4, витраченої на титрування до і після дії каталази: 2КМnО4 + 5Н2О2 + 3Н2SO4 → 5О2 + 2МnSО4 + K2SО4 + 8H2O Хід роботи. У дві колби для титрування наливають по 1 мл розведеної крові (1:1000) і підливають по 7 мл Н2О (дист.). Потім в досліджувану пробу додають 2 мл 1% Н2О2, а в контрольну – 5 мл 10% розчину Н2SО4. Дія каталази в кислому середовищі (у контрольній пробі) припиняється, оскільки вона діє при рН=7,4. Обидві проби залишають при кімнатній температурі на 30 хвилин. Потім наливають в досліджувану колбу 5 мл 10% Н2SO4 , а в контрольну – 2 мл 1% розчину Н2О2. Вміст кожної колби титрують 0,1н розчином КМnО4 до слабо рожевого забарвлення. Розраховують каталазне число (КЧ) за формулою: КЧ (од) = (А-В)∙1,7, де А – кількість 0,1н КМnО4, що пішла на титрування контрольної проби, мл; В – кількість 0,1н КМnО4, що пішла на титрування досліджуваної проби, мл; 1,7 – кількість Н2О2, яка еквівалентна 1 мл 0,1 н КМnО4, мг (1 мл 0,1н КМnО4 еквівалентний до 1 мл 0,1н Н2О2). Клініко-діагностичне значення роботи.Каталаза (КФ 1.11.1.6) – геміновий фермент, який розкладає гідроген пероксид на молекулярний кисень і воду. Показником активності каталази є каталазне число - кількість міліграмів гідроген пероксиду, що розкладається одним мікролітром (10-6 л) крові за певний проміжок часу. У нормі каталазне число коливається від 10 до 15 одиниць. Воно знижується при ряді захворювань, які супроводжуються кахексією (рак, анемія, туберкульоз). **Завдання для індивідуальної самостійної роботи: 1. Підготувати реферат на тему: «Роз’єднувачі окисного фосфорилування та тканинного дихання, регуляція термогенезу». 2. Підготувати презентацію за темою: «Історія розвитку уявлень про біологічне окиснення». 3. Провести огляд наукової літератури за темою: «Регуляція окисного фосфорилування». ЗАНЯТТЯ 5 (4 години) |