задачи по биохимии (Биомембраны и биоокисление). Задачи 3 коллок бх. Задача 1 Цитоплазматическая мембрана эукариотической клетки по весу содержит
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
Задача 3.1.1 Цитоплазматическая мембрана эукариотической клетки по весу содержит приблизительно 50 % белка и 50 % фосфоглицеридов. Средняя молекулярная масса липидов составляет 800 Да, а средняя молекулярная масса белков — 50 кДа. Рассчитайте молярное отношение липидов к белкам. 50 кДа = 50 000 Да 1 вариант решения ( так объяснял мужик) : 50 000/800=62.5- молярное соотношение липидов к белкам. 2 вариант решения : пускай масса мембраны 100 г, тогда m( липида)=50г; m(белка)=50г. n(липида)=50/800=0.0625(моль) ; m(белка)=50/50 000=0.001(моль) [n (липида)/n (белка)] =0.0625/0.001=62.5 – молярное соотношение липидов к белкам. Задача 3.1.2 Объясните почему неорганические ионы типа K⁺, Na⁺, Ca²⁺ и Mg²⁺ не могут пересекать биологические мембраны посредством простой диффузии. 1)Ионы имеют заряд 2) Ионы гидрофильны, поэтому плохо взаимодействуют с компонентами мебраны и, соответственно, они физиологически не могут пересекать биологические мембраны. Задача 3.1.3 Цитоплазматическая мембрана Halobacterium halobium по весу содержит приблизительно 75 % белка и 25 % фосфоглицеридов. Средняя молекулярная масса липидов составляет 800 Да, а средняя молекулярная масса белков — 26 кДа. Рассчитайте молярное отношение липидов к белкам. 1 вариант решения: 800/26 000/3= 10,8 – соотношение липидов к белкам 2 вариант решения: пускай масса мембраны 100 г, тогда m( липида)=25г; m(белка)=75г. n(липида)=25/800=0.03125 (моль) ; m(белка)=75/26 000=0.00288(моль) [n (липида)/n (белка)] =0.03125/0.00288=10.8 – молярное соотношение липидов к белкам. Задача 3.1.4 Молекула холестерола легко встраивается в бислой мембран. Существует механизм защиты клеток от избытка холестерола — это реакция его этерификации; образованный продукт не удерживается в мембране. Как изменятся свойства биомембраны при снижении активности этого фермента? Снижение этерификации холестерола приведет к увеличению количества свободного холестерола в мембранах, в результате чего меняются их жидкостные свойства Задача 3.1.5 Внутренний монослой мембраны эритроцитов человека состоит преимущественно из фосфатидилэтаноламина и фосфатидилсерина. Наружный монослой состоит в основном из фосфатидилхолина и сфингомиелина. Хотя фосфолипидные компоненты мембраны способны диффундировать в жидком бислое, эта асимметрия все время поддерживается. За счет какого процесса? Флип-флоп-диффузия ( ферментативный процесс под действием флиппазы, которая обеспечивает перенос фосфолипидов с одного монослоя в другой в биологической мембране) Задача 3.1.6 Эндотелиальные клетки и перициты в сетчатке глаза обладают различными механизмами захвата глюкозы из крови. На графике ниже показана зависимость скорости захвата этими клетками глюкозы от концентрации ионов Na⁺. Объясните механизм захвата глюкозы этими двумя типами клеток. Перициты содержат глюкозные транспортеры, зависящие от Na( чем выше концентрация натрия, тем больше они захватывают глюкозы), а скорость захвата глюкозы эндотелиальными клетками не зависит от концентрации натрия ( используют транспортеры, не нуждающиеся в ионах Na) Задача 3.1.7 Жирные кислоты, входящие в состав бактериальных фосфолипидов, содержат циклопропановое кольцо. Какое влияние должно оказывать циклопропановое кольцо на упаковку углеводородных цепей внутри мембранного бислоя? Будут ли такие циклопропановые жирные кислоты повышать или понижать текучесть мембран? Циклопропановое кольцо препятствует упорядоченной упаковке углеводородных цепей и тем самым повышает текучесть мембран. Задача 3.1.8 Встроенные в мембраны белки обладают определенной специфической конформацией. Как изменится она при следующих воздействиях: изменения температуры, содержания холестерина в мембране, электрического потенциала на мембране, присоединения специфических молекул-лигандов. Конформация встроенных белков может измениться при изменении температуры( разрушение слабых связей), присоединении специфического лиганда, изменении электрического потенциала мембраны. Изменение содержания холестерина на конформацию белков не повлияет. Задача 3.1.9 Все белки после синтеза на рибосомах подвергаются различным изменениям. Например, белки клеточных мембран ацилируются жирнокислотными остатками. Какие, по вашему мнению, свойства белковых молекул при этом изменятся (молекулярная масса, растворимость, амфифильность, сродство к кофакторам)? Повлияет ли ацилирование белков на их способность включаться в клеточные мембраны? Изменятся все перечисленные качества белков( молекулярная масса в следствие того, что присоединяется жирная кислота; растворимость изменится за счет того, что эти вещества приобретут дополнительные гидрофобные свойства), способность встраиваться в мембраны также изменится ( дает возможность приобретения гидрофобных свойств белка, следовательно он легко встраивается в мембрану, фиксируется и может перемещаться вдоль нее. Задача 3.1.10 При укусе змеи под влиянием её яда у укушенного человека наблюдается гемолиз эритроцитов. Как построены мембраны эритроцитов? Почему при действии яда змеи они становятся непрочными и легко лопаются? Мембрана эритроцитов представляет собой пластичную молекулярную мозаику из белков, липо и гликопротеинов и, возможно, чисто липидных участков; толщина мембраны клетки 10 нм. В состав змеиного яда входят ферменты фосфолипазы, которые отщепляют от фосфолипидов мембран остатки жирных кислот. Тем самым нарушается бифильность молекул и мембраны разрушаются Задача 3.1.11 Одной из важных функций холестерина является его участие в построении клеточных мембран. Поэтому в клетках постоянно синтезируется холестерин, или они его извлекают из крови. В то же время, клетка должна защищаться от избытка холестерина. Один из способов такой защиты – перевод холестерина в эфирную форму. Почему эфиры холестерина не могут удерживаться в липидном слое мембран? Как изменится содержание холестерина в мембране, если снизится активность фермента, отвечающего за образование эфиров холестерина? Как изменится структура липидного бислоя при этом? Эфиры холестерина – полностью гидрофобные молекулы, которые выталкиваются из билипидного слоя мембран. Содержание холестерина в мембранах при снижении активности фермента увеличится. В результате уменьшится подвижность цепей жирных кислот в составе фосфолипидов мембран и снизится возможность латеральной диффузии. Задача 3.1.12 Одна из причин нарушения работы Са2+-АТФазы цитоплазматической мембраны - активация перекисного окисления липидов (ПОЛ) мембран. Окислению подвергаются как радикалы полиненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов, так и HS-группы в активном центре фермента Са2+-АТФазы. Как изменяется активность Са2+-АТФазы в результате ускорения образования активных форм кислорода? Отвечая на вопрос, опишите функционирование Са2+-АТФазы в норме. Объясните, как нарушение работы Са2+-АТФазы повлияет на концентрацию Са2+ в клетке? Почему нарушение электролитного состава клеток отразится на мышечном сокращении, тонусе мышечной стенки и АД? Нарушение структуры липидного окружения и структуры активного центра приводит к изменению конформации АТФазы, потере сродства к ионам кальция и способности к аутофосфорилированию. АТФаза перестаёт выкачивать ионы кальция из цитозоля клетки, повышается концентрация внутриклеточного кальция, Са2+ усиливает мышечное сокращение, возрастает тонус мышечной стенки, что приводит к повышению АД. Задача 3.1.13 При лечении больных с сердечной недостаточностью для улучшения функции сердечной мышцы назначают уабаин - кардиотонический стероид, ингибитор Na+/K+-АТФазы кардиоцитов. В результате действия уабаина концентрация Na+ в клетках повышается, что приводит к снижению активности Na+/Са2+-переносчика. Почему назначение уабаина больным стимулирует сокращение сердечной мышцы? Приведите схемы и опишите функционирование Na+/K+-АТФазы и Na+/Са2+-переносчика. Назовите тип транспорта, к которому они относятся. Укажите ионы, повышение концентрации которых активирует сократительную функцию миокарда. Уабаин стимулирует сокращение сердечной мыщцы, так как иона кальция остается в клетке, а кальций запускает мышечное сокращение и сила сокращения возрастает;  1 - три иона натрия связываются специфическим центром транслоказы; 2 - изменение конформации транслоказы, вызванное присоединением 3Nа+, приводит к активации каталитической субъединицы и увеличению сродства активного центра к субстрату (АТФ). Протекает реакция аутофосфорилирования по карбоксильной группе аспарагиновой кислоты; 3 - аутофосфорилирование изменяет заряд и конформацию транслоказы, она закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной, уменьшается сродство к ионам натрия и они диссоциируют от переносчика; 4 - Nа+, К+-АТФ-аза открытая с наружной стороны мембраны имеет специфический центр связывания для 2К+; Присоединение двух ионов калия к фосфорилированной транслоказе вызывает изменение конформации и появление аутофосфатазной активности. Протекает реакция аутодефосфорилирования; 5 - дефосфорилирование изменяет заряд и конформацию транслоказы, она закрывается с наружной стороны мембраны и открывается с внутренней, уменьшается сродство к ионам калия, и они диссоциируют от Nа+, К+-АТФ-азы; 6 - АТФ-аза возвращается в первоначальное состояние.  1 - связывание двух ионов кальция участком АТФ-азы, обращённой в цитозоль; 2 - изменение заряда и конформации фермента (АТФ-азы), вызванное присоединением двух ионов Са2+, приводит к повышению сродства к АТФ и активации аутофосфорилирования; 3 - аутофосфорилирование сопровождается конформационными изменениями, АТФ-аза закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной; 4 - происходит снижение сродства центров связывания к ионам кальция и они отделяются от АТФ-азы; 5 - аутодефосфорилирование активируется ионами магния, в результате Са2+-АТФ-аза теряет фосфорный остаток и два иона Мg2+; 6 - АТФ-аза возвращается в исходное состояние. Повышение концентрации ионов натрия активирует сократительную способность. Задача 3.1.14 Исследователям инозитолосфатной системы удалось выделить фермент протеинкиназу С. В инкубационную среду, содержащую фермент, добавили Са 2+, АТФ и субстрат фермента, но реакция фосфорилирования не прошла. Почему добавление Са 2+ в инкубационную среду не привело к активации протеинкиназы С? Реакция фосфорилирования не прошла, так как в реакции не было диацилглицерола, являющегося активатором протеинкиназы С. Задача 3.1.15 Коклюшный токсин, вырабатываемый возбудителем коклюша (Bordetella pertussis), вызывает АДФ-рибозилирование α-субъединицы G-белка на этапе его активации. Эта модификация повышает сродство α-субъединицы к молекуле ГДФ, поэтому замена ГДФ на ГТФ при взаимодействии G-белка с комплексом гормон-рецептор не происходит. Объясните причину повышения активности аденилатциклазы в клетках-мишенях при действии коклюшного токсина. Комплекс гормон — рецептор активирует связанный с мембраной фермент аденилатциклазу, которая синтезирует циклический АМФ из внутриклеточного АТФ. Внутри клетки циклический АМФ передает информацию от гормона, связываясь с собственным рецептором и активируя этот рецептор-зависимую от циклического АМФ протеинкиназу. Активированная протеинкиназа передает концевой фосфор АТФ специфическим белковым субстратам (как правило, ферментам). Фосфорилирование этих ферментов усиливает (или в некоторых случаях угнетает) их каталитическую активность. Измененная активность этих ферментов и вызывает характерное действие определенного гормона на его клетку-мишень. 1.Физиологическое действие адреналина в принципе должно было бы воспроизводиться при добавлении цАМФ к клеткам-мишеням. Объясните, почему в действительности добавление цАМФ к интактным клеткам-мишеням вызывает всего лишь минимальный физиологический ответ. Однако ожидаемые физиологические реакции легко получить, если добавить сходное в структурном отношении производное — дибутирил-цАМФ. Объясните, в чем причина различий ответа клеток на эти два соединения. Дибутирил-цАМФ широко используется в качестве аналога при исследовании функций цАМФ.  ответ 1) цАМФ быстро расщеплется фосфоидиэстеразой, а дибутирил-цАМФ дольше. 2. Антитела имеют два идентичных антигенсвязывающих сайта. Примечательно, что антитела к рецепторам фактора роста вызывают те же эффекты, что и факторы роста. Объясните этот феномен. Ответ факторы роста регулируют деления и увеличения клеток. Факторы оста активируют процессы репликаци ДНК либо транскрипцию и внутри клетки они активируют клеточные каскады –МАРК. Все сигнальные молекулы должны быть комплементарны рецептору. Если мы производим антитела к рецептору фактора роста, то значит антитело к этому рецептору комплементарно и может взаимодействовать, значит может активировать или ингибировать. 3. Мутантная форма α-субъединицы G-белка осуществляет быстрый обмен нуклеотидов ГДФ на ГТФ даже в отсутствии гормонального сигнала. Назовите и объясните эффекты такой мутации. Ответ мутантная форма будет вызывать сой биологический эффект и активировать внутриклеточный белок. Наиболее опасна ситуация когда мутирует сам рецептор. Эффект такой мутации-производство постоянного внутриклеточного посредника развитие биологического эффекта. 4. В мышцах под действием адреналина происходит последовательная активация Gαs-субъединицы G-белка, которая активирует образование цАМФ аденилатциклазой. При этом цАМФ активирует распад гликогена. цАМФ-фосфодиэстераза расщепляет цАМФ с образованием АМФ. Опишите последствия блокирования цАМФ-фосфодиэстеразы на распад гликогена в мышцах. Ответ если заблокировать цАМФ-фосфодиэстеразу, то снизится скорость деградации цикличекой АМФ и соответственно цАМФ будет дольше действовать и гликоген будет распадаться более интенсивно. 5. Исследователями были создан химерный рецептор, содержащий внеклеточный домен от рецептора инсулина и внутриклеточный домен от рецептора эпидермального фактора роста. Исследована аутофосфорилирование этого химерного рецептора в экспрессирующий его клетках. Какие результаты вы ожидаете получить при действии инсулина и эпидермального фактора роста на эти клетки? Ответ если снаружи инсулиновый домен, значит он будет активироваться инсулином, но не будет активироваться эпидермальным фактором роста. Эффекты внутриклеточные будут характерны для эпидермального фактора роста. Эпидермальный фактор рота действовать не будет, тк он не может найти сайт связывания. 6. Каждая молекула адреналина связывается с соответствующим рецептором, который активирует 100 Gαs-субъединиц внутриклеточного G-белка, превращая ее в ГТФ-связанную форму. Каждая активная Gαs-субъединица активирует аденилатциклазу, производящую 1000 молекул цАМФ в секунду. Рассчитайте количество производимых молекул цАМФ в секунду при действии единственной молекулы адреналина на клетку. Ответ 100*1000=100 000 производимых молекул цАМФ. 7. Два рецептора X и Y связывают один и тот же лиганд A. Кривые связывания показаны ниже. Укажите константу диссоциации (Kd) каждого рецептора. Какой из рецепторов обладает большей афинностью к лиганду? Ответ для x =2 мкм/м, для y=6 мкм/м. Вещество x обладает большей аинностьюк лиганду. 8.Холерный токсин в мембране энтероцитов необратимо ингибирует ГТФ-азную активность α субъединицы G белков. Накопление какого соединения в этом случае вызывают диарею? Ответ соединение цАМФ вызывает диарею. 9.Одна из молекулярных причин развития СД II типа – изменение в структуре белка-субстрата инсулинового рецептора. Как нарушение в структуре этого белка повлияет на передачу сигнала инсулином в клетку-мишень? Ответ инсулин не действует, он действует на рецептор, но не вызывает своего биологического эффекта, потому что внутри передача сигнала сломалась. 10. Стероидный гормон кальцитриол активирует всасывание пищевого кальция, увеличивая количество белков-переносчиков Са2+ в клетках кишечника. Объясните механизм действия кальцитриола. Ответ кальцитриол взаимодействует с внутриклеточным белком, активирует фактор транскрипции. В ядре он активирует транскрипцию (синтез матричной ДНК белка переносчика Са),белок переносчик ионов Са встраивается в мембрану и начинает переносить ионы Са в клетку, развивается соответствующий эффект. 11. Ацетилхолин, взаимодействуя с М-холинорецепторами слюнных желез, стимулирует выход Са 2+ из ЭПР. Повышение концентрации Са 2+ в цитозоле обеспечивает экзоцитоз секреторных гранул и высобождение в слюнной проток электролитов и небольшого количества белков. Объясните, как регулируется работа Са 2+ ЭПР. Ответ инозитолтрифосфат действует на рецепторы находящиеся на ЭПР, открывает кальциевые каналы и кальций из ЭПР выходит в клетку, дальше происходит биологический эффект. 12. Вазопрессин стимулирует реабсорбцию воды в эпителиальных клетках дистальных канальцев и собирательных трубочек почек. Этот пептидный гормон взаимодействует с V2-рецепторами, повышает в клетках-мишенях образование вторичного мессенджера – ц-АМФ и скорость фосфорилирования регуляторных белков ядра, активирующих экспрессию гена аквапорина 2 (AQP2). Вместе с тем, он вызывает фосфорилирование белка аквапорина в составе везикул клеток-мишеней, что приводит к встраиванию аквапоринов в апикальную мембрану и формированию 3 каналов для воды. Объясните, почему регуляция вазопрессином может быть «быстрой» и «длительную». Ответ быстрый эффект обусловлен активацией авапорина, длительный эффект обусловлен синтезом аквапорина или активацией распада. 13. Разнообразие G-белков очень велико, однако они построены по единому принципу: содержат α, β и γ-субъединицы. Изменение структуры G-белков, например, в результате мутации α-субъединицы приводит к снижению их активности и является причиной целого ряда заболеваний. В чем состоит биологическая функция G-белков? Ответ G-белки это белки посредники, они отвечают за активацию или ингибирование других мишеней. В их отсутствии биологический эффект будет гипертрофирован, либо он не будет развиваться. • Как изменится скорость реакций тканевого дыхания и коэффициент Р/О, если добавить к клеточному гомогенату, содержащему ферменты и коферменты цитратного цикла, амитал натрия (ингибитор NADH(H)-дегидрогеназы)? 2) Чему будет равен коэффициент Р/О при добавлении вместе с ингибитором аскорбиновой кислоты, восстанавливающей цитохром С? 1) Изначально коэффициент Р/О равен 3, т.к. синтезировалось 3 молекулы АТФ. При добавлении амитала натрия блокируется NADH(H)-дегидрогеназа, поэтому работает только сукцинат дегидрогеназы использующая FADH и синтезирующая 2 молекулы АТФ, следовательно, и коэффициент Р/О равен 2. 2) Т.к. коэффициент Р/О уже равен 2, то при добавлении еще и ингибитора аскорбиновой кислоты, восстанавливающей цитохром C, отключается 4 комплекс, не вырабатывается еще одна молекула АТФ и коэффициент Р/О снижается до 1. • Длительное использование разобщающего агента 2,4-динитрофенола как препарата в борьбе с ожирением имело негативные последствия: развивалось недомогание, повышалась температура тела, в некоторых случаях наблюдался летальный исход. Объясните: 1) на чем основывалось применение 2,4-динитрофенола в качестве препарата, снижающего массу тела; 2) причины развивающихся осложнений. 1) При попадании в организм разобщающего агента 2,4-динитрофенола он начинает переносить протоны из межмембранного пространства в матрикс, АТФ-синтаза не работает, т.к. протоны не успевают накапливаться, а сразу переходят в матрикс, тем самым не активируя ее. Следовательно, АТФ-синтаза не работает и АТФ не накапливается и как итог ЦТК и другие процессы начинают интенсивно работать, сжигать субстраты, что приводит к расходу триглицеридов, то есть к похудению. 2) Недомогание развивается из-за отсутствия энергии, т.к. в организме дефицит АТФ. Повышение температуры тела происходит и-за того, что биохимические процессы не ингибируются, то генерируется большое количество тепла, приводящее к повышению температуры. Летальный исход происходит под действием этих факторов вместе. • При выделении митохондрий и использовании их для изучения скорости окислительного фосфорилирования к буферной системе, содержащей окисляемый субстрат, ADP и Н₃РО₄, обычно добавляют небольшое количество чистого цитохрома С, выделенного из любого источника. Почему необходимо добавлять цитохром С? Почему его не обязательно выделять из того же источника, что и митохондрии? 1) Цитохром C свободно перемещается в межмембранном пространстве вместе с протонами и переносит их с 3 комплекса на 4, то есть он легко подвижный, в отличии от остальных ферментов, которые зафиксированы в мембране. В результате, при выделении митохондрий цитохром C из них вымывается, поэтому затем его необходимо добавлять, для дальнейшей работы системы. 2) Его не обязательно выделять из того же источника, что и митохондрии, потому что цитохром очень похож во всех организмах и клетках и мы можем использовать его из любого другого источника. • Во время пожара из горящего дома вынесен пострадавший, который не имел ожогов, но находился в бессознательном состоянии. С большим трудом удалось вернуть его к жизни. В чем причина тяжелого состояния пострадавшего и какие меры нужно принять для спасения больного. 1) Вероятнее всего у него произошла отравление угарным газом. Для спасения его первым делом нужно вынести на свежий воздух, чтобы угарный газ соединялся с кислородом, а не с гемоглобином. • Если к дышащим митохондриям, выделенным из ткани экспериментального животного, добавить малат и ADP, то как при этом изменится скорость дыхания и как будет изменяться концентрация этих веществ при инкубации? Какие метаболиты образуются в процессе дыхания? Какие ферменты катализируют реакции дыхательной цепи митохондрий? 1) При добавлении малата и ADP, количество НАДН будет больше и альфа-кетоглутарата, и, как следствие, энергии тоже будет больше. • Ротенон — токсичное вещество, вырабатываемое одним из видов растений, резко подавляет активность NADH-дегидрогеназы у насекомых и рыб. Токсичный антибиотик антимицин А сильно ингибирует окисление убихинона. Почему ротенон оказывается смертельным ядом для некоторых насекомых и рыб? Почему антимицин A — яд? Предположим, что оба эти вещества блокируют соответствующие участки дыхательной цепи с одинаковой эффективностью. Какое из них при этом будет более мощным ядом? 1) Т.к. ротенон подавляет активность NADH-дегидрогеназы, то блокируется первый комплекс и снижается большое количество энергии. 2) Антимицин А – яд, потому что он ингибирует окисление убихинона, тем самым блокируя передачу электронов с первого комплекса на третий. Тем самым у нас блокируется окисление НАДН и ФАДН2. 3) Следовательно, более мощным ядом будет антимицин-А, т.к. он блокирует сразу два процесса • В нормальных митохондриях скорость переноса электронов строго регулируется потребностями в ATP. Поэтому, если скорость использования ATP сравнительно невелика, небольшой оказывается и скорость переноса электронов. Если ATP расходуется с большой скоростью, скорость переноса электронов тоже высокая. В подобных условиях (при тесном сопряжении этих двух процессов) отношение Р/О, т. е. число образовавшихся молекул ATP в расчете на один атом потребленного кислорода, когда донором электронов служит NADH, составляет приблизительно 2,5. Как должна повлиять относительно низкая и относительно высокая концентрация разобщающего агента на скорость переноса электронов и на величину Р/О? 1) Низкая концентрация разобщающего агента увеличивает скорость переноса электронов и количество P/O будет снижаться • Прием внутрь разобщающих агентов вызывает обильное потоотделение и повышение температуры тела. Дайте объяснение этому феномену на молекулярном уровне. Как изменяется отношение Р/О в присутствии разобщающих агентов? 1) При попадании в организм разобщающего агента он начинает переносить протоны из межмембранного пространства в матрикс, АТФ-синтаза не работает, т.к. протоны не успевают накапливаться, а сразу переходят в матрикс, тем самым не активируя ее. Повышение температуры тела и обильное потоотделение происходит из-за того, что биохимические процессы не ингибируются, то генерируется большое количество тепла. • Если к суспензии активно дышащих митохондрий добавить антибиотик валиномицин, наблюдается уменьшение образования ATP и скорости поглощения кислорода, но происходит выделение тепла и увеличение трансмембранного градиента pH в митохондриях. Дайте объяснение этим фактам исходя из способности валиномицина переносить ионы калия через внутреннюю мембрану митохондрий. 1) Протоны накапливаются, но разность потенциала снижается, потому что калий начинает переходить в матрикс и в какой-то степени является разобщающим агентом. • Идентифицированный у человека ген, кодирующий разобщающий протеин (термогенин) влияет на эффективность использования калорий, а некоторые лекарственные препараты для похудения влияют на экспрессию этого гена. Термогенин обеспечивает перенос протонов из межмембранного пространства митохондрий в матрикс. Объясните, почему при повышении экспрессии гена термогенина снижается масса тела человека? 1) При попадании в организм разобщающего протеина (термогеина) он начинает переносить протоны из межмембранного пространства в матрикс, АТФ-синтаза не работает, т.к. протоны не успевают накапливаться, а сразу переходят в матрикс, тем самым не активируя ее. Следовательно, АТФ-синтаза не работает и АТФ не накапливается и как итог ЦТК и другие процессы начинают интенсивно работать, сжигать субстраты, что приводит к расходу триглицеридов, то есть к снижению массы человека.• Как изменится скорость реакций цитратного цикла в присутствии ингибиторов ферментов дыхательной цепи? Объясните свой ответ. 1) Ферменты дыхательной цепи заблокируются и поскольку АТФ накапливаться не будет, а будет накапливаться АДФ, то реакция ЦТК будет активирована, то есть они начинают работать более интенсивно • Сколько моль ATP может образоваться при превращении 1 моль сукцината в оксалоацетат? 1) 5 моль • Сколько моль ATP может образоваться при превращении 1 моль изоцитрата в цикле Кребса в сукцинат в отсутствии и в присутствии разобщителя окисления с фосфорилированием? 1) В отсутствии - 7 2) В присутствии - 1, т.к. НАДН не сможет окисляться • Как изменится коэффициент окислительного фосфорилирования в эксперименте с изолированными митохондриями при использовании в качестве окисляемого субстрата малата, если: 1) в смесь добавить ингибитор NADH(H)-дегидрогеназы; 2) вместе с этим ингибитором добавить сукцинат. 1) Если в смесь добавить ингибитор NADH(H)-дегидрогеназу, то реакция не будет идти, т.к. малат не будет окисляться (будет окисляться только ФАДН2 и ГТФ) 2) Если вместе с этим ингибитором добавить сукцинат, то сукцинатдегидрогеназа будет работать интенсивней и источниками энергии будут только сукцинатдегидрогеназа и образующаяся ГТФ. • Объясните эффекты влияния низких и высоких концентрационных отношений ATP/ADP и NADH/NAD⁺ на активность цикла трикарбоновых кислот. 1) При высокой концентрации НАДН (АТФ) и низкой НАД+ (АДФ) будет ингибироваться ЦТК. Если же НАД+ (АДФ) будет высокая концентрация и низкая НАДН (АТФ), то наоборот будет активироваться ЦТК. Также с АТФ/Адф, я подписала 16. анаэробный процесс, тк О2 определяет и регулирует V р-ции в цикле. Без него: C6H12O6=2C3H6O3 + 65кДж\моль (образование молочной к-ты) О2 дает более сильное окисление субстратов. В аэробных условия пробукты бекислородного окисления становятся субстратами ЦТК. В отсутствии О2 скапливается Н2, образуется NADH2, ФАДН2, который тормозит ЦТК. потому что восстановленные коферменты НАДН2 и ФАДН2 образованные в ЦТК при тнормальных условиях отдают электроны в ЦПЭ на кислород — конечный акцептор электронов. Если его нету, то восстановленные коферменты будут накапливаться и ингибировать ЦТК по аллостерическому типу. Не будет аэроюного гликолиза, соответственно в ЦТК не будет поставлятся ПВК. За пределами цикла Кребса кислород переводит в активную форму соотвествующие ферменты. Эти ферменты поступают в цикл Кребса, где полученная ими энергия окисления преобразуется в удобоваримую для биологических процессов форму (например, в АТФ). 17. а) оксалоацетат расходуется на реакцию оксалоацетата + ацетил КоА=цитрат б)расходуется на образование лимонной кислоты Ацетил-Коа израсходуется, а ЩУК не изменится. 18.  Добавление продукта следующей реакции в реакционную среду ингибирует саму эту реакцию. Следующая реакция не происходит из-за добавления её продукта искусственным путем. Т.е. смещение равновесия в сторону реагентов при добавлении в среду продукта. К примеру когда добавляем малат – Продукт соответственно он снижает скорость образования сукцината 19. Первая реакция – конденсация Вторая - изомеризация Третья и четвертая - дегидрирование Пятая- субстратной фосфорилирование Шестая - ФАД-зависимое дегидрирование Седьмая - гидратация Восьмая - НАД-зависимое дегидрирование, да?20. Реакция при добавлении оксалоацетата пойдет быстрее 20. Использование оксалоацетата не происходит бесследно, он рано или поздно истощается и тогда ацетил-КоА включится в кетогенез, будут образовываться кетоновые тела ( к примеру дефицит углеводов – длительное голодание) 21. Резерв метаболитов может пополнятся из аминокислот. Они являются источниками новых метаболитов для прохождения ЦТК. В частности, оксалоацетат будут пополняться за счет аспартата и аспарагина. 22. В организме фторацетат подвергается ферментативному превращению. Он активируется во фторацетил-СоА, который затем конденсируется с оксалоацетатом, образуя фторцитрат – мощный ингибитор фермента аконитазы. В результате повреждаются митохондриальные процессы, лежащие в основе образования субстратов аэробной фазы дыхания - нарушается синтез макроэргов. Установлено, что фторцитрат, ковалентно связывается с ферментом транслоказой внутренней мембраны митохондрий, участвующим в переносе цитрата через митохондриальную мембрану, нарушая этот процесс. Ко-фактором транслоказы является глутатион, который также связывается с фторцитратом. Известно, что синтез АцКоА и его утилизация идет только при условии трансмембранного тока из митохондрий цитрата, поэтому блокада транслоказы угнетает превращение ацетата в цикле Кребса. Кроме того, фторацитрат блокирует цикл трикарбоновых кислот этапе превращения цитрата в цис-аконитат. Высокий электроотрицательный заряд фтора способствует его сильному взаимодействию с Fe2+ активного центра аконитазы что приводит к ингибированию фермента.Цикл трикарбоновых кислот блокируется. Будет накапливаться цитрат При добавлении аконитазы возможно преодолеть блокаду ЦКТ. Этот фермент гидролизует фторацетил-КоА, прежде, чем он сможет реагировать с цитрат синтазой, и, таким образом, придает устойчивость к фторацетату организмам, которые его производят. 23. 1 – т.к. образуется три молекулы со2, значит было взято 3 молекулы Пирувата, следовательно образуется 3 ацетилКоА, следовательно энергетический эффект ЦТК выростет в 3 раза. 12*3=36 АТФ 2. 2 со2 бразуется в целом цтк, значит это было в расчете на одну молекулу ацетилКоА, соответственно должно быть 12 молекул АТФ 24. Тиамин ,а именно тиаминпирофосфат,его активная форма,играет важную роль в процессе метаболизма углеводов,коим является глюкоза. Тиаминпирофосфат является коферментом комплексов,обеспечивающих окисление углеводов до пирувата и альфа-кетоглутарата,соответственно при нехватке данного кофермента имеет место быть накопление вышеуказанных веществ. 25. 1. Кислород в дыхательную цепь – цепь переноса электронов. Дыхательная цепь и ЦТК взаимосвязаны друг с другом, и соот если не будет кислорода, то будет блокироваться дых цепь, то будет блокироваться и цикл кребса. В работе ПДК принимают участие различные ферменты и коферменты, поступают разные вещества, в частности ФАД, а он образуется в цепи переноса электронов. А если он не будет образовываться, то будет тормозиться работа ПДК раз пируватдегидрогеназу блокируют, то не будет образовываться АТФ и не будет работы для ПДК 2. Киназа ПДК аллостерически активируется NADH, ацетил-КоА и АТР, следовательно, при их накоплении прекращается дальнейшее превращение пирувата в ацетил-КоА. 26. альфа-кетоглутаратдегидрогеназа (заболевание кетонурия скорее всего) 27. В составе ПДК содержатся две регуляторные субъединицы - киназа и фосфатаза. В результате фосфорилирования под действием киназы ПДК переходит в неактивную форму, при дефосфорилировании фосфатазой - активируется. Киназа и фосфатаза, в свою очередь, регулируются аллостерически. Киназа ПДК аллостерически активируется NADH, ацетил-КоА и АТФ и ингибируется пируватом, AДФ, HS-KoA, Ca2. Фосфатаза активируется Са2+ 28. Ключевая роль в регуляции мышечного сокращения принадлежит ионам кальция (Са2+). Миофибриллы обладают способностью взаимодействовать с АТФ и сокращаться лишь при наличии в среде определенных концентраций ионов кальция. В покоящейся мышце концентрация ионов Са2+ поддерживается ниже пороговой величины при участии Са2+-зависимой АТФазы. В состоянии покоя эта система активного транспорта накапливает кальций в цистернах саркоплазматического ретикулума и трубочках Т-системы 29.  1. Названия в схеме 2. Реакции дегидрирования – третья 3. цепь то, что рисовали с ней последним! 4. 3 АТФ 30.   Цитрат – под действием аконитазы - изоцитрат  |