Раздел программы: Биоэнергетика клетки, общие пути катаболизма. Тема: Биологическое окисление.

ЦЕЛЬ: Знать биологический смысл существования дыхательной цепи, виды выделяющейся энергии, пути образования свободных радикалов, механизм защиты от токсического действия кислорода.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Понятие об обмене веществ и энергии. Процессы катаболизма и анаболизма, их характеристика, взаимосвязь. Эндэргонические и экзэргонические реакции в метаболизме.

2. Какие межатомные связи называются макроэргическими? Назовите известные вам макроэргические соединения.

3. Что понимают под адениловой (аденилатной) системой? Роль АТФ в организме. Какое суммарное количество АТФ синтезируется и распределяется за сутки в организме взрослого человека?

4. Понятие ‘‘биологическое окисление’’, в каких условиях оно проходит? Признаки, сходства и отличия между процессами горения и процессами окисления в организме. История изучения процессов тканевого дыхания. Теории А.Н. Баха и В.И. Палладина.

5. Какие субатомные частицы органических веществ являются носителями энергии, используемой организмами для процессов жизнедеятельности? Каким химическим превращениям и для чего должны подвергаться органические вещества, чтобы клетки могли использовать для своей жизнедеятельности их потенциальную энергию?

6. Строение митохондрий. Ферменты – маркеры матрикса, внутренней мембраны, межмембранного пространства, наружной мембраны.

7. Современное представление о биологическом окислении. Общая характеристика митохондриальной дыхательной цепи. Субстраты, ферменты, коферменты, их локализация.

8. Характеристика ферментов дыхательной цепи:

А) Дегидрогеназы и первичные акцепторы водорода – НАД и флавопротеиды;

Б) НАДН – дегидрогеназы – флавиновые ферменты (ФМН);

В) Терминальное окисление: убихинон, цитохромы, цитохромоксидаза.

9. Организация митохондриальной дыхательной цепи.

10. Немитохондриальные пути использования кислорода. Место перекисного окисления в организме. Пути образования свободных радикалов.

11. Ферментные и неферментные антиоксиданты, механизм их действия.

Пользуясь схемой «Митохондриальная дыхательная цепь», выполните следующие задания:

Схема. Митохондриальная дыхательная цепь

НАДН•Н⁺

В→С₁

СУБСТРАТЫ

QH₂

НАД-зависимые ФАД-зависимые

дегидрогеназы дегидрогеназы

НАДН-дегидрогеназа (ФМН)

А→А₃

→С→

QH₂-дегидро- Цитохром-

АДФ АТФ геназа оксидаза

АДФ АТФ АДФ АТФ

1. Окисление малата катализируется НАД-зависимой дегидрогеназой. Представьте в виде схемы основные этапы переноса электронов от малата к кислороду в цепи реакций.

2. Окисление сукцината катализируется ФАД-зависимой дегидрогеназой. Представьте в виде схемы основные этапы переноса электронов от сукцината к кислороду.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ.

1. Открытие оксидазы в картофеле.

Оксидазы катализируют реакции переноса электронов от водорода от окисляемого субстрата на кислород, ускоряют окисление молекулярным кислородом. Тирозиназа – фермент, окисляющий тирозин, содержится в животных и растительных тканях, в частности в картофеле. В организме человека тирозиназа катализирует превращение адреналина в пигмент адренохром. Пигменты, в которые превращаются адреналин и тирозин, окрашены в красный, бурый, чёрный цвет.

Порядок выполнения работы: На свежий срез картофеля нанесите каплю раствора адреналина. Опишите наблюдаемое изменение окраски среза картофеля.

2. Открытие каталазы в крови.

Каталаза содержится во всех тканях и жидкостях организма. Биологическая роль каталазы заключается в обезвреживании перекиси водорода путём разрушения её на воду и молекулярный кислород.

2 Н₂О₂ О₂ + 2 Н₂О

Порядок выполнения работы: В пробирку вносят 10 – 15 капель 1% раствора перекиси водорода и добавляют 1 каплю крови. Жидкость вспенивается, поскольку происходит бурное выделение пузырьков кислорода.

3. Количественное определение активности каталазы крови по методу Баха и Зубковой.

Метод основан на определении количества пероксида водорода, разложенного ферментом за определённый промежуток времени по следующему уравнению:

2 KMnO₄ + 5H₂O₂ + 4H₂SO₄ 2KHSO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O + 5O₂

О количестве разрушенной перекиси водорода судят по разности перманганата калия, израсходованного на титрование контрольной и опытных проб.

Порядок выполнения работы:

Пробы	Н2О дист.	Кровь 1:1000	Н2О2 0,1%	Условие опыта	Н2SO4 10%	Кол-во 0,1Н КМnO4, пошедшего на титрование
Контроль Опыт	7 мл 7 мл	1 мл прокипяч. 1 мл	2 мл 2 мл	Инкубация 30 мин при комнатной температуре	5 мл 5 мл	А Б

Расчёт: Каталазное число (КЧ) = 1,7 · (А – Б), где 1,7 – количество мл KMnO₄, эквивалентное 1 мл 0,1% Н₂О₂.

В норме каталазное число составляет 10 – 15 единиц.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ. Основная:

1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 305-311, 314-316.

2. Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 264-276, 294-297, 428-432.

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 160-164, 199-208, 222-231.

4. Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 70-76.

5. Лекционный материал

Дополнительная литература:

1. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами /Под ред. Члена-корренспондента РАН, проф. Е.С. Северина, проф. А.Я. Николаева. М.: ГЭОТАР-МЕД. 2001. -448 с.: ил. – (XXI век).

2. Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.

3. Скулачёв Б.П. ‘‘Биоэнергетика. Мембранное преобразование энергии’’, М.: Высшая школа, 1989.