Лабораторные работы:

1. Сопоставление окислительно-восстановительного потенциала рибофлавина и метиленовой сини.

2. Обнаружение тирозиназы в картофеле.

Контрольные задачи:

1. Напишите реакции дегидрирования следующих соединений:

а) R—CH₂—CH₂—R

б) R—CH=O

в) R—CHOH—R

г) R—CH=CH—R

2. Соединения А, В, С, Д, Е имеют соответственно редокс-потенциалы, равные –0,39; +0,22; -0,37; -0,35; +0,28 В. В какой последовательности будет происходить перенос электронов в системе, включающей эти соединения (от водородного электрода)?

3. Какие из перечисленных соединений являются субстратами флавиновых ферментов: глюкоза, сахароза, янтарная кислота, З-ФГА, глутаминовая кислота, НАД Н⁺, НАДФ Н⁺?

4. Какие из перечисленных соединений могут служить акцепторами водорода от флавиновых ферментов: О₂, НАД, НАДФ, цитохромы, глутаминовая кислота, пировиноградная кислота, фумаровая кислота?

5. Какие из перечисленных соединений являются субстратами НАД-зависимых дегидрогеназ: глюкоза, изоцитрат, сукцинил-КоА, малат, аскорбиновая кислота, этанол?

6. Постройте окислительно-восстановительную цепь из следующих элементов: ФМН, О₂, пировиноградная кислота, НАД, цитохром аа₃, цитохром b, убихинон. Какое соединение является донатором водорода, какое – конечным акцептором? Какова роль остальных субстанций?

7. Какой структурный элемент цепи тканевого дыхания не относится к группе сложных белков?

8. Какую реакцию катализируют оксидазы: a) H₂O₂ + AH₂  2H₂O + A; б) R—CH₂—CH(OH)—R’  R—CH=CH—R’ + H₂O; в) AH₂ + O₂  A + H₂O₂?

9. Какую реакцию катализируют дегидрогеназы: а) 2H₂O₂  2H₂O + O₂; б) AH₂ + B  A + BH₂; в) AH₂ + O₂  A + H₂O₂?

Занятие VIII.

Усвоить:

1. Что синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата – основной путь запасания энергии в организме.

2. Что на этот синтез затрачивается энергия, высвобождающаяся в процессе переноса протонов и электронов по дыхательной цепи.

3. Что синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата сопряжен с тканевым дыханием, что определило название «Сопряженное фосфорилирование» или «Окислительное фосфорилирование».

4. Что структурой, обеспечивающей сопряжение, является внутренняя мембрана митохондрий.

Изучить:

5. Современные представления о механизмах сопряжения.

6. Механизмы синтеза АТФ, идущего помимо дыхательной цепи (субстратное фосфорилирование).

7. Механизмы действия различных классов ингибиторов окислительного фосфорилирования.

Задания для самоконтроля:

1. Закончить фразу: «Синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, высвобождающейся при транспорте протонов и электронов по дыхательной цепи, называют………………………………………….или ….................……….фосфорилированием».

2. Наличие сопряжения между тканевым дыханием и синтезом АТФ доказывают следующие экспериментальные данные (зачеркнуть ненужное):

• существует кратное отношение между количеством потребленного кислорода и количеством потребленного неорганического фосфата;

• введение тироксина активирует тканевое дыхание;

• блокада тканевого дыхания в клетке ведет к блокаде синтеза АТФ;

• дефицит в клетке АТФ ведет к активации тканевого дыхания;

• введение цианидов блокирует тканевое дыхание;

• дефицит АДФ или неорганического фосфата не замедляет тканевого дыхания.

3. Структурой, сохранность которой необходима для сопряжения, является (зачеркнуть ненужное): цитоплазматическая мембрана, аппарат Гольджи, митохондриальная мембрана, пассатижи, рибосомы, щетинки, С-клетки. Нарисовать схему этой органеллы в разрезе, обозначить внутреннюю и внешнюю мембраны, матрикс.

4. Какие из перечисленных фактов доказывают роль целостной мембраны митохондрий в сопряжении (обвести):

- не удалось найти переносчик активированного фосфата;

- мембрана непроницаема для протонов;

- в изолированных митохондриях тканевое дыхание сопряжено с окислительным фосфорилированием;

- в присутствии протонофоров тканевое дыхание усиливается, а синтез АТФ угнетается;

- при повторном замораживании – оттаивании митохондрии сохраняют способность к тканевому дыханию, но не синтезируют АТФ.

5. Какое свойство митохондриальной мембраны обеспечивает сопряжение (подчеркнуть): наличие интегральных белков, присутствие холестерола и его производных, непроницаемость для протонов, избирательная проницаемость для ацилпроизводных карнитина.

6. Какие из ниже приведенных фактов доказывают, что именно избирательная проницаемость мембраны обеспечивает сопряжение (подчеркнуть):

- механическое разрушение мембраны нарушает сопряжение;

- введение в среду цианидов блокирует тканевое дыхание и синтез АТФ;

- введение протонофоров не угнетает тканевого дыхания, но тормозит синтез АТФ;

- небольшое изменение ионной силы в среде не вызывает разобщения.

7. Перечислить основные факты, свидетельствующие в пользу хемиоосмотической гипотезы Митчелла.

8. Подчеркнуть правильные утверждения:

А. Протонный градиент по обе стороны внутренней митохондриальной мембраны создается: 1) переносом протонов к наружи; 2) переносом протонов в матрикс; 3) непроницаемостью мембраны для глюкозы.

Б. рН с наружной стороны внутренней мембраны ниже, чем с внутренней в связи с: 1) накоплением протонов снаружи и электронов – внутри; 2) тем, что в мембрану вмонтирована АТФ-аза.

В. Дыхательная цепь в мембране локализована так, что её начальное звено: 1) обращено в матрикс; 2) обращено кнаружи; 3) находится в толще мембраны.

Г. Протонофоры – это соединения, которые 1) разрушают внутреннюю мембрану митохондрий; 2) разрушают наружную мембрану; 3) могут транспортировать протоны через неповрежденную мембрану.

Д. Протонофоры блокируют: 1) тканевое дыхание; 2) синтез АТФ; 3) оба процесса.

Е. Ингибиторы транспорта электронов прекращают: 1) тканевое дыхание; 2) синтез АТФ; 3) уменьшают диурез.

9. При неповрежденной мембране транспорт протонов в матрикс:

- не происходит;

- происходит через протонный канал;

- происходит, как заблагорассудится;

- происходит только в присутствии протонофоров.

10. Протонный канал (фактор Fо) представляет собой:

- индивидуальный белок;

- липопротеид;

- водосточную трубу;

- компонент белкового комплекса.

11. Фактор F₁ представляет собой:

- часть протонного канала;

- АТФ-синтетазу;

- структурный белок;

- питательный сэндвич.

12. Фактор Fo обращен: 1) внутрь; 2) кнаружи мембраны; 3) пронизывает мембрану.

13. Фактор F₁ обращен: 1) внутрь; 2) кнаружи; 3) пронизывает мембрану; 4) не имеет отношения к мембране.

14. Расположить в логической последовательности факторы, обеспечивающие синтез АТФ: активация АТФ – синтетазы  движение протонов по дыхательной цепи  движение протонов через протонный канал  возникновение разницы потенциалов  дегидрирование окисляемого субстрата  синтез АТФ  желание поработать.

15. Транспорт АТФ из матрикса обеспечивает транслоказа, АТФ – трансфераза, изомераза или бульдозер (подчеркнуть) в обмен на глюкозо–6– фосфат, сахарную пудру или АДФ (подчеркнуть).

16. Транспорт неорганического фосфата в матрикс обеспечивается двумя системами: 1) диффузия в обмен на перенос ионов…....................в обратном направлении; 2) за счет градиента…............................... (вписать).

17. Что обуславливает градиент pH: 1) синтез АТФ в матриксе, накопление протонов на внешней поверхности мембраны; 2) разница потенциалов (подчеркнуть правильный ответ).

18. Разобщение возникает, если: 1) протоны накапливаются, а тканевое дыхание подавлено; 2) мембрана проницаема для протонов; 3) разница потенциалов на мембране имеется, а тканевое дыхание активировано.

19. Разобщителями называют: 1) воздействия, которые способствуют прохождению окислительных процессов; 2) вещества, «проводящие» протоны на плазматическую поверхность мембраны; 3) воздействия или вещества, не влияющие на тканевое дыхание, но угнетающие окислительное фосфорилирование; 4) вещества, обеспечивающие транспорт протонов через митохондриальную мембрану (подчеркнуть необходимое).

20. Продолжить фразы: «Основной путь продуцирования энергии - ….........................................». «Непосредственно за сопряжение отвечает движение протонов через ….................................». «Разница потенциалов по обе стороны митохондриальной мембраны связана с двумя моментами: 1)…...................................................... и 2)…......................................................».

21. Как влияет на скорость окислительного фосфорилирования накопление АТФ или АДФ?

22. Как изменяется тканевое дыхание при накоплении АТФ или АДФ?

23. Субстратное фосфорилирование не связано с процессом…..................... (дописать).

24. Изобразить субстратное фосфорилирование в структурных формулах на примере окисления 3 – фосфоглицеринового альдегида.

25. Изобразить субстратное фосфорилирование, связанное с внутримолекулярной перестройкой на примере преобразования: 3–фосфоглицериновая кислота  2–фосфо­глице­риновая кислота  пировиноградная кислота.

26. Какие классы ингибиторов окислительного фосфорилирования вам известны?

27. Какие витамины и витаминоподобные соединения необходимы для нормального функционирования цепи тканевого дыхания?