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
| |||||
НАД-зависимые ФАД-зависимые
дегидрогеназы дегидрогеназы
| |||
| |||
→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:
2KMnO4 + 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.