Змістовий модуль № 8. Молекулярні основи біоенергетики.
Тема № 7. Дослідження процесів біологічного окиснення, окисного фосфорилування та синтезу АТФ.
Мета заняття:Засвоїти основні принципи організації дихального ланцюга мітохондрій. Знати роль окисно-відновних ферментів у тканинному диханні. Оволодіти методами дослідження дії оксидоредуктаз: фенолоксидази, альдегіддегідрогенази, пероксидази, цитохрому с.
Актуальність теми: Окисно-відновні ферменти забезпечують перебіг реакцій, пов’язаних з перенесенням електронів та протонів і лежать в основі утворення макроергічних сполук. Дослідження їх функціонування важливе для глибокого розуміння механізмів тканинного дихання і його ролі при різних функціональних станах організму.
Конкретні завдання:
Ø Пояснювати процеси біологічного окиснення субстратів в клітинах та запасання енергії, що вивільняється, у вигляді макроергічних зв’язків АТФ;
Ø Аналізувати реакції біологічного окиснення та їх роль в забезпеченні фундаментальних біохімічних процесів;
Ø Малатаспартатна та гліцеролфосфатна човникові системи транспорту відновлюваних еквівалентів гліколітичного НАДН в мітохондрії та їх значення.
Ø Пояснювати структурну організацію ланцюга транспорту електронів та його молекулярних комплексів;
Ø Трактувати роль біологічного окиснення, тканинного дихання та окисного фосфорилування в генерації АТФ за аеробних умов.
Теоретичні питання
1. Біологічне окиснення субстратів в клітинах.
2. Реакції біологічного окиснення та їх функціональне значення:
· дегідрогеназні;
· оксидазні;
· оксигеназні (моно- та діоксигеназні).
3. Піридинзалежні дегідрогенази. Будова НАД+ і НАДФ+. Їх значення у реакція окиснення та відновлення.
4. Флавінзалежні дегідрогенази. Будова ФАД і ФМН. Їх роль у реакціях окиснення та відновлення.
5. Цитохроми та їх роль у тканинному диханні. Будова їх простетичної групи.
6. Молекулярна організація ланцюга транспорту електронів (дихального ланцюга) мітохондрій:
· компоненти дихального ланцюга мітохондрій;
· послідовність переносників електронів в дихальному ланцюгу;
· роль редокс-потенціалів у транспорті електронів і протонів.
7. Надмолекулярні комплекси дихального ланцюга внутрішніх мембран мітохондрій.
8. Шляхи включення відновлювальних еквівалентів (електронів та протонів) у дихальний ланцюг мітохондрій.
9. Шляхи утворення АТФ в клітинах – субстратне та окисне фосфорилування.
Практична робота
Дослід 1. Дослідження дії фенолоксидази.
Принцип методу. Метод базується на явищі забарвлення пірокатехіну в разі окиснення його молекулярним киснем за присутності фенолоксидази.
Матеріальне забезпечення: розчин пірокатехіну, 2 г свіжої картоплі, дистильована вода, розчин натрію сульфіду, ступка, штатив із пробірками, піпетки, водяна баня, термометр, газовий пальник.
Хід роботи. Одержання свіжого соку з картоплі: 1 – 2 г свіжої картоплі розтирають у ступці, додають 25 мл води, перемішують і зливають розчин у пробірку (ножем подрібнювати картоплю не можна, тому що іони заліза спричинюють потемніння).
У 4 пронумеровані пробірки наливають по 0,5 мл свіжого картопляного соку. У першу пробірку додають 0,5 мл пірокатехіну, у другу – 1 – 2 краплі інгібітора натрію сульфіду та 0,5 мл пірокатехіну. Вміст третьої пробірки кип’ятять, а потім вміщують 0,5 мл пірокатехіну. У четверту пробірку доливають 0,5 мл дистильованої води.
Усі пробірки ставлять на водяну баню на 30 хв. при температурі 37° С. Вміст пробірок перемішують для кращого доступу кисню. Розчин першої пробірки забарвлюється внаслідок окиснення пірокатехіну киснем за присутності фенолоксидази. Колір розчинів у другій, третій, четвертій пробірках не змінюється.
Пояснити отриманий результат. Зробити висновок.