Ситуационные задачи по теме «Биоэнергетика»
Задача 1.Объясните, почему при интенсивной физической работе активируется скорость реакций цитратного цикла? Напишите реакции, скорость которых при этом возрастает. Объясните почему?
Задача 2.Непосредственно в реакциях цикла Кребса кислород не участвует. Тем не менее цитратный цикл - аэробный процесс. Объясните, почему он ингибируется в отсутствии кислорода.
Задача 3.В эксперименте к гомогенату, содержащему все ферменты цитратного цикла и дыхательной цепи добавляли ацетил КоА. Что покажут измерения количественного содержания оксалоацетата и ацетил КоА до и после инкубации?
а) Происходило ли увеличение оксалоацетата? Объясните роль оксалоацетата в этом процессе.
б) Изменилось ли содержание ацетил КоА? Что происходит с ним в цикле Кребса?
Задача 4.После перенесенного тяжелого заболевания у больного возникло гипоэнергетическое состояние. Врач порекомендовал больному витамины группы В. Обоснуйте назначение врача.
Задача 5.При дефиците витаминов группы В возможно снижение процесса окислительного декарбоксилирования пирувата. Объясните причину этого снижения. Напишите суммарную реакцию окислительного декарбокислирования пирувата, заполните таблицу:
| состав ферментов пируватдегидроге-назного комплекса | коферменты кофакторы | витамины | выполняемая реакция |
|
|
|
Задача 6. В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали малат. Может ли суспензия митохондрий окислять малат, если
а) в среду добавить ротенон,
б) вместе с ротеноном добавить янтарную кислоту. Аргументируйте ответ.
Задача 7.Как влияет энергетический потенциал клетки (АДФ/АТФ) на скорость цикла трикарбоновых кислот? Ответ обоснуйте. Напишите реакции цикла, чувствительные к изменению энергетического потенциала.
Задача 8.При изучении тканевого дыхания мышц invitro, исследователи использовали в качестве субстрата окисления сукцинат. Дополнительное добавление в эту среду малоновой кислоты прекращало поглощение кислорода и в среде накапливался промежуточный метаболит цикла Кребса. Ответьте на вопрос:
а) какова причина остановки дыхания?
б) возможно ли снять вызванное малонатом ингибирование?
в) еслиДа, то каким образом?
Задача 9.На экспериментальных животных изучалось влияние антимицина А и ротенона. Показано, что оба эти вещества токсичны для организма. Зная точки приложения действия антимицина А и ротенона на ферменты электронпереносящей цепи, объясните:
а) чем объясняется их токсичность?
|
|
|
б) решите, какое из этих 2-х соединений более токсично.
Дайте объяснение.
Задача 10.В физиологических условиях температура тела человека выше температуры окружающей среды (36,6 оС против 20 оС). Объясните, чем обусловлена эта разница?
Какую роль в этом играют митохондрии? Ответ обоснуйте.
Задача 11.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:
а) на чем основывалось применение 2,4- динитрофенола в качестве препарата, снижающего массу тела
б) объясните причины развивающихся осложнений.
Задача 12.В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве изучаемого субстрата окисления использовали α-кетоглутарат. Проводилось измерение поглощения О2 и неорганического фосфора, на основе чего измерялся коэффициент Р/О. Представьте схему транспорта электронов и протонов по цепи электронного транспорта от α- кетоглутарата до кислорода.
а) Чему равен коэффициент Р/О при полном сопряжении?
б) Как повлияет на скорость дыхания и коэффициент сопряжения добавление ротенона?
|
|
|
в) Как изменятся эти параметры, если вместе с ротеноном добавить сукцинат?
г) Как изменится коэффициент Р/О при добавлении протонофора 2,4 динитрофенола.
Задача 13. При увеличении концентрации АДФ в клетке скорость цикла трикарбоновых кислот быстро увеличивается. Увеличение активностикакого фермента (ферментов) приводит к ускорению реакций всего цикла? Каков механизм активирующего эффекта избытка АДФ?
Задача 14.Увеличение концентрации АТФ и НАДН2 приводит к уменьшению скорости цикла трикарбоновых кислот. Активность каких ферментов снижается при увеличении концентрации АТФ и НАДН2 в клетке? Каков механизм ингибирующего эффекта избытка АТФ и НАДН2?
Задача 15.При выделении митохондрий и использовании их для изучения скорости окислительного фосфорилирования к буферной системе, содержащей окисляемый субстрат, АДФ и Н3РО4, обычно добавляют небольшое количество чистого цитохрома С , выделенного из любого источника.Почему необходимо добавлять цитохром с и почему его не обязательно выделять из того же источника, что и митохондрии?
Задача 16.Может ли суспензия митохондрий в присутствии ротенона окислять сукцинат? Почему?
Задача 17.У новорожденных детей в области шеи и верхней части спины имеется особая жировая ткань - так называемый "бурый жир", который у взрослых отсутствует. Бурая окраска зависит от высокого содержания митохондрий. Бурый жир имеется также у зимоспящих животных. В митохондриях бурого жира на каждый атом поглощенного кислорода образуется менее одной молекулы АТФ. Какой физиологической функцией определяется низкое значение Р/О в буром жире новорожденных?
|
|
|
Задача 18.У больного с повышенной функцией щитовидной железы наблюдается уменьшение веса, субфебрильная температура, повышенная раздражительность. Объясните причины наблюдаемых симптомов заболевания.
Задача 19.Большинство субстратов в цикле Кребса окисляется под действием НАД-зависимых дегидрогеназ. Исключением является сукинатдегидрогеназа, которая в качестве акцептора водорода использует ФАД. Почему ФАД является более подходящим акцептором водорода, чем НАД. Ответ объяните, используя известные данные: нормальный окислительно-восстановительный потенциал НАД/НАДН2 =-0.32 в, а ФАД/ФАДН2=+0.05 в и фумарат/cукцинат = +0.03 в.
Задача 20.Человек страдает от бессонницы. Обратившись к врачу, он получил соответствующие рекомендации. В частности, врач назначил прием на ночь небольших доз аминобарбитала. Больной длительное время принимал этот препарат, в результате чего у него появилась быстрая утомляемость, резкая мышечная слабость. Объясните причины и механизм возникших осложнений.
Задача 21.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.
Задача 21.К препарату митохондрий печени крыс добавили НАД+. Активность каких ферментов цикла Кребса при этом увеличится?
Для обоснования ответа:
1. Напишите схему реакций цикла Кребса.
2. Какую функцию выполняет НАД+?
3. С какими ферментами цикла Кребса он работает?
Задача 22.К препарату митохондрий добавили пируват, меченный14С по метильной группе. Какое положение займет 14С в оксалоацетате после одного оборота цикла Кребса?
Для ответа:
1. Напишите реакции цикла Кребса.
2. Проследите положение метки в каждом метаболите.
Задача 23.В эксперименте с изолированными митохондриями определяли интенсивность работы цикла Кребса по накоплению НАДН. Изменится ли работа цикла Кребса, если прекратится отток из него восстановленных эквивалентов?
Для обоснования ответа вспомните:
1. В каких реакциях цикла Кребса образуется НАДН?
2. Какие ферменты катализируют эти реакции?
3. От чего зависит скорость работы цикла Кребса?
Задача 24.Сколько АТФ образуется при полном окислении 5 молей пирувата в присутствии ротенона и 2,4- динитрофенола?
Для выполнения расчетов:
1. Приведите схему окисления пирувата до СО2 и Н2О.
2. Укажите, как изменится энергетический выход при окислении пирувата в присутствии ротенона и 2,4- динитрофенола (полное разобщение).
Задача 25.Сколько молекул АТФ синтезируется при окислении одной молекулы пирувата до 2-оксоглутарата; одной молекулы изоцитрата до сукцината; одной молекулы сукцината до оксалоацетата при условии, что дегидрогеназные реакции сопряжены с дыхательной цепью?
Для расчетов:
1. Напишите ход реакций на указанных участках цикла Кребса.
2. Укажите реакции, сопряженные с дыхательной цепью.
3. Вспомните, сколько АТФ образуется при окислении НАДН и ФАДН2.
Задача 26.Ротенон (токсичное вещество, вырабатываемое одним из видов растений) резко подавляет активность митохондриальной НАДН-дегидрогеназы. Токсичный антибиотик антимицин сильно ингибирует окисление убихинола. Допустим, что оба эти вещества блокируют соответствующие участки дыхательной цепи с равной эффективностью. Какой из них будет при этом более мощным ядом? Дайте аргументированный ответ.
Для обоснования ответа вспомните:
1. Что такое блокаторы дыхательной цепи?
2. На каких участках дыхательной цепи поступает водород от НАДН и ФАДН2?
Задача 27.К препарату изолированных митохондрий добавили амитал. Отразится ли это на потреблении кислорода?
Для обоснования ответа вспомните:
1. Как действует амитал на дыхательную цепь?
2. На каком участке дыхательной цепи он проявляет своё действие?
Задача 28.Некоторые бактерии, дрожжи, паразитирующие черви не нуждаются в кислороде. Какой из двух способов образования АТФ используется у этих организмов для аккумуляции энергии?
Для ответа вспомните:
1. Что такое фосфорилирование?
2. Что такое субстратное и окислительное фосфорилирование?
3. Чем эти виды фосфорилирования отличаются друг от друга?
Задача 29.Добавление к митохондриям олигомицина вызывает снижение как переноса электронов от НАДН к О2, так и скорости образования АТФ. Последующее добавление 2,4-ДНФ приводит к увеличению скорости переноса электронов без сопутствующего изменения скорости синтеза АТФ. Какую реакцию ингибирует олигомицин?
Для ответа вспомните:
1. Чем является 2,4-ДНФ для дыхательной цепи?
2. Чем действие блокаторов отличается от действия разобщителей?
Задача 30.Немедленное введение метиленовой сини оказывает очень эффективное лечебное действие при отравлении цианидами. Какова основа её противотоксического действия, если учесть, что метиленовая синь способна окислять часть гемоглобина (Fe2+) крови в метгемоглобин (Fe3+)?
Для ответа вспомните:
1. В чём сходство простетических групп цитохромов и гемоглобина?
2. С железом какой валентности связываются цианиды?
ЛИТЕРАТУРА
1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М., 2004,«Медицина».
2.Марри Р., Греннер Д., Мейес П. и др., Биохимия человека: Пер. с англ. – Изд-во «Мир», 2004 г., 381 стр.
3. Николаев А.Я. Биологическая химия. - Изд-во «ГЭОТАР - МЕД», 2004 г.
4. Щербаков В.Г., Лобанов В.Г., Прудникова Т.Н. и др., Биохимия. – Изд-во «Гиорд», 2003 г., 438 стр.
5. Биохимия. Под ред. Северина Е.С. – Изд-во «ГЭОТАР - МЕД», 2007 г., 776 стр.
6.Биохимия с упражнениями и задачами. Под ред. Северина Е.С. – Изд-во «ГЭОТАР - МЕД», 2003 г. - http://bookza.ru/publisher.php?id=1449
7. Кольман Я., Рем К.-Г., Наглядная биохимия: Пер. с нем. – Изд-во «Мир», 2004 г., 269 стр.
8.Кнорре Д.Г.,Мызина С.Д., Биологическая химия Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов 3-е изд.,испр. – М: «Высшая школа», 2003 г., 479 стр.
9.Шапиро Я.С., Биологическая химия. Учеб.пособие. – Изд-во «ЭЛБИ-СПб», 2004 г., 368 стр.
10.Уайт А. и др. Основы биохимии (в 3-х томах). М., 1981, «Мир».
11.Страйер Л. Биохимия (в 3-х томах). 1984, «Мир».
12.Ленинджер А. Основы биохимии (в 3-х томах). М., 1985, «Мир».
13. Р. Марри и др. Биохимия человека (в 2-х томах), М., 1993, «Мир».
14. Биохимия под ред. Е.С. Северина, А.Я. Николаева – М.: ГЭОТАР –
Медиа,- 2001.
15.Василенко Ю.К. Введение в патологическую и клиническую
биохимию. М., 1990, «Мир».
16.Биохимия, краткий курс с упражнениями и задачами под редакцией
Е.С. Северина. – М., 2001, «ГЭОТАР – Мед.»
17.Назаренко Г.И., Кеникун А.А. Клиническая оценка результатов
лабораторных исследований. – М., 2002, «Медицина».
18.Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У. и др. Справочник биохимика: Пер. с англ. – Изд-во «Мир», 1991 г., 543 стр.
19. Бекер Г., Бергер В., Домшке Г. и др. Органикум. Практикум по органической химии. Ч.1. М.: Мир.-1979 г.-453 с.
20. Зубаиров Д.М.. Тимербаев В.Н., Давыдов В.С. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии.-М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005 г.-с.392.
21. Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В. Биохимия. Руководство к практическим занятиям по биологической химии.М., 1988 г.
22. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии. М.1983 г.
23.Березов Т.Т., Буровина С.С., Волкова Л.В. и др. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии.М.: Медицина.-1976 г.-294 с.
24. Вавилова Т.П., Медведев А.Е. Биологическая химия. Биохимия полости рта. М., Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2014 г., 554 с.
25.Вавилова Т.П., Евстафьева О.Л. Биологическая химия в вопросах и ответах. М., Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2016 г., 128 с.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 5983; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!