Химия белков
жүктеу/скачать 1.16 Mb.
|
| Ответ: в 1933 году был введен динитрофенол (ДНФ), который действовал путём разобщения биологического процесса окислительной фосфорилирирования и синтеза АТФ в митохондриях, заставляя их образовывать тепло вместо АТФ. Наиболее значимый побочный эффект заключался в драматическом повышении температуры тела, часто смертельном. К концу 1930-х годов ДНФ вышел из употребления. ДНФ — это вещество с токсическим действием на клетки, которое блокирует окислительное фосфорилирование (метаболический путь, связанный с продукцией энергии в определенных клетках) в клетках путем транспорта протонов через мембрану митохондрий. В результате клетка использует большое количество энергии, однако в ней не образуется аденозинтрифосфат, который необходим для обмена веществ; вместо этого энергия высвобождается в виде тепла. В связи с этим значительно усиливается сжигание жира и повышается температура тела.
Почему после добавления малоната к суспензии митохондрий, использующих в качестве единственного субстрата дыхания пировиноградную кислоту, поглощение О2 митохондриями резко снижается, одновременно увеличивается концентрация одного из метаболитов цитратного цикла. Какой метаболит ЦТК накапливается? Как можно снять эти явления. Oтвет: Потому что накапливается сукцинат. Сукцинат – «ФАД-зависимый субстрат». При его окислении в ЦТК образуется ФАДН (связан в Комплексе 2 дызательной цепи). Образование НАДН обычно не произходит, хотя при этом НАДН и не расходуется. Причина этого в том, что сукцинат окисляется в фумарат, который конвертируется фумаратдегидрогеназой в малат. Малат мог бы окисляться малатдегидрогеназой (с продукцией НАДН), но этого практически не происходит, так как полученный из фумарата в матриксе митохондрий малат обменивается с экзогенным сукцинатом, при помощи дикарбоксилатного обменника. Окисление сукцината менее эффективно, чем окисление НАД-зависимых субстратов, потому что электроны проходят только через 2 протонные помпы – Комплех 3 и цитохром ц оксидазу. Объясните, почему после выполнения тяжелой физической нагрузки у человека некоторое время наблюдаются повышенная частота сердечных сокращений и учащенное дыхание. Какой продукт накапливается в крови после физической нагрузке. Ответ: регуляция частоты сердечных сокращений осуществляется нейрогуморальным путем. На нее оказывают действие адреналин, норадреналин, кортизол. Практически при любой физической нагрузке для получения АТФ используется гликоген скелетных мышц. Его концентрация в скелетных мышцах при интенсивных физических нагрузках быстро снижается. Одновременно в скелетных мышцах образуется и накапливается молочная кислота. На соревнованиях один из спортсменов пробежал 100 метров, а другой – 5000 метров. У какого из спортсменов будет выше содержание лактата в крови? Ответ: у спортсмена, пробежавшего 100 м, содержание молочной кислоты в крови будет выше, чем у бегуна на длинные дистанции, так как в этом случае спортсмен получает энергию за счет гликолиза, конечным продуктом которого является лактат. Нарушение окислительного фосфорилирования при ишемии миокарда приводит к дефициту энергии в миокардиоцитах (снижается АТФ). Как снижение АТФ влияет на интенсивность гликолиза в миокардиоцитах? Какой метаболит накапливается в клетках миокарда при ишемии? После обработки препарата скелетной мышцы йодацетатом (ингибитор глицеральдегидфосфатдегидрогеназы) мышца теряет способность сокращаться в ответ на электростимуляцию. Если препарат скелетной мышцы обработан ротеноном (ингибитор NADH- дегидрогеназы), то способность к сокращению сохраняется. Объясните результаты опытов. Напишите схему процесса, который служит источником энергии для сокращения мышцы в присутствии ротенона. Катаболизм глюкозы с образованием пирувата может происходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Укажите, сколько молей АТФ будет синтезироваться при распаде глюкозы в аэробных условиях. Как изменится энергетический эффект, если окисление 1 моля глюкозы до пирувата будет происходить в анаэробных условиях? Для обоснования ответа напишите схему гликолиза и укажите: реакции, сопряженные с использованием АТФ; реакции, сопряженные с субстратным и окислительным фосфорилированием; зависимость этих реакций от присутствия или отсутствия кислорода. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) приводит к нарушению биологических функций мембран. Какие компоненты липидов подвергаются ПОЛ? Какие процессы могут быть источниками свободных радикалов, инициирующих ПОЛ? Как клетки защищаются от избытка свободных радикалов? Ответ: основным источником свободных радикалов является кислород, к активным формам которого относят диоксид или супероксидный анион-радикал, перекись водорода, гидроксильный радикал. Инициация свободнорадикального окисления может быть обусловлена различными причинами, но первостепенную роль в этом процессе играют промежуточные продукты восстановления кислорода. Клетки защищаются от свободных радикалов с помощью антиоксидантов. Во всех клетках организма имеются ферменты, обеспечивающие антиоксидантную защиту, такие как супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, а также глутатион. Защита биологических мембран клеток обеспечивается жирорастворимыми антиоксидантами – стероидными гормонами, фосфолипидами, токоферолами, витамином А, каротиноидами, убихиноном, витаминами группы К. В цитозоле клеток, межклеточной жидкости, плазме в инактивации свободных радикалов участвуют водорастворимые биоантиоксиданты (церулоплазмин, трансфферин, альбумины, мочевина, никотиновая кислота, а также цистеин, гомоцистеин, липоевая кислота . Антиоксиданты — это молекулы, которые способны блокировать реакции свободнорадикального окисления, восстанавливая разрушенные соединения. Активация ПОЛ может привести к нарушению работы Са2+ -АТФазы цитоплазматической мембраны за счет окисления ненасыщенных жирных кислот мембранных фосфолипидов и НS-групп в активном центре фермента. Изменится ли концентрация Са2+ в клетке? Будет ли это влиять на мышечное сокращение, тонус мышечной стенки, артериальное давление? Ответ: Активные формы кислорода увеличивают содержание Са2+ в клетке. Са2+ усиливает мышечное сокращение, возрастает тонус мышечной стенки, что приводит к повышению АД. Не последнюю роль нарушение функционирования Са2+ -АТФазы играет в развитии атеросклероза, рака, иммунных патологий. Нарушение окислительного фосфорилирования при ишемии миокарда приводит к дефициту энергии в миокардиоцитах (снижается АТФ). Как снижение АТФ влияет на интенсивность гликолиза в миокардиоцитах? Какой метаболит накапливается в клетках миокарда при ишемии? Ответ: При внезапной ишемии миокарда прекращается синтез АТФ в митохондриях и в клетках происходит быстрое снижение уровня Кф, а затем и АТФ. Недостаточное энергоснабжение по-разному сказывается на функции клеточных органелл. Наиболее глубоко нарушается функция сократительного аппарата - основного потребителя энергии. Недостаток АТФ в миофибриллах проявляется двояким образом - уменьшается количество связей-мостиков между актиновыми и миозиновыми нитями и зависимая от них сила сокращения, а также возникают неразмыкающиеся связи между некоторыми молекулами миозина и актина, в результате дальнейшее перемещение нитей в данном саркомере становится невозможным - возникает контрактура. Она длится до тех пор, пока не будет рефосфорилирована молекула АДФ. Следствием контрактуры является нарушение растяжимости миокарда, затрудняющее наполнение сердца и снижающее его насосную функцию. При наследственной недостаточности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы прием лекарств – сильных окислителей (аспирин, сульфаниламиды, примахин), вызывает гемолиз эритроцитов. Объясните роль глюкозо-6- фосфатдегидрогеназы в метаболизме эритроцитов. Почему концентрация лактата в крови не равна нулю даже в состоянии покоя? Напишите схему образования лактата. В каких клетках этот процесс происходит даже при отсутствии мышечной активности? Ответ: концентрация лактата в крови никогда не равна нулю, так как анаэробный гликолиз постоянно идёт в эритроцитах, так как в эритроцитах нет митохондрий. Конечным продуктом анаэробного гликолиза является лактат. В эритроцитах жүктеу/скачать 1.16 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|