Задачи Энергетический обмен

1. Напишите суммарное уравнение превращения ацетил-КоА в двуокись углерода. Рассчитайте количество молей АТФ, синтезируемых при окислении 5 молей ацетил-КоА до α-кетоглутарата. Укажите тип фосфорилирования.

2. Ежедневно в организме взрослого человека образуются значительные количества АТФ, однако вес тела, его строение и состав за этот период существенно не меняются. Как можно это объяснить?

3. При физической работе человек согревается даже на морозе. Объясните этот феномен. Для этого вспомните роль тканевого дыхания в теплопродукции и теплорегуляции.

4. К клеточному гомогенату, содержащему ферменты и коферменты цикла Кребса, добавляли ацетил-КоА. Увеличивалось ли при этом количество оксалоацетата? Какую роль играет оксалоацетат в цитратном цикле? Что происходит с ацетил-КоА в цикле Кребса.

5. При добавлении оксалоацетата к дышащим митохондриям значительно увеличивается потребление кислорода. Объясните, почему добавление оксалоацетата усиливает поглощение кислорода митохондриями?

6. В суспензию митохондрий в качестве окисляемого субстрата добавляли малат. Чему равен коэффициент Р/О для этой реакции? Как повлияет на скорость погощения кислорода и коэффициент Р/О добавление амитала натрия. Как повлияет на эти показатели добавление одновременно с амиталом сукцината.

7. В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали цитрат. Чему равен коэффициент Р/О для этой реакции? Изменится ли скорость поглощения кислорода и коэффициент Р/О, если вместе с цитратом добавить ротенон? Чему будет равен коэффициент Р/О при добавлении вместе с ротеноном аскорбиновой кислоты, восстанавливающей цитохром С.

8. Суспензию митохондрий инкубировали в аэробных условиях при оптимальных температуре и рН. Интенсивность дыхания измеряли по поглощению О₂ после добавления к суспензии цитрата, АДФ, 2,4-динитрофенола. Как изменится поглощения О₂ при добавлении каждого из указанных веществ и почему? Изобразите схему окислительного фосфорилирования. Объясните механизм действия добавляемых веществ.

9. В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали сукцинат. Интенсивность дыхания измеряли по поглощению О₂ после добавления к суспензии антимицина, малоната натрия, АДФ, цианида, динитрофенола. В присутствии каких из перечисленных веществ будет тормозиться окисление сукцината и почему? При добавлении каких веществ скорость поглощения О₂ усилится. Нарисуйте схему ЦПЭ и укажите механизм действия этих веществ.

10. Рассчитайте количество молей АТФ, синтезируемых при окислении 2 молей изоцитрата до оксалоацетата суспензией митохондрий в условиях полного сопряжения. Изменится ли количество АТФ и скорость поглощения О₂ при добавлении к суспензии митохондрий избытка малоната натрия? Какой продукт будет при этом накапливаться?

11. К двум пробам суспензии митохондрий, добавили одинаковое количество малата и АДФ. В одну из проб внесли дополнительно амитал натрия. Как изменится скорость поглощения кислорода в опытных пробах. В какой из проб скорость поглощения О₂ будет ниже и почему?

12. В суспензию митохондрий добавили 2 моль малата и 2 моль АДФ. Скорость окисления малата измеряли по поглощению кислорода. Через некоторое время реакция прекратилась.

Почему это произошло? Какие вещества необходимо добавить, для возобновления окисления малата

13. Для производства взрывчатых веществ в начале 20 века использовали 2,4-динитрофенол. У рабочих на этих производствах наблюдались случаи тяжелого отравления, сопровождающиеся мышечной слабостью, высокой температурой, часто со смертельным исходом. Объясните причину этих симптомов и смерти при действии 2,4-динитрофенола.

14. Несколько лет назад 2,4 – динитрофенол пытались использовать для борьбы с ожирением. На чем основывался этот выбор? Однако этот метод не нашел применения в практике, так как в некоторых случаях наступал летальный исход. Как это можно объяснить?

15. 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.

16. Метаболиты цитратногоцикла могут использоватся для синтеза различных соединений. Какой из метаболитов должен быть в избытке, чтобы восполнить утечку промежуточных продуктов из цитратного цикла? В какой реакции он образуется?

17. Для пациентов с тиаминовой недостаточностью характерен ряд неврологических симптомов: утрата рефлексов, беспокойство, спутанность сознания и др. Почему недостаточность тиамина отражается на функции мозга. Напишите уравнение реакции, в которой требуется коферментная форма тиамина.

18. Предскажите окислительно-восстановительное состояние отдельных звеньев ЦПЭ в суспензии митохондрий печени, обильно снабжаемой малатом, фосфатом, АДФ и кислородом при добавлении цианида калия. Происходит ли в этих условиях поглощение кислорода.

19. Для образования одного пиррольного кольца при синтезе гема требуется 2 молекулы глицина и 2 молекулы сукцинил – КоА. Сколько молекул пирувата необходимо затратить для синтеза 1 пиррольного кольцама? Используя схему реакций ОПК, объясните какой из предшественников гема образуется в цитратном цикле, какое количество пирувата необходимо для синтеза этого предшественника.

20. В эксперименте с изолированными митохондриями использовали пируват, содержащий ¹⁴С в карбоксильной группе. Какой продукт окислительного декарбоксилирования пирувата включал меченый углерод? Напишите суммарное уравнение реакции, укажите участвующие в этой реакции ферменты и коферменты, определите коэффициент Р/О для этой реакции.

21. Предскажите окислительно-восстановительное состояние отдельных звеньев ЦПЭ в суспензии митохондрий печени, обильно снабжаемой α-кетоглутаратом, фосфатом, АДФ и кислородом при добавлении: ротенона, СО, антимицина.

22. При добавлении к суспензии митохондрий 10 молей одного из метаболитов ЦТК синтезировалось 20 молей АТФ. Укажите окисляемый субстрат и тип фосфорилирования. Напишите уравнение соответствующей реакции.

23. Немедленное введение нитрита натрия оказывает очень эффективное лечебное действие при отравлении цианидом. Объясните механизм действия этого антидота. (Подсказка: нитриты окисляют феррогемоглобин (Ш) в ферригемоглобин (II).)

24. При добавлении к суспензии митохондрий изоцитрата скорость поглощения О₂ увеличивается. При добавлении малоната количество потребляемого О₂ снижается. Почему прекращается поглощение О₂? Объясните какой промежуточный продукт накапливается и почему, каким образом можно восстановить скорость дыхания.

25. В инкубационную среду с изолированными митохондриями добавили АДФ. Как это повлияет на скорость поглощения кислорода митохондриями? На какие реакции ОПК влияет отношение АДФ/АТФ. Как влияет повышение концентрации АДФ на скорость поглощения кислорода митохондриями.

26. У пациента выявлен генетический дефект пируваткарбоксилазы. К каким последствиям может привести такой дефект? Напишите реакцию, катализируемую указанным ферментом. В какой реакции ОПК участвует продукт этой реакции.

27. У новорожденных детей и животных, впадающих в зимнюю спячку, имеется особая ткань – бурый жир, обладающая термогенными свойствами. Высокое или низкое значение Р/О характерно для митохондрий бурого жира? Укажите возможный механизм поддержания такого уровня Р/О.

28. В эксперименте по изучению тканевого дыхания использовали В качестве субстратов окисления вещества, содержащие меченый кислород: Н₂О, О_2, аланин, пируват, глюкозу и пальмитиновую кислоту. Оба конечных продукта дыхания СО₂ и Н₂О содержали метку. В составе каких компонентов инкубационной смеси не мог содержаться меченый О₂, обнаруженной в СО_2. Какие компоненты смеси были источниками О₂, обнаруженного в составе Н₂О.

29. Ротенон и антимицин действуют как яд ворганизме животных. Если допустить, что эти вещества блокируют соответствующие участки ЦПЭ с равной эффективностью, то какое из них будет более мощным ядом?

30. Каким образом дрожание мышц обеспечивает постоянство температуры тела при холодной погоде? Можно ли уменьшить расходы на питание, если зимой тепло одеваться?