Probleme și sarcini

Probleme și sarcini

1. Oxidative-iosstanovitelnye reiktsii. Degidrogenaziyn NADH-complex mitocondrial de transport de electroni lanț oxida lnovosstanovitelnye catalizeaza următoarele reacții (Fe3 + și Fe2 + atomi de fier aici medie centre fier-sulf, -ubihinon, -ubihinol și E-enzimă):







Selectați pentru fiecare dintre cele trei reacții catalizată de complexul NADH-dehidrogenază: a) un donor de electroni, b) un acceptor de electroni, c) conjugat al unei perechi redox, g) un agent și d reducere) comburant.

2. Potențiale de recuperare standard. Potențialul de reducere standard al oricărei perechi de oxidare-reducere este determinat de procesul de reacție din jumătatea celulei:

Potențialele de reducere standard ale două perechi conjugate și piruvat / lactat sunt, respectiv, -.

a) Care din aceste perechi are o capacitate mai mare de a da electronii departe? Argumentați-vă răspunsul.

b) Care dintre ele este cel mai puternic oxidant? De ce?

c) În ce direcție va avea loc reacția

dacă la momentul inițial concentrațiile substanțelor și produselor inițiale sunt de 1 M la pH 7?

d) Care este schimbarea energiei libere standard pentru această reacție la 25 ° C?

e) Care este constanta de echilibru a acestei reacții la 25 ° C?

3. Secvența vectorilor din lanțul de transfer de electroni din una dintre plante. Studiul lanțului de transport al electronilor din celulele frunzelor de spanac a relevat în aceste celule o serie de substanțe capabile să atașeze reversibil electroni. Mai jos sunt potențialele standard de recuperare ale acestor substanțe.

Indicați secvența probabilă a acestor purtători de electroni în lanțul respirator, pe baza valorilor potențialelor de reducere standard ale acestora. Efectuați o diagramă de energie similară celei din fig. 17-4. La ce etape de transfer este alocarea energiei libere (în condiții standard) nu este suficientă pentru ca o singură moleculă de ATP să fie sintetizată pentru fiecare pereche de electroni transportabili?

4. Balanța sintezei ATP, cuplată cu oxidarea substratului. Patru substraturi sunt enumerate mai jos. Se calculează numărul de molecule ATP formate după o scindare oxidativă completă a unei molecule din fiecare dintre aceste substraturi înainte.

5. Gama de energie a lanțului respirator. Transferul electronilor în lanțul respirator mitocondrial este descris prin următoarea ecuație sumară:

a) Calculați valoarea pentru această reacție totală de transfer de electroni mitocondrial.

b) Calculați schimbarea energiei libere standard pentru această reacție.

c) Câte molecule ATP pot fi sintetizate teoretic prin această reacție, dacă schimbarea energiei libere standard a formării ATP este + 7,3 kcal / mol?

6. În oxidarea succinatului, acceptorul de electroni nu este NAD +, ci FAD. În toate etapele asociate cu dehidrogenarea, în timpul ciclului de glicoliză și în acidul citric, acceptorul de electroni este NAD + (). Singura excepție este reacția catalizată de succinat dehidrogenază utilizând un FAD () legat covalent cu electroni ca acceptor de electroni. De ce este FAD un acceptor de electroni mai potrivit decât NAD + atunci când deshidratarea succinatului? Propuneți o posibilă explicație pentru acest fapt, pe baza unei comparații între sistemul succinat-fumarat, perechea de conjugați NAD + / NADH și perechea.

7. Gradul de recuperare a purtătorilor de electroni în lanțul respirator. Gradul de recuperare a fiecărui purtător de electroni din lanțul respirator este determinat de condițiile existente în mitocondrii. Când NADH și oxigenul molecular sunt suficiente, gradul de reducere a vectorului corespunzător stării staționare scade, pe măsură ce electronii trec de la substrat la oxigen. Dacă transferul de electroni este blocat, atunci Purtătorii care ocupă un spațiu înainte lanțului respirator blocat etapă devin mai restaurate, în timp ce cele care sunt situate după bloc - mai oxidat așa cum sa explicat modelul hidraulic cu lanț respirator prezentat în Fig. 17-14. Cum vor ca aceste modele să caute următoarele patru cazuri:

a) Suficientă NADH și, dar adăugată cianură.

b) NADH este suficient, dar stocul este epuizat

c) Destul, dar stocul de NADH este epuizat.

d) Suficient și NADH, și.

8. Efectul rotenonei și antimicinei A asupra transferului de electroni. Rotenonul (o substanță toxică produsă de una dintre speciile de plante) suprimă brusc activitatea de dehidrogenază mitocondrială. Antibioticul toxic antibiotic A inhibă puternic oxidarea ubiquinolului.

a) De ce rotenonul este o otravă mortală pentru unele insecte și pești?

(b) De ce antimiina A acționează ca o otravă în țesuturile animale?

c) Să presupunem că ambele substanțe blochează părțile corespunzătoare ale lanțului respirator cu eficiență egală. Care dintre ele va fi o otravă mai puternică? Dă-i un răspuns bine motivat.

9. Agenți disociați în fosforilarea oxidativă. În mitocondriile normale, rata de transfer a electronilor este strict compatibilă cu nevoia de ATP. Prin urmare, dacă viteza de utilizare ATR este relativ mică, atunci viteza de transfer de electroni este corespunzător mică. Dacă ATP este consumat la viteză mare, atunci viteza de transfer de electroni este de asemenea ridicată. În condiții similare (atunci când aceste două procese sunt strâns conjugate), raportul i. numărul de molecule ATP formate, pe un atom de oxigen consumat, atunci când donorul de electroni este NADH, este de aproximativ 3.







a) Cum ar trebui ca concentrația relativ scăzută și relativ ridicată a agentului de decuplare să afecteze viteza de transfer a electronului și valoarea lui?

b) Ingestia de agenți disociativi provoacă transpirații profunde și o creștere a temperaturii corporale. Dați acestui fenomen o explicație la nivel molecular. Cum se schimbă raportul în prezența agenților de decuplare?

c) 2,4-dinitrofenolul, care este un disociativ, a încercat să fie folosit la un moment dat pentru combaterea obezității. Pe ce, în principiu, se poate baza o astfel de acțiune similară? Acum, aceste tipuri de agenți de decuplare nu mai sunt utilizați ca medicamente, deoarece există cazuri în care utilizarea lor a condus la un rezultat letal. De ce agenții de disipare pot provoca moartea?

10. Mecanism de acțiune al diciclohexilcarbodiimidei (sau DCCD). În cazul în care o suspensie de mitocondrii activ respiră, care este strâns asociat cu fosforilarea respirație adăuga DCCD, atunci există o puternică reducere a ratei de transfer de electroni (măsurat prin cantitatea de oxigen absorbit) și fosforilarea vitezelor (ATP evaluată prin formarea). Apoi, adăugarea la astfel de preparate mitocondriale ingibirovainym 2,4-dinitrofenol, constatăm că consumul de oxigen este returnat la nivelul normal, cu toate acestea, sinteza ATP și rămâne deprimat.

a) Care stadiu al procesului de transfer de electroni sau fosforilare oxidativă este afectat de DCCD?

b) De ce DCCD întrerupe consumul în mitocondriile? Care este mecanismul de acțiune al 2,4-dinitrofenolului asupra preparării mitocondriilor inhibate?

c) Care dintre inhibitorii enumerate mai jos este cea mai similară în răspunsul său DCCD: aitimitsinom A, rotenone, oligomycin sau arseniat?

11. Fosforilarea oxidativă în veziculele supraventanulare inversate. Conform ipotezei chemiosmotic în timpul transferului de electroni din mitocondrie intacte „pompat“ ioni înspre exterior, care duce la gradient de apariție a pH-ului între cele două părți ale membranei mitocondriale. Acest gradient de pH conține energie, prin care ionii se deplasează în direcția opusă - de la mediul înconjurător până la matricea mitocondrială. În acest caz, ionii trec prin moleculele -ATPase, care asigură sinteza ATP din ADP și. Abilitatea de a arăta că derivă din interior bule cu membrana mitocondrială inverted ale căror -ATRaznye cap îndreptată înspre exterior (Fig. 17-15), de asemenea, sunt capabile să fosforilării oxidative.

a) Desenați o diagramă care arată direcția de evacuare a ionilor în timpul transferului de electroni în veziculele supradochondiale.

b) Indicați în această schemă direcția fluxului de ioni prin moleculele -ATPase în timpul sintezei ATP.

c) Cum vor afecta oligomicina și atractilozida transferul de electroni și sinteza ATP în astfel de vezicule supradochondiale?

12. Mitochondria de grăsime brună. Copiii nou-născuți din gât și din spate au un țesut gras special, care este practic absent la adulți, așa-numita grăsime brună. Culoarea brună este atașată la acest țesut mitocondrial, care este extrem de abundent în acesta. Unele animale care hibernează sau sunt adaptate pentru a trăi în zone reci au, de asemenea, grăsime brună. In timp ce mitocondriile hepatice cu oxidarea NADH în fiecare atom de oxigen absorbit sunt formate în general trei molecule de ATP în mitocondrii adipoase brune randament ATP per atom de oxigen absorbit este mai mică decât o moleculă.

a) Ce funcție fiziologică poate fi determinată de acest raport scăzut în grăsimea brună a nou-născuților?

b) Indicați mecanismele posibile care ar putea determina un astfel de raport scăzut caracteristic mitocondriilor de grăsime brună.

13. Sistemul de transport al dicarboxilat de mitocondrie. În membrana mitocondrială internă, există un sistem de transport dicarboxilat, care asigură transportul prin membrană a malatului și a beta-ketoglutaratului. Acest sistem de transport este inhibat de malonat de butil. Să presupunem că butilmalonatul este adăugat la o suspensie de celule renale aerobe utilizând doar glucoză ca și combustibil. Cum ar trebui să acționeze β-butilmalonatul asupra a) glicolizei, b) consumului de oxigen, c) formării lactatului și d) sinteza ATP?

14. Efectul Pasteur. Dacă celulele de suspensie anaerobe consumă glucoză la o viteză mare, pentru a introduce oxigen, celulele va absorbi si consumul de glucoza scade brusc. În același timp, acumularea de lactat va înceta. Acest efect este caracteristic celulelor de consum capabile și aerobe și anaerobe la glucoză, observate pentru prima dată de Louis Pasteur din anii '60 ai secolului trecut, și așa a fost numit efectul Pasteur.

a) De ce, atunci când este introdus în suspensia de celule de oxigen, acumularea de lactat se oprește?

(b) De ce rata consumului de glucoză este redusă în prezența oxigenului?

c) Cum scade rata consumului de glucoză după începerea consumului de oxigen? Explicați acest lucru, pe baza acțiunii specifice a enzimelor.

15. Modificarea încărcării energetice a celulelor. Dacă schimbați activitatea fiziologică a scheletic taxa de energie de celule musculare a celulei este egală cu rata de 0,89, mai întâi a redus brusc la aproximativ 0,70, iar apoi revine treptat la nivelul normal.

a) Ce fel de schimbare în activitate determină această scădere bruscă a încărcăturii energetice? Explicați-vă răspunsul.

b) Cum ar trebui această schimbare bruscă să afecteze rata de glicoliză și respirație?

c) Cum poate încărca energia să afecteze glicoliza și respirația?

16. Câți ioni sunt conținute într-o singură mitocondrie? Ipoteza Chemiosmotic presupune că rezultatul ionilor de transfer de electroni sunt „împins“ în afara matricei mitocondriale, astfel încât între cele două părți ale gradientului membranei mitocondriale se produce pH, în care faza externă este mai acid decât interior. Capacitatea ionilor de a difuza f H în sens invers din mediul în matricea mitocondrială (unde concentrația lor este mai mic), este, conform acestei ipoteze, forța motrice pentru sinteza ATP catalizată ATPaza. În mitocondriile, suspendate în mediu c, are loc fosforilarea oxidativă. Sa constatat că pH-ul matricei mitocondriale este egal cu 7,7.

a) Calculați concentrațiile moleculare ale ionilor în mediu și în matricea mitocondrială pentru aceste condiții.

b) Determinați raportul dintre concentrații din exterior și interior, oferind o idee despre energia pe care o conține această diferență de concentrație (vezi Capitolul 14).

c) Determinați numărul de ioni per mitocondrie hepatică respirabilă. Prin acest calcul, pornind de la ipoteza că spațiul interior al mitocondriilor este o sferă cu un diametru de 1,5 μm.

d) Având în vedere datele pe care le-ați obținut, acest gradient al pH-ului poate fi considerat o sursă suficientă de energie pentru sinteza ATP?

e) Dacă, în opinia dvs., acest gradient de pH singur nu este suficient, ce altă sursă de energie necesară pentru sinteza ATP ar indica?







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: