Kérdések és feladatok
Kérdések és feladatok
1. Oxidative-iosstanovitelnye reiktsii. Degidrogenaziyn NADH-komplexet a mitokondriális elektrontranszport-láncban oxidálja lnovosstanovitelnye katalizálja a következő reakciók (Fe3 + és a Fe2 + vas atomok itt átlagos vas-kén központok, -ubihinon, -ubihinol és E-enzim):
Jelölje mind a három reakció által katalizált NADH-dehidrogenáz komplex: a) egy elektron-donor, b) egy elektron-akceptor, c) konjugátum egy redox pár, g) egy redukálószerrel, és d) oxidáló.
2. Standard helyreállítási potenciál. Az oxidációs-redukciós párok standard redukciós potenciálját a félsejtben lejátszódó reakció határozza meg:
A két konjugált páros és a piruvát / laktát standard redukciós potenciálja, illetve.
a) Ezen párok közül melyiknek nagyobb a képessége arra, hogy elhagyja az elektronokat? Adja meg a választ.
b) melyik az erősebb oxidálószer? Miért?
c) Mennyire halad a reakció
ha a kiindulási anyagok és termékek koncentrációja kezdetben 1 M pH 7-nél van?
d) Mi a 25 ° C-os hőmérsékleten a standard szabad energia változása?
e) Mi a 25 ° C-os egyensúlyi állandója ennek a reakciónak?
3. A vektorok sorrendje az elektron transzferláncon az egyik növényben. Az elektrontranszport láncának tanulmányozása a spenót levelek sejtjeiben számos olyan anyagot tár fel, amelyek képesek visszafordítani az elektront. Az alábbiakban ezeknek az anyagoknak a hagyományos helyreállítási potenciálja.
Jelölje meg ezeknek az elektronok hordozóinak valószínűségét a légzési láncban, a standard redukciós potenciál értékei alapján. Készítsen egy energia diagramot, amely hasonlít a 2. ábrán láthatóhoz. 17-4. Az átvitel fázisában a szabad energia elosztása (standard körülmények között) nem elegendő egy ATP molekulának szintetizálására minden hordozható elektronpárra?
4. ATP szintézis mérése, szubsztrát oxidációval párosítva. Négy szubsztrátumot sorolunk fel. Számítsd ki az előzőleg mindegyik szubsztrát egy molekulájának teljes oxidatív hasításával előállított ATP molekulák számát.
5. A légzőcső energia tartománya. Az elektronok átvitelét a mitokondriális légzési láncban az alábbi összefoglaló egyenlet mutatja be:
a) Számítsa ki ennek a teljes mitokondriális elektronátviteli reakciónak az értékét.
b) Számítsa ki ennek a reakciónak a standard szabad energia változását.
c) Hány ATP molekulát tud elméletileg szintetizálni ezzel a reakcióval, ha az ATP-képződés standard szabad energiájának változása + 7,3 kcal / mol?
6. A szukcinát oxidációjában az elektron-akceptor nem NAD +, hanem FAD. A dehidrogénezéssel, a glikolízis és a citromsav ciklus alatt az elektron-akceptor a NAD + (). Az egyetlen kivétel a reakció, amelyet a szukcinát-dehidrogenáz elektron-kovalensen kötött FAD () elektron-akceptor alkalmazásával katalizál. Miért van a FAD egy alkalmasabb elektron-akceptor, mint a NAD + a szukcinát dehidratálásakor? Javasoljon egy lehetséges magyarázatot erre a tényre a szukcinát-fumarát rendszer, a NAD + / NADH konjugált pár és a pár összehasonlításán alapulva.
7. Az elektrondonorok visszanyerésének mértéke a légúti láncban. Az elektron hordozók mindegyikének visszanyerésének mértéke a légző láncban a mitokondriumban fennálló állapotok alapján határozható meg. Ha a NADH és a molekuláris oxigén elégséges, akkor a stabil állapotnak megfelelő vektor-redukció mértéke csökken, amikor az elektronok az aljzatból oxigénig jutnak el. Ha elektron transzfer blokkolva, majd hordozók elfoglalt hely, mielőtt a légzési lánc blokkolt szakaszában egyre helyreállt, míg azok, amelyek után található a blokk - több oxidált ismertetettek hidraulikus modell légzési lánc ábrán látható. 17-14. Hogyan fognak ezek a modellek a következő négy esetet keresni:
a) Elég NADH és, de hozzáadott cianidot.
b) a NADH elegendő, de a készlet kimerült
c) Elég, de a NADH állomány kimerült.
d) elég és NADH, és.
8. A rotenon és az antimycin A hatása az elektrontranszferre. A rotenon (egy növényfaj által termelt toxikus anyag) élesen elnyomja a mitokondriális dehidrogenáz aktivitást. A toxikus antibiotikum antimycin A erősen gátolja az ubiquinol oxidációját.
a) Miért van rotenone halálos méreg bizonyos rovarok és halak számára?
b) Miért az A antimixin az állati szövetekben mérgező hatású?
c) Tegyük fel, hogy mindkét anyag egyenlő hatékonysággal blokkolja a légző lánc megfelelő részeit. Melyik közülük hatalmasabb méreg lesz? Adj egy jól megalapozott választ.
9. Disszociatív szerek az oxidatív foszforilációban. A normál mitokondriumokban az elektronátviteli sebesség szigorúan megfelel az ATP szükségességének. Ezért, ha az ATR használatának aránya viszonylag kicsi, akkor az elektronátviteli sebesség hasonlóan kicsi. Ha az ATP nagy sebességgel fogyasztódik, akkor az elektronátviteli sebesség is magas. Hasonló körülmények között (amikor ez a két folyamat szorosan konjugálva van) az i. az elnyelt oxigén egy atomjára képződő ATP molekulák száma, ha az elektrondonor NADH, körülbelül 3.
a) Hogyan befolyásolja az elválasztó szer viszonylag alacsony és viszonylag magas koncentrációja az elektronátadási sebességet és az értékét?
b) A disszociatív szerek fogyasztása kimerítő izzadást és a testhőmérséklet emelkedését eredményezi. Mondja el ezt a jelenséget molekuláris szinten. Hogyan változik az arány a szétkapcsoló anyagok jelenlétében?
c) egy disszociatív 2,4-dinitro-fenolt próbáltak egyszerre használni az elhízás leküzdésére. Milyen elvben lehet ilyen hasonló fellépés alapulni? Ezeket a szétkapcsoló szereket már nem használják gyógyszerekként, mivel vannak olyan esetek, amikor használatuk halálos kimenetelhez vezetett. Miért okozhat elszétesítő szereket a halál?
10. A diciklohexil-karbodiimid (vagy DCCD) hatásmechanizmusa. Ha szuszpenziójához aktívan lélegző mitokondriumok, amely szorosan kapcsolódó légzési foszforiláció hozzá DCCD, akkor van egy éles csökkenés az elektron átviteli sebességgel (mérve az abszorbeált oxigén) és a sebességek foszforiláció (ATP értékelni képződés). A 2,4-dinitro-fenol ilyen gátolt mitokondriális készítményekhez való hozzáadásával megállapítjuk, hogy az oxigénfogyasztás visszatér a normális szintre, de az ATP szintézise továbbra is lenyomódik.
a) Az elektronátvitel folyamatának vagy az oxidatív foszforilációnak melyik szakaszát érinti a DCCD?
b) Miért zavarja a DCCD a mitokondriumok fogyasztását? Mi a 2,4-dinitro-fenol hatásmechanizmusa gátolt mitokondriumok előállítására?
c) Az alábbi inhibitorok közül melyik leginkább hasonlít a DCCD hatására: az aiticin A-val, a rotenontól, az oligomicintől vagy az arzenáttól?
11. Oxidatív foszforiláció fordított submitohondrialis vezikulákban. A kemiosmotikus hipotézis szerint az elektronok intakt mitokondriumokból való átvitel során az ionokat "kívülről kiszivattyúzzák", ami pH-gradienshez vezet a mitokondriális membrán két oldala között. Ez a pH-gradiens energiát tartalmaz, amelyen keresztül az ionok az ellenkező irányba mozognak - a környezetből a mitokondriális mátrixba. Ebben az esetben az ionok áthaladnak az ATPázmolekulákon, amely biztosítja az ATP ADP és / vagy ATP szintézisét. Lehetséges volt megmutatni, hogy a belső mitokondriális membránból kapott fordított vezikulumok, amelyekben a -THIDES fej kifelé néz (17-15. Ábra), képesek oxidatív foszforilációra is.
a) Rajzoljunk rajzot, amely bemutatja az ionkiürítés irányát az elektronok átadása során a submitohondriális vezikulákban.
b) Jelölje meg ebben a rendszerben az ATP szintézis során az ATPázmolekulákon az ionáramlás irányát.
c) Hogyan befolyásolja az oligomicin és az atraktilozid az elektronok átadását és az ATP szintézisét ilyen submitroid-vezikulákban?
12. Barna zsírok mitokondriuma. Az újszülött gyermekek a nyak és a felső háton egy speciális zsírszövetből állnak, amely gyakorlatilag hiányzik a felnőttekben, úgynevezett barna zsír. A barna szín a mitokondriális szövethez kapcsolódik, amely rendkívül bőséges. Egyes olyan állatok, amelyek hibernálják vagy hideg területeken élnek, barna zsírok is vannak. Míg máj mitokondriumokban az NADH oxidációját minden atom abszorbeált oxigén képződik általában három ATP molekula barna zsírban mitokondriumok ATP hozama atomonként abszorbeált oxigén kevesebb, mint egy molekula.
a) Milyen fiziológiai funkciót lehet meghatározni az újszülöttek barna zsírjának alacsony aránya?
b) Mutassa be azokat a lehetséges mechanizmusokat, amelyek a barna zsíros mitokondriumokra jellemző ilyen alacsony arányt határozhattak meg.
13. Mitokondriumok dikarboxilát-transzportja. A belső mitokondriális membránban van egy dikarboxilát transzport rendszer, amely a malát és a β-ketoglutarát membránján keresztül biztosítja a transzportot. Ezt a szállítórendszert gátolja a butil-malonát. Tegyük fel, hogy a butil-malonátot aerob vese-sejtek szuszpenziójához adjuk, csak önmagában glükózként tüzelőanyagként. Hogyan kell a β-butil-malonát hatása a) glikolízisre, b) oxigénfogyasztásra, c) laktátképzésre és d) ATP szintézisre?
14. A Pasteur-hatás. Ha oxigént viszünk be az anaerob sejtek szuszpenziójába, amelyek nagy sebességgel fogyasztanak glükózt, akkor a sejtek elkezdenek abszorbeálni, és a glükózfogyasztás szintje drasztikusan csökken. Ugyanakkor a laktát felhalmozódása megszűnik. Ez a hatás, amely az aerob és anaerob glükóz fogyasztásra képes, először Louis Pasteur figyelte az 1960-as években, és ezért a Pasteur-hatásnak nevezték.
a) Miért, amikor az oxigén sejtszuszpenziójába kerül, a laktát felhalmozódik?
b) Miért csökken a glükózfogyasztás mértéke oxigén jelenlétében?
c) Hogyan csökken a glükózfogyasztás mértéke az oxigén fogyasztása után? Magyarázd el ezt, az enzimek specifikus hatása alapján.
15. A sejtek energiafogyasztásának megváltoztatása. A vázizomsejtek élettani aktivitásának változása esetén ezeknek a sejteknek az energiafogyasztása, ami a 0,89-es normál értékkel egyenlő, először drasztikusan csökken 0,70-re, majd fokozatosan visszatér normál szintjére.
a) Milyen változás következett be az energia költségében? Magyarázd el a választ.
b) Hogyan befolyásolja ezt a hirtelen változást a glikolízis és a légzés sebessége?
c) Hogyan befolyásolja az energiaköltség a glikolízist és a légzést?
16. Hány ion található egy mitokondriumban? Kemiozmotikus hipotézis feltételezi, hogy az eredmény a elektrontranszfer ionok „tolni” ki a mitokondriális mátrixban, úgyhogy a két fél között a mitokondriális membrán gradiens lép fel pH, ahol a külső fázis savasabb, mint a belső. Az a képesség, az ionok a diffúz f H fordított irányban a környezetből a mitokondriális mátrix (ahol a koncentráció alacsonyabb), a szerint ezt a hipotézist, a hajtóerőt ATP szintézis katalizált -ATPáz. A mitokondriumban, amelyet c-tápközegben szuszpendálunk, oxidatív foszforiláció zajlik le. Megállapítottuk, hogy a mitokondriális mátrix pH-ja egyenlő 7,7 értékkel.
a) Számítsd ki az ionok moláris koncentrációját a környezetben és a mitokondriális mátrixban ezeken a körülményeken.
b) Határozza meg a koncentrációk arányát kívülről és belülről, így az ötlet az energiáról, amely magában foglalja ezt a koncentrációkülönbséget (lásd a 14. fejezetet).
c) Határozza meg az ionok számát egy lélegző máj mitokondriumban. Ezzel a számítással abból a feltételezésből indulhatunk ki, hogy a mitokondriumok belső térképe egy 1,5 μm átmérőjű gömb.
d) Tekintettel a kapott adatokra, ez a pH-gradiens önmagában elegendő energiaforrásnak tekinthető-e az ATP szintézishez?
e) Ha ön szerint önmagában ez a pH-gradiens nem elegendő, akkor milyen más energiaforrás szükséges az ATP szintéziséhez?