БИОХИМИЯ в вопросах и ответах - Алимов А.М. - 2016

РАЗДЕЛ 5. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Вопрос 1. Что такое метаболизм?

Ответ. Метаболизм - слагается из двух процессов - ассимиляции и диссимиляции и представляет собой совокупность биохимических превращений, которые протекают в целостном организме и обеспечивают жизнедеятельность, рост, воспроизведение и обмен с окружающей средой

Вопрос 2. Что такое катаболизм (диссимиляция)?

Ответ: Катаболизм - означает совокупность ферментативных реакций, обеспечивающих расщепление макромолекул и мономеров до конечных продуктов обмена (СО2 и Н2О) с выделением энергии и запасанием ее в виде АТФ

Вопрос 3. Что такое анаболизм (ассимиляция)?

Ответ: Анаболизм - это реакции метаболизма, включающие процессы биосинтеза компонентов различных структур организма, обеспечивающих его функционирование

Вопрос 4. Назовите основные этапы обмена веществ?

Ответ: Первый этап - пищеварение - процесс механической и химической обработки составных частей пищи в пищеварительных органах (распад углеводов до моносахаридов, белков - до аминокислот, липидов - до глицерина и жирных кислот и всасывание. Второй этап - промежуточный обмен (тканевой обмен) включает распад продуктов переваривания, образование различных промежуточных соединений и конечных продуктов обмена. Третий этап - образование и выделение конечных продуктов обмена

Вопрос 5. Что означает биологическое окисление?

Ответ: Биологическое окисление - это окислительно-восстановительные реакции, происходящие в клетках с участием ферментов, служащие источником энергии в организме.

Вопрос 6. Что означает дыхательный коэффициент?

Ответ: Дыхательный коэффициент представляет собой соотношение объема углекислого газа, выделенного за определенный промежуток времени, к объему поглощенного кислорода: ДК=СО22.

Вопрос 7. Какой дыхательный коэффициент при окислении углеводов (глюкозы)?

Ответ: Дыхательный коэффициент для углеводов равен 1. Это означает, что при окислении углеводов в тканях до воды и углекислоты, объем выделенной углекислоты равен объему поглощенного кислорода. Например, при окислении 1 молекулы глюкозы затрачивается шесть молекул кислорода и образуется шесть молекул диоксида углерода: С6Н12О6 +6О2=6СО2+6Н2О

Вопрос 8. Какие ферменты участвуют в переваривании углеводов в желудочно-кишечном тракте?

Ответ: 1. α-амилаза слюнных желез и поджелудочной железы

2. Мальтаза

3. Лактаза

4. Сахараза

5. Изомальтаза

Все эти ферменты синтезируются в клетках стенки кишечника

Вопрос 9. Какие связи расщепляет α-амилаза?

Ответ: α (1 —> 4)-гликозидные связи в полисахаридах

Вопрос 10. Какие связи расщепляет изомальтаза?

Ответ: α (1 —> 6)-гликозидные связи в изомальтозе

Вопрос 11. Какие связи расщепляет мальтаза?

Ответ. Α (1 —> 4)-гликозидные связи в мальтозе

Вопрос 12. Какие связи расщепляет лактаза?

Ответ: β (1 —> 4)-гликозидные связи в лактозе

Вопрос 13. Какие связи расщепляет сахараза?

Ответ: (α1 —> β2)-гликозидные связи в сахарозе

Вопрос 14. Какие ферменты участвуют в расщеплении белков в желудочно-кишечном тракте?

Ответ: Пепсин, трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы, аминопептидазы, дипептидазы.

Вопрос 15. Что из себя представляет пепсин?

Ответ: Пепсин - основной фермент желудочного сока и катализирует гидролитическое расщепление белков. Этот белок синтезируется в виде профермента - пепсиногена с молекулярной массой 42000 Да, который затем превращается в пепсин после отщепления пептида с молекулярной массой 7000 Да.

Вопрос 16. Какие связи в белковой молекуле гидролизует пепсин?

Ответ: Пепсин гидролизует пептидные связи, образованные аминогруппами ароматических аминокислот

Вопрос 17. Где и какие связи в белковой молекуле гидролизует трипсин?

Ответ: В тонком отделе кишечника трипсин гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами аргинина и лизина.

Вопрос 18. Какие связи в белковой молекуле гидролизует химотрипсин?

Ответ: Химотрипсин в тонкой кишке гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот

Вопрос 19. Назовите общий метаболит, образующийся при распаде аминокислот, глюкозы и жирных кислот?

Ответ:

Вопрос 20. Назовите превращения ацетил-КоА?

Ответ. Ацетил-КоА может поступать в цитратный цикл, использоваться в синтезе холестерола, жирных кислот, кетоновых тел по схеме:

Вопрос 21. Назовите катаболическую роль ЦТК?

Ответ: В ходе данного циклического процесса образуются две молекулы СО2, и генерируются восстановительные эквиваленты в виде 3 молекул NADH и одной молекулой FADH2.

Вопрос 22. В чем заключается анаболическая роль ЦТК?

Ответ: 1. Цитрат, α-кетоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат в ЦТК превращаются в оксалоацетат, а из оксалоацетата может образовываться глюкоза

2. Цитрат участвует в переносе ацетил-КоА для синтеза липидов

3. Цитрат способен связывать ионы Са2+ и участвовать в процессах его переноса и отложения (минерализация)

4. Путем трансаминирования из оксалоацетата образуется аспарагиновая кислота, а из 2-оксоглутарата - глутаминовая кислота

5. Сукцинил-КоА участвует в синтезе порфиринов

6. Сукцинил-КоА является донором HS-KoA в реакции образования активной формы ацетоацетата (кетоновое тело)

Вопрос 23. Где протекают реакции цитратного цикла?

Ответ. В матриксе митохондрий

Вопрос 24. Что такое макроэрги?

Ответ: Макроэрги - соединения, имеющие богатые энергией связи. Они запасают энергию и отдают ее в ходе химических реакций, при гидролизе высвобождается энергия более 4 ккал/моль.

Вопрос 25. Назовите макроэргические соединения?

Ответ: АТФ, ГТФ, фосфоенолпируват, креатинфосфат, 1,3- дифосфоглицерат.

Вопрос 26. Что такое цепь транспорта электронов (ЦТЭ)?

Ответ: ЦТЭ - совокупность ферментов во внутренней мембране митохондрий, передающих восстановительные эквиваленты от НАДН и ФАДН2 на молекулярный кислород с синтезом АТФ и Н3РО4.

Вопрос 27. Какие ферментные комплексы выделяют в дыхательной цепи?

Ответ. В дыхательной цепи выделяют 5 комплексов: I - НАДН: убихинон -оксидоредуктаза

II - сукцинат: убихинон-оксидоредуктаза

III - убихинон: цитохром-оксидоредуктаза

IV - цитохромс-оксидаза

V - АТФ-синтаза

Вопрос 28. Чем определяется последовательность расположения компонентов дыхательной цепи?

Ответ: Величиной редокс-потенциалов, каждый из дыхательных комплексов построен и локализован по степени возрастания их редокс-потенциалов.

Вопрос 29. Что такое редокс-потенциал?

Ответ: Редокс-потенциал - разность в уровнях энергии окислителя и восстановителя

Вопрос 30. Какие ингибиторы известны для разных участков цепи транспорта электронов?

Ответ: 1. Ротенон, барбитураты блокируют НАДН-дегидрогеназу (комплекс I)

2. Антимицин А ингибирует дыхательную цепь на участке между цитохромам и b и c .

3. Окись углерода и цианиды ингибируют цитохромоксидазу (комплекс IV)

4. Олиголицин - действует на V комплекс клеток.

Вопрос 31. Как можно охарактеризовать ферментный комплекс I ЦТЭ?

Ответ: Комплекс I ЦТЭ содержит флавинмононуклеотид (ФМН) и железосерные белки (FeS-белки). Он окисляет НАДН и направляет электроны на убихинон (кофермент Q); при этом энергия, высвобождаемая при движении электронов, затрачивается на транспорт Н+ через внутреннюю митохондриальную мембрану в межмембранное пространство

Вопрос 32. Какие компоненты включает комплекс III ЦТЭ?

Ответ. Цитохромы b, c1 и железосерный центр (FeS-белок).

Вопрос 33. Какая функция убихинона в ЦТЭ?

Ответ: Убихинон является связующим звеном в транспорте электронов с комплексов I и II на цитохромы

Вопрос 34. Какова структура кофермента Q?

Ответ:

Вопрос 35. Какие соединения входят в состав комплекса IV?

Ответ. Цитохромы a, а3, 2 атома меди (СuА и CuB).

Вопрос 36. Какова функция комплекса IV?

Ответ. Он катализирует перенос электронов от цитохрома с на молекулярный кислород

Вопрос 37. Как происходит перенос электронов на кислород через комплекс IV?

Ответ: Цитохром с —> СuА —> гем а —> гем а3 —> СuB. —> О2

Вопрос 38. Какое соединение образуется в ЦТЭ?

Ответ: Эндогенная вода: за счет присоединения двух электронов к кислороду и восстановления его до воды в матрице.

Вопрос 39. Сколько протонов переносится из матрикса митохондрий в межмембранное пространство при окислении NADH в ЦТЭ?

Ответ: 10 Н+

Вопрос 40. Что такое электрохимический потенциал?

Ответ. Электрохимический потенциал - сумма химического и электрического потенциалов, образующихся в результате накопления Н+ на внешней поверхности внутренней митохондриальной мембраны

Вопрос 41. Какое окисление называют свободным?

Ответ: Свободным называют окисление, которое не связано с синтезом АТФ. К свободному окислению относят:

1. Окисление с участием моно- и диоскигеназ

2. Свободно-радикальное окисление (СРО)

3. Микросомальное окисление

Вопрос 42. Как действуют оксидазы?

Ответ: Оксидазы окисляют субстрат, используя молекулярный кислород

Вопрос 43. Какой кофермент имеет дегидрогеназу, использующуюся в качестве акцептора кислорода?

Ответ: Флавицил-мононуклеотид (ФМН)

Вопрос 44. Как называется процесс синтеза АТФ, идущий сопряженный с участием дыхательных ферментов митохондрий?

Ответ: Процесс синтеза АТФ, идущий сопряженный с участием дыхательных ферментов митохондрий называется окислительным фосфорицированием.

Вопрос 45. Какие ферменты называются дегидрогеназами?

Ответ. Дегидрогеназы - ферменты, катализирующие удаление водорода из субстрата

Вопрос 46. Какие реакции катализируют пероксидазы?

Ответ. Окислительно-восстановительные реакции, в которых в качестве акцептора электронов используется пероксид водорода

Вопрос 47. Какие ферменты называются оксигеназами?

Ответ: Оксигеназы - ферменты, катализирующие прямое введение кислорода в молекулу субстрата. Они делятся на монооксигеназы и диоксигеназы

Вопрос 48. Какую роль оказывают монооксигеназы?

Ответ: Монооксигеназы (гидроксилазы) катализируют включение в субстрат только одного из атомов молекулы кислорода, при этом другой атом кислорода восстанавливается до воды.

Вопрос 49. Назовите монооксигеназные системы?

Ответ: 1. Микросомальные, осуществляющие метаболизм лекарств и других ксенобиотиков

2. Митохондриальные, участвующие в метаболизме стероидов и жирных кислот

Вопрос 50. Каковы компоненты монооксигеназных систем?

Ответ:

Вопрос 51. Какова биологическая роль микросомального окисления?

Ответ: Микросомальное окисление обеспечивает гидроксилирование

гидрофобных соединений: - холестерола;

- полиненасыщенных жирных кислот;

- ксенобиотиков (лекарств, инсектициды и др.);

- гидрофобные эндогенных токсинов (продукты гниения белков и др.)

Вопрос 52. Какие существуют активные формы кислорода?

Ответ: 2 - супероксидный анион-радикал;

Н2О2 - гидропероксид;

*ОН - гидроскидный радикал;

22- - пероксидный анион-радикал

Вопрос 53. Чем отличается фосфорилирование от свободного окисления?

Ответ: Окислительноефосфорилирование происходит в митохондриях в процессе биологического окисления дыхательной цепи с аккумуляцированием освобождающейся энергии в виде АТФ. Свободное окисление происходит без образования АТФ на наружной поверхности митохондрии с участием таких ферментов, как и внутри митохондрии. Свободное окисление происходит также в пероксисомах цитоплазмы, где главным ферментом является прооксидаза (каталаза), окисляющая перекись водорода.

Вопрос 54. В чем значение свободного окисления?

Ответ: Свободное окисление важно для поддержания температуры тела в условиях холода, так как энергия, выделяющаяся при этом, рассеивается в виде тепла.

Вопрос 55. Какие биологические процессы инициируются свободно-радикальном окислении?

Ответ: 1. Обновление фосфолипидов, белков, азотистых оснований

2. Фагоцитоз

Вопрос 56. Что означает перекисное окисление липидов (ПОЛ)?

Ответ. ПОЛ - означает цепную реакцию окисления полиненасыщеных жирных кислот, сопровождающаяся образованием пероксидных радикалов жирных кислот

Вопрос 57. Как протекает ПОЛ?

Ответ: Окисление начинается с отщепления атома водорода от -СН2-группы полиненасыщенной жирной кислоты. Образовавшийся свободный радикал -СН*- присоединяет молекулу кислорода и превращается в пероксидный радикал жирной кислоты (ROO*). Пероксиды не стабильны и распадаются с образованием конечного продукта ПОЛ малонового диальдегида (МДА).

Вопрос 58. Что такое антиоксиданты?

Ответ. Антиоксиданты - вещества, препятствующие развитию цепных реакций свободного радикального окисления.

Вопрос 59. Какие антиоксиданты относятся к превентивным?

Ответ. Вещества, которые связывают металлы с переменной валентностью, инициирующие ПОЛ:

1. Белки: тканевые тионеины, альбумин, церулоплазмин

2. Этилендиаминтетраацетат

Вопрос 60. Какие антиоксиданты относятся к прерывающим?

Ответ: Витамины Е, А, С и мочевая кислота

Вопрос 61. Какие ферменты участвуют в инактивации активных форм кислорода?

Ответ: Супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза