Въпроси и проблеми
1. Окисляването-iosstanovitelnye reiktsii. Degidrogenaziyn NADH-комплекс митохондриалния електронен транспорт окисляват верига lnovosstanovitelnye катализира следните реакции (Fe3 + и Fe2 + железни атоми тук средната желязо сяра центрове, -ubihinon, -ubihinol и E-ензим):
Изберете за всяка от трите реакции, катализирани от NADH-дехидрогеназа комплекс: а) донор на електрони, б) електронен акцептор, в) съединение на редокси двойки, ж) редуциращо средство и г) окислител.
2. Стандартни възможности за намаляване. Стандартна потенциал за намаляване на всяка двойка редокси определя чрез реакция процедурата в половината клетка:
Стандартни възможности за намаляване на двете двойки конюгат и съответно пируват / лактат равен -.
а) Кои от тези двойки има по-голяма възможност да дарят електрони? Подкрепете отговора си.
б) Кой е най-силен окислител? Защо?
в) реакцията ще отидат в каква посока
ако първоначално концентрацията на изходните материали и продуктите са равни на 1 М при рН 7?
г) Каква е стандартната свободен промяната енергия за тази реакция при 25 ° С?
г) Каква е равновесна константа на реакцията при 25 ° С?
3. Последователност на векторите на място във веригата на електронен транспорт от едно от растенията. Изследването на електронен трансфер верига в клетките на спанак в тези клетки разкри редица вещества, които могат да се прикачи електрони обратимо. По-долу са стандартни възможности за намаляване на тези вещества.
Посочва вероятно последователност на електронни носители в дихателната верига, въз основа на стойностите на техните стандартни възможности за намаляване. Направи енергийната схема, подобна на тази, показана на фиг. 17-4. По всяко прехвърляне етап енергия без освобождаване (при стандартни условия) не е достатъчен, за да се гарантира, че за всяка двойка на прехвърлените електроните могат да синтезира една молекула АТФ?
4. баланс синтеза на АТФ, конюгиран с субстрат окисление. По-долу са четири на субстрата. Rasschitayt брой молекули на АТР, произведени в разцепването на пълно окисление на една молекула на всеки от субстрати преди.
5. обхвата енергия на дихателната верига. Прехвърлянето на електрони в митохондриалната респираторна верига е описана от следната обща формула:
а) се изчислява общата стойност за тази реакция митохондриалния електронен трансфер.
б) Изчисляване на промяната в стандартната свободна енергия за тази реакция.
в) Колко ATP молекули теоретично могат да бъдат синтезирани поради тази реакция, ако промяната в стандартния свободната енергия на образуване на АТР е + 7.3 ккал / мол?
6. Окислението на сукцинат електронен акцептор е не NAD +, за FAD. На всички етапи, свързани с процеса на дехидриране на гликолиза и служи NAD + () в лимонена киселина електрон цикъл акцептор. Единственото изключение е реакцията, катализирана от сукцинат дехидрогеназа, като се използва като електронен акцептор ковалентно свързани FAD (). Защо FAD е по-подходящ акцептор на електрони от NAD +, в сукцинатьт дехидрогениращата? Предложи възможно обяснение на този факт, чрез сравняване на величини сукцинат, фумарат система конюгат двойка на NAD + / NADH и изпарения.
7. Степента на намаляване на електронни носители в дихателната верига. Степента на възстановяване на всяка от електронни носители в дихателната верига се определя от условията, съществуващи в митохондриите. Когато NADH и молекулен кислород достатъчна степен съответния неподвижен възстановяване държавни вектори намалява в прехода на електрони от субстрат на кислород. Ако електронен трансфер е блокиран, след носители заемащи пространство преди дихателната верига блокирани етап стане по възстановен, докато тези, които са разположени в блока - повече окислява, както е обяснено хидравличен модел респираторна верига, показана на фиг. 17-14. Като такива модели ще търсят следните четири случая:
а) е достатъчно и NADH, но добави, цианид.
б) Това е достатъчно, за да NADH, но са изчерпани
в) е достатъчно, но изчерпани запасите от NADH.
г) Достатъчно и NADH, и.
8. Ефект на ротенон и антимицин А за електронен транспорт. Ротенон (токсично вещество, произведено от един от видовете растения) силно инхибира митохондриална -degidrogenazy. Токсичен антибиотик А антимицин силно инхибира окисляване на убиквинол.
а) Защо е смъртоносна отрова рутенон за някои насекоми и риби?
б) Защо antimiiin А действа като отрова в тъканите на животните?
в) Да приемем, че тези две вещества блокират съответните части на дихателната верига, с еднаква ефективност. Кой от тях ще бъдат в същото време по-мощна отрова? Дайте мотивиран отговор.
9. Разделящи под окислителното фосфорилиран. При нормална митохондриите скорост за трансфер на електрони строго съобразена с необходимостта от ATP. Ето защо, ако ATP, използвайки относително ниска скорост, съответно, той е малък и скоростта на трансфер на електрони. Ако ATP се консумира с висока скорост, скоростта на трансфер на електрони е твърде висока. В такива условия (тясно свързване на тези два процеса) съотношение т.е. броя на образуваните ATP молекули на един атом кислород консумира когато електронен донор е NADH, равно на около 3.
а) Как трябва да повлияе сравнително ниски и относително високи концентрации на откачването агент на скоростта на транспорт на електрони и сумата?
б) Поглъщане разединяващите агенти предизвиква обилно потене и повишена телесна температура. Дайте обяснение за този феномен на молекулярно ниво. Като съотношение варира в присъствието на откачване агент?
в) 2,4-динитрофенол, за откачване агент, който се опитва наведнъж се използва за борба със затлъстяването. Какво е подобно на неговото действие може да се основава по принцип? Сега, като разединителното агент не се използва като наркотици, тъй като има случаи, в които тяхната употреба е довела до смърт. Защо добре дошли разединяващите агенти могат да причинят смърт?
10. Механизмът на действие на дициклохексилкарбодиимид (или DCCD). Ако суспензия на активно дишащи митохондрии, което е тясно свързано с дишането фосфорилиране добавят DCCD, тогава има рязко намаляване на скоростта на електронен трансфер (измерена чрез количеството на абсорбирания кислород) и скорости на фосфорилиране (АТР оценява чрез образуване). След добавянето на такива ingibirovainym митохондриалните препарати 2,4-динитрофенол, ние откриваме, че консумацията на кислород се връща към нормалното ниво, обаче, синтеза на АТФ и остава потиснат.
а) В кой етап от процеса на електронен трансфер или окислително фосфорилиране засяга DCCD?
б) Защо DCCD нарушава консумация в митохондриите? Какво е механизмът на действие на 2,4-динитрофенол на лекарствени инхибира митохондриите?
в) Коя от изброените по-долу инхибиторите най-много прилича на своя DCCD Отговор: aitimitsinom А, рутенон, олигомицин или арсенат?
11. окислително фосфорилиране submitohondrialnyh в обърнати флакони. Според chemiosmotic хипотеза по време на прехвърлянето на електрони от интактни митохондрии "изпомпва" радиално външно йони, което води до поява на рН градиент между двете страни на митохондриалната мембрана. Това рН градиент съдържа енергията от който йоните се движат в обратна посока - от околната среда в митохондриалния матрикс. Йоните преминават през -ATPase молекула, която осигурява синтезата на АТР и ADP. Може да се покаже, че получени от вътрешната митохондриална мембрана обърнати мехурчета чиито -ATRaznye глава обърната навън (фиг. 17-15), също са способни на окислително фосфорилиране.
а) се направи диаграма, която показва посоката на изпомпване йони през електронен трансфер в submitochondrial везикули.
б) Точка на тази схема, посоката на йонен поток през -ATPase молекула по време на синтеза на АТФ.
в) Как ще се отрази на електронен транспорт и синтеза на АТФ в такива submitochondrial мехурчета олигомицин и atraktilozid?
12. митохондриите на кафявата мастна тъкан. При новородени, в гърлото и горната част на гърба, има специална мастна тъкан, която при възрастни е почти отсъства - т.нар кафявата мастна тъкан. Кафяв цвят дава тази тъкан митохондриите, които много. Някои животни спят зимен сън или пригодени за живеене на студени места, също има кафява мазнина. Докато чернодробна митохондрии с NADH окисляване във всеки атом на кислород абсорбира се образуват обикновено три ATP молекули в кафявата мастна тъкан митохондрии АТР добив на кислороден атом абсорбира по-малко от една молекула.
а) Какво е физиологична функция може да се определи, че ниско съотношение на кафявата мастна тъкан в новороденото?
б) определяне на възможните механизми, които могат да открият такова ниско отношение характеристика на митохондриите на кафявата мастна тъкан.
13. дикарбоксилат транспортна система на митохондриите. В вътрешната митохондриална мембрана има дикарбоксилат транспортна система, която осигурява транспорт чрез кетоглутарат мембраната и малат. Тази транспортна система се инхибира -butilmalonatom. Да приемем, че -butilmalonat прибавя към суспензия на аеробни бъбречни клетки, като се използва като гориво само глюкоза. Как трябва да действа върху -butilmalonat а) гликолиза, б) консумация на кислород, с) образуването на лактат и ж) синтеза на АТФ?
14. Пастьор ефект. Ако суспензия анаеробни клетки консумират глюкоза при висока скорост, за въвеждане на кислород, клетките ще абсорбират и потребление на глюкоза намалява рязко. В същото време се спре натрупването на лактат. Този ефект е характерно за клетки способни и аеробни и анаеробни потребление на глюкоза, наблюдавани за първи път от Луи Пастьор в 60-те години на миналия век, и така е наречен Пастьор ефект.
а) Защо е въвеждането на кислород в клетъчната суспензия спира натрупването на лактат?
б) Защо присъствието на кислород намалява потребление на глюкоза?
в) По какъв начин след началото на консумацията на кислород намалява потребление на глюкоза? Обяснете, че въз основа на специфичното действие на ензими.
15. Промяна в клетките на енергиен заряд. Ако промените физиологична активност на скелетните мускули клетка енергиен заряд на клетката е равна на скоростта на 0.89, първо рязко намалява до около 0,70, а след това постепенно се връща към нормалното си ниво.
а) Каква е промяната в резултатите от дейността на внезапен спад в енергийния заряд? Обяснете отговора си.
б) Какво трябва да повлияе на това внезапна промяна в скоростта на гликолиза и дишането?
в) Как таксата за енергия може да повлияе на гликолизата и дишането?
16. Колко от йоните, които се съдържат в един митохондриалната? Chemiosmotic хипотеза предполага, че в резултат на йони електронен трансфер се "избута" от митохондриалния матрикс, така че между двете страни на градиента на митохондриалната мембрана настъпва рН, при което външната фаза е по-кисела, отколкото вътрешната. Способността на йони да дифундира е Н в обратна посока от средата, в митохондриалния матрикс (където тяхната концентрация е по-ниска), според тази хипотеза, движещата сила за синтеза на АТФ катализирана -ATPase. В митохондриите, суспендирани в среда с окислително фосфорилиране. Ние открихме, че рН на митохондриалния матрикс в този случай е 7.7.
а) изчисли какво равни моларни концентрации на йони в околната среда и в митохондриалния матрикс при тези условия.
б) Определяне на съотношението на концентрациите вътре и извън, който дава представа за силата, че тази разлика в концентрация се заключава (вж. Chap. 14).
в) определяне на броя на йони на един дишащи чернодробни митохондрии. В това изчисление на предположението, че вътрешността на митохондриите е диаметър сфера на 1.5 микрона.
г) Като се има предвид данните, които сте получили, независимо дали се разглеждат самостоятелно рН градиент достатъчен източник на енергия за синтеза на АТФ в?
г) Може ли да посочите дали, според вас, един от градиента на рН не е достатъчно, това, което друг източник на енергия, необходима за синтеза на АТФ?
Свързани статии