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=СО2/О2.
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: *О2 - супероксидный анион-радикал;
Н2О2 - гидропероксид;
*ОН - гидроскидный радикал;
*О22- - 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