Приложение № 10. Критерии оценки знаний, умений учащихся.

Тестовый контроль	Контроль конечного уровня знаний
Правильный ответ на один вопрос – 1,0 балл. Максимально – 8 баллов.	1. Теоретический вопрос – полный ответ – 5 баллов. 2. Задача – правильное решение с биохимическим обоснованием – 5 баллов. Максимально – 10 баллов. Итого – 18 баллов.

Количество набранных баллов	Оценка
18 17-16 15-14 13-12 11-10 9-8 7-6 5-4-3	10 баллов 9 баллов 8 баллов 7 баллов 6 баллов 5 баллов 4 балла 3 балла

И Н С Т Р У К Ц И Я

по выполнению практической работы № 34 по теме

«Тканевое дыхание. Решение ситуационных задач на знание

роли нутриентов в работе цепи биологического окисления».

Цели занятия:

1. Закрепить и углубить знания по теме «Тканевое дыхание».

2. Научиться решать ситуационные задачи на знание роли нутриентов в работе цепи биологического окисления.

Исходный уровень знаний и умений.

Учащийся должен знать:

1. Понятие о типах фосфорилирования.

2. Роль АТФ в жизнедеятельности организма.

3. Локализацию, состав, биохимическую роль цепи биологического окисления, АТФ-азного канала.

4. Сущность теории Митчелла о сопряжении работы цепи биологического окисления и АТФ-азного канала.

5. Роль нутриентов в поддержании функций цепи биологического окисления и АТФ-азного канала.

Учащийся должен уметь:

1. Составлять и решать предложенные ситуационные задачи.

Структура занятия.

1. Теоретическая часть:

1. Повторение теоретического материала по теме «Тканевое дыхание» (контроль знаний).

2. Лекция (углубление материала по теме «Тканевое дыхание».

К макроэргическим соединениям относятся соединения, при гидролизе которых высвобождается не менее 32 кДж/моль энергии. В ряду макроэргов клетки АТФ отводится главная роль. Синтез АТФ носит название фосфорилирования и описывается уравнением:

АДФ + Н₃РО₄ + энергия → АТФ + Н₂О.

Если источником этой энергии является транспорт электронов по дыхательной цепи внутренней мембраны митохондрий, говорят об окислительном фосфорилировании. Это главный путь синтеза АТФ в аэробных клетках. Если источником энергии является гидролиз макроэргической связи субстрата, говорят о субстратном фосфорилировании. Такой механизм имеет место в цитозоле и митохондриях и может происходить в анаэробных условиях. АТФ используется клетками для процессов биосинтеза, активации многих молекул (глюкоза, глицерол), выполнения механической работы, переноса веществ через мембраны, обеспечивает точную передачу генетической информации и др.

Процесс окислительного фосфорилирования тесно сопряжен с окислительно-восстановительными реакциями окисления водорода до воды – тканевым дыханием. Реакция образования воды in vitro сопровождается одномоментным выделением около 230 кДж/моль энергии и описывается как реакция взрыва гремучего газа. В живой клетке такой путь термодинамически невозможен, поэтому окисление водорода до воды in vivo характеризуется двумя важными особенностями:

1. газообразный водород в клетках не образуется. Он входит в состав субстратов и отделяется от них путем дегидрирования. Ферменты, которые катализируют эти реакции – дегидрогеназы. Это двухкомпонентные ферменты. Они делятся на пиридиновые, которые в качестве кофермента используют производные витамина РР – НАД⁺ и НАДФ⁺ и флавиновые, которые в качестве кофермента используют производные витамина В₂ – ФМН и ФАД. В ходе ОВР субстраты окисляются, а коферменты восстанавливаются:

дегидрогеназа

SН₂ S + восстановленный кофермент

(НАДН·Н⁺, НАДФН·Н⁺, ФМНН₂, ФАДН₂)

2. выделение энергии происходит постепенно, порциями, для чего процесс окисления водорода осуществляется в несколько стадий с участием ферментов дыхательной цепи. Часть этой энергии запасается в виде АТФ в реакции окислительного фосфорилирования.

Тканевое дыхание — процесс окисления водорода кислородом до воды ферментами дыхательной цепи. Как указывалось выше, процесс образования воды описывается уравнением:

Дыхательная цепь — последовательность переносчиков электронов на кислород, ло­кализованная во внутренней мембране митохондрий (ВММ). Роль таких переносчиков вы­полняют:

• активные формы витамина В₂ – ФМН и ФАД (присоединяют электроны и протоны);

• атомы железа и меди в составе цитохромов;

• железосерные белки (FeS – белки). Цитохромы и железосерные белки переносят только электроны;

• жирорастворимый переносчик электронов и протонов, свободно перемещающийся по мембране – убихинол (KoQ).

Цель работы дыхательной цепи: провести реакцию окисления водорода кислородом с образованием эндогенной воды.

Принцип работы дыхательной цепи: разделение потоков протонов и электронов, по­ступающих из матрикса. Электроны передаются на конечный акцептор – кислород; прото­ны выбрасываются в межмембранное пространство (ММП). Место того или иного перенос­чика в дыхательной цепи определяется величиной редокс-потенциала. Все реакции в дыха­тельной цепи направлены по термодинамической лестнице от компонента с самым отрица­тельным редокс-потенциалом (НАДН·Н⁺) к кислороду, имеющему самый положительный редокс-потенциал.

Редокс-потенциал (Е₀) численно равен эдс в вольтах, возникающей в полуэлементе между растворами окислителя и восстановителя (концентрации 1 М, рН = 7,0, температура 25°С). Чем отрицательнее редокс-потенциал системы, тем выше ее способность отдавать электроны (восстановители). Чем положительнее редокс-потенциал, тем выше способность вещества присоединять электроны (окислители).

Изменение редокс-потенциала при транспорте электронов от НАДН·Н⁺ на кислород составляет 1,24 вольта, что соответствует уменьшению свободной энергии, равному –230 кДж/моль. Для синтеза же 1 молекулы АТФ необходимо затратить 32 кДж/моль.

Перенос электронов по дыхательной цепи осуществляется в следующей последова­тельности:

SН₂

ФАД

SН₂ ФАДН₂

НАД⁺

Е (1 АТФ) Е (1 АТФ)

НАДН·Н⁺ → ФМН → КоQ → цит b → цит с₁ → с → а → а₃ →О₂

Е (1 АТФ)

Во внутренней митохондриальной мембране переносчики электронов и протонов сгруппированы в 4 белково-липидных комплекса, пересекающих мембрану. Убихинон (KoQ) не входит в состав комплексов; цитохром с, являясь водорастворимым, находится в межмембранном пространстве (см. сxему):

Градиент

Н⁺

Цитохром с

СО, СN^¯,

NН₃

Антимицин

Комплекс II

Комплекс I

Комплекс III

Сукцинат

Амитал Карбоксин

Олигомицин Ротенон Теноилтрифтор-

Разобщители: Демерол ацетон ½ О₂ + 2Н⁺

2,4-Динитрофенол НАДН+Н⁺

Дикумарол