Тема: Биоэнергетика. Окислительно-восстановительные процессы.

Цель: Изучить основные положения энергетики живого (источники, механизмы извлечения, трансформации и использования).

Значение темы: Для изучения метаболизма и понимания основ жизнедеятельности организма необходимо знать источники энергии, механизмы извлечения энергии из органических соединений, поступающих с продуктами питания; трансформации ее в макроэргические связи АТФ. Организм, как открытая система, должен непрерывно получать источники энергии, расходуемой на поддержание процессов жизнедеятельности. Все виды работы, выполняемые клеткой, осуществляются за счет энергии макроэргических соединений. Из них универсальным источником энергии является АТФ. АТФ непрерывно образуется за счет фосфорилирования АДФ и энергии, освобождающейся в результате окислительно-восстановительных процессов. На всех этапах превращения энергии, в том числе и гидролизе АТФ, часть энергии выделяется в виде тепла, поэтому температура тела выше окружающей среды и достаточно постоянна. Процессы биологического окисления и окислительного фосфорилирования сопряжены и регулируемые. Существуют соединения в том числе и фармпрепараты, способные ингибировать или разобщать эти процессы.

Занятие 10. Введение в обмен веществ и энергии. Биологическое окисление.

Цель: Изучить роль биологического окисления в организме, его виды, механизм тканевого дыхания.

Студент должен знать:

1.Содержание понятия «Обмен веществ и энергии».

2.Стадии обмена веществ - анаболизм и катаболизм.

3.Содержание понятий «метаболизм», «общий и частный метаболический путь», «метаболит», «метаболический цикл».

4.Биологическое окисление как окислительно-восстановительный процесс.

5.Отличие биологического окисления от окисления в неживой природе.

6.Значение биологического окисления для организма.

7. Принципиальное отличие биологического окисления в аэробных и        

анаэробных условиях.

8. Типы дегидрирования.

9. Химизм тканевого дыхания. Ферменты тканевого дыхания, характеристика их коферментов. Чем обусловлена последовательность расположения ферментов тканевого дыхания.

10. Ингибиторы тканевого дыхания.

11. Виды и структуру макроэргических соединений, их значение.

12. Понятие о свободнорадикальном окислении.

Студент должен уметь:

1. Отличать понятия катаболизм и анаболизм от понятий синтез и  деструкция (расщепление).

2.Охарактеризовать основные этапы метаболизма.

3.Составить схему тканевого дыхания.

4. Показать на фрагментах структурных формул насыщенных и ненасыщенных соединений, спиртов, альдегидов, кетонов их дегидрирования.

Студент должен получить представление:

1. О важнейших источниках энергии в живом организме;

2. О значении свободнорадикального окисления как физиологического процесса, химизме;

3. О значении антиоксидантов в комплексе терапевтических мероприятий.

Сведения из базовых дисциплин, необходимые для изучения темы:

1. Основные положения термодинамики;

2. Окислительно-восстановительныен реакции  

Задания для самоподготовки:

Изучите материал темы в соответствии с целевыми вопросами («студент должен знать») и письменно выполните следующие задания:

1.Назовите основные положения биоэнергетики.

2.Проверьте свои знания: Превращение энергии в клетках подчиняется          следующим общим для неживой и живой природы:

а. клетка продуцирует, но не расходует энергию;

б. общая энергия замкнутой системы всегда постоянна;

в. энергия существует в форме свободной (полезной) и рассеиваемой  

  г. система, продуцирующая энергию, может существовать без     

      притока ее извне

   д. любое физическое изменение ведет к уменьшению свободной энергии и росту энтропии;

3. Перечислите виды работ, выполняемых живой системой.

4. Назовите основные потенциальные источники энергии, необходимой для выполнения работ живой системы.

5. Назовите источники энергии, используемой непосредственно для выполнения работ живой системой.

6. Назовите универсальный источник энергии, используемой для выполнения работ живой системой.

7.Назовите два типа живых систем, различающихся по источнику энергии.

8.Проверьте свои знания: Энергию, поступающую извне, аутотрофы и гетеротрофы используют непосредственно для:

а. перемещения тела; б. трансформации в электрическую;

в. синтеза макроэргических соединений; г. обеспечения осмотических процессов.

9.Нарисуйте схему «Подзарядка АТФ и ее использование в организме».

10.Сформулируйте понятие «Биологическое окисление». Отразите в нем химизм и значение процесса.

11. В каком случае понятия «Тканевое дыхание» и «Биологическое окисление однозначны. Сформулируйте понятие «Тканевое дыхание». Отразите в нем химизм, значение и локализацию процесса.

12. Проверьте свои знания: Тканевое дыхание может реализоваться (отметьте наиболее правильный ответ»:

а. присоединением кислорода к атому водорода в субстрате;

б. отщеплением водорода от субстрата;

в. путем дегидрирования субстрата с последующим переносом электронов от окисляемого вещества к атому кислорода.

13. Составить схему последовательности переноса и электронов по дыхательной цепи. Охарактеризуйте каждый фермент (кофермент) тканевого дыхания. Объясните их участие в окислительно-восстановительном процессе, исходя из их структуры. Чем обусловлено последовательное движение электронов по дыхательной цепи?

14.Изложите общие принципы дегидрирования.

15.Покажите с помощью фрагментов структурных формул как происходит дегидрирование: насыщенных соединений; ненасыщенных соединений; первичных и вторичных спиртов; альдегидов; аминокислот.

16.Тканевое дыхание включает:

а. дегидрирование субстрата; б. многоэтапный процесс переноса электронов на кислород. Перенос электронов на кислород сопровождается уменьшением свободной энергии. Как используется эта энергия? В какие виды энергии она трансформируется в дальнейшем?

Аудиторная работа.