Задача 10. Больной пожилого возраста обратился к врачу с жалобами на частые носовые кровотечения и слабость. Недостаток какого витамина вызывает этот симптом?
А. Витамин Н
В. Витамин В6
С. Витамин С
D. Витамин К
Е. Витамин РР
Правильность решения проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к решению целевых обучающих задач:
1.1 - А, 1.2 - D, 2.1 - B, 2.2 - А, 2.3 - С, 3.1 - C, 4.1 - A, 5.1 – А
СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ 2 «ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ»
Актуальность темы. Биохимические процессы усвоения пищи и образования АТФ должны постоянно приспосабливаться к изменениям энергетических потребностей организма. Выяснение вопроса о том, каким образом организм извлекает из продуктов питания энергию, необходимую для его функционирования, является основой для понимания процессов нормального питания и метаболизма. Энергетический гомеостаз обеспечивает энергетические потребности различных тканей, используя в случае необходимости альтернативные виды «топлива». Он включает транспорт различных субстратов в организме, а также реализацию механизмов, которые осуществляют регуляцию уровня веществ в крови. Эти механизмы обеспечивают непрерывную поставку тканям энергетических субстратов между приемами пищи и при голодании. Биоэнергетические процессы являются конечной фазой катаболизма молекул в живых клетках, который реализуется сложными ферментными комплексами внутренней митохондриальной мембраны. Результатом этих реакций является генерация макроэргических связей в молекулах АТФ – основного поставщика энергии для всех эндергонических процессов в живой клетке.
Таким образом, главным признаком живой клетки, который определяет ее термодинамически стабильное состояние, является постоянный обмен веществ и энергией с внешней средой. С другой стороны, необходима постоянная регуляция метаболических путей, которые обеспечивают организм «топливом», потому что оно должно постоянно поступать при различных условиях, включая патологию. Понимание молекулярных механизмов энергетического обмена должно помочь студенту-медику в последующем изучении ряда разделов патологической физиологии, фармакологии, терапии, эндокринологии.
Общая цель содержательного модуля «Обмен веществ и энергии»: уметь интерпретировать обмен веществ и энергии в норме и при патологии для последующего использования этих данных в клинике внутренних болезней.
Конкретные цели: Цели исходного уровня:
Уметь:
|
1. Анализировать биологическое окисление субстратов как источник энергообеспечения организма и его возможные нарушения |
1. Интерпретировать окислительно-восстановительные реакции как основу биоенергетики (кафедра медицинской и фармацевтической химии) |
|
2. Интерпретировать структуру цепи биологического окисления |
2. Интерпретировать структуру митохондрий как энергетических станций клеток (кафедра гистологии) |
|
3. Интерпретировать окислительное фосфорилирование и его регуляцию |
3. Интерпретировать структуру АТФ как макроэргического соединения(кафедра медицинской и фармацевтической химии) |
|
4. Анализировать цикл трикарбоновых кислот как общий конечный путь катаболизма |
4. Интерпретировать реакции дегидрирования как окислительно-восстановительные реакции (кафедра медицинской и фармацевтической химии) |
ТЕМА 1.6. ИССЛЕДОВАНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ И СИНТЕЗА АТФ, ИНГИБИТОРЫ И РАЗОБЩИТЕЛИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ
Актуальность темы
Выяснение вопроса о том, каким образом организм извлекает из пищевых продуктов энергию, необходимую для его функционирования, является основой для понимания процессов нормального питания и метаболизма. Окислительное фосфорилирование позволяет аэробным организмам улавливать значительную долю потенциальной свободной энергии в виде АТФ в процессе дыхания и является столь жизненно важным процессом, что нарушение его нормального хода несовместимо с жизнью. Изучение материала по данной теме дает студентам-медикам ключ к пониманию роль кислорода в жизнедеятельности организма, использовании его в терапии больных с нарушением дыхания и кровообращения, а также механизма действия различных биологически активных веществ (тироксин, адреналин), антибиотиков, отравляющих веществ и др.
Теперь ознакомьтесь с целями занятия.
Общая цель
Уметь оценивать информацию о механизме тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования и воздействии на эти процессы различных веществ для последующей правильной интерпретации на клинических кафедрах характера заболеваний, протекающих с нарушением биоэнергетики клеток.
Конкретные цели: Исходный уровень:
Уметь:
|
1. Интерпретировать механизмы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования и их роль в обеспечении тканей энергией. |
1. Обосновать влияние величины стандартного редокс-потенциала различных окислительно-восстановительных пар на направление потока электронов (каф. медицинской и фармацевтической химии). |
|
2. Интерпретировать роль кофакторов в механизме переноса протонов и электронов, в зависимости от их структуры. |
2. Интерпретировать способность хинонов и гетероциклов участвовать в окислительно восстановительных процессах (каф. медицинской и фармацевтической химии). |
|
3. Интерпретировать энергетическую ценность различных субстратов. | |
|
4. Интерпретировать влияние разобщителей и ингибиторов на окислительное фосфорилирование, энергообеспеченность и терморегуляцию организма. |
Для проверки исходного уровня предлагается выполнить ряд заданий.
Задания для самопроверки и самокоррекции исходного уровня.
Задание 1. Соединения А, В, С, Д и Е имеют соответственно редокс-потенциалы, равные
-0,39; +0,22; +0,35; -0,29;+0,19. В какой последовательности будет происходить перенос протонов и электронов в системе, включающей эти соединения?
А. От меньшего потенциала к большему
В. От большего к меньшему
С. Перенос электронов не зависит от величины потенциала
D. Перенос электронов в системе не возможен
Задание 2. В пробирке имеется окрашенный раствор ДХФИ. При добавлении вещества А окраска исчезает. Какими свойствами обладает вещество А?
А. Восстанавливающими ( восстановленная форма ДХФИ бесцветна)
В. Окислительными (окисленная форма ДХФИ бесцветна)
С. Не способно окисляться
Д. Является донором атомов водорода
Е. Не способно восстанавливаться.
Задание 3. При отсутствии в пище витамина РР развивается заболевание пеллагра.
Биологическая роль этого витамина заключается в переносе протонов и электронов. Какой компонент этого витамина непосредственно участвует в присоединении водорода?
А. Бензольное ядро
В. Амидная группа
С. Карбоксильная группа
D. Пиридиновое ядро
Е. Пиримидиновое ядро
Правильность решения заданий проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к решению заданий для самопроверки и самоконтроля исходного уровня:
1.- А, 2. –А.
Информацию, необходимую для восполнения исходного уровня, можно найти в следующей литературе.
1. , Бауков химия. - М.: Медицина, 1991. – С. 213-227, 291-294, 301-304.
3.Лекции по биоорганической химии.
Содержание обучения
Содержание обучения должно обеспечивать достижение целей обучения, чему способствует граф логической структуры изучаемой темы (Приложение 1).
Основные теоретические вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности:
1. Цепь переноса электронов (дыхательная цепь) митохондрий. Источники электронов для функционирования дыхательной цепи.
2. Структура и функции компонентов дыхательной цепи ( дегидрогеназы и цитохромы их кофакторы).
3. Схема и локализация в клетке цепи тканевого дыхания, механизм формирования и роль редокс-потенциала в расположении компонентов.
4. Связь ( сопряжение ) тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования., пункты сопряжения.
5. Механизм окислительного фосфорилирования. АТФ-синтаза. Хемиоосмотическая теория Митчела.
6. Коэффициент фосфорилирования (Р/О). Энергетическая ценность субстратов.
7. Механизмы регуляции системы окислительного фосфорилирования. Дыхательный контроль (АДФ/АТФ).
8. Ингибиторы дыхательной цепи, механизм их действия, влияние на организм.
9. Понятие о разобщителях., примеры различных механизмов разобщения. Свободное нефосфорилирующее окисление, его биороль.
10. Принцип и ход работы по моделированию процессов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования ( Инструкция, 2).
Найти материал для освоения этих вопросов можно в одном из следующих источников:
Обязательная литература
1. Біологічна хімія. - Київ-Тернопіль.: Укрмедкнига, 2000. - С. 122-142
2. Тестовые задания по биологической химии/ Под ред. Б.Г. Борзенко. - Донецк, 2000. - С.44-73.
3. Лекции по биохимии.
4. Граф логической структуры (Приложение 1).
5. Инструкция к практическому занятию.
Дополнительная литература
1. Маршалл В. Дж. Клиническая биохимия. - М.-С-П.: Издательство БИНОМ-Невский Диалект, 1999. – С.
2. Биохимия человека. - М.: Мир, 1993. - С.111-139
3. , Коровкин химия. - М.: Медицина, 1998. - С. 305-316
4. , Коровкин химия. - М.: Медицина, 1990. - С. 213-225
5. Николаев химия. - М.: Высшая школа 1998, С.199-212.
После изучения вышеперечисленных вопросов для самопроверки усвоения материала по изучаемой теме предлагается решить следующие целевые обучающие задачи.
Целевые обучающие задачи
Задача 1.
Нарушение последовательности ферментов при реконструкции цепи тканевого дыхания в эксперименте полностью блокирует его активность. Каким свойством компонентов необходимо руководствоваться в построении активной цепи переноса электронов?
А, Молекулярной массой
В. Редокс-потенциалом
С. Структурой кофакторов
D. Электрофоретической подвижностью.
Задача 2. Сопряжение тканевого дыхания с фосфорилированием требует наличия градиента концентрации Н+ между двумя сторонами внутренней митохондриальной мембраны. Какую роль он играет в синтезе АТФ?
А. Катализирует реакцию синтеза АТФ
В. Активирует АТФ-синтетазу
С. Участвует в образовании промежуточных высокоэнергетических соединений
Д. Способствует выделению энергии в дыхательной цепи
Е. Переводит компоненты дыхательной цепи в высокоэнергетическую форму путем изменения их конформации.
Задача 3. Животные содержались на рационе, лишенном некоторых витаминов. Отсутствие какого витамина приведет к нарушению активности дегидрогеназ тканевого дыхания?
А. РР
В. Пиридоксина
С. Фолиевой кислоты
D. Кобаламина
Е.. Рутина
Задача 4. Нарушение синтеза цитохромов у подопытных животных, в диете которых не содержалось некоторых микроэлементов, привело в торможению тканевого дыхания. Какой компонент цитохромов, активно участвующий в переносе электронов, отсутсвовал в пище?
А. Гистидин глобина
В. Пиррольное кольцо
С. Железо гема
D. Винильный радикал
Е. Апофермент
Задача 5. Больной доставлен в состоянии острой гипоксии после отравления угарным газом. Каков механизм действия этого газа на организм?
А. Ингибирует тканевое дыхание
В. Ингибирует перенос водорода
С. Восстанавливает кислород
Д. Ингибирует ЦТК
Е. Разобщает дыхание и фосфорилирование
Задача 6. У пациента после передозировки наркотиков наступила внезапная остановка сердца. Каков механизм этой патологии?
А Разобщение дыхания и фосфорилирования
В. Ингибирование ферментов дыхательной цепи
С. Ингибирование ЦТК
Д. Разрушение митохондрий
Е. Ингибирование субстратного фосфорилирования.
Задача 7. 2,4 – динитрофенол пытались использовать для лечения ожирения у крыс. Как обряснить случаи летального исхода у животных после применения препарата?
А. Торможением синтеза АТФ
В.. Ингибированием ферментов дыхательной цепи митохондрий
С. Снижением потребления кислорода
D. Разрушением митохондрий
Е Активацией АТФ-синтетазы
Правильность решения задач проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к решению целевых обучающих задач:
1. – В, 2. – D, 3. –А, 4. - С.
Задания для самостоятельной работы
І. Перепишите дыхательную цепь митохондрий (цепь переноса электронов ( ЦПЭ)
SH2 ( ЦТК, β- окисление) Mатрикс
NAD SH2 (сукцинат)
1/2 O2 H2O
S NADH+Н +
FAD· FeS
E-FMN · FeS КoQ цит.b · FeS цит. c1 цит. c цит. aa3
ІІ. Для усвоения темы необходимо уяснить, что:
Синтез Н2О в цепи тканевого дыхания является основным источником энергии для реакции синтеза АТФ. Запомнить, что процесс образования воды в организме и вне его совершается с выделением 210-230 кдж/моль энергии. В организме синтез Н2О происходит при участии электронтранспортной цепи внутренней мембраны митохондрий. Часть энергии этого процесса (≈40%) используется для реакции синтеза АТФ. Реакция образования Н2О в организме сопряжена с процессом окислительного фосфорилирования (синтез АТФ из АДФ и Н3РО4). Усвоить понятие коэффициент фосфорилирования (Р/О). Коэффициент фосфорилирования - это число молекул АТФ, образованных в расчете на 1 атом кислорода, использованного в процессе дыхания.Задание 1. Напишите схему дыхательной цепи для субстратов пиридинзависимых дегидрогеназ (малат, α-кетоглутарат, изоцитрат). Укажите коэффициент фосфорилирования и пункты сопряжения.
Задание 2. Напишите схему дыхательной цепи для субстратов ФАД-зависимых дегидрогеназ. Укажите коэффициент фосфорилирования. Сколько АТФ будет синтезироваться при окислении 5 моль сукцината.
ІІІ. Укажите на дыхательной цепи места действия ингибиторов дыхания и назовите их.
ІУ. Вопрос: Как изменится потребление кислорода митохондриями при интенсивной физической работе?
Вопрос: Как регулируется температура тела при изменении температуры окружающей среды?
Краткие методические рекомендации к проведению заняття.
На занятии проводится тестовый контроль исходного уровня знаний студентов и его коррекция. Проверяется выполнение домашнего задания. Затем студенты приступают к выполнению лабораторной работы, используя при этом инструкцию.
После выполнения лабораторной работы необходимо оформить протокол, сделать выводы к работе, которые проверяет и контролирует преподаватель. Проводится итоговый тестовый контроль по теме, подводятся итоги работы.
Инструкция к практическому занятию «Иследование окислительного фосфорилирования и синтеза АТФ. Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования».
РАБОТА №1: «Изучение активности малатдегидрогеназы»
Принцип метода: малатдегидрогеназа окисляет яблочную кислоту. В качестве конечного акцептора атомов водорода используется 2,6-дихлорфенолиндофенол (2,6-ДХФИ). Если фермент активен, то окраска ослабевает.
Материальное обеспечение:
фосфатный буфер рН=7,4, раствор яблочной кислоты, раствор 2.6 –ДХФИ, суспензия митохондрий, пипетки, пробирки.
Ход работы:
Работу выполняют в 2-х пробирках (контроль и опыт) в соответствиии со схемой постановки:
Содержимое пробирок Контроль Опыт
1. Фосфатный буфер рН=7,4 1,0 мл 1,0 мл
2. Раствор яблочной кислоты (малат) 0,5 0,5
3. Раствор 2,6-ДХФИ 0,5 0,5
4. Суспензия митохондрий - 0,5
5. Прокипяченная суспензия митохондрий 0,5 -
Инкубация при комнатной температуре10 минут.
Результаты (окраска).
ВЫВОДЫ:
РАБОТА №2. Изучение активности сукцинатдегидрогеназы
Принцип метода: Сукцинатдегидрогеназа окисляет янтарную кислоту. Конечным акцептором ионов водорода служит 2,6-ДХФИ. Если фермент активен, окраска исчезает.
Материальное обеспечение:
буферный раствор рН=7,4, сукцинат, раствор 2.6 –ДХФИ, суспензия митохондрий, пипетки, пробирки.
Ход работы:
Работу выполняют в 2-х пробирках (контроль и опыт) в соответствиии со схемой постановки:
Содержимое пробирок Контроль Опыт
1. Буферный раствор рН=7,4 1,0 мл 1,0 мл
2. Сукцинат 0,5 0,5
3. Раствор 2,6-ДХФИ 0,5 0,5
4. Суспензия митохондрий - 0,5
5.Прокипяченная суспензия митохондрий 0,5 -
_____________________________________________________________________________
Инкубация при комнатной температуре 10 минут.
Результаты (окраска).
ВЫВОДЫ:
РАБОТА № 3. Изучение реакций окислительного фосфорилирования
Принцип метода При окислении различных субстратов в дыхательной цепи высвобождается энергия, часть которой используется на реакцию фосфорилирования АДФ неорганическим фосфатом: АДФ + Н3РО4 + энергия = АТФ + Н2О.
Степень окислительного фосфорилирования (энергетическая ценность субстратов) определяется по убыли неорганического фосфата (коэффициент Р/О =1- 3). Используя различные субстраты (яблочная, янтарная, аскорбиновая кислоты) определить степень окислительного фосфорилирования. Содержание фосфорной кислоты определяют в реакции с молибдатом аммония и редуцирующим раствором аскорбиновой кислоты по интенсивности окраски образующейся молибденовой сини.
Материальное обеспечение:
инкубационная смесь, физиологический раствор, раствор яблочной кислоты, раствор янтарной кислоты, раствор аскорбиновой кислоты, суспензия митохондрий, раствор ТХУ, раствор молибдата аммония, редуцирующий раствор Фиске и Субарроу, пипетки, пробирки.
Ход работы:
Работу выполняют в 4-х пробирках (контроль и 3 опыт) в соответствиии со схемой постановки:
Содержимое пробирок Контроль О п ы т
________________________________
1 2 3
1. Инкубационная смесь 1,0 1,0 1,0 1,0
2. Физиологический раствор 0,
3. Раствор яблочной кислоты - 0,5 - -
4. Раствор янтарной кислоты - - 0,5
5. Раствор аскорбиновой кислоты ,5
6. Суспензия митохондрий 0,5 0,5 0,5 0,5
Инкубация 10 минут при комнатной температуре, затем добавляем:
7. Раствор трихлоруксусной кислоты (ТХУ)1,0 1,0 1,0 1,0
8. Раствор молибдата аммония 0,5 0,5 0,5 0,5
9. Редуцирующий раствор Фиске и
Субарроу 0,5 0,5 0,5 0,5
Инкубация 10 минут.
Результаты (интенсивность окраски по четырехбальной шкале).
Коэффициент Р/О
ВЫВОДЫ:
РАБОТА №4 Изучение влияния 2,4-динитрофенола (2,4-ДНФ) на окислительное фосфорилирование.
Принцип метода: 2,4-ДНФ является разобщителем фосфорилирования сопряженного с окислением. Об окислительном фосфорилировании судят по убыли в инкубационной среде неорганического фосфата, который определяется, как описано в работе №3.
Материальное обеспечение: раствор яблочной кислоты, раствор 2.4 ДНФ, суспензия митохондрий, раствор ТХУ, раствор молибдата аммония, редуцирующий раствор, пипетки, пробирки.
Ход работы:
Работу выполняют в 2-х пробирках (контроль и опыт) в соответствиии со схемой постановки:
Содержимое пробирок Контроль Опыт
1.Раствор яблочной кислоты 0,5 0,5
2.Раствор 2,4-ДНФ - 0,5
3.Суспензия митохондрий 0,5 0,5
Инкубация 10 минут при комнатной температуре.
4.Раствор Т Х У 1,0 1,0
5.Раствор молибдата аммония 0,5 0,5
6.Редуцирующий раствор 0,5 0,5
Результаты: (интенсивность окраски).
ВЫВОДЫ:
Подпись преподавателя:
Приложение 1
Г р а ф логической структуры
 |
 |
|
|
 |
ТЕМА 1.7. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ. ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦИКЛА ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
Актуальность темы
Цикл трикарбоновых кислот - это общий конечный путь для окисления ацетильных групп, в которые превращается в процессе катаболизма большая часть органических молекул, играющих роль клеточного топлива - углеводов, жирных кислот и аминокислот. Ферментативное окисление ацетильных групп в ЦТК сопровождается образованием высокоэнергетических атомов водорода и высвобождением углекислого газа. Протоны водорода и богатые энергией электроны передаются по дыхательной цепи с выделением большого количества энергии, запасаемой в форме АТФ.
Врач, говоря о дыхании, должен иметь в виду не только его физиологический аспект, но и молекулярные механизмы процесса потребления кислорода и образования углекислого газа в клетках. Эти знания помогут осмыслить многие разделы патфизиологии, фармакологии, эндокринологии, терапии, касающиеся биоэнергетики и ее регуляции. Нарушения энергетического обмена лежат в основе патогенеза многих заболеваний.
Теперь ознакомьтесь с целями занятия.
Общая цель
По результатам реакций, определяющих конечные продукты ЦТК, интерпретировать механизм функционирования ЦТК для оценки энергетического обеспечения организма в норме и при нарушении обмена веществ.
Конкретные цели: Исходный уровень :
Уметь:
|
1. Интерпретировать функционирование цикла Кребса по убыли ацетил - КоА. | |
|
2. Интерпретировать функционирование цикла Кребса по образованию углекислого газа. |
1. Анализировать тип реакции по образованию углекислого газа в растворе (кафедра медицинской и фармацевтической химии) |
|
3.Интерпретировать функционирование ЦТК по образованию атомов водорода. |
2. Анализировать тип реакции на основании восстановления 2,6-дихлорфенолиндофенола (кафедра медицинской и фармацевтической химии) |
|
4.Анализировать ингибирующее действие малоната на сукцинатдегидрогеназу. |
3.Интерпретировать структуру янтарной, малоновой и щавелевой кислот как близких по структуре гомологов, выполняющих функцию субстратов или ингибиторов в ферментативных реакциях (кафедра медицинской и фармацевтической химии) |
|
5.Интерпретировать патологические состояния, связанные с нарушением функционирования ЦТК и его регуляции |
Для проверки исходного уровня знаний предлагается выполнить ряд заданий:
Задания для самопроверки и самокоррекции исходного уровня
Задание 1. В результате окислительно-восстановительной реакции окраска 2,6-ДХФИ обесцветилась. Что произошло с этим индикатором в окислительно – восстановительной реакции?
А. Окислился
В. Присоединил два атома водорода
С. Восстановился
D. Отдал электрон и протон
Е. Отдал два электрона.
Задание 2. К исследуемому раствору добавили Са(ОН)2, появился осадок белого цвета. Добавили раствор серной кислоты, выделились пузырьки газа. Какой газ выделился?
А. SO3
В. SH2
С. СО2
D. Водород
Е. СО.
Задание 3. Проанализируйте формулы следующих соединений и укажите: А) К какому классу веществ они относятся?
А. Монокарбоновые кислоты
В. Трикарбоновая кислота
С. α-кетокислоты
D. Дикарбоновые кислоты
Е. Аминокислоты
Правильность решения проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к решению заданий для самопроверки и самоконтроля исходного уровня:
1.-С, 2.-С, 3.1-Д, 3.2- А, С; 3.3 –А; 3.4 - В.
Информацию для восполнения исходного уровня можно найти в следующей литературе:
1.,Бауков химия. - М.: Медицина, 1991. – С.480-485.
2.Лекции по биоорганической химии.
Содержание обучения
Содержание обучения должно обеспечивать достижение целей обучения, чему способствует граф логической структуры изучаемой темы (Приложение 1).
Основные теоретические вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности:
1..Окислительное декарбоксилирование пирувата как первое общее звено катаболизма белков, жиров и углеводов. Биологическое значение, локализация в клетке, строение пируватдегидрогеназного мультиферментного комплекса, последовательность реакций, механизм катализа при участии коферментов. Механизмы регуляции скорости окислительного декарбоксилирования пирувата.
2..ЦТК, как центральный метаболический путь. Локализация, химизм реакций.
3.Ферменты (коферменты) ЦТК.
4.Дегидрогеназные реакции ЦТК как источник водорода для системы тканевого дыхания.
5..Декарбоксилирование в цикле Кребса, как механизм образованияв клетках СО2 –
конечного продукта катаболизма углеводородов.
6. Биологическая роль ЦТК. Регуляция. (См. Приложение 2)
7. Методика оценки функционирования ЦТК по определению его конечных продуктов
Обязательная литература
1. Біологічна хімія. - Київ-Тернопіль.: Укр. медкнига, 2000. - С. 137-142, 144-145.
2.Тестовые задания по биологической химии/ Под ред. Б.Г. Борзенко. - Донецк, 2000. - С.44-50.
3.Лекции по биохимии.
4.Граф логической структуры (Приложение 1).
5.Инструкция к практическому занятию.
Дополнительная литература
1., Коровкин химия. - М.: Медицина, 1998. - С. 344-353.
2., Коровкин химия. - М.: Медицина, 1990. - С. 259-265.
3.Николаев химия. - М.: Высшая школа, 1998. - С. 212-222.
4.Пустовалова по биохимии. - Ростов-на-Дону.: Феникс, 1999. - С.226-231.
После изучения вышеперечисленных вопросов для самопроверки усвоения материала по изучаемой теме Вам предлагается выполнить целевые обучающие задачи. Правильность решения задач можно проверить, сопоставив их с эталонами ответов.
Целевые обучающие задачи
Задача 1.
В клинику поступил больной с полигиповитаминозом витаминов группы В. Недостаточность, какого витамина нарушит функционирование ЦТК?
А. В15
В. ВС
С. В 2
D. Пиридоксина
Е. Цианкобаламина
Задача 2.У экспериментального животного на фоне внутривенного введения глюкозы
определили снижение активности ЦТК. Какое соединение является непосредственным
его ингибитором?
А. НАДН2
В. НАДФ
С. НАДФ Н2
D. НSКоА
Е. Ионы Са
Задача 3. У экспериментального животного исследовали влияние витаминов на скорость
ЦТК. Гиповитаминоз, какого витамина не влияет на скорость этого процесса?
А. Цианкобаламина
В. Тиамина
С. Пантотеновой кислоты
Д. Никотинамида
Е. Рибофлавина
Задача 4.Студенты в лабораторной работе in vitro исследовали действие малоната на ряд
ферментов аэробного окисления глюкозы. Накопление, какого метаболита ЦТК они обна-
ружили?
А. Малата
В. Цитрата
С. Лактата
D. Изоцитрата
Е. Сукцината
Задача 5. Механизм ЦТК организован таким образом, что в процессе окисления в тканевое
дыхание вовлекаются водороды воды. Укажите ферменты этого цикла, которые катализи-
руют присоединение воды к его метаболитам с последующим поступлением её водородов
в тканевое дыхание.
А. Цитратсинтаза
В. Кетоглутаратдегидрогеназа
С. Малатдегидрогеназа
D. Аконитатгидратаза
Е. Пируватдегидрогеназа
Правильность решения проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к решению целевых обучающих задач:
1 - С; 2 - А.
Краткие методические рекомендации к проведению заняття
На занятии проводится тестовый контроль исходного уровня знаний студентов и его коррекция. Проверяется выполнение домашнего задания. Затем студенты приступают к выполнению лабораторной работы, используя при этом инструкцию.
После выполнения лабораторной работы необходимо оформить протокол, сделать выводы к работе, которые проверяет и контролирует преподаватель. Проводится итоговый тестовый контроль по теме, подводятся итоги работы.
Инструкция к практическому занятию
Работа 1. Изучить функционирование ЦТК по убыли ацетил –КоА
Принцип метода: первым этапом ЦТК является реакция конденсации ацетил-КоА с оксалоацетатом, которая осуществляется цитратсинтазой. Образовавшаяся лимонная кислота подвергается превращению в цикле трикарбоновых кислот, а освободившийся КоА-SH можно определять, используя реактив Фолина (появляется синее окрашивание). Если блокировать ЦТК малоновой кислотой, то ацетил-КоА не используется и КоА-SH не образуется.
Материальное обеспечение:
Фосфатный буфер рН=7,4, раствор ацетил –КоА, раствор оксалоацетата, раствор малоновой кислоты, физиологический раствор, гомогенат митохондрий, реактив Фолина А, реактив Фолина В, пипетки, пробирки.
Ход работы:
Работу выполняют в 2-х пробирках (контроль и опыт) в соответствиии со схемой постановки:
№№ Содержимое пробирок Контроль Опыт
1. Фосфатный буфер рН=7,4 2,0 мл 2,0 мл
2. Р-р ацетил –КоА 0,5 0,5
3.. Р-р оксалоацетата 0,5 0,5
4. Р-р малоной кислоты 1,0 -
5. Физиологический р-р - 1,0
6. Гомогенат митохондрий 0,5 0,5
Инкубация 10 минут при комнатной температуре.
7. Реактив Фолина А 0,5 0,5
8. Реактив Фолина В 0,5 0,5
Результат (окраска растворов):
Выводы: 1. Напишите исследуемую реакцию ЦТК
2. Приведите реакцию ЦТК, которая ингибируется малоновой кислотой. Сравните формулы субстратов и малоната.
3. Определите тип ингибирования.
Работа 2. Изучить функционирование ЦТК по образованию углекислого газа
Принцип работы : при окислении ацетил-КоА в ЦТК образуется углекислый газ, который связывается гидроксидом кальция и определяется при добавлении серной кислоты по выделению пузырьков газа.
Материальное обеспечение:фосфатный буфер рН=7,4, раствор ацетил –КоА, раствор оксалоацетата, раствор малоновой кислоты, физиологический раствор, гомогенат митохондрий, раствор Са(ОН)2, 0,1 н серная кислота, пипетки, пробирки.
Ход работы:
Работу выполняют в 2-х пробирках (контроль и опыт) в соответствиии со схемой постановки:
№№ Содержимое пробирок Контроль Опыт
пп___________________________________________________________________________
1. Фосфатный буфер рН=7,4 2,0 мл 2,0 мл
2. Р-р ацетил-КоА 0,5 0,5
3. Р-р оксалоацетата 0,5 0,5
4. Р-р малоновой кислоты 1,0 -
5. Физиологический р-р - 1,0
6. Р-р Са(ОН)2 1,0 1,0
7. Гомогенат митохондрий 0,5 0,5
Инкубация 10 минут при комнатной температуре.
8. 0,1 н. р-р серной кислоты 1,0 1,0
Результаты (выделение углекислого газа).
Выводы: 1. Напишите реакции ЦТК, которые сопровождаются выделением СО2
Работа №3 Изучить функционирование ЦТК по образованию атомов водорода.
Принцип работы : При окислении ацетил-КоА в ЦТК образуется 8 атомов водорода, которые отщепляются при участии соответствующих дегидрогеназ, в качестве акцептора используется 2,6-дихлорфенолиндофенол (2,6-ДХФИ). Если цикл функционирует, то 2,6-ДХФИ восстанавливается и обесцвечивается.
Материальное обеспечение:
Фосфатный буфер рН=7,4, раствор ацетил –КоА, гомогенат митохондрий, раствор ЩУК, 0,001н раствор ДХФИ, бидистилят, пипетки, пробирки.
Ход работы:
Работу выполняют в 2-х пробирках (контроль и опыт) в соответствиии со схемой постановки:
№№ Содержимое пробирок Контроль Опыт
1. Фосфатный буфер рН=7,4 2,0мл 2,0мл
2. Р-Р ацетил-КоА - 0,5
3. р-р Щ У К - 0,5
4. Бидистиллят 1,0 -
5. 0,001 н. р-р ДХФИ 1,0 1,0
6. Гомогенат митохондрий 1,0 1,0
Инкубация 15-20 минут при комнатной температуре.
Результаты (окраска растворов).
ВЫВОДЫ:
1. Напишите дегидрогеназные реакции ЦТК, укажите ферменты и коферменты этих реакций.
Подпись преподавателя:
Приложение 1
Граф логической структуры
.
Приложение 2
 |
Рис. 1. Взаимосвязь обмена веществ
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И САМОКОРРЕКЦИИ СОДЕРЖАТЕЛЬНОГО МОДУЛЯ «ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ»
Задача 1. У шахтера, извлеченного из-под завала, отмечается синдром длительного раздавливания, сопровождающийся активацией пероксидации липидов мембран.
1. Какой компонент мембранных липидов наиболее подвержен этому окислению?
А. Насыщенные жирные кислоты
В. Жирные мононенасыщенные кислоты
С. Жирные полиненасыщенные кислоты
D. Глицерин
E. Фосфорная кислота
Задача 2. У больного парадонтозом отмечается резкая активация процессов свободнорадикального окисления (СРО), о чем свидетельствует накопление в слюне продуктов этого процесса.
1. Назовите активные формы кислорода, участвующие в этом окислении.
А. Пероксидный радикал
В. Синглетный кислород
С. Супероксидный анион
D. Перекись водорода
E. Гидроксильный радикал
2. Активность какого фермента слюны, ингибирующего СРО, может быть снижена у больного?
A. Каталазы
B. Альфа-амилазы слюны
C. Гиалуронидазы
D. Кислой фосфатазы
E. Липазы
Задача 3. В классических экспериментах на голубях было показано, что между аэробным дыханием и фосфорилированием АДФ существует сопряжение.
1. Как называется это сопряжение?
А. Тканевое дыхание
В. Субстратное фосфорилирование
С. Окислительное фосфорилирование
D. Микросомальное окисление
E. Пероксидация
2. Назовите пункты данного сопряжения дыхания и фосфорилирования
А. FeS-белок - КоQ
В. Цитохром с - FeS-белок
С. Цитохром с - цитохром аа3
D. Цит аа3 - кислород
E. НАД - КоQ
Задача 4. В результате тяжелой травмы в реанимацию доставлен больной в состоянии шока, который вызывает гипоэнергетическое состояние. Введение каких веществ больному даст максимальный энергетический эффект?
А. Сукцината
В. Цис-аконитовой кислоты
С. Щавелево-уксусной кислоты
D. Фумарата
E. Альфа-кетоглутарата
Задача 5. В клинику поступил больной с дерматитом, симметрично поражающим открытые части тела и жалобыми на мышечную слабость, расстройства сна и памяти. Введение каких веществ быстрее восстановит энергетический обмен у больного?
А. Изоцитрата
В. Цитрата
С. Аскорбиновой кислоты
D. Янтарной кислоты
E. Альфа-кетоглутарата
Задача 6. Экпериментальные животные длительное время находятся на богатом углеводами рационе. Какое соединение, образующееся в процессе метаболизма глюкозы, окажет регуляторное воздействие на скорость ЦТК у подопытных животных?
А. АТФ
В. Ацетил-КоА
С. Щавелево-уксусная кислота
D. АДФ
E. НАД+
Задача 7. Во время первой мировой войны на военных заводах в странах Западной Европы, где для производства взврывчатых веществ использовался 2,4-динитрофенол, среди рабочих наблюдались случаи тяжелого заболевания, сопровождавшегося высоким подъемом температуры, часто со смертельным исходом.
1. Чем можно объяснить возникновение такого заболевания?
А. 2,4-динитрофенол оказывает токсическое влияние на мозг
В. 2,4-динитрофенол изменяет рН крови в кислую сторону
С. 2,4-динитрофенол изменяет рН крови в щелочную сторону
D. 2,4-динитрофенол разобщает тканевое дыхание и фосфорилирование
E. 2,4-динитрофенол уничтожает протонный потенциал на мембране
2. Как изменилась интенсивность синтеза АТФ у пострадавших?
A. Не изменилась
B. Увеличилась
C. Уменьшилась
3. Чем характеризуется гипоэнергетическое состояние, возникшее у заболевших рабочих?
A. Сопряжением аэробного дыхания и фосфорилирования
B. Неизменной концентрацией АТФ
C. Активацией ферментов тканевого дыхания
D. Снижением концентрации АТФ
E. Повышением концентрации АТФ
Правильность решений можно проверить, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к решению целевых обучающих задач:
1.1 - С, 2.2 – А; 3.1 – С; 7.1 – D
СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ 3. «МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ»
Актуальность темы. Углеводы широко представлены в растениях и животных, где они выполняют как структурные, так и метаболические функции. Животные способны синтезировать ряд углеводов из жиров и белков, но большая часть углеводов поступает с пищей. Наиболее важным углеводом является шестиуглеродный сахар глюкоза. Именно в форме глюкозы поступает в кровь основная масса углеводов пищи. Именно в глюкозу превращаются углеводы в печени, и именно из глюкозы могут образовываться другие моно - и полисахариды организма. Глюкоза используется как основной вид топлива в тканях млекопитающих и служит универсальным топливом в период эмбрионального развития. Некоторые углеводы входят в состав сложных белков и липидов. С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний, таких как сахарный диабет, галактоземия, гликогеновые болезни, непереносимость молока, фруктозурия.
Общая цель содержательного модуля «Обмен углеводов и его регуляция»: уметь интерпретировать процессы метаболизма углеводов в норме и при патологии для последующего использования этих данных в клинике внутренних болезней.
Конкретные цели: Цели исходного уровня:
Уметь:
|
1. Интерпретировать особенности пере-варивания углеводов в норме и его возможные нарушения |
Интерпретировать строение тканей человека (кафедра гистологии) |
|
2. Интерпретировать особенности обмена гликогена и его возможные нарушения |
Интерпретировать данные о строении, свойствах и методах исследования моно-сахаридов и полисахаридов (кафедра медицинской и фармацевтической химии) |
|
3. Интерпретировать катаболизм глюко-зы в аэробных и анаэробных условиях, анализировать процесс глюконеогенеза | |
|
4. Интерпретировать обмен фруктозы и галактозы и его возможные нарушения | |
|
5. Интерпретировать пентозофосфатный путь превращений глюкозы и его возможные нарушения |
ТЕМА 1.8. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПЕРЕВАРИВАНИЯ УГЛЕВОДОВ. БИОСИНТЕЗ И КАТАБОЛИЗМ ГЛИКОГЕНА. ПРЕВРАЩЕНИЕ ДРУГИХ МОНОСАХАРИДОВ В ГЛЮКОЗУ
Актуальность темы
Знания о структуре и свойствах физиологически важных углеводов необходимы для понимания их фундаментальной роли в материальном и энергетическом обеспечении жизни млекопитающих. Наиболее важным углеводом является глюкоза. Она используется как основной вид топлива, превращается в другие углеводы, выполняющие высокоспекцифичные функции: гликоген, являющийся главной формой хранения энергии; в рибозу, которая содержится в нуклеиновых кислотах; лактозу молока и другие. Функция мышечного гликогена состоит в том, что он является источником глюкозы, используемой в ходе гликолиза самой мышцей. Гликоген печени используется для поддержания физиологических концентраций глюкозы в крови.
С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний - сахарный диабет, фруктозурия, галактоземия, гликогенозы и агликогенозы, а также нарушение толерантности к молоку.
Теперь ознакомьтесь с целями занятия.
Общая цель.
На основе знания структурных и функциональных особенностей углеводов уметь интерпретировать механизм их переваривания и всасывания в ЖКТ, механизмы депонирования и распада гликогена, патологию этих процессов для последующего использования в клинической практике.
Конкретные цели: Цели исходного уровня:
Уметь:
|
1. Интерпретировать механизмы гидролитического расщепления олиго - и полисахаридов в ЖКТ и их возможные нарушения. |
1. Интерпретировать структуру моно- сахаридов, виды изомерии (кафедра медицинской и фармацевтической химии). |
|
2. Интерпретировать результаты опреде-ления активность амилазы слюны. |
2. Интерпретировать структуру ди - и полисахаридов, типы связей между мономерами (кафедра медицинской и фармацевтической химии). |
|
3. Интерпретировать механизмы взаимопревращений всосавшихся моносахаридов в печени, патологию этих процессов. |
3. Определять различные углеводы в растворах, используя характерные качественные реакции (кафедра медицинской и фармацевтической химии). |
|
4. Объяснять причины возникновения и проявления гликогенозов и агликогенозов на основании механизмов синтеза и распада гликогена. |
Для проверки исходного уровня Вам предлагается выполнить ряд заданий.
Задания для самопроверки и самокоррекции исходного уровня.
Задание 1. 
После проведения полного гидролиза крахмала или гликогена в гидролизате с помощью реакции серебряного зеркала обнаруживается моносахарид.
1. Назовите его.
А. D-фруктоза
В. D-галактоза
С. D-глюкопираноза
D. D-фруктопираноза
Е. D-рибофураноза
2. Какой тип связи между моносахаридными остатками в этом полисахариде?
А. a-1,4-гликозидные
В. a- 1,3-гликозидные
С. Сложноэфирные
D. a-1,6-гликозидные
Е. Пептидные
Задание 2. После проведения гидролиза сахарозы раствор приобрел восстанавливающие свойства, и изменилась его оптическая активность.
1. Какой из образовавшихся мономеров способен восстанавливать гидроксид меди в щелочной среде?
А. Фруктоза
В. Глюкоза
С. Галактоза
D. Фруктофураноза
Е. Рибоза
Какой вид изомерии характерен для этого мономера?А. Цис-транс
В. Оптическая
С. Кето-енольная
D. Лактим-лактимная
Е. Таутомерия
Задание 3. К раствору смеси различных углеводов добавили растворы едкого натра и сульфата меди, после чего исходный раствор приобрел голубую окраску. После кипячения окраска стала кирпично-красной. Какое из приведенных веществ было обнаружено?
А. a-Д-глюкоза
В. Фруктофураноза
С. Крахмал
D. Сахароза
Е. Целлюлоза
Задание 4. К раствору смеси веществ добавили раствор йода в йодистом калии ( проба Люголя). Появилось темно-синее окрашивание. Какое из приведенных веществ было обнаружено?
А. a-D-глюкоза
В. Фруктофураноза
С. Крахмал
D. Сахароза
Е. Целюлоза.
Правильность решения заданий проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
Эталоны ответов к решению заданий для самопроверки и самоконтроля исходного уровня:
1 – С; 2 – В; 3 - А
Информацию для восполнения исходного уровня можно найти в следующей литературе:
1., Бауков химия. М.: Медицина, 1991. – С. 378-419.
2.,Зеленкова к лабораторным занятиям по биоорганической химии. М.: Медицина, 1980. –С. 81-83, 89-90.
3. Лекции по биоорганической химии.
Содержание обучения
Содержание обучения должно обеспечивать достижение целей обучения, чему способствует граф логической структуры изучаемой темы (Приложение 1).
Основные теоретические вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности:
1. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте:
а) характеристика углеводов, поступающих с пищей;
б) биологический смысл и сущность переваривания углеводов;
в) всасывание углеводов в кишечнике;
г) нарушение переваривания и всасывания углеводов.
2. Основные этапы синтеза гликогена. Регуляция.
3. Распад гликогена до глюкозы. Регуляция.
4. Гликогенозы и агликогенозы. (болезнь Гирке, болезнь Кори, болезнь Андерсона).
5. Превращение других моносахаридов в глюкозу в печени.
6. Галактоземия, ее причины и проявления, фруктозурия.
7. Принцип и ход определения активности амилазы слюны по Вольгельмуту. Интерпретация результатов. Клиническое значение.
Найти материал для освоения этих вопросов можно в одном из следующих источников:
Обязательная литература
1. Біологічна хімія.- Київ-Тернопіль.:Укрмедкнига, 2000.-С. 57-65, 163-165, 176-179, 395-396.
2. Тестовые задания по биологической химии/ Под ред. Б.Г. Борзенко.-Донецк,2000.-С.73-104.
3. Лекции по биохимии
4. Граф логической структуры (Приложение 1).
5. Инструкция к практическому занятию.
Дополнительная литература
1. , Коровкин химия.-М.: Медицина,1998.-С. 319-326
2. , Коровкин химия.-М.: Медицина,1990.-С. 226-244, 252-254, 275.
3. Николаев химия. - М.: информационное агентство», 1998.-С. 232-235, 246-254
4. Пустовалова по биохимии.- Ростов-на-Дону: Феникс, 1999.-С.117-124, 128-131
5. Р. Марри, Биохимия человека - М.: Мир, 1993. –
Т. 1.- С.140-150, 189-195, 207-210.
После изучения вышеперечисленных вопросов для самопроверки усвоения материала по изучаемой теме Вам предлагается решить целевые обучающие задачи. Правильность решения задач можно проверить, сопоставив с эталонами ответов.
Целевые обучающие задачи
Задача 1. С пищей животного происхождения в желудочно-кишечный тракт человека поступил гликоген, где произошел его ферментативный гидролиз. Какой конечный продукт образовался в результате этого процесса?
А. Глюкоза
В. Лактат
С. Лактоза
D. Галактоза
Е. Фруктоза
Задача 2. Раствор крахмала инкубировали при температуре 37 С с разными ферментами, после чего добавляли в каждую пробирку раствор йода. В одной из пробирок раствор был бесцветным, а в остальных появилась синяя окраска. Какой фермент находился в пробирке с бесцветным раствором?
А. Мальтаза
В. Сахараза
С. a-Амилаза
D. Лактаза
Е. Изомальтаза
Задача 3. Раствор крахмала инкубировали при температуре 37 С с разными ферментами, после чего проводили качественную реакцию на крахмал с раствором йода. В пробирке с амилазой раствор был бесцветным. Какие связи в крахмале расщепляет a-амилаза слюны?
А. a-1,6- гликозидные
В. b-1,4-гликозидные
С. a-1,4- гликозидные
D. b-1,6- гликозидные
Е. Сложноэфирные
Задача 4. В эксперименте выявлено, что фруктозурия связана с наследственной недостаточностью фруктозо-1-фосфатальдолазы. Какой продукт обмена фруктозы будет накапливаться в данном случае?
А. Фруктозо-1,6-дифосфат
B. Фруктозо-1-фосфат
C. Фруктозо-6-фосфат
D. Глюкозо-6-фосфат
|
Из за большого объема эта статья размещена на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
