Занятие 2.4
Общий путь катаболизма
Цель занятия
-изучить общий путь катаболизма, химизм, биологическую роль и регуляцию этого процесса.
Студент должен знать:
-основной механизм образования углекислого газа в клетке - окислительное декарбоксилирование ?-кетокислот;
-характеристику пируватдегидрогеназного комплекса и химизм окислительного декарбоксилирования пирувата;
- химизм и биологическую роль цикла Кребса.
Необходимый исходный уровень:
Из курса биоорганической химии студент должен знать
- реакции декарбоксилирования ?-кетокислот и других органических кислот.
Вопросы для самоподготовки
1.Окислительное декарбоксилирование пирувата - общий путь образования центрального ключевого метаболита, уравнение окислительного декарбоксилирования ПВК в общем виде.
2. Характеристика пируватдегидрогеназного мультиферментного комплекса (состав ферментов, коферментов), катализирующего окислительное декарбоксилирование ПВК.
3. Химизм окислительного декарбоксилирования ПВК (написать схему уравнений реакций по стадиям).
4. Биологическое значение окислительного декарбоксилирования ПВК. Энергетическая ценность процесса.
5. ЦТК – цикл Кребса (лимоннокислый цикл), химизм реакций (субстраты, ферменты, коферменты, продукты реакций).
6.Взаимосвязь ЦТК с терминальной стадией биологического окисления - тканевым дыханием (ЦТЭ I и II типа).
7. Биологическое значение ЦТК - общего циклического универсального механизма катаболических превращений всех групп веществ.
Практическая часть занятия
Лабораторная работа 1
Обнаружение активности сукцинатдегидрогеназы в мышечной ткани
Принцип метода: в качестве источника фермента используется мышечная ткань, где сукцинатдегидрогеназа (СДГ) прочно связана с клеточной структурой. Действие этого фермента можно наблюдать при добавлении к янтарной кислоте 2,6-дихлорфенолиндофенола, являющегося акцептором водорода и превращающегося в восстановленную бесцветную форму. Поскольку раствор окисленного 2,6-дихлорфенолиндофенола окрашен в синий цвет в щелочной среде, а восстановленная форма бесцветна, то о действии СДГ можно судить по обесцвечиванию раствора 2,6- дихлорфенолиндофенола в присутствии мышц.
Ход работы: мышечную ткань (свежую) около 1 г измельчают ножницами и растирают в ступке с небольшим количеством воды (приблизительно 2-3 мл) в течение 1 минуты, затем мышечную кашицу переносят на двойной слой марли, помещенной на воронку, промывают водой, помещают на фильтровальную бумагу и высушивают. В 2 пробирки наливают по 3 мл фосфатного буфера (рH 7,4) и помещают в них по 0,1 г мышечной кашицы. Затем в опытную пробу добавляют 5 капель 3% раствора янтарной кислоты и для нейтрализации 5 капель 0,1 N раствора едкого натра, а в контрольную пробу приливают 10 капель дистиллированной воды. В обе пробирки добавляют по 1мл 0,001 N раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола и содержимое пробирок перемешивают. Пробы помещают в термостат при 37°С на 40 мин.
Результат:
Вывод:
Практическая значимость работы
Метод позволяет обнаружить в биологических объектах фермент СДГ, что имеет большое значение для изучения химических процессов, протекающих в цикле Кребса.
Вопросы для самоконтроля
Повторить строение, свойства, биологическую роль и механизм действия витамина В1 Написать последовательность реакций превращения ацетил-КоА в ?-кетоглутаровую кислоту. Назвать ферменты. Выписать реакции дегидрирования из цикла Кребса. Показать в виде схемы цепи переноса электронов - путь водорода от дегидрируемого субстрата к кислороду. Подсчитать энергетический эффект реакций дегидрирования Дать ответ на вопрос: почему работа цикла Кребса зависит от наличия кислорода, хотя ни в одной из реакции этого цикла кислород непосредственно участия не принимает.Литература
а) основная учебная литература
1. Чиркин, : Учебное руководство/ , . - М.: Мед. лит., 2010.-624 с.
б) дополнительная литература
Биологическая химия с упражнениями и задачами: учебник / под ред. . — 2-е изд., испр. и доп. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2013. — 624 с. Комов, : учебник / , . – М.: Дрофа, 2006. – 638 с. Нельсон, Д. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т. Т.2: Биоэнергетика и метаболизм / Д. Нельсон, М Кокс; пер. с анг. - М.: Бином. Лабораторные знания, 2014. -636с.