Метод рекомСТОМ

ИЗЛОЖЕНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Метаболизм – это совокупность всех биохимических реакций в организме (анаболизма и катаболизма), сопровождающаяся обменом энергии. Анаболизм – совокупность биохимических реакций, в результате которых из простых веществ образуются более сложные, что сопровождается затратой энергии. Катаболизм – совокупность биохимических реакций, в результате которых из сложных веществ образуются простые и происходит выделение энергии.

Катаболизм веществ в организме человека условно делят на 3 фазы. I фаза — подготовительная (в желудочно-кишечном тракте) — перевод пищевых или внутриклеточных биополимеров в мономеры, в результате чего происходит разрушение видовой и антигенной специфичности компонентов пищи.II фаза — (в цитоплазме клеток и в митохондриях) — образование из аминокислот, моносахаров и высших жирных кислот универсального субстрата для ЦТК — ацетил-КоА. III фаза — (в

митохондриях) — полное окисление ацетил –КоА в цикле Кребса до СО2 и перенос протонов и электронов с помощью НАД- и ФАД-зависимых дегидрогеназ в дыхательную цепь, а затем на кислород с целью образования АТФ (окислительное фосфорилирование) и тепла.

Процесс анаболизма также имеет 3 основные фазы, но анаболические реакции не являются обратным реакциям катаболизма, поскольку имеют различную внутриклеточную локализацию, другие регуляторные ферменты и протекают с затратой энергии. Взаимосвязь между процессами катаболизма и анаболизма осуществляется через АТФ, который является универсальным макроэргом в клетках живых организмов. Его молекула служит звеном, связывающим между собой различные виды трансформации энергии: химические, механические, электрические, осмотические и другие процессы, идущие с выделением и потреблением энергии. Макроэргическими соединениями называют вещества, аккумулирующие энергию. Эта энергия используется для удовлетворения энергетических потребностей клетки.

Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот, ЦТК) — это циклическая система реакций. ЦТК начинается с взаимодействия ацетил-КоА и оксалоацетата (щавелевоуксусной кислоты - ЩУК) с образованием лимонной кислоты (цитрата). Через ряд реакций образуется снова ЩУК, но в ходе этих реакций молекула ацетилКоА окисляется до 2 СО2. При этом коферменты 3 НАД и 1 ФАД восстанавливаются до 3 НАД·Н+Н+ и ФАД·Н2. При окислении 3 НАД·Н+Н+ и ФАД·Н2 в дыхательной цепи образуется 11 АТФ (окислительное фосфорилирование); за счет субстратного фосфорилирования синтезируется 1 ГТФ (=1АТФ), и в целом получается 12 АТФ как суммарный энергетический итог ЦТК. ЦТК выполняет также интегративную функцию, объединяя пути катаболизма и анаболизма углеводов, липидов и белков. Субстраты и восстановленные коферменты ЦТК используются для синтеза других веществ, например, из ЩУК образуется аспартат и глюкоза, из сукцинил-КоА – гем и т.д. Регуляция цикла Кребса осуществляется изменением соотношений АТФ/АДФ и НАДН2/НАД+: увеличение в клетке содержания АТФ и НАДН2 ингибируют, а АДФ и НАД+ - активируют основные регуляторные ферменты цикла (цитратсинтетазу, изоцитратдегидрогеназу, α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс).

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Работа 1. Качественная реакция на пероксидазу крови.

Принцип метода: Основан на том, что пероксидаза при участии перекиси водорода окисляет бензидин, в результате чего последний приобретает зеленую, синюю, постепенно переходящую в бурую окраску. Бензидиновая проба может использоваться как тест на чистоту обработки хирургических инструментов.

51

Ход работы: В пробирку наливают разбавленную кровь и по 5 капель 1% раствора бензидина и 3% Н2О2. Наблюдают за образованием зеленой, а затем бурой окраски.

ВЫВОД из проделанной работы: в соответствии с полученными результатами делают вывод о наличии фермента в крови.

Работа 2 . Качественная реакция на каталазу крови.

Принцип метода: Каталаза разлагает перекись водорода на воду и молекулярный кислород.

Ход работы: В центрифужную пробирку наливают 10-15 капель 1-% раствора перекиси водорода (Н2О2) и добавляют каплю крови. Происходит бурное выделение пузырьков газа.

ВЫВОД из проделанной работы: в соответствии с полученными результатами делают вывод о наличии фермента в крови.

Работа 3. Определение количества креатинфосфата и АТФ в мышце.

Принцип метода: в мышечной ткани содержится два макроэргических соединения

– АТФ и креатинфосфат, которые обеспечивают по мере надобности мышцу энергией. Метод основан на том, что два последних остатка фосфорной кислоты в АТФ, богатые энергией, как и 1 фосфорный остаток в креатинфосфате, легко отщепляются при непродолжительном гидролизе в кислой среде. Это так называемый лабильно связанный фосфор. Сравнение содержания неорганического фосфора в пробах до и после гидролиза дает представление о количестве лабильно связанного фосфора, которое приходится на макроэргические соединения мышечной ткани. Количество фосфора определяют по цветной реакции с молибдатом аммония в присутствии аскорбиновой кислоты.

Ход работы: 1. Мышцу (0,5 г) гомогенизируйте во льду в 5 мл охлажденной 2,5% ТХУ. Фильтруйте в мерную пробирку. Осадок на фильтре промойте 5 мл холодной дистиллированной воды. Объем доведите до 10 мл – безбелковый фильтрат мышцы.

2. Схема определения:

	Проба	Количество реактивов
Реактивы, мл		Опыт	Контроль
1.	Безбелковый фильтрат	0,5	0,5
2.	НСl	1,0	1,0
		прокипятите 10 мин	не кипятите
		(гидролиз фосфорных связей),
		охладите
3.	NaOH	1,0	1,0
4.	Н2О	7,5	7,5

5. Содержимое пробирок перемешайте и перенесите в другие пробирки по 5 мл смеси

6. Смесь реагентов		5,0	5,0
7.	Молибдат аммония	0,5	0,5
8.	Аскорбиновая кислота	0,5	0,5
9.	Н2О	2,0	2,0

Смесь в пробирках перемешайте, инкубируйте 10 мин при комнатной температуре. Колориметрируйте при длине волны 670 нм, против дистиллированной воды в кювете 10 мм.

Оптическая плотность опытной пробы — Е1, оптическая плотность контрольной пробы — Е2. В опытной пробе (после гидролиза) определяемый неорганический фосфор представляет собой сумму лабильно связанного фосфата и фосфатных солей, присутствующих в тканях, в контрольной пробе – только фосфатные соли. Поэтому вычтете из оптической плотности, найденной для опытной пробы (Е1), оптическую плотность, полученную для контрольной пробы (Е2) и получите оптическую плотность для лабильно связанного фосфата (Е).

52

Е = Е1 – Е2 Концентрацию лабильно связанного неорганического фосфата в пробе найдите по

калибровочному графику.

Рассчитайте содержание макроэргических соединений (сумму АТФ и креатинфосфата) по количеству лабильно связанного фосфата, учитывая разведение:

Х= А * 3 *400, где

X — содержание макроэргических соединений в 1 кг сырой ткани; А —концентрация лабильного фосфора в пробе, г/л;

3 * 400 —коэффициент пересчета на 1 г ткани с учетом разведения растворов и количества макроэргических связей в АТФ (2) и креатинфосфате (1).

Содержание макроэргических соединений (АТФ и креатинфосфата) в мышцах млекопитающих составляет 0,45–0,95 % на сырую массу (4,5–9,5 г/кг сырой массы). ВЫВОД из проделанной работы: в соответствии с полученными результатами делают вывод количестве макроэргических соединений.

Работа 4. Определение активности сукцинатдегидрогеназы скелетных мышц.

Принцип метода: Основан на том, что сукцинатдегидрогеназа катализирует дегидрирование янтарной кислоты, которая превращается при этом в фумаровую, а акцептором электронов и протонов от ФАДН2, образуемых в ходе этой реакции, становится метиленовая синь, которая обесцвечивается в реакции, осуществляемой в анаэробных условиях.

Ход работы: В 4 пробирки помещают гомогенат скелетных мышц и наливают реактивы в соответствии с предложенной схемой:

№ пр.	Гомогенат	Вода,	Малоно-	Янтарная	Метилено	Условия		В ы в о д ы
	скелетных	мл	вая	кислота,	вая синь,	реакции
	мышц (мл)		кислота,	мл	капли.
			мл
1.	2	0,8	-	1	1	анаэробные	1.	Обесцвечива-
							ние раствора
2.	2	1,8	-	-	1	анаэробные	2. Синяя окраска
							(нет субстрата		-
							донора
							электронов		и
							протонов
							водорода)
3.	2	-	0,8	1	1	анаэробные	3.	Синяя окраска
							(конкурентное
						анаэроб-	ингибирование)
4.	2	0,8	-	1	1	ные,	4.	Синяя окраска
						кипяченый	(фермент
						гомогенат	денатурирован)

ВЫВОД из проделанной работы: в соответствии с полученными результатами делают вывод об активности сукцинатдегидрогеназы скелетных мышц.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И ОСНАЩЕНИЕ

-иллюстрированная биохимия (метаболические карты);

-протоколы лабораторных работ;

-сборники тестовых заданий и ситуационных задач с эталонами ответов;

-нагревательные приборы, посуда, реактивы.

ДИДАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ А. Задания в тестовой форме:

1. ПОЛОЖЕНИЯ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ И

53

ФУНКЦИИ ЦИКЛА КРЕБСА

1)окисление ацетил-КоА с образованием двух молекул СО2, моля ГТФ, 3 НАДН2, ФАДН2

2)окисление ацетил-КоА с помощью оксалоацетата

3)окисление глюкозы до пирувата

4)окисление глюкозы до лактата

5)образование -кетокислот

2.КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ, ПОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРИ СВОЕМ ОКИСЛЕНИИ В ЦТК ВОССТАНОВЛЕННЫЕ КОФЕРМЕНТЫ В ДЫХАТЕЛЬНУЮ ЦЕПЬ

1)лимонная кислота

2)изолимонная кислота

3)уксусная кислота

4)фумаровая кислота

5)яблочная кислота

3.ПРИ ПОЛНОМ ОКИСЛЕНИИ ОДНОЙ МОЛЕКУЛЫ АЦЕТИЛ–КОА В ЦТК ЗА СЧЕТ СУБСТРАТНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ ОБРАЗУЕТСЯ АТФ

1)1 молекула

2)30 молекул

3)10 молекул

4)12 молекул

5)15 молекул

Б. Ситуационные задачи:

1.	А. К каждому коферменту подберите реакцию из ЦТК, в которой он принимает
участие:
1.ТДФ		А. Окислительное декарбоксилирование
		α-кетоглутарата (с помощью
	ФАД+	α-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса)
2.		В. Окисление сукцината
3.	НАД+	С. Окисление малата
4.	НS-КоА	D. Дегидрирование изоцитрата.
	В. Определите, какое количество АТФ может синтезироваться за счет каждой
реакции. Ответ поясните.
2.	С. Назовите витамины, входящие в состав данных коферментов.
	Цикл Кребса	выполняет как катаболическую, так и анаболическую функции.
Опишите, используя метаболическую карту:
	А. Анаболические функции цитратного цикла.
3.	Б. Катаболическую функции цитратного цикла.
	Укажите в цикле Кребса известную Вам реакцию декарбоксилирования α-
кетокислоты.
	А. Назовите фермент, коферменты и витамины, принимающие участие в этом

процессе.

В. Определите, какое количество АТФ может синтезироваться за счет данной реакции. Ответ поясните.

В. Программированный контроль знания темы: письменная контрольная работа по вопросам конечного уровня знаний по теме занятия.

Г. Вопросы для самоподготовки по теме 7:

1.Понятие о метаболизме, катаболизме и анаболизме.

2.Понятие об энергетическом обмене клетки. Стадии катаболизма, их значение.

54

3.АТФ – универсальный макроэрг. Химическое строение. Эндергонические и экзергонические реакции в клетке. Сопряжение реакций с гидролизом АТФ. Приведите примеры других макроэргов. Укажите варианты синтеза АТФ.

4.Общие пути метаболизма. Цикл трикарбоновых кислот как классический пример общего пути метаболизма белков, жиров, углеводов.

5.Описать реакции цикла трикарбоновых кислот (ферменты, коферменты, субстраты, продукты. Особенности этих реакций).

6.Реакции дегидрирования и декарбоксилирования в цикле трикарбоновах кислот: особенности их протекания. Дальнейшее использование продуктов ЦТК.

7.Регуляция скорости и баланс энергии цикла трикарбоновых кислот.

8.Биологическое значение цикла. Анаболические функции ЦТК.

9.Общая схема анаболизма. Взаимосвязь анаболизма и катаболизма через ацетил-КоА, АТФ, НАДФН2.

10.Качественное обнаружение каталазы и пероксидазы крови. Применение бензидиновой пробы в медицине.

11.Метод определения активности сукцинатдегидрогеназы мышц. Влияние температуры, количества субстрата, ингибиторов (малоновой кислоты) на активность сукцинандегидрогеназы мышц.

Тема 8. Дыхательная цепь. Биоэнергетика

Цель: изучить химический состав и организацию цепи биологического окисления (дыхательной цепи); механизмы синтеза АТФ и других вариантов биологического окисления в тканях; обсуждение путей решения тестовых и ситуационных заданий.

Основные термины:

Дегидрогеназы – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, например, реакции дегидрирования (отщепление водорода). Редокс-потенциал – окислительно-восстановительный потенциал, характеризующий способность переносчика присоединять-отдавать электроны.

Дыхательная цепь – цепь переноса электронов (цепь биологического окисления), располагается на внутренней мембране митохондрий и осуществляет продукцию АТФ. Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ из АДФ и Фн за счет энергии, выделившейся в процессе переноса электронов по дыхательной цепи.

Субстратное фосфорилирование - синтез АТФ из АДФ и Фн за счет энергии, выделившейся при распаде (гидролизе) макроэргического субстрата.

Коэффициент фосфорилирования – это количество неорганического фосфата, включенного в 2 или 3 молекулы АТФ в процессе переноса 2 e- на 1 атом кислорода.

Разобщение окисления и фосфорилирования – перенос электронов по дыхательной цепи без синтеза АТФ.

Дыхательный контроль – зависимость скорости синтеза АТФ от концентрации АДФ в клетке.

Тканевое дыхание - окисление белков, липидов, углеводов в тканях у животных с использованием кислорода.

Электрохимический потенциал (протонный градиент) – разница зарядов

(концентраций протонов водорода) по обе стороны внутренней митохондриальной мембраны.

План изучения темы:

1.Оксидазный вариант окисления веществ в тканях.

2.Дыхательная цепь. Компоненты дыхательной цепи.

55

3.Механизм синтеза АТФ (хемиосмотическая гипотеза).

4.Точки сопряжения окисления и фосфорилирования.

5.Коэффициент фосфорилирования.

6.Разобщение окисления и фосфорилирования.

7.Дыхательный контроль.

8.Другие варианты окисления веществ в тканях.

ИЗЛОЖЕНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Основной источник энергии для всех организмов на Земле — солнечное излучение (в результате реакций ядерного синтеза на Солнце). Под действием солнечной энергии путем фотосинтеза в клетках растений электроны в молекулах Н2О возбуждаются, т. е. переходят на более высокий энергетический уровень и включаются в состав белков, липидов, углеводов. В процессе распада белков, жиров и углеводов в организме животных совершается обратный переход электронов на более низкий энергетический уровень с образованием Н2О, что сопровождается высвобождением

такого же количества энергии. Следовательно,	основной	носитель	энергии —
электрон, а ее источник – Солнце.
Существуют различные формы энергии в природе (тепловая, химическая,
электрическая, механическая и др.), взаимосвязь	которых отражается		законами
термодинамики.
Условия, необходимые для сохранения	гомеостаза	живых	организмов

(постоянства внутренней среды) – это поступление в неё энергии, т.к. в тканях непрерывно совершаются процессы распада веществ, высвобождения и расхода энергии. В организм животных энергия поступает в форме белков, углеводов и липидов, катаболизм которых ведет к освобождению из них энергии и трансформации ее в энергию макроэргов (АТФ и др.), электрическую энергию, тепловую энергию, механическую, энергию химических связей и др.

Реакции рефосфорилирования АДФ и последующего использования АТФ в качестве источника энергии (дефосфорилирования) образуют цикл, который повторяется 2,5-3 тыс. раз в сутки. Существует 2 способа рефосфорилирования АДФ или синтеза АТФ: окислительное фосфорилирование, субстратное фосфорилирование. Основные субстраты для рефосфорилирования АДФ: окисление белков, жиров и углеводов в ходе их катаболизма в тканях.

Оксидазный путь окисления белков, липидов, углеводов (тканевое дыхание) – основной путь окисления в тканях у животных (используется около 90% кислорода, поступающего в клетки) и одновременно производства энергии (АТФ и тепла). Оксидазный путь окисления субстратов обеспечивается ферментами и коферментами дыхательной цепи. Из них формируется цепь переноса электронов, и кислород используется ими только в качестве акцептора электронов, а затем протонов. Компоненты дыхательной цепи (все они сложные белки, за исключением убихинона) являются энзимами и полипептидами, которые содержат в качестве простетической группы ряд коферментов и кофакторов, из которых формируются редокс-пары, расположенные в определенном порядке (в порядке возрастания их редокспотенциалов). Редокс-потенциал (окислительно-восстановительный потенциал) характеризует способность переносчика принимать или отдавать электроны.

Компоненты дыхательной цепи в митохондриях организованы в комплексы: четыре белковых комплекса (I, III, IV, V), встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану и две подвижные системы (молекулы-переносчики): – убихинон (КоQ) и цитохромы с. Сукцинатдегидрогеназа из ЦТК рассматривается как комплекс II дыхательной цепи. Электроны и протоны, снимаемые с белков, липидов, углеводов (реакции дегидрирования), поступают в дыхательную цепь двумя путями:

56

1)при дегидрировании субстратов с помощью НАД-зависимых дегидрогеназ комплекс I переносит электроны и протоны через ФМН и FeS-белок на убихинон;

2)при окислении субстратов (сукцината) флавинзависимыми дегидрогеназами электроны и протоны переносятся на убихинон комплексом II, содержащим ФАДН2- дегидрогеназу и FeS-белок. Далее электроны попадают на убихинон и систему

цитохромов и только цитохром а3 (в составе цитохромоксидазы) может передать электроны на 1/2О2 с образованием ионов О-2, последние соединяются с протонами, снятыми с окисляемых субстратов через дегидрогеназы и KoQ. Образуется эндогенная или метаболическая вода (за сутки образуется 300 – 400 мл). Перенос электронов по дыхательной цепи сопровождается постепенным освобождением из них энергии, часть которой (~ 40%) используется на образование АТФ, а остальная энергия рассеивается в виде тепла (теплопродукция). Энергия электронов используется, прежде всего, для переноса протонов в межмембранное пространство митохондрий и формирования протонного градиента (электрохимического потенциала) на внутренней митохондриальной мембране. Образование АТФ сопряжено с обратным потоком протонов из межмембранного пространства в матрикс митохондрии. Однако мембрана митохондрий непроницаема для протонов. В митохондриях только АТФ-синтетаза (комплекс V) позволяет осуществить обратное движение протонов из межмембранного пространства в матрикс митохондрий, и этот же энзим катализирует образование АТФ. Таким образом, синтез АТФ сопряжен с окислением субстратов, а затем коферментов и кофакторов дыхательной цепи с участием кислорода. Поэтому процесс (окисления субстратов и фосфорилирования АДФ с образованием АТФ) получил название окислительного фосфорилирования. Сопряжение окисления и фосфорилирования (синтез АТФ) возможны только на 3 или 2 участках дыхательной цепи, где энергии выделяется в достаточном количестве для фосфорилирования АДФ и образования АТФ.

Если протоны поступают в межмембранное пространство через комплексы I, III и IV, то образуется 3 молекулы АТФ и коэффициент фосфорилирования (отношение

PO) = 3; если протоны поступают через комплексы II, III и IV, то образуется 2

молекулы АТФ и коэффициент фосфорилирования (PO) = 2. Коэффициент фосфорилирования (PO) – это количество неорганического фосфата, включенного в

2 или 3 молекулы АТФ в процессе переноса 2 e- на 1 атом кислорода. При некоторых условиях окисление, т.е. перенос электронов по дыхательной цепи, происходит, но без синтеза АТФ (фосфорилирования). Этот процесс называется разобщением окислительного фосфорилирования. Разобщители окислительного фосфорилирования (протонофоры, термогенины, свободные жирные кислоты и др.) способствуют расходованию электрохимического потенциала в обход АТФ-синтетазы и поэтому АТФ не образуется. В этих условиях дыхание усиливается, фосфорилирование подавляется (снижается образование АТФ), но увеличивается теплопродукция. Скорость образования АТФ зависит от энергетического состояния клеток, т.е. отношения: [АТФ] / [АДФ] * [Фн]. При использовании организмом энергии часть АТФ гидролизуется до АДФ и Фн, энергетический заряд клетки снижается. Повышение концентрации АДФ автоматически увеличивает скорость окислительного фосфорилирования и образования АТФ, т.е. с помощью АДФ контролируется дыхание митохондрий. Этот механизм регуляции энергетического обмена клетки получил название дыхательный контроль. Увеличение содержания АДФ приводит к ускорению и дыхания, и фосфорилирования.

Кроме оксидазного, существуют другие варианты окисления веществ в тканях. Оксигеназный способ окисления субстратов катализируется энзимами моно- и

57

диоксигеназами, которые включают один или 2 атома кислорода, соответственно, в субстрат. Таким способом окисляются желчные кислоты, стероидные гормоны, обезвреживаются чужеродные вещества в организме. В процессе перекисного окисления липидов (ПОЛ) реакционно-способные свободные радикалы окисляют ненасыщенные жирные кислоты, что приводит к образованию гидропероксидов липидов, спиртов, альдегидов, кетонов, малонового диальдегида. ПОЛ стимулирует обновление биологических мембран, выполняет бактерицидную функцию, но также активирует разрушение белков, углеводов, липидов, мембран. Антиоксидантные системы организма защищают клетки от ПОЛ. При пероксидазном окислении веществ образуется перекись водорода, которая обезвреживается ферментами каталазой или пероксидазой.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И ОСНАЩЕНИЕ

-иллюстрированная биохимия (метаболические карты);

-темы реферативных докладов;

-список литературы;

-сборники тестовых заданий и ситуационных задач с эталонами ответов.

ДИДАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ А. Задания в тестовой форме:

1.ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ ПРОИСХОДИТ

1)в цитоплазме клетки

2)на внутренней мембране митохондрий

3)на внешней мембране митохондрий

4)в митохондриальном матриксе

5)в ядерных мембранах

2.МИКРОСОМАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ – ЭТО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КИСЛОРОДА

1)в биоэнергетических процессах

2)в пластических целях

3)для окисления стероидных гормонов

4)для окисления ксенобиотиков

5)для окислительной стадии обезвреживания продуктов гниения в печени

3.ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ ИНГИБИРУЕТСЯ

1)2,4–динитрофенолом

2)цианидами

3)пуромицином

4)антимицином А

5)тироксином

Б. Ситуационные задачи:

1. В опыте in vitro изучали тканевое дыхание на препаратах изолированных митохондрий, наблюдая за тем, как изменится поглощение кислорода этими препаратами в зависимости от условий. Если к суспензии митохондрий, использующих в качестве единственного источника «топлива» пируват, добавить 0.01 М малоната натрия, то дыхание резко снижается и накапливается один из промежуточных продуктов метаболизма.

58

А. Назовите промежуточный продукт, который накапливается в инкубационной

среде?

Б. Почему он накапливается?

В. Почему сокращается потребление кислорода?

Г. Сколько молей АТР могло бы образоваться в нормальных условиях при окислении 1 моля пирувата? Объясните ответ, используя метаболическую карту.

2. Существует 2 механизма синтеза АТФ: субстратное и окислительное фосфорилирование.

А. Какие из следующих утверждений правильно описывают механизм окислительного фосфорилирования?

1.Перенос протонов через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство митохондрий.

2.Энергия электронов, переносимых по ЦПЭ, трансформируется в энергию электрохимического градиента.

3.Однонаправленный транспорт ОН- в межмембранное пространство создает электрохимический градиент.

4.АТФаза осуществляет транспорт Н+ в межмембранное пространство.

5.Энергия электрохимического градиента используется для синтеза АТФ.

Б. Что такое субстратное фосфорилирование? Напишите уравнение реакции субстратного фосфорилирования (используя метаболическую карту).

3. 2,4-динитрофенол пытались использовать для борьбы с ожирением. А. На чем основывался этот выбор?

Б. В настоящее время подобные вещества уже не применяются в качестве лекарственных препаратов, так как известны случаи, когда их применение приводило к смертельному исходу. Почему прием таких препаратов может привести к гибели?

В. Программированный контроль знания темы: письменная контрольная работа по вопросам конечного уровня знаний по теме занятия.

Г. Вопросы для самоподготовки по теме 8:

1.Основные механизмы окисления веществ в тканях (оксидазный, оксигеназный, пероксидазный и перекисное окисление липидов).

2.Современные представления о биологическом окислении, особенности аэробного метаболизма. Роль кислорода.

3.Объясните схему организации дыхательной цепи (ферментные комплексы, коферменты).

4.Редокс-потенциалы и локализация компонентов дыхательной цепи.

5.Опишите формулы окисленных и восстановленных форм пиридинзависимых коферментов (НАД). Какая часть структуры НАД является акцептором (донором) в переносе электронов и протонов?

6.Опишите механизм действия пиридинзависимых дегидрогеназ (механизм действия НАД в окислительно-восстановительных реакциях).

7.Опишите формулы окисленных и восстановленных форм флавиновых коферментов (ФМН, ФАД). Какая часть структуры ФМН и ФАД является акцептором (донором) в переносе электронов и протонов (формулы)? Частью каких комплексов они являются?

8.Опишите механизм действия флавинзависимых дегидрогеназ (механизм действия ФАД и ФМН в окислительно-восстановительных реакциях).

9.Опишите формулу коэнзима Q (убихинон) и механизм его действия в окислительно-восстановительных реакциях. Какова его роль в дыхательной цепи?

59

10.Цитохромная система (типы цитохромов) Химический состав и строение цитохромов. В какие комплексы входят цитохромы? Цитохромоксидаза. Функции цитохромов в дыхательной цепи.

11.Как происходит синтез эндогенной воды? Сколько ее образуется в сутки?

12.Сопряжение окисления и фосфорилирования. Точки сопряжения. Укороченный вариант цепи биологического окисления.

13.Объясните механизм окислительного фосфорилирования (хемиосмотическая гипотеза) и формирование электрохимического потенциала при переносе электронов по дыхательной цепи.

14.Разобщение окисления и фосфорилирования. Физиологическое и патологическое значение.

15.Коэффициент Р/О как показатель эффективности окислительного фосфорилирования.

16.Отношение АТФ/АДФ как регулятор окислительного фосфорилирования. Дыхательный контроль.

17.Гормоны и лекарственные вещества как разобщители (механизм их

действия).

18.Оксигеназное окисление: механизм, ферменты, значение.

19.Пероксидазное окисление: механизм, ферменты, значение.

20.Перекисное окисление липидов: механизм, значение. Антиоксидантная защита клетки.

Письменная контрольная работа по всему материалу 1 модуля:

-по теоретическим вопросам 1 модуля (смотри вопросы для самоподготовки к занятиям №№ 2-8);

-решение заданий в тестовой форме по темам модуля;

-решение ситуационных задач по темам модуля;

-прием у студентов практических навыков по выполненным лабораторным работам.

Собеседование с преподавателем по практическим работам, теоретическим вопросам, заданиям в тестовой форме и ситуационным задачам модуля. В результате собеседования выставляется итоговая оценка по всему материалу 1 модуля «Строение и свойства белков и ферментов. Биологическое окисление. Введение в обмен веществ. Биохимия питания. Энергетический обмен».

ТЕМЫ РЕФЕРАТИВНЫХ ДОКЛАДОВ

1.Структура белка и оптическая активность.

2.Специфические взаимодействия белков с лигандами - основа многообразия биологических функций белков.

3.Реагенты и условия, вызывающие денатурацию белков. Использование в практической медицине.

4.Особенности строения, свойств и биологических функций глобулярных белков (альбуминов, глобулинов, протаминов и гистонов)

5.Особенности строения, свойств, биологических функций фибриллярных белков(коллаген, эластин).

6.Методы определения количества белков, используемые в медицине.

7.Аминокислоты, пептиды и белки как фармакопрепараты.

8.Ферменты и субстраты углеводного обмена в лабораторной диагностике заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена.

9.Обратимость гликолиза, ресинтез гликогена из молочной кислоты.

60