- •Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию гоу впо «Кировская государственная медицинская академия» Биологическая химия
- •Киров - 2005
- •Раздел программы: Строение и функции белков. Тема: Белки. Уровни структурной организации белковой молекулы.
- •Тема: Физико-химические свойства белков.
- •Тема: Химия сложных белков.
- •Раздел программы: Ферменты. Тема: Химическая природа и свойства ферментов.
- •Тема: Регуляция активности ферментов.
- •Тема: Методы количественного определения активности ферментов. Основные принципы энзимодиагностики и энзимотерапии.
- •Раздел программы: Биоэнергетика клетки, общие пути катаболизма. Тема: Биологическое окисление.
- •Тема: Окислительное фосфорилирование
- •Тема: Общие пути катаболизма
- •Раздел программы: Обмен углеводов. Тема: Начальные этапы обмена углеводов. Анаэробное окисление глюкозы (гликолиз). Глюконеогенез.
- •Тема: Аэробные пути окисления глюкозы.
- •Тема: Обмен гликогена, обмен дисахаридов. Сахар крови, регуляция углеводного обмена
- •Раздел программы: Витамины. Тема: Витамины, участие в обмене веществ.
- •Раздел программы: Обмен липидов Тема: Начальные этапы обмена липидов. Переваривание, резервирование и мобилизация липидов. Окисление жирных кислот и глицерина.
- •Тема: Внутриклеточный обмен липидов
- •Тема: Обмен холестерина.
- •Раздел программы: Обмен аминокислот. Тема: Общие пути обмена аминокислот
- •Тема: Конечные пути распада белков. Образование и обезвреживание аммиака.
- •Тема: Особенности обмена некоторых аминокислот
- •Раздел программы: Роль гормонов в регуляции метаболизма. Тема: Гормоны
- •Тема: Взаимосвязь обменов. Обмен веществ при сахарном диабете
- •Раздел программы: Обмен белков, нуклеиновых кислот. Тема: Обмен нуклеиновых кислот.
- •Тема: Биосинтез нуклеиновых кислот, белка.
- •Раздел программы: Частная биохимия. Тема: Пищеварение.
- •Тема: Биохимия печени.
- •Тема: Биохимия крови.
- •Тема: Щелочно-кислотное равновесие. Биохимия мочи.
- •Вопросы для подготовки к экзамену по биологической химии
- •Ферменты
- •III. Общие пути катаболизма, биологическое окисление и биоэнергетика
- •Обмен и функции углеводов.
- •Обмен и функции липидов
- •Обмен аминокислот, простых и сложных белков
- •Обмен нуклеотидов.
- •Биосинтез нуклеиновых кислот и белков.
- •Взаимосвязь обмена веществ.
- •Гормоны.
- •Водно-минеральный обмен.
- •Витамины.
- •Биохимия биологических жидкостей и тканей.
- •Итоговые тесты по биологической химии Вопросы с одним правильным ответом
- •Вопросы с несколькими правильными ответами
- •Рекомендуемая литература
Тема: Общие пути катаболизма
ЦЕЛЬ: Изучить механизм образования и использования пирувата и ацетил‑КоА как общих метаболитов. Усвоить последовательность реакций цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) и его значение. Пользуясь схемой катаболизма основных пищевых веществ, уметь составить схемы: а) путей образования и окисления пирувата; б) путей образования и расходования ацетил-КоА.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ
Схема катаболизма основных пищевых веществ. Понятие об общих и специфических путях катаболизма.
Пируват как общий метаболит. Схема образования пировиноградной кислоты из белков, жиров и углеводов.
Окислительное декарбоксилирование пирувата. Схема и химизм реакций. Ферменты, коферменты, роль витаминов в их построении.
Энергетическое значение окислительного декарбоксилирования пирувата, связь с дыхательной цепью.
Ацетил-КоА как общий метаболит. Схема образования и пути использования.
Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) – общий метаболический котёл организма. Последовательность реакций и характеристика ферментов.
Связь ЦТК с дыхательной цепью, сколько АТФ образуется за оборот?
Биологическая роль ЦТК, что понимают под амфиболичностью ЦТК?
Регуляция ЦТК. Какие ферменты являются регуляторными, какие метаболиты и как на них влияют?
Напишите структурные формулы субстратов окисления в цикле трикарбоновых кислот.
Напишите реакцию окисления в ЦТК, которая обеспечивает поступление электронов в укороченную дыхательную цепь.
Сколько молекул АТФ образуется в ЦТК путём субстратного фосфорилирования? Какой субстрат это обеспечивает?
Проследите за судьбой радиоактивной метки в одном обороте ЦТК, если к клеточному экстракту, содержавшему ферменты и кофакторы пируватдегидрогеназного комплекса в ЦТК, последовательно добавлять по одному из указанных ниже соединений (метка обозначена знаком– *).
H3C*–C–COOH, H3C–C–C*OOH, H3C–C*–COOH, H3C*–C– S-KoA
|| || || ||
O O O O
В ЦТК включается ацетил-КоА и оксалоацетат. Оксалоацетат регенерирует. На дыхательную цепь переносятся 8 водородов (протоны и электроны), тогда как в ацетил-КоА всего 3 водорода. Откуда поступают остальные 5?
В суспензию митохондрий добавили 0,6 ммоль/мл малата и 0,3 ммоль/мл АДФ. Поглощение кислорода, начавшееся сразу после добавления малата и АДФ, через некоторое время прекратилось. Почему? Затем к пробе добавили раствор фермента гексокиназы и раствор глюкозы. Поглощение кислорода вновь началось. Почему?
Таблица. РЕГУЛЯТОРНЫЕ ФЕРМЕНТЫ ОБЩЕГО ПУТИ КАТАБОЛИЗМА
Регуляторные ферменты |
Ингибиторы |
Активаторы |
Пируватдегидрогеназный комплекс |
АТФ, НАДН, ацетил-КоА |
|
Цитратсинтаза |
АТФ, НАДН, сукцинил-КоА, ацил-КоА, цитрат |
|
Изоцитратдегидрогеназа |
АТФ, НАДН |
АДФ, АМФ |
α-кетоглутарат-дегидрогеназный комплекс |
НАДН, сукцинил-КоА |
|
Л
Количественное определение пировиноградной кислоты в моче колориметрическим методом по Умбрайту.
Пировиноградная кислота является одним из промежуточных продуктов углеводного обмена. За сутки с мочой выделяется 113,7 – 283,9 мкмоль (10 – 25 мг) пировиноградной кислоты (ПВК). Содержание пирувата в крови здорового человека 0,4 – 1,2 мг в децилитре крови.
Принцип метода: ПВК, взаимодействуя с 2,4‑динитрофенилгидразином в щелочной среде, образует 2,4‑динитрофенилгидразон ПВК жёлто-оранжевого цвета, интенсивность окрашивания раствора пропорциональна концентрации пирувата.
СН3 NH–NH2 CH3
| | NO2 |
C
+
| | | + H2O
C OOH HOOC NO2
|
NO2
|
2,4-динитрофенил- NO2
гидразин 2,4-динитрофенил-
гидразон ПВК
Порядок выполнения работы: Берут две пробирки, в опытную наливают 1 мл мочи, в контрольную – 1 мл дистиллированной воды. В обе пробирки приливают по 1 мл 2,5% спиртового раствора КОН. Перемешивают содержимое пробирок в течение 1 минуты. В каждую пробирку приливают по 0,5 мл 0,1% раствора 2,4-динтрофенилгидразина, перемешивают и оставляют на 15 минут при комнатной температуре для развития окраски. Пробу фотометрируют на ФЭКе против контроля с синим светофильтром. Расчёт проводят по калибровочному графику, найденную величину умножают на показатель суточного диуреза (мл).
Клинико-диагностическое значение. При авитаминозе и гиповитаминозе В1 в крови и других тканях, особенно мозге, накапливается большое количество ПВК и увеличивается её выведение с мочой. Содержание этой кислоты в крови и моче возрастает при сахарном диабете, сердечной недостаточности, гиперфункции гипофизарно-адреналовой системы.
Специфические
и общие пути катаболизма
4
1
6
5
7
аминокислотыы
глицерин
ацетил-КоА
ЦПЭ
НS-КоА
СО2
Н2O
3
2
1 - 5 - специфические
пути катаболизма
6,7 - общий путь
катаболизма
белки
углеводы
жиры
глюкоза
жирные
кислоты
пируват
ЦТК
ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ. Основная:
Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 343-353.
Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 281-294.
Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 212-221.
Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 80-86.
Лекционный материал.
Дополнительная литература:
Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами /Под ред. Члена-корренспондента РАН, проф. Е.С. Северина, проф. А.Я. Николаева. М.: ГЭОТАР-МЕД. 2001. -448 с.: ил. – (XXI век).
Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.
Скулачёв Б.П. ‘‘Биоэнергетика. Мембранное преобразование энергии’’, М.: Высшая школа, 1989.