Модуль III . Обмен веществ и энергии. Взаимосвязь и регуляция обмена веществ в организме

Комплексная цель овладения содержанием модуля III:

– знать основные виды обмена веществ и энергии в организме человека как целостной системе; особенности обменных процессов у детей, взрослых, спортсменов;

– научиться определять функциональные нарушения в организме и пути их коррекции в разные периоды онтогенеза;

– углубить представление о нейрогуморальной регуляции обмена веществ в организме;

– подготовиться к семинару.

Занятие 7. Обмен веществ и энергии. Взаимосвязь и регуляция обмена веществ в организме человека

№ п/п

УЭ

Учебный материал с указанием заданий

Рекомендации по выполнению заданий,

оценка

УЭ-0

Цель занятия: знать особенности протекания обмена веществ и энергии гетеротрофных организмов; особенности протекания обменных процессов у детей, взрослых, спортсменов;

понять взаимосвязь обмена основных биоорганических веществ (углеводов, липидов, белков), роль нервной и гуморальной регуляции в обеспечении протекания химических процессов в организме человека;

научиться определять функциональные нарушения обмена веществ и пути их коррекции в разные периоды онтогенеза.

Внимательно прочитайте цель занятия.

Запишите дату, номер и название занятия в тетради для СРС.

в СРС является УЭ-1, 2, 3.

а СРС – семинар.

УЭ-1

Цель: изучить особенности протекания обмена веществ и энергии у гетеротрофных организмов.

1.1. Изучите материал по учебнику и лекциям.

1.2. Подготовьте ответы на вопросы:

1. Дайте определение понятиям: «обмен веществ», «катаболизм», «анаболизм», «энергетический обмен», «пластический обмен», «метаболизм», «внешний обмен».

2. Какие органические вещества, поступающие с пищей, выполняют роль донора энергии и служат пластическим материалом?

3. Какими химическими процессами характеризуется внешний обмен?

4. Что такое метаболизм? Дайте краткую характеристику, основные функции.

5. Амфиболические пути: понятие, примеры.

6. Какие соединения называются макроэргическими? Какое соединение является главным макроэргом в организме человека?

1.3. Выполните задания:

• 1. Составьте таблицу 7.

Таблица 7

Характеристика процессов пищеварения, проходящих в отделах желудочно-кишечного тракта

Отдел желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)	Фермент, активный в данном отделе	Ткань, продуцирующая данный фермент	Биоорганическое вещество, претерпевающее изменение	Процесс, проходящий в данном отделе ЖКТ

• 2. Напишите формулы важнейших макроэргических веществ (АТФ и КрФ), обозначив макроэргические связи, величину запасенной в них энергии.

• 3. Напишите схемы реакций гидролиза креатинфосфата и АТФ, используя структурные формулы исходных соединений и продуктов реакции.

Выполняйте устно.

Литература:

№ 1. – С. 124–131, 162–168, 185–189.

№ 2. – С. 109–114, 126–128, 181–185.

№ 3. – С. 26–32, 38–45, 164–166.

№ 5. – С. 66–70.

Самостоятельно в тетради для СРС.

Тренируйтесь несколько раз, сверяясь с учебником.

Проверить во время аудиторной СРС.

УЭ-1. Оценка «___».

Ф.И. проверяющего.

УЭ-2

Цель: изучить процессы катаболизма биоорганических веществ, условия протекания и энергетический эффект.

2.1. Изучите материал по учебнику и лекциям.

2.2. Подготовьте ответы на вопросы:

1. Какие ферменты осуществляют гидролиз важнейших углеводов пищи? Какие условия необходимы для действия этих ферментов?

2. Каковы пути использования в организме продуктов пищеварения углеводов?

3. Как происходит синтез и распад гликогена в печени? Как регулируются эти процессы?

4. Как осуществляются анаэробные превращения гликогена и глюкозы (гликолиз)? Как осуществляется ресинтез АТФ в ходе гликолиза? Какова энергетическая эффективность гликолиза?

5. Какие превращения происходят в аэробной фазе углеводного обмена?

6. Как превращения цикла трикарбоновых кислот связаны с системой переноса протонов и электронов на кислород и ресинтеза АТФ?

7. Молочная кислота, особенности ее химического строения и влияние на обмен веществ при мышечной работе. Пути устранения молочной кислоты.

8. Какие химические превращения совершаются с жирами и липоидами в процессе пищеварения? Какие при этом образуются промежуточные и конечные продукты?

9. Какую роль играют желчные кислоты в процессе пищеварения липидов и всасывания продуктов пищеварения? Каковы биохимические механизмы этого влияния желчных кислот?

10. Какие химические превращения происходят при мобилизации липидов? Как осуществляется регуляция этого процесса?

11. Какие химические превращения происходят при бета-окислении жирных кислот и распаде глицерина?

12. В чем заключаются отличия в превращениях жиров, находящихся внутри клеток мышц, а также других органов и тканей, и жиров, содержащихся в жировых депо организма (подкожной жировой ткани, сальниках, брыжейках и др.)?

13. Каков химизм синтеза кетоновых тел? В каких условиях происходит усиление синтеза кетоновых тел? Каковы дальнейшие превращения кетоновых тел?

14. Какие химические превращения происходят с белками в процессе их превращения? Какие ферменты обеспечивают эти превращения, каковы условия их действия?

15. Каковы биохимические механизмы защиты структурных белков?

16. Расскажите о реакциях превращения аминокислот в организме. Какова физиологическая роль биогенных аминов?

17. Приведите примеры нарушения белкового обмена, обмена углеводов и липидов в организме человека.

18. Расскажите о значении обмена воды и минеральных солей. Какова потребность организма в основных минеральных веществах?

20. Приведите энергетическую ценность белков, жиров и углеводов.

21. Каковы возрастные особенности обмена веществ?

22. Какова роль аденилатной системы в обмене веществ? Какова роль креатинфосфата в энергетическом обмене?

23. Какова взаимосвязь обмена углеводов, липидов и белков?

24. Охарактеризуйте взаимосвязь обмена воды и минеральных соединений с обменом углеводов, липидов, белков.

25. Назовите способ и источники восполнения энергии при занятиях спортом.

2.3. Выполните задания.

• 1. Дайте характеристику следующих реакций катаболизма: гликолиз, гликогенолиз, аэробный распад глюкозы, распад ПВК, пентозофосфатный путь, придерживаясь плана: а) вещество-субстрат, вступающе в процесс; б) конечный продукт реакции; в) условия протекания; г) энергетический эффект.

• 2. Напишите схему гликолиза.

• 3. Напишите схему цикла трикарбоновых кислот.

• 4. Укажите схему цепи переноса электронов (ЦПЭ).

• 5. Напишите схему распада липидов в организме.

• 6. Рассчитайте количество выделенной энергии при распаде тристеарина и трипальмитина.

• 7. Напишите формулу незаменимых аминокислот.

• 8. Какие продукты образуются при окислительном дезаминировании аспарагиновой кислоты? Напишите схемы реакции, назовите продукты реакции и ферменты, катализирующие эти реакции.

• 9. Какие биогенные амины образуются в результате декарбоксилирования тирозина и гистидина? Напишите схемы реакций декарбоксилирования названных аминокислот и укажите ферменты, ускоряющие эти реакции.

2.4. Осуществите взаимопроверку.

Критерии оценки: правильно выполнены все задания – оценка «5»;

есть недочеты – оценка «4»;

есть ошибки в написании уравнений химических реакций – оценка «3».

В учебной литературе данные вопросы раскрываются в главах «обмен углеводов», «Обмен белков», «Обмен липидов».

Литература:

№ 1. – С. 185–207, 208–219, 220–231, 238–246.

№ 2. – С. 142–173, 181–196.

№ 3. – С. 166–182, 184–210, 246–262.

№ 5. – С. 82–104, 114–124, 127–140.

Самостоятельно письменно в тетрадях для СРС.

Тренируйтесь несколько раз, проверяя себя по учебнику.

Работайте группой во время аудиторного занятия.

УЭ-2. Оценка «___».

Ф.И. проверяющего.

УЭ-3

Цель: закрепить знания о процессах обмена веществ и энергии.

3.1. Задание для самоконтроля:

 1. Тест (выберите правильный ответ).

1. Внеклеточное превращение веществ на путях их поступления и выделения называется:

а) метаболизм;	в) катаболизм;
б) внешний обмен;	г) анаболизм.

2. Процессы синтеза молекул из более простых, сопровождающихся потреблением энергии, называются:

а) анаболизм;	в) конденсация;
б) катаболизм;	г) полимеризация.

3. Выберите процессы, происходящие при пищеварении в желудочно-кишечном тракте человека:

а) расщепление дисахаридов до моносахаридов;

б) распад моносахаридов до СО₂ и Н₂О;

в) расщепление полисахаридов до моносахаридов;

г) образование НАDФ·Н₂;

д) распад моносахаридов с образованием лактата.

4. Чем отличается окисление органических веществ в митохондриях от горения этих же веществ:

а) выделение теплоты;	г) процесс окисления происходит с участием ферментов;
б) выделение теплоты и синтез АТФ;	д) процесс окисления происходит в присутствии воды и с ее участием?
в) синтез АТФ;

5. Что общего между окислением, происходящим в митохондриях клеток, и горением:

а) образование СО2 и Н2О;	г) этапность в осуществлении процесса;
б) выделение теплоты;	д) тепло выделяется порциями?
в) синтез АТФ;

6. К макроэргическим соединениям относятся все, кроме:

а) АДФ;	г) креатинфосфат;
б) карбамилфосфат;	д) фосфоенпировиноградная кислота.
в) глюкозо-6-фосфат;

7. Универсальным аккумулятором, донором и трансформатором энергии в организме является:

а) ГТФ;	г) 1,3-дифосфоглицериновая кислота;
б) АТФ;	д) глюкозо-6-фосфат.
в) ЦТФ;

8. Продуктами пирофосфатного расщепления АТФ являются:

а) АДФ и фосфорная кислота;

б) аденозин и фосфорная кислота;

в) аденин, рибоза, три молекулы фосфорной кислоты;

г) АМФ и пирофосфатная кислота;

д) аденин, дезоксирибоза, две молекулы фосфорной кислоты.

9. Макроэргической называется химическая связь, при разрыве которой изменение уровня свободной энергии составляет:

а) 10 кДж/моль;	г) 25 кДж / моль и выше;
б) 15 кДж/моль;	д) свыше 30 кДж/моль.
в) 20 кДж/моль;

10. Чем определяется пищевая ценность белков:

а) аминокислотным составом;

б) наличием заряда белковых молекул;

в) возможностью расщепления в желудочно-кишечном тракте;

г) порядком чередования аминокислот в молекуле белка;

д) молекулярной массой?

11. Выберите положения, правильно характеризующие функцию желчи:

а) эмульгирует жиры;	г) способствует всасыванию холестерина;
б) активизирует липазы;	д) способствует всасыванию продуктов гидролиза жира.
в) гидролизует жиры;

12. Высшие жирные кислоты в процессе их катаболизма разрушаются преимущественно путем:

а) процессов восстановления;	г) декарбоксилирования;
б) α-окисления;	д) гидролиза.
в) β-окисления;

3.2. Выберите соответствия:

• 1. Выберите из предложенных ниже вариантов характерные для аэробного и анаэробного распада глюкозы (подберите пары из двух столбцов):

1. Процесс требует постоянной регенерации НАД^+.	А. Аэробный распад Б. Анаэробный распад В. Характерно для обоих процессов Г. Для указанных процессов не характерно
2. Акцептором водорода от НАДН является пируват.
3. Сопряжен с синтезом АТФ при участии ЦПЭ.
4. Является источником энергии для клеток, лишенных митохондрий.
5. Процесс протекает в аэробных условиях и в клетках, содержащих митохондрии.
6. Конечным продуктом является лактат.

• 2. Выберите утверждения, правильно характеризующие распад гликогена в печени и мышцах (подберите пары из двух столбцов)

1. Конечный продукт – глюкоза.	А. Характерно для процесса в печени Б. Характерно для процесса в мышцах В. Характерно для процессов в печени и в мышцах Г. Не характерно для этих тканей
2. Конечный продукт поступает в кровь.
3. Конечный продукт используется как источник энергии.
4. Процесс активизируется адреналином.
5. Процесс активизируется глюкогоном.

• 3. Какие изменения в метаболизме углеводов характерны для перечисленных состояний организма человека? (Подберите пары из двух столбцов.)

1. Через 1–2 часа после приема пищи в состоянии покоя…	А. В печени усиливается распад гликогена Б. В печени усиливается синтез гликогена В. В мышцах преобладает анаэробный распад глюкозы Г. В мышцах усиливается анаэробный распад глюкозы Д. В печени усиливается глюконеогенез из лактата Е. В печени снижается скорость глюконеогенеза Ж. В печени усиливается глюконеогенез из глицерина и аминокислот
2. Во время бега спринтера на дистанции 200 м…
3. Голодание в течение двух суток…
4. Физическая работа в течение 3 часов после обеда…
5. Утром натощак…
6. Острое алкогольное отравление

3.3. Проверьте свою работу:

Задание 3.2. Выберите соответствия:

1. 1 – А; 2 – Б; 3 – А; 4 – Б; 5 – А; 6 – Б.

2. 1 – Г; 2 – А; 3 – Б; 4 – В; 5 – А.

3. 1 – Б; 2 – В; 3 – А; 4 – Г; 5 – Е; 6 – Ж.

3.4. Решите творческие задачи.

• 1. Человек попадает в стрессовую ситуацию (например, убегает от опасности) через 30 мин. после обеда, состоящего преимущественно из углеводной пищи: какой процесс протекает в этой ситуации в скелетных мышцах? Синтез гликогена или его распад? Ответ аргументируйте и напишите схему этого процесса; укажите физиологическое значение процесса; какой гормон стимулирует этот процесс? Проиллюстрируйте схематично механизм действия этого гормона.

• 2. Запасы жира в организме составляют около 15% массы тела. В течение скольких дней голодания запасы жира могут обеспечить энергозатраты организма? Учесть, что суточный расход энергии при голодании равен примерно 11000 кДж, а распад 1 г жира дает около 45 кДж.

Письменно в тетради СРС.

В случае затруднений найдите ответы на вопросы в учебнике. Проанализируйте свою работу.

За каждый правильный ответ 1 балл.

Переведите набранные баллы в оценку:

Менее 8 баллов – «неудовлетворительно»;

9–10 баллов – «удовлетворительно»;

11 баллов – «хорошо»;

12 баллов – «отлично».

В тетради для СРС после проработанного теста поставьте оценку так:

УЭ-3.1. Оценка «____».

Оцените свою работу. Критерии оценки:

менее 11 верных буквенных ответов – оценка «неудовлетворительно»;

12–13 верных буквенных ответов – оценка «удовлетворительно»;

14–15 верных буквенных ответов – оценка «хорошо»;

16–17 верных буквенных ответов – оценка «отлично».

УЭ-3.2. Оценка «____».

По желанию.

УЭ-4

Цель: определить уровень знаний по модулю VII «обмен веществ и энергии. Взаимосвязь и регуляция обмена веществ в организме».

4.1. осуществите взаимопроверку выполнения письменных заданий УЭ-1, 2, 3.

4.2. Примите участие в семинаре УЭ-1, 2.

Желаю удачи!

Запишите дату, тему семинара.

Оценка за семинар заносится в карту «Характеристика работы студента». Максимальная оценка 5 баллов.

Уэ-5

Подведение итогов занятия.

1. Прочитайте цель занятия и самостоятельно оцените степень ее достижения: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно». Отметьте самооценку в карте «Характеристика работы студента».

2. Домашнее задание. Если ваша самооценка «отлично», «хорошо», то готовьтесь к семинару на занятии 8 «Биохимия мышц и мышечной деятельности. Энергетика мышечной деятельности». Если ваша самооценка «удовлетворительно» и ниже – проработайте занятие 7 еще раз.