Модуль IV . Биохимия мышц и мышечной деятельности. Энергетика мышечной деятельности

Комплексная цель овладения содержанием модуля IV:

– знать строение мышц и биохимические основы мышечного сокращения, биохимические процессы, происходящие в организме как фактор обеспечения и результат двигательной активности;

– овладеть теорией и методами формирования здорового стиля жизни на основе потребности занятий физической культурой.

Занятие 8. Биохимия мышц и мышечной деятельности. Энергетика мышечной деятельности

№ п/п УЭ

Учебный материал с указанием заданий

Рекомендации по выполнению заданий, оценка

УЭ-0

Цель занятия: повторить строение и химический состав мышечного волокна;

изучить механизм мышечного сокращения, особенности биохимических процессов обеспечения двигательной активности;

научиться формировать физическую активность лиц на основе потребности в двигательной активности.

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

в СРС является УЭ-1, 2.

а СРС: УЭ-3–5.

УЭ-1

Цель: закрепить знания о строении и химическом составе мышечного волокна.

1.1. Повторить материал по учебнику и лекциям по плану:

а) структурные и сократительные элементы мышечного волокна и их функциональное назначение; б) саркомер как двигательная единица мышцы; в) белки мышц: строение, локализация, свойства и функции; в) макроэргические вещества мышечного волокна.

Самостоятельно.

Литература:

№ 1. – С. 267–276.

№ 2. – С. 231–237.

№ 3. – С. 286–300.

№ 5. – С. 164–172.

УЭ-2

Цель: изучить механизм мышечного сокращения.

2.1. Изучить материал по учебнику и лекциям по плану:

Процесс мышечного сокращения: а) участники процесса; б) роль ацетилхолина, ионов Са²⁺; в) теория скольжения нитей; г) энергетическое обеспечение процесса (источники энергии, химические реакции).

2.2. Задание для самоконтроля:

 1.Тест (выберите правильный ответ)

1. В передаче нервного импульса на мышечное волокно участвует:

а) адреналин;	в) холестерин;
б) ацетилхолин;	г) гистамин.

2. В поддержании определенной концентрации ионов кальция участвуют:

а) митохондрии;	в) саркоплазматический ретикулум;
б) ядро;	г) рибосомы.

3. Пути ресинтеза АТФ не характеризуются показателями:

а) мощность;	в) емкость;
б) качество;	г) эффективность.

4. Участниками креатинкиназной реакции являются:

а) креатинфосфат и АДФ;	в) креатин и АДФ;
б) креатинфосфат и АТФ;	г) креатин и АТФ.

5. Содержание АТФ от массы мышцы должно быть:

а) менее 0,1%;	в) от 0,25% до 2,5%;
б) от 0,1% до 0,25%;	г) свыше 2,5%.

2.2. Выберите соответствия:

• 1. Выберите соответствия из предложенных ниже характеристик и путей ресинтеза АТФ при мышечной деятельности (подберите пары из двух столбцов):

1. Лактатным анаэробным путем ресинтеза АТФ является…	А. Креатинкиназная реакция Б. Гликолиз В. Аэробный распад Г. Миокиназная реакция
2. Наибольший выход энергии достигается при…
3. В энергообеспечении кратковременных упражнений максимальной мощности основную роль играет…
4. Две молекулы АДФ являются участниками…
5. При мышечной деятельности до 40 сек. Осуществляется...
6. Обеспечивает упражнения длительностью от 30 до 150 сек., а также длительные ускорения по ходу упражнения и ускорения на финише дистанции…
7. Энергетический эффект ресинтеза АТФ – 2 молекулы…
8. Для образования 1 моль АТФ при ресинтезе требуется 3,45 л кислорода…
9. Включается при значительном увеличении концентрации АДФ в саркоплазме, при выраженном мышечном утомлении...
10. Кроме АТФ, продуктом является молочная кислота…

2.3. Проверьте свою работу:

Задание 2.1. Верные ответы: 1 – б; 2 – в; 3 – б; 4 – а, 5 – б.

Задание 2.2. Верные соответствия: 1 – Б; 2 – В; 3 – А; 4 – Г; 5 – А; 6 – Б; 7 – Б; 8 – В; 9 – Г; 10 – Б.

Самостоятельно.

Литература:

№ 1. – С. 277–280.

№ 2. – С. 237–246.

№ 3. – С. 300–305.

№ 5. – С. 172–175.

Письменно в тетради СРС.

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

За каждый правильный ответ 1 балл.

Оцените свою работу. Критерии оценки:

менее 9 верных буквенных ответов – оценка «неудовлетворительно»;

10–11 верных буквенных ответов – оценка «удовлетворительно»;

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

14–15 верных буквенных ответов – оценка «отлично».

УЭ-3.2. Оценка «____».

УЭ-3

Цель: выделить мышечные белки методами высаливания и диализа, выявить наличие белков в водном и солевом экстрактах мышц, определить молочную кислоту в безбелковом экстракте мышечной ткани.

3.1. Проведите лабораторную работу № 9 «Выделение белков мышц. Биохимия мышечной ткани».

1. Выделение простых белков из мышечной ткани

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, фарфоровая ступка с пестиком, воронка, мышечная ткань, хлорид натрия (10%-й раствор), сульфат аммония (кристаллический), сульфат аммония (насыщенный раствор), гидроксид натрия (10%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор), аммиачный раствор нитрата серебра (2%-й раствор).

Ход работы:

1. 10 г измельченной (пропущенной через мясорубку) мышечной ткани настаивайте при помешивании в ступке в течение 10–15 мин. с 40 мл 10%-го раствора хлорида натрия.

2. Полученную массу отфильтруйте через фильтр (двойной слой марли).

3. Фильтрование повторите 2 раза и получите прозрачный (без взвешенных в нем частиц) опалесцирующий окрашенный в розово-красный цвет раствор.

В полученной солевой вытяжке белка содержатся альбумины и глобулины, которые далее разделяют и очищают методом диализа.

2. Высаливание мышечных белков

Ход работы:

1. К 3 мл солевой вытяжки, полученной из мышечной ткани, добавьте равный объем насыщенного раствора сульфата аммония. Выделяется белок глобулин.

2. Глобулин отделите фильтрованием на складчатом бумажном фильтре.

3. К фильтрату добавьте до насыщения кристаллический сульфат аммония. Выпадет осадок альбуминов.

4. Альбумины отделите фильтрованием на складчатом бумажном фильтре.

3. Диализ мышечных белков

Ход работы:

1. Метод диализа основан на неспособности крупных белковых частиц проникать через поры полупроницаемых мембран (целлофан, коллодий).

Диализатор изготовьте так: вырежьте из целлофана круг диаметром 9–12 см; сложите его в форме мешочка, вставьте в отверстие стеклянную трубку (длиной 5–6 см и диаметром 0,5 см) так, чтобы верхний конец трубки выступал из мешочка на 2–3 см. Мешочек туго завяжите на трубке и налейте в него с помощью воронки 10 мл солевой вытяжки мышечных белков; погрузите мешочек в стакан с дистиллированной водой.

2. Через 5–10 мин. отберите воду из стаканчика и проверьте ее на отсутствие белка биуретовой реакцией и на наличие хлорид-ионов раствором нитрата серебра, при добавлении которого появляется белый осадок. Это свидетельствует о том, что через мембраны прошли хлорид-ионы, а молекулы белка не прошли.

Сделайте вывод.

4. Качественное исследование мышечных белков

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, фарфоровая ступка с пестиком, хлорид калия (5%-ный раствор), гидроксид натрия (10%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор), трихлоруксусная кислота (1%-й раствор).

Ход работы:

1. В фарфоровую ступку поместите 10 г свежей мышечной ткани животного, разотрите, залейте 30 мл воды, дайте настояться 15 мин. и отфильтруйте (получится водный экстракт).

2. Оставшуюся после фильтрования мышечную массу залейте 30 мл раствора хлорида калия, оставьте на 30 мин. и отфильтруйте (получится солевой экстракт).

3. В две пробирки налейте по 2 мл водного экстракта. В первой пробирке проведите биуретовую реакцию. Во вторую пробирку добавьте 3–5 капель ТХУ. Объясните полученные результаты.

4. В третью пробирку налейте 2 мл солевого экстракта мышц и проведите биуретовую реакцию.

Сравните результат, полученный в третьей пробирке, с результатом первой пробирки.

5. Сделайте вывод о содержании белков в экстрактах мышечной ткани.

2. Качественное определение молочной кислоты в водном безбелковом экстракте мышц

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водный экстракт мышц (см. выше), реактив Уффельмана (100 мл 2%-го раствора фенола, соединенного с 10 каплями раствора хлористого железа), уксусная кислота (10%-й раствор).

Ход работы:

1. К 15 мл водного экстракта мышц добавьте 5 капель 10%-го раствора уксусной кислоты, прокипятите и отфильтруйте осадок белка (получится безбелковый фильтрат).

2. В пробирку налейте 1 мл реактива Уффельмана и добавьте по каплям водный безбелковый фильтрат, полученный из водного экстракта мышц. Развивается зелено-желтое окрашивание вследствие образования молочнокислого железа.

3. Сделайте вывод о наличии молочной кислоты в мышечной ткани.

Запишите название, цель, оборудование и реактивы лабораторной работы № 9.

Работайте в группе по 4 человека. Время работы 45 мин.

внимательно прочитайте ход работы.

Запишите краткий ход работы.

Самостоятельно запишите в тетрадь

Самостоятельно

УЭ-4

Цель: определить уровень знаний по теме занятия 8 «Биохимия мышц и мышечной деятельности. Энергетика мышечной деятельности».

4.1. Примите участие в семинаре. Вопросы к семинару:

1. Перечислите содержащиеся в мышце: а) фосфорсодержащие вещества; б) углеводы; в) макроэргические соединения.

2. Каковы особенности строения сократительного комплекса мышечного волокна?

3. Дайте характеристику биохимического механизма мышечного сокращения.

4. Какова роль ацетилхолина, ионов кальция, тропонина и тропомиозина в мышечном сокращении и расслаблении мышц?

5. Как происходит процесс расслабления мышц?

6. Какова роль АТФ в процессах сокращения и расслабления мышц?

7. Что понимают под механизмами или путями ресинтеза АТФ? Какие вы знаете пути ресинтеза АТФ в скелетных мышцах?

8. Какова последовательность подключения различных механизмов энергетического обеспечения при выполнении мышечной работы?

9. Охарактеризуйте пути ресинтеза АТФ по плану: а) название процесса; б) участники процесса; в) механизм преобразования энергии; г) мощность, емкость и эффективность процесса; г) ферментативное обеспечение процесса; д) обеспечение мышечной деятельности.

10. Что понимают под ПАНО, как его определяют? Как изменяется ПАНО у спортсменов при тренировке, каковы биохимические основы таких адаптационных изменений?

4.2. Выполните проверочный тест.

Желаю удачи!

Литература для подготовки к семинару:

№ 1. – С. 277–300.

№ 2. – С. 234–246.

№ 3. – С. 300–324.

№ 5. – С. 164–178.

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

Самостоятельно. Время выполнения 5 мин. 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», выполняйте творческое задание для занятия 9 «Биохимия физических упражнений». Если ваша самооценка «удовлетворительно» и ниже – проработайте занятие 8 еще раз.

Примечание: на занятии 9 будет проведена мини-конференция. Выберите тему творческого задания (Приложение 2, модуль V). Подготовьте к своему выступлению презентацию.

Самостоятельно