методичка. Розділ 1. Методичні вказівки для підготовки до практичних занять. Методичні вказівки для підготовки до практичних занять

• Название: Методичні вказівки для підготовки до практичних занять
• Анкор: методичка
• Дата: 21.10.2022
• Размер: 0.7 Mb.
• Имя файла: Розділ 1. Методичні вказівки для підготовки до практичних занять.doc
• Тип: Методичні вказівки; #745722
• страница: 10 из 11

ТЕМА 8 (2 години): Основні закономірності обміну речовин. Загальні шляхи катаболізму: окисне декарбоксилування пірувату, цикл трикарбонових кислот (цикл Г. Кребса). Визначення активності сукцинатдегідрогенази м’язів.

АКТУАЛЬНІСТЬ. Окисне декарбоксилування пірувату, цикл трикарбонових кислот (цикл Г. Кребса) – є загальними метаболічними процесами, що завершують внутрішньоклітинний розпад білків, жирів та вуглеводів; вони локалізовані у мітохондріях, забезпечують безперебійну доставку електронів та протонів у дихальний ланцюг. Цикл Г. Кребса виконує наступні функції: інтегративну, воденьгенеруючу, енергетичну та амфіболічну. Обмін речовин у живій клітині тісно пов'язаний з обміном енергії. Порушення енергетичного обміну у більшості випадків є важливою ланкою патогенезу різних захворювань, а його корекція складає основу їх профілактики та лікування.

МЕТА. Вивчити біохімічні закономірності протікання обміну речовин та енергії; окисного декарбоксилування піровіноградної кислоти; функціонування, механізми регуляції та ключову роль циклу трикарбонових кислот в обміні речовин та енергії. Ознайомитися з визначенням активності сукцинатдегідрогенази м’язів та її конкурентного інгібування малоновою кислотою.

ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ

1.	Загальні уявлення про метаболізм та обмін енергії в організмі. Катаболічні, ана­­­болічні та амфіболічні шляхи метаболізму, їх взаємозв’язок.
*2.	Екзергонічні та ендер­­­гонічні біохімічні реакції; роль АТФ та інших макроергічних фос­­­фатів у спряженні процесів, що протікають з вивільненням та запасанням енергії.
3.	Стадії катаболізму для екзогенних та ендогенних біомолекул в організмі. Загальні та специфічні шляхи катаболізму. Кінцеві продукти катаболічних шляхів в організмі людини.
4.	Внутрішньоклітинна локалізація ферментів та метаболічних шляхів, компартменталізація метаболічних процесів в клітині.
*5.	Ме­­­тоди вивчення обміну речовин.
6.	Окисне декарбоксилування пірувату: послідовність реакцій, харак-теристика піруватдегідрогеназного мультиферментного комплексу.
7.	Цикл трикарбонових кислот (ЦТК, цикл Кребса): внутрішньо-клітинна локалізація і характеристика ферментів, послідовність реакцій, регуляція і біологічна роль. Енергетичний баланс ЦТК.

Орієнтувальна картка для опрацювання теоретичних питань

для самостійного вивчення

Зміст	Вказівки до навчальних дій
1. Екзергонічні біохімічні реакції – це реакції, що супроводжуються вивільненням енергії (ΔG негативне).	1.1. Реакції відбуваються довільно та супроводжуються зменшенням вільної енергії. 1.2. Якщо абсолютне значення ΔG є значним, то реакції відбуваються практично до кінця (необоротні). 1.3. Це реакції, що служать джереломенергії для інших реакцій або процесів. 1.4. Катаболічні реакції.
2. Ендер­­­гонічні біохі-мічні реакції – це реакції, що йдуть з поглинанням енергії (ΔG позитивне).	2.1. Реакції відбуваються тільки за умов надходження вільної енергії. 2.2. Якщо абсолютне значення ΔG є значним, то система стійка і реакції не відбуваються. 2.3. Це завжди енергетично спряжені реакції, так як їм необхідний приток енергії від екзергонічних реакцій. 2.4. Анаболічні реакції.
3. Роль АТФ та інших макроергічних фосфатів у спряженні процесів, що протікають з вивільненням та запасанням енергії.	3.1. У біологічних системах ендергонічні реакції можуть відбуватися лише за рахунок енергії екзергонічних реакцій → енергетичне спряження реакцій (роль фактора спряження у більшості випадків виконує АТФ). 3.2. В організмі існує ціла група органічних фосфатів, гідроліз яких призводить до вивільнення значної кількості вільної енергії; такі сполуки називають високоенергетичними фосфатами (1,3-дифосфогліцерат, фосфоенолпіруват, креатинфосфат, карбамоїлфосфат, ацетилфосфат, АТФ, АДФ, дифосфат, глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-6-фосфат, гліцеролфосфат). 3.3. АТФ – молекула, багата на енергію, так як містить два фосфоангідридні зв’язки → при гідролізі кінцевого фосфоангідридного зв’язку АТФ перетворюється на АДФ та ортофосфат, ΔG=-7,3 ккал/моль → АТФ – головний донор вільної енергії, що безпосередньо використовується у біологічних системах для здійснення ендергонічних реакцій, різних видів роботи (м’язового скорочення, активного транспорту та ін.).
4. Методи вивчення обміну речовин.	Для вивчення обмінних процесів в організмі використовуються різні методичні підходи на різних рівнях організації: цілісного організму, ізольованих органів, тканинних зрізів, гомогенатів, екстрактів, субклітинних структур, біологічних рідин та ін. Основні методи дослідження: - діаліз; - центрифугування; - оптичні методи: 1) рефрактометрія; 2) поляриметрія; 3) фотометрія: а) абсорбційна (спектрофотометрія, нефе- лометрія, атомно-абсорбційна фотомет- рія); б) емісійна (флюориметрія, пламенева фо- тометрія, атомно-емісійний спектраль ний аналіз); - хроматографічні (іонообмінна, абсорбційна, газова, розподільна, афінна та інші види хроматографії); - радіоізотопні, радіоімунологічні методи; - імуноферментний аналіз; - імунофлюоресцентний аналіз; - аналіз, що ґрунтується на використанні по- лімеразноїланцюгової реакції; - сатураційний аналіз (радіоімунологічний, іму- норадіометричний); - електрофорез (фронтальний, зональний, ізо електричне фокусування, імуноелектрофорез, електрофорез в агаровому гелі, електрофорез у крохмальному гелі, електрофорез на папері та ін.); - гель-фільтрація; - метод седиментаційного аналізу.

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Укажіть клітинну локалізацію ферментів циклу Кребса.

А. Мітохондрії В. Цитоплазма С. Ендоплазматичний ретикулум

D. Ядро Е. Лізосоми

2. Встановлено, що до складу пестициду входить арсенат натрію, який блокує ліпоєву кислоту. Вкажіть активність яких ферментів порушується?

А. Мікросомального окиснення В. Метгемоглобінредуктази

С. Глутатіонпероксидази D. Глутатіонредуктази

Е. Піруватдегідрогеназного комплексу

3. Цикл трикарбонових кислот – друга назва циклу Кребса. Укажіть трикарбонову кислоту з циклу Кребса.

А. α-Кетоглутарат В. Ізоцитрат

С. Сукцинат D. Фумарат Е. Малат
4. Укажіть продукт першої реакції циклу Кребса.

А. Цис-аконітат В. Ізоцитрат С. Цитрат

D. α-Кетоглутарат Е. Малат

5. Укажіть фермент циклу Кребса, активність якого лімітує швидкість протікання всього процесу в цілому.

А. Цитратсинтаза В. Сукцинатдегідрогеназа

С. Ізоцитратдегідрогеназа D. Сукциніл-КоА-тіокіназа

Е. Малатдегідрогеназа

6. Укажіть фермент циклу Кребса, необхідний для синтезу ГТФ.

А. Цитратсинтаза В. Сукцинатдегідрогеназа

С. Ізоцитратдегідрогеназа D. Сукциніл-КоА-тіокіназа

Е. Малатдегідрогеназа

7. Укажіть метаболіт циклу Кребса, який є макроергічною речовиною.

А. Цитрат В. Сукцинат С. Ізоцитрат D. Сукциніл-КоА Е. Фумарат

8. Укажіть енергоефект циклу Кребса (у молях АТФ), який забезпечується процесом окисного фосфорилування у розрахунку на 1 моль ацетил-КоА.

А. 8 АТФ В. 11 АТФ С. 12 АТФ D. 9 АТФ Е. 3 АТФ

9. У реакції окисного декарбоксилування пірувату приймають участь усі вітаміни, крім: А. В₅ В. В₃ С. В₂ D. В₁ Е. В₇

10. При тканинному диханні відбувається універсалізація енергії шляхом утворення АТФ. Скільки молекул АТФ утворюється при перетворенні α-кетоглутарату на сукциніл-КоА?

А. 5 В. 6 С. 3 D. 2 Е. 12

11. Загальним проміжним продуктом обміну (білків, ліпідів, вуглеводів) є:

А. Сукциніл-КоА В. Ацетил-КоА С. Оксалоацетат

D. Лактат Е. Цитрат

12. Піровиноградна кислота як проміжний метаболіт обміну вуглеводів, ліпідів і амінокислот піддається окислювальному декарбоксилуванню. Відсутність якої речовини в їжі є причиною порушення цього процесу?

А. Тіаміну В. Цитрину С. Пангамової кислоти

D. Аскорбінової кислоти Е. Піридоксину

13. У ферментативному розщепленні складних біоорганічних сполук в організмі людини виділяють три основні стадії катаболізму. На першій стадії реакції відбуваються за механізмом:

А. Відновлення В. Окиснення С. Гідролізу

D. Карбоксилування Е. Фосфорилування

14. У лікарню поступила робітниця хімічного підприємства з ознаками отруєння. У волоссі жінки виявлена підвищена концентрація миш'яку, який блокує ліпоєву кислоту. Порушення якого процесу є ймовірною причиною отруєння?

А. Мікросомального окиснення В. Відновлення метгемоглобіну

С. Відновлення глутатіону D. Окисного декарбоксилування пірувату

Е. Знешкодження супероксидних іонів

15. Реакції, метаболіти яких можуть включатися як в катаболічні, так й в анаболічні процеси, відносяться до:

А. Катаболічних В. Анаболічних С. Екзергонічних

D. Ендергонічних Е. Амфіболічних

16. Окиснення ацетил-КоА в циклі Кребса відіграє важливу роль у забезпеченні енергією кожної з перерахованих клітин (тканин, органів), за винятком:

А. М'язів В. Еритроцитів С. Головного мозку D. Печінки Е. Нирок

17. Скільки молекул АТФ може утворитися в циклі трикарбонових кислот без участі тканинного дихання? А. 12 В. 11 С. 2 D. 1 Е. 3

18. Окислювальне декарбоксилування піровиноградної кислоти каталізується складним поліферментним комплексом за участю декількох функціонально пов'язаних коферментів. Укажіть цей комплекс.

А. ФАД, ТГФК, ПАЛФ, ТДФ, холін

В. НАД, ПАЛФ, ТДФ, метилкобаламін, біотин

С. ТДФ, ФАД, КоА-SH, НАД, ліпоєва кислота

D. КоА-SH, ФАД, ПАЛФ, ТГФК, карнітин

Е. Ліпоєва кислота, ТГФК, карбоксибіотин, метилкобаламін

19. Яка кислота - проміжний продукт циклу трикарбонових кислот - бере участь у зв'язуванні іонів кальцію?

А. Яблучна В. Оцтова С. Бурштинова

D. Лимонна Е. Альфа-кетоглутарова

20. Відомо, що у складі біологічних мембран клітин деякі ферменти здатні утворювати поліферментні комплекси, каталізувати послідовності сполучених біохімічних реакцій. До такого комплексу відноситься:

А. Піруватдегідрогеназа В. Гексокіназа С. Лактатдегідрогеназа

D. Фосфорилаза Е. Фосфофруктокіназа

21. У експериментальних тварин з раціону харчування виключили ліпоєву кислоту, при цьому у них спостерігалося пригнічення піруватдегідрогеназного комплексу. Чим є ліпоєва кислота для цього комплексу?

А. Інгібітором В. Субстратом С. Алостеричним регулятором

D. Продуктом Е. Коферментом

ПРАКТИЧНА РОБОТА

Активність сукцинатдегідрогенази м’язів та її конкурентне

інгібування малоновою кислотою

Завдання. Виявити дію сукцинатдегідрогенази м’язів і конкурентне інгібування її активності малоновою кислотою.

Принцип. Про дію сукцинатдегідрогенази (СДГ), яка каталізує окиснення (дегідрування) бурштинової кислоти (НООС-СН₂-СН₂-СООН) до фумарової (НООС-СН=СН-СООН), судять за знебарвленням спе-ціально уведеного до реакційної суміші акцептора водню 2,6-дихлор-феноліндофенолу, який, відновлюючись, переходить у лейкоформу. У присутності малонової кислоти (НООС-СН₂-СООН), яка є конкурентним інгібітором СДГ, знебарвлення реакційної суміші не відбувається.

Хід роботи. 1. Для отримання ферментного препарату 1-2 г свіжих м’язів подрібнюють ножицями і розтирають в ступці з невеликою кількістю води (2-3 мл) протягом 1 хвилини, потім м’язову кашку переносять на подвійний шар марлі у воронці, промивають 25 мл дистильованої води. Промиту кашку віджимають, переносять у пробірку і суспендують скляною паличкою з 4 мл води. Отриману суспензію рівномірно розливають в чотири пробірки.

2. Першу пробірку кип’ятять протягом 1-2 хвилин для інактивації ферменту. Потім в пробірки приливають реактиви за схемою:

№ пробірки	Сукцинат, мл	Вода, мл	Малонат, мл	2,6-дихлорфеноліндофенол
1	1	0,5	-	2 краплі
2	1	0,5	-	2 краплі
3	1	1,5	-	2 краплі
4	1	-	0,5	2 краплі

Через 15 хвилин спостерігають зникнення синього кольору в другій пробірці.

Практичне значення роботи. У клініко-біохімічних дослідженнях використовуються методи визначення окисно-відновлювальних фермен-тіву біоптатах для оцінки енергетичного обміну при різних патологічних станах, а також при вивченні дії лікарських засобів та отрут, які можуть бути роз’єднувачами тканинного дихання та окисного фосфорилування або інгібіторами.