Методички педфака на весенний семестр 2014. Структура и свойства белков. Методы выделения и очистки белков. Нарушения белкового состава сыворотки крови
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
Тема Свободнорадикальное окисление. Системы антиоксидантной защиты. Цели занятия: сформировать представление о свободнорадикальных процессах, протекающих в организме человека, повреждающем действии свободных радикалов и системах антиоксидантной защиты. Актуальность проблемы: согласно современным представлениям, многие жизненно важные метаболические и физиологические процессы тесно связаны со свободнорадикальным окислением. Скорость окисления и содержание свободных радикалов в биологическом материале поддерживается на определенном уровне сложной и многоступенчатой системой регуляции. При различных заболеваниях, при действии ряда физических и химических факторов, при стрессе и т.д. отмечено изменение интенсивности процессов свободнорадикального окисления, что сопровождается структурно-функциональными повреждениями биологических мембран. Поэтому, есть серьезные основания рассматривать изменение свободнорадикального окисления как типовую, неспецифическую ответную реакцию на различные воздействия, которая при определенных условиях может стать патогенетической. На занятии рассматриваются виды свободных радикалов, пути образования и взаимодействия с субстратами окисления, также механизмы защиты от их повреждающего действия на субклеточном, клеточном и органном уровнях. Хронометраж практического занятия: 1. Вводная беседа. Тестирование исходного уровня знаний-15 мин. 2. Собеседование по теме занятия, в том числе обсуждение информации , представленной на 2-х электрифицированных стендах, обсуждение видеофрагмента и анимации, решение ситуационных задач- 100 мин. 4. Контроль усвоения темы 15 мин. 5. Подведение итогов и задание к следующему занятию- 5 мин. Продолжительность занятия 3 академических часа (135мин.). Методическое и материально-техническое оснащение: схема путей образования активированных кислородных метаболитов и механизмов антиоксидантной защиты (2 электрифицированных стенда по свободнорадикальному окислению), видеофрагменты и анимации. Содержание темы: СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ
Базисные знания: из курса биологии, биофизики и органической химии студент должен знать строение биологических мембран, физико-химические реакции, протекающие внутри и вне клетки, непосредственно на биомембране; что такое свободный радикал, кислородные радикалы, липидные радикалы, вещества не являющиеся радикалами, но участвующие в свободно-радикальном окислении; субстраты окисления; вещества, обладающие антиоксидантными свойствами. Студент должен уметь: наглядно показать наиболее распространенные формы радикалов в организме человека, содержание и некоторые характеристики кислорода и АКСС в интактной клетке, ферментативные и неферментативные окислительные реакции в ходе которых образуются различные виды свободных радикалов, последовательность реакций образования: кислородных радикалов, липидных радикалов, образование свободных радикалов при фагоцитозе, итоговое уравнение реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ), первый, второй и третий возможных механизма образования липидных радикалов, механизм лечебного и профилактического действия антиоксидантов при некоторых заболеваниях. Учебная карта занятия: Вводная беседа: Ознакомить студентов с классификацией свободных радикалов по Ю.А. Владимирову. Напомнить отличительные особенности свободных радикалов, наиболее распространенные формы свободных радикалов, … Остановиться на механизмах образования свободных радикалов в организме: Известно множество ферментативных и неферментативных окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых образуются различные виды свободных радикалов. Наиболее часто встречаются следующие:
органических молекул, в первую очередь, ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов (перекисное окисление липидов [ПОЛ]). .. Дать краткую характеристику о значении свободнорадикального окисления в норме и при патологии (Таблица):
……. Дать краткую характеристику механизмов защиты от действия свободных радикалов: роль ферментов (каталаза, супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза), естественных антиоксидантов, в частности, витамины А, Е, С; β-Каротин, синтетических антиоксидантов (на примере Ионола). Теоретическая часть.
а) *О2 +*ОН ---Н+---Н2О + 1О2 б) *О2 + Н2О2 ------ОН- + *ОН + 1О2 в) 2NO* + O2 ------NO2 г) О2 + 4е*→ 2Н2О 2. Какая частица является наиболее токсичной из активированных кислородных метаболитов: а) Синглетный кислород б) Супероксидный анион-радикал в) Перекисный радикал в) Гидроксильный радикал 3. Какой витамин способен восстанавливать железо: а) Е б) В1 в) С г) Д 3. Какой из антиоксидантов является «ловушкой липидных радикалов: а) α-Токоферол б) Тиомочевина в) Гидрохинон г) Витамин D 4. Какой из ферментов является одновременно Ферроксидазой,Аскорбатоксидазой и Аминооксидазой: а) Каталаза б) Супероксиддисмутаза в) Церулоплазмин г) Глутатионпероксидаза 5. Какие ферменты разлагают перекись водорода: а) Супероксиддисмутаза б) Пепсин в) Каталаза, Пероксидаза г) Ренин 6. Радикал окиси азота появляется в результате: а) окислительного метаболизма аминокислоты L-аргинина под действием фермента NO-синтазы. б) при взаимодействии Глутатиона и других Тиолов, содержащие сульфгидрильные группы с углерод-, азот- и кислородсодержащими радикалами. в) В результате реакции Цистеина с супероксидным анион-радикалом г) при взаимодействии Fe2+ с полиненасыщенной жирной кислотой Разбор ситуационных задач: 1. При воздействии сигаретного дыма происходит генерация перекиси водорода и супероксидного анион-радикала /NakayamaTsutomuetol 1984/. Доказано, что активные формы кислорода /АФК/обладают коканцерогенным действием в механизме возникновения рака у курящих и в некоторой степени у «пассивных» курильщиков. Как можно объяснить образование АФК в сигаретном дыме»? Ответ: источником перекиси водорода, супероксидного анион-радикала и гидроксильного радикала является автоокисление полифенолов и взаимодействие NO2 и NO сигаретного дыма с Н2О2. Ароматические углеводороды добавляют в табак для улучшения вкуса сигарет, также как и пчелиный мед и другие вещества. 2.Чем обусловлена токсичность кислорода в биологических системах? Ответ: токсичность кислорода обусловлена образованием реакционно-способных интермедиантов при одноэлектронном ее восстановлении до воды О2 + е-------О2* /супероксидный радикал/ возможно образование *О2 + Н 2 О2----1О2 + ОН- +* ОН/гидроксильный радикал/ в биологической системе 1О2 - сингленная форма кислорода * О2 образуется: 1.При фагоцитозе 2.Ферментативных реакциях с участием гидроксидаз, оксидаз, дегидрогеназ. Опасность *О2 - взаимодействие с ДНК, деполимеризация полисахаридов, инициирование перекисного окисления липидов. Н2 О2 - 1.Окисляет сульфгидрильные соединения 2.Ускоряет ПОЛ 3.Приводит к образованию*ОН-радикала, который является самым сильным окислителем. Система защиты: а) Дисмутазы приводят: 1. К дисмутации супероксидов. 2.Образуют кислород в малоактивной форме. Имеются в митохондриях печени. Любая клетка использующая кислород имеет какую-нибудь форму Супероксиддисмутазы. б) Пероксид водорода разрушается под действием КАТАЛАЗЫ и ПЕРОКСИДАЗЫ. Задание на следующее занятие: Обзор: белки, ферменты, биологическое окисление. Темы реферативных сообщений: «Методы исследования свободнорадикального окисления» Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами:
Практическое занятие №8. Коллоквиум «Белки. Ферменты. Биологическое окисление» Контрольные вопросы 1. Общая характеристика, элементарный состав, история изучения белков. Формирование представления о белках как о классе соединений и важнейшем компоненте живых организмов. 2. Структура, свойства, классификация и общая характеристика протеиногенных аминокислот. 3. Первичная структура белков (умение писать структуры пептидов). Зависимость биологических, свойств белков от первичной структуры. Методы исследования первичной структуры. 4. Конформация пептидных цепей в белках (вторичная, надвторичная и третичная структуры). Слабые внутримолекулярные взаимодействия в пептидной цепи; дисульфидные связи. 5.Четвертичная структура белков. Кооперативные изменения конформации протомеров на примере гемоглобина, аллостерических ферментов. 6. Биологические функции белков. Способность к специфическим взаимодействиям. Специфическое узнавание как основа биологических функций всех белков. Комплементарность структуры центра связывания белка и лиганда; зависимость связывания от концентрации лиганда. 7. Глобулярные и фибриллярные белки. Пространственные конфигурации (α-кератиновая, β-кератиновая) фибриллярных белков, их свойства. 8. Общая характеристика физико-химических свойств белков. Растворимость и осаждаемость белков. Факторы стабилизации белковой молекулы в растворах. 9. Высаливание белков. Высаливающие агенты. Механизм высаливания. Практическое использование высаливания. 10. Денатурация белков. Факторы,механизм, практическое использование денатурации белков. 11. Электрические свойства белков. Механизм возникновения электрического заряда белков. Изоэлектрическая точка. Электрофоретическое разделение белков сыворотки крови на бумаге, протеинограмма здорового человека. 12. Количественные методы определения белка. Определение белка крови биуретовым методом. Нормальное содержание белка крови. Гипо-, гиперпротсинемия. Белковый коэффициент крови. 13. Принцип метода диализа, его практическое значение. 14. Классификация белков. Простые белки: общая характеристика альбуминов, глобулинов, гистонов, протаминов и глутелинов. 15. Сложные белки, общая характеристика, классификация, биологическая роль.Нуклеопротеины.Гликопротеины. Протеогликаны. Хромопротеины. Липопротеины. 16.Что такое ферменты? 17.Общие свойства ферментов. Какие опыты позволяют их обнаружить. Сходства и отличия ферментов и неорганических катализаторов. 18.Химическая природа ферментов. Ферменты-протеиды и ферменты-протеины. Что такое кофактор, апофермент, холофермент, активный и аллостерический центры. 19. Химическая природа кофакторов и коферментов. 20.Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры, рН, концентрации фермента, графическое изображение зависимости. Термостабильные и термолабильные ферменты. 21.Константа Михаэлиса, ее физический смысл. 22.Зависимость ферментной реакции от концентрации субстрата. Уравнение Михаэлиса-Ментен. 23.Активаторы ферментов, типы их действия. 24.Ингибиторы ферментов. Специфические и неспецифические, обратимое и необратимое, конкурентное и неконкурентное, ингибирование. 25.Механизм действия ферментов. Влияние ферментов на энергию активации реакции. 26.Номенклатура и классификация ферментов. Характеристика отдельных классов и подклассов ферментов. Цифровой шифр ферментов. 27.Единицы выражения активности ферментов. 28.Изоферменты. Значение определения изоферментов в медицинской практике. Изоферменты лактатдегидрогеназы, креатинфосфатазы, щелочной фосфатазы. 29.Понятие о мультиферментных комплексах. 30.Энзимодиагностика различных заболеваний. 31.Понятие и примеры энзимопатий. 32.Понятие о энзимотерапии в медицинской практике. 33.Иммобилизованные ферменты (ИФ). Понятие об инженерной энзимологии. Применение ИФ в промышленности, медицине иммуноферментный анализ. Контрольные вопросы «Биохимия пищи. Биологическое окисление» 1. Состав пищи человека. Основные пищевые вещества. Понятие о заменимых и незаменимых компонентах пищи. 2. Белки. Суточная потребность. Пищевая ценность различных белков. Незаменимые аминокислоты. Азотистый баланс. 3. Углеводы и жиры. Суточная потребность. Основные пищевые углеводы. Незаменимые жирные кислоты. Потребность в ω-3 и ω-6 полиненасыщенных жирных кислотах в зависимости от возраста. 4.Минорные компоненты пищи. Минеральные вещества пищи. Региональные патологии, связанные с недостатком микроэлементов в пище и воде. 5. Витамины. Классификация и номенклатура витаминов. Алиментарные и вторичные гиповитаминозы и авитаминозы у взрослых и детей. Причины возникновения. Гипервитаминозы. 6. Токсические и вредные компоненты пищи. Алкоголь. Антивитамины. 7. Водорастворимые витамины: В1, В2, В3, РР, В6, В12, Н, фолиевая кислота, С, Р, структура, биологические функции. 8.Жирорастворимые витамины А, Д, Е, К. Структура, биологические функции. 9. Коферменты НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, КоА, Н, пиридоксальфосфат, убихинон, гем и др. 10.Химический состав пищеварительных соков: слюны, желудочного, панкреатического и кишечного соков, желчи. 11. Экзергонические и эндергонические реакции в живой клетке. Структура основных макроэргических соединений: ди- и трифосфонуклеозиды, ацилфосфаты, енолфосфаты, гуанидинфосфаты, тиоловые эфиры. 12. Схема катаболизма основных пищевых веществ и унификации энергетических субстратов. 13. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Пируватдегидрогеназный комплекс. 14. Цикл трикарбоновых кислот Кребса. Последовательность реакций и характеристика ферментов. 15. Дегидрирование субстратов и окисление водорода как источник энергии. Первичные и вторичные дегидрогеназы. 16. Терминальное окисление: убихинон, цитохромы, цитохромоксидаза. Структурная организация цепи переноса электронов и протонов. 17. Окислительное фосфорилирование. Редокс-потенциалы окисляемых субстратов и кислорода.Коэффициент Р/О. 18. Разобщение тканевого дыхания и фосфорилирования: терморегуляторная функция тканевого дыхания. Особенности дыхания бурой жировой ткани и значение для детей младшего возраста. 19.Избирательная проницаемость митохондриальной мембраны для субстратов, АДФ и ФТФ. 20. Связь между путями катаболизма и цепью переноса электронов и протонов. Аллостерические механизмы регуляции цикла лимонной кислоты. 21. Понятие о субстратном фосфорилировании. Примеры. 22. Физиологические механизмы регуляции тканевого дыхания и фосфорилирования, дыхательный контроль. Лабораторный практикум №9 | ||||||||