II. Создание глоссария по теме занятия

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОВЕДЕНИЮ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Модуль II. Введение в обмен веществ. Биологическое окисление.

учебной дисциплины (модуля) «Биохимия»

для специальности 060101 Лечебное дело

курс II семестр 3

Составитель: Артюкова О.А., к.б.н., доцент Рецензент: Лемешко Т.Н., к.б.н., доцент    

Владивосток – 2013 г.

Мотивация: трансформация энергии пищевых веществ в энергию химических связей АТФ необходима для процессов жизнедеятельности. Знание процессов переваривание и усвоения белков, жиров и углеводов дает возможность понимания биохимических основ формирования сбалансированного пищевого рациона и причин патологий, связанных с нарушением процессов питания и пищеварения, развитием гипоэнергетических состояний. Изучение основ общего пути катаболизма позволит получить представление об его биологической универсальности, регулируемости и взаимосвязи с другими метаболическими путями, понимание механизмов кумулирования биологической энергии. Получение знаний об окислительных системах, не связанных с депонированием энергии, которые, тем не менее, являются неотъемлемой частью метаболизма. Специфика внемитохондриального окисления обусловлена необходимостью преобразования трудноокисляемых структур для пластических целей (образование гормонов, желчных кислот и др.), инактивации метаболитов, обезвреживания ксенобиотиков, обновления мембран. Реакции биоокисления в организме сопровождаются образованием токсичных для организма активных форм кислорода (АФК), провоцирующих цепные реакции свободно-радикального окисления биомолекул в клетке и мембранодеструкцию. Освоение вопросов темы позволит оценить эффективность действия компонентов антиоксидантной защиты (ферментов, витаминов, микроэлементов).

Общая цель: закрепить представления о переваривании белков, жиров и углеводов для обеспечения жизнедеятельности человека; научиться применять полученные знания для понимания биохимических основ трансформация энергии пищевых веществ в энергию химических связей АТФ. Закрепить представления о механизмах окислительных процессов в организме, их и патологическом физиологическом значении. Полученные по данной теме знания и умения формируют профессиональные компетенции (ПК-3), необходимые в последующем для изучения вопросов профессиональной направленности.

Конкретные цели и задачи. В результате изучения темы студенты должны:

- знать - пищевые вещества (жиры, белки и углеводы, незаменимые факторы питания); процессы переваривания и ассимиляции основных пищевых веществ, последствия их нарушений; ферменты пищеварения; состав свойства и функции желудочного сока, желчи; метаболизм: анаболические, катаболические и амфиболические реакции. Знать

способы регуляции ключевых ферментов общего пути катаболизма и связь скорости дыхания с энергетическим статусом организма, строение ферментов и коферментов дыхательной цепи, строение и роль витаминов, участвующих в тканевом дыхании, этапы переноса электронов и протонов от дегидрируемых субстратов к кислороду, основные положения, объясняющие механизм сопряжения дыхания и синтеза АТФ, примеры ингибиторов и разобщителей тканевого дыхания и механизмы их действия, роль тканевого дыхания в регуляции теплопродукции в организме. Знать типы и механизмы образования активных форм кислорода (АФК), источники их образования и роль в метаболических процессах, «дыхательный взрыв» в макрофагах и нейтрофилах; вклад в механизмы антибактериальной защиты; роль перекисного окисления липидов (ПОЛ) как фактора, инициирующего обновление гидрофобных структур клетки, опасные эффекты избыточности активных форм кислорода. Основные компоненты и этапы микросомального окисления, физиологическое значение процесса.

- уметь использовать знания о переваривании и усвоении белков, жиров и углеводов для понимания этих процессов в норме и для объяснения симптомов, возникающих при их нарушениях. Уметь интерпретировать результаты исследования желудочного сока. Оценивать значение основных этапов обмена веществ в получении энергии, анализировать этапы трансформации энергии пищевых веществ в энергию макроэргических связей АТФ как основного аккумулятора энергии в организме. Уметь оценивать значение основных этапов обмена веществ в получении энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности, анализировать этапы трансформации энергии пищевых веществ в энергию химических связей АТФ как основного аккумулятора энергии в организме, определять энергетический эффект окисления различных субстратов (в молях АТФ), оценивать эффективность тканевого дыхания как главного механизма синтеза АТФ, прогнозировать последствия действия на организм некоторых лекарственных веществ и ядов, нарушающих тканевое дыхание и синтез. Уметь объяснять молекулярные механизмы образования активных форм кислорода (АФК), роль в метаболических процессах, вклад в механизмы антибактериальной защиты; роль перекисного окисления липидов (ПОЛ) как фактора, инициирующего обновление гидрофобных структур клетки, опасные эффекты избыточности ПОЛ. Объяснять молекулярные механизмы микросомального окисления в процессах биосинтеза и трансформации токсинов и ксенобиотиков в печени.

-владетьмедико-функциональным понятийным аппаратом (терминами): экзергонические и эндергонические реакции, макроэргическая связь, катаболизм, анаболизм, метаболизм, диарея, стеаторея, липемия алиментарная, азотистый баланс, протеолиз, гниение белка, гиперхлоргидрия, гипохлоргидрия, ахлоргидрия, ахилия, АТФ-АДФ цикл, тканевое дыхание, митохондриальная ЦПЭ, окислительное фосфорилирование, сопряжение переноса электронов и синтеза АТФ, коэффициент окислительного фосфорилирования (Р/О), дыхательный контроль, АФК (активные формы кислорода), свободно-радикальное окисление (СРО), ПОЛ (перекисное окисление липидов), АОЗ (антиоксидантная защита), пероксидаза, каталаза, супероксиддисмутаза, мембрано­деструк­ция, антиоксиданты, прооксиданты.

Практическое занятие № 8

Тема: «Пищеварение как начальный этап обмена веществ. Переваривание и всасывание пищевых веществ. Лабораторная работа «Анализ желудочного сока»

( лабораторно-практическое занятие)

Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний:

1. Введение в обмен веществ. Связь организма с окружающей средой.

2. Пищевые вещества (жиры, белки и углеводы, незаменимые факторы питания).

3. Метаболизм: анаболические, катаболические и амфиболические реакции.

Переваривание и всасывание основных пищевых веществ. Ферменты пищеварения. Желчь, состав, свойства, функции.

Ориентировочная основа действия для проведения самостоятельной деятельности

Работа 1. Количественное определение кислотности желудочного сока

При определении кислотности желудочного сока различают

1. Общую кислотность

2. Общую соляную кислоту (Hcl)

3. Свободную соляную кислоту (Hcl)

4. Связанную соляную кислоту (Hcl)

Общая кислотность – это сумма всех кислореагирующих веществ желудочного сока

(соляная кислота, кислые фосфаты), измеряют в мл 0,1 н раствором NaOH, пошедшего на титрование 1 л желудочного сока в присутствии индикатора фенолфталеина. Норма: взрослый человек - 40-60 ммоль/л, новорожденный - 2,8 ммоль/л.

Свободную соляную кислоту (Hcl)измеряют в мл 0,1 н раствором NaOH, пошедшего на титрование 1 л желудочного сока в присутствии индикатора диметиламиноазобензоло (ДААБ). Норма: взрослый человек –20-40 ммоль/л, новорожденный – 0,5 ммоль/л

Связанная соляная кислота (Hcl)находится в солеобразном состоянии с белками и продуктами их переваривания. Норма: 10-20 ммоль/л.

Общая соляная кислота (Hcl) – сумма свободной и связанной соляной кислоты

Принцип метода: определение общей кислотности, общей соляной кислоты (Hcl), свободной и связанной Hcl в одной порции желудочного сока проводится титрованием NaOH с двумя индикаторами: диметиламиноазобензолом (ДААБ) и фенолфталеином

Порядок выполнения работы: В колбочку отмеривают 1 мл профильтрованного желудочного сока, добавляют 1 каплю ДААБ и 2 капли фенолфталеина. При наличии в желудочном соке свободной соляной кислоты раствор в колбе окрашивается в красно-розовый цвет. Титруют свободную Hcl из бюретки 0,1 н раствором NaOH в бюретку до появления оранжевого окрашивания и результат записывают (1-я отметка). Не добавляя щелочи в бюретку, продолжать титрование до появления лимонно- желтого цвета и результат записывают (2-я отметка от нуля). Не добавляя щелочи в бюретку, продолжать титрование до появления розового окрашивания, результат записать (3-я отметка от нуля).

Расчет (при титровании 1 мл желудочного сока).

1-я отметка (оранжевый цвет) соответствует свободной Hcl. Расчет проводится по формуле: Х = А х 1000 х 0,1 где

А – количество 0,1 н NaOH, пошедшего на титрование, мл

1000 – пересчет на 1000 мл желудочного сока

0,1 – количество мг-экв NaOH в 1 мл 0,1 н раствора

3-я отметка (розовый цвет) соответствует общей кислотности желудочного сока.

Расчет проводится по вышеприведенной формуле.

Среднее арифметическое значение между 2-й и 3-й отметкой (лимонный цвет + розовый цвет/2) соответствует общей Hcl.

Расчет проводится по формуле: Связанная Hcl = общая Hcl - свободная Hcl

Клинико-диагностическое значение:

при заболеваниях желудка кислотность может быть нулевой, пониженной и повышенной.

Гиперхлоргидрия - увеличение свободной Hcl и общей кислотности желудочного сока. Наблюдается при язвенной болезни желудка и гиперацидном гастрите

Гипохлоргидрия - уменьшение свободной Hcl и общей кислотности желудочного сока. Наблюдается при гипоацидном гастрите

Ахлоргидрия - отсутствие свободной Hcl и значительное снижение общей кислотности желудочного сока. Наблюдается при раке желудка и хроническом гастрите

Ахилия – полное отсутствие соляной кислоты и пепсина. Наблюдается раке желудка и злокачественном малокровии

Работа 2. Патологические составные части желудочного сока и их обнаружение

Принцип метода: Лактат в присутствии фенолята железа (реакция Уффельмана), окрашенного в фиолетовый цвет, образует лактат железа желто-зеленого цвета

Порядок выполнения работы: 20 капель 1% раствора фенола + 2 капли 1% раствора хлорного железа (реактив Уффельмана) + 5 капель патологического желудочного сока до появления желто-зеленого цвета.

Клинико-диагностическое значение: соляная кислота обладает бактерицидным действием.При ахлоргидрии под влиянием микроорганизмов в желудке развиваются процессы брожения и накапливается молочная кислота (патологический компонент).

I. Заполнить таблицу: « Характеристика протеолитических ферментов ЖКТ»

Место синтеза	Место действия	Оптимум рН	Активация протеиназ
Профермент	Активатор	Активный фермент
					Пепсин
					Трипсин
					Химотрипсин
					Эластаза
					Карбоксипептидазы
					Аминопептидазы

II. Создание глоссария по теме занятия

Практическое занятие № 9

Тема: «Общие пути катаболизма: окислительное декарбоксилирование пирувата,

цитратный цикл» (семинар)

Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний:

1. Специфические и общие пути катаболизма.

2. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: строение пируватдегидрогеназного комплекса (ферменты, коферменты, витамины).

3. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса): последовательность реакций и-характеристика ферментов. Реакция субстратного фосфорилирования в цикле лимонной кислоты, макроэргические соединения. Энергетическая и пластическая функции цикла Кребса.

4. Регуляция активности пируватдегидрогеназного комплекса и цикла лимонной кислоты.

Задания для СРС во внеучебное время:

I. Заполнить таблицы (использовать материалы учебника, лекции)

«Пируватдегидрогеназный комплекс»

Фермент	Кофермент	Витамин
Пируватдекарбоксилаза (Е1)
Дигидролипоилтрансацетилаза (Е2)
Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3)

«Регуляция общего пути катаболизма»

Регуляторные ферменты ОПК	Активаторы	Ингибиторы

II. Задания для самоконтроля подготовки к практическому занятию (тесты):

1.Выберите один неправильный ответ. Общий путь катаболизма (ОПК):

а) включает реакции окислительного декарбоксилирования пирувата и ЦТК

б) образование в ОПК первичных доноров для ЦПЭ

в) метаболиты ОПК могут участвовать в анаболических процессах

г) реакции ОПК происходят в цитозоле клетки

д) АТФ образуется в результате окисления в ЦПЭ атомов водорода, поступающих из ОПК

2. Выберите один неправильный ответ. Пируватдегидрогеназный комплекс:

а) находится в матриксе митохондрий

б) в качестве одного из коферментов содержит тиаминдифосфат

в) превращает пируват в оксалоацетат

г) инактивируется при высокой концентрации НАДН

3. Для функционирования ПДГ- комплекса необходимы все коферменты, кроме:

а) HS-КоА б) ТДФ в) Пиридоксальфосфат г) НАД д) ФАД

4. При превращении 1 моля ацетил-КоА в цикле Кребса до СО₂ и Н₂О образуется:

а) 3 моля АТФ б) 10 молей АТФ

в) 12 молей АТФ г) 24 моля АТФ

д) 38 молей АТФ

5. Реакции общего пути катаболизма ускоряются под влиянием всех факторов, кроме:

а) Са²⁺ б) АДФ в) НАДН г) цитрата д) пирувата

6. Установите правильную последовательность ферментов ЦТК.

а) Изоцитратдегидрогеназа

б) Сукцинатдегидрогеназа

в) Малатдегидрогеназа

г) α-кетоглутаратдегидрогеназа

д) Цитратсинтаза

е) Фумаратгидратаза

7. Выберите правильные ответы. Активаторами изоцитратдегидрогеназы являются

а) АТФ б) Цитрат в) Ионы Mg²⁺ г) АДФ д) Пируват

8. Установите соответствие.

Фермент Кофермент

1. Пируватдекарбоксилаза а) НАД

2. Сукцинатдегидрогеназа б) КоА

3. Малатдегидрогеназа в) КоQ

г) ТДФ

9. Выберите один неправильный ответ. α-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс:

а) состоит из 3 ферментов и 5 коферментов

б) катализирует образование сукцинил-КоА

в) катализирует реакцию декарбоксилирования

г) ингибируется при высоком отношении НАДН/НАД⁺

д) содержит пиридоксальфосфат

10. Выберите правильные ответы. Скорость реакций цикла Кребса увеличивается при:

а) гипоксии

б) увеличении концентрации АДФ

в) увеличении концентрации НАД⁺

г) увеличении концентрации сукцинил-КоА

д) уменьшении поступления глюкозы в клетку

II. Создание глоссария по теме занятия

Практическое занятие № 10

Тема: «Тканевое дыхание. Компоненты и организация дыхательной цепи.

Качественные реакции на витамины В1 и В2»

(лабораторно-практическое занятие)

Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний:

1. Биологическое окисление. Классификация оксидоредуктаз: оксидазы, дегидрогеназы, пероксидазы, оксигеназы.

2. Организация дыхательной цепи митохондрий: мультиферментные комплексы, переносчики электронов.

3. Хемиосмотическая теория синтеза АТФ. Образование и использование электрохимического потенциала (DmН+). Протонная АТФ-аза и транспортные системы митохондрий.

4. Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. Дыхательный контроль.

5. Ингибиторы дыхательной цепи и разобщители с окислительным фосфорилированием.

6. Энергетический обмен и теплопродукция.

Ориентировочная основа деятельности студентов для проведения лабораторной работы:

Работа №1. Качественная реакция на витамин В₁ (тиамин)

Принцип метода. Реакция основана на способности тиамина (В₁) окисляться в щелочной среде под действием красной кровяной соли (феррицианид калия, K₃Fe(CN)₆) в тиохром, который обладает в ультрафиолетовых лучах сине-голубой флюоресценцией.

Порядок выполнения работы: В пробирку наливают 1 каплю 5% раствора тиамина (витамина В₁), прибавляют 5-10 капель 10% раствора NaOH, 1-2 капли 5% раствора K₃Fe(CN)₆ и взбалтывают. Прогрев флюороскоп в течение 5-10 мин., наблюдают сине-голубую флюоресценцию при облучении пробирки с раствором ультрафиолетовыми лучами. В выводах написать структурную формулу кофермента и указать связь с функционированием пируватдегидрогеназного комплекса и ЦТК.

Клинико-диагностическое значение: витамин В₁ в виде своего пирофосфорного эфира (кофермент ТДФ) в организме человека в комплексе с другими коферментами – липоевой кислотой, Ко-А, НАД, ФАД – входит в состав полиферментного комплекса, осуществляющего окислительное декарбоксилирование α-кетокислот (в первую очередь, пировиноградной, а также α-кетоглутаровой), в результате чего образуется ацетил-КоА, который вступает в цикл трикарбоновых кислот (общий путь катаболизма). При недостаточном поступлении витамина В₁ в организм окисление пирувата нарушается, что приводит к развитию гипоэнергетических состояний и накоплению α-кетокислот в тканях. Авитаминоз В₁ вызывает характерное поражение сердечно-сосудистой и периферической нервной системы, известное как заболевание «бери-бери».

Работа №2. Качественная реакция на витамин В₂ (рибофлавин)

Принцип метода. Окисленная форма витамина В₂ представляет собой желтое флюоресцирующее в ультрафиолетовых лучах вещество. Реакция на витамин В₂ основана на способности его легко восстанавливаться, при этом витамин В₂ изменяет свои физико-химические свойства. Источником водорода служит реакция взаимодействия соляной кислоты с металлическим цинком.

Порядок выполнения работы: В пробирку наливают 10 капель 0,025% раствора витамина В₂, добавляют 5 капель Hcl (конц.) и 1 зернышко металлического Zn.

Выделяющийся водород восстанавливает рибофлавин (раствор желтого цвета) через родофлавин (раствор розового цвета) в лейкофлавин (бесцветное соединение).

Сравните разные формы витамина В₂ по флюоресценции в ультрафиолетовых лучах.

В выводах написать восстановленную и окисленную формулу кофермента и указать связь с функционированием дыхательной цепи митохондрий.

Клинико-диагностическое значение: Витамин В₂ (рибофлавин) входит в состав коферментов флавиновых ферментов (ФАД и ФМН), которые участвуют в биологическом окислении, катализируя реакции дегидрирования. Типичным субстратом для флавиновых ферментов в процессе биологического окисления служит НАДН₂. При недостаточности рибофлавина в организме человека нарушаются окислительно-восстановительные процессы, что влечет возникновение характерных признаков гипо –и авитаминозов (поражение слизистых ротовой полости и губ, помутнение хрусталика, выпадение волос и др.).

Задания для СРС во внеучебное время:

I. Заполнить таблицы (использовать материалы учебника, лекции)

«Митохондриальная цепь переноса электронов»

Название субстрата- компонента ЦТК, подвергающегося реакции окисления	Кофермент - акцептор водорода	Р/О цепи переноса электронов и протонов
1. 2. 3. 4.

II. Зарисовать схему: «Митохондриальная дыхательная цепь»

Дата добавления: 2015-10-23