Студент должен знать:
1 Элементы химической термодинамики. Первый и второй законы термодинамики. Понятие об энергии Гиббса.
2 Суть и механизм окислительно-восстановительных реакций.
3 Строение коферментов NAD+, NADP+, FAD их роль и механизм участия в окислительно-восстановительных реакциях.
Студент должен уметь:
1 Выполнять качественные реакции на субстраты энергетического обмена.
Структура занятия
Теоретическая часть
1.1 История развития учения о биологическом окислении (БО). Взгляды А. Лавуазье, М. В. Ломоносова, Ф. Шейнбайна, А. Н. Баха, К. Энглера, В. И. Палладина, Г. Виланда.
1.2 Теория перекисных соединений Баха-Энглера, ее суть и критический анализ.
1.3 Теория Палладина-Виланда, ее суть и критический анализ.
1.4 Дальнейшее развитие учения о биологическом окислении. Современные представления о биологическом окислении. Принципы преобразования и передачи энергии в живых системах. Окислительно-восстановительные реакции, окислительно-восстановительный потенциал. Макроэргические соединения, строение АТФ, причины макроэргичности.
1.5 Субстраты биологического окисления. Схема образования субстратов из углеводов, липидов, белков. Этапы биологического окисления – цитоплазматический и митохондриальный. Ферменты, коферменты биологического окисления – NAD+-, NADP+-, FAD- и FMN-зависимые дегидрогеназы.
1.6 Строение и функции митохондрии. Сравнительная характеристика мембран митохондрий. Ферментный состав различных компартментов.
1.7 ЦТК – цикл трикарбоновых кислот (Кребса) как общий конечный пункт утилизации субстратов биологического окисления. История открытия. Последовательность реакций, ферменты, коферменты. Субстратное фосфорилирование. Регуляция ЦТК. Значение ЦТК (пластическая, энергетическая и регуляторная роль).
1.8 Витамины PP, B2. Строение и роль в энергетическом обмене.
Практическая часть
2.1 Решение задач.
2.2 Лабораторные работы.
2.3 Проведение контроля конечного уровня знаний.
Задачи
1 БО у высших организмов сопряжено:
а) с переносом протонов; б) образованием воды; в) функцией митохондрий; г) переносом электронов; д) прямым потреблением кислорода?
2 В митохондриях:
а) образуются липопротеиды крови; б) протекает гидролиз макромолекул; в) происходит окислительное фосфорилирование; г) синтезируются стероиды; д) гидролизуются лекарства?
3 Какие из этапов ЦТК обеспечивает наибольший выход АТФ:
а) изоцитрат ® малат; б) изоцитрат ® a-КГ; в) a-КГ ® ЩУК; г) сукцинат® фумарат; д) сукцинат ® ЩУК?
4 При окислении 1 г жира образуется больше энергии, чем при распаде углеводов и белков, потому что:
а) липиды образуютбольшееколичествоацетил-КоА,чем необходимо для ЦТК;
б) ткани, утилизирующие липиды, выделяют больше тепла, чем ткани, утилизирующие углеводы;
в) атомы углерода в липидах "более восстановлены", чем в белках и углеводах;
г) окислительный метаболизм липидов протекает более полно;
д) молекулярный вес липидов больше, чем углеводов?
5 Какой из следующих биологических процессов потребляет наибольшее количество энергии:
а) анаэробный гликолиз; б) фиксация углекислого газа; в) протеолиз; г) биосинтез белка; д) аэробное (окислительное) фосфорилирование; е) биосинтез липидов?
6 Какие из указанных соединений являются макроэргическими:
а) фосфокреатин; б) фосфоенолпируват; в) АМФ; г) АДФ; д) АТФ; е) аденозин?
Лабораторные работы
Лаборатоpная работа № 1. Открытие некоторых субстратов ЦТК (лимонной и янтаpной кислот)
Принцип метода. Ди- и трикарбоновые кислоты, карбоксильные группы которых расположены рядом, при взаимодействии с резорцином и концентрированной серной кислотой образуют флюоресцирующие в ультрафиолетовом свете продукты.
ВНИМАНИЕ! Соблюдать меры безопасности при работе с источником ультрафиолетового излучения, концентрированной серной кислотой и нагреванием на спиртовке.
Ход работы. В две пробирки добавляют по 1 капле воды (избыток воды мешает реакции) и растворяют: в 1-й – несколько кристаллов цитрата, а во
2-й – янтарной кислоты. Затем в обепробиркивносят по 10–12 капель концентрированной серной кислоты и несколько кристаллов резорцина. Содержимое пробирок осторожно нагревают (но НЕ КИПЯТЯТ!) до появления окраски желтого цвета. К охлажденнымпробиркамдобавляют по 20 капель дистиллированнойводы и наблюдаютвультрафиолетовом свете флюоресценцию: голубую – в пробирке с цитратом и зеленую – с сукцинатом.
Выводы по результатам работы.
Лаборатоpная работа № 2. Качественное обнаружение цитохромоксидазы.
Принцип метода. Цитохромоксидаза, содержащаясявскелетной мышце, обесцвечивает 2,6-дихлорфенолиндофенол (2,6-ДХФИФ, краска Тильманса), переводя его в восстановленную форму (см. уравнение).
Ход работы. 1 г свежих скелетных мышц, освобожденных от жировой ткани, тщательно растирают в ступке в течение 10мин. Мышечную кашицу фильтруют через слой марли и многократно промывают твердый осадок дистиллированной водой до обесцвечивания промывных вод.
На мышечную кашицу, отжатую между листами фильтровальной бумаги, капают 2-3 капли раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола и наблюдаютего обесцвечивание, связанное с активностьюцитохромоксидазы мышечной ткани (восстановление краски Тильманса в лейкоформу).
Выводы по результатам работы.
Рекомендуемая литература
Основная
1 Материал лекций.
2 Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. С. 213–220; 1998. С. 345–353.
3 Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 199–221.
Дополнительная
4 Марри Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1. С. 111–126.
5 Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 403–415.
6 Ленинджер А. Основы биохимии. М.: Мир, 1985. Т. 2. С. 477–507.
Занятие 6
Пути потребления кислорода в организме. Тканевое дыхание. Окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление
Цель занятия: сформулировать современные представления о механизмах получения, депонирования и утилизации энергии в живых организмах, путях потребления кислорода в организме в норме и при патологии.
