Студент должен знать:
1 Цикл Кребса – реакции, ферменты, энергетический баланс, регуляция.
2 Молекулярные механизмы транспорта веществ через биологические мембраны.
Студент должен уметь:
1 Выполнять колориметрический анализ.
Структура занятия
Теоретическая часть
1.1 Пути обмена глюкозо 6-фосфата в тканях (схема углеводного обмена в организме).
1.2 Анаэробное расщепление углеводов – гликолиз, гликогенолиз (ферменты, реакции). Киназные реакции гликолиза. Субстратное фосфорилирование.
1.3 Спиртовое брожение (ферменты, реакции). Сходство и отличие анаэробного гликолиза и спиртового брожения.
1.4 Метаболизм этанола в организме. Механизм токсического действия этанола и пути детоксикации (алкоголь ДГ, МЭОС и др.).
1.5 Аэробный гликолиз. Окислительное декарбоксилирование ПВК (ферменты, реакции). Строение полиферментного комплекса ПВК ДГ.
1.6 Регуляция гликолиза и гликогенолиза. Эффект Пастера (сущность и механизм).
1.7 Энергетический баланс окисления углеводов.
1.8 Витамин B1. Строение, роль в обмене, картина гипо- и авитаминоза.
Практическая часть
2.1 Решение задач.
2.2 Лабораторная работа.
Задачи
1 В процессе гликолиза за 1 час образуется 10 мкмоль лактата на 1 г ткани. Каким будет энергетическийвыход (числомкмоль АТФ), если в системе субстратом является только глюкоза?
2 Больной алкоголизмом очень мало потребляетпищи,однако при этом энергетический баланс клеток нарушен мало. Почему?
3 Спортсмен пробежал 2 км из 10 км дистанции.
а) Какие из перечисленных ниже веществ явились основнымисточником энергии на двух километрах пути спортсмена?
б) Составьте метаболический путь, обеспечивающий энергией работу мышц в этих условиях, выбрав из предложенных ниже метаболитов необходимые:
| 1) ацетил-КоА; | 6) пируват; | 11) 3-фосфоглицерат; |
| 2) Г-6-Ф; | 7) жирные кислоты; | 12) ацетоацетил-КоА; |
| 3) Ф-1,6-дФ; | 8) ТГ; | 13) лактат; |
| 4) 2-фосфоглицерат; | 9) 3-ФГА; | 14) фосфоенолпируват. |
| 5) глюкоза; | 10) NADH+ + H+; |
4 Грибник заблудился и целый день бродил по лесу, не имея еды. Вечером местный житель сообщил ему, что в двух километрах находится железнодорожная станция и нужно поторопиться на поезд,который будет через полчаса. Грибник успел на поезд.
а) Какие из перечисленных ниже веществ явились основнымисточником энергии на двух километрах пути грибника?
б) Составьте метаболический путь, обеспечивающий энергией работу мышц в этих условиях, выбрав из предложенных ниже метаболитов необходимые:
| 1) ацетил-КоА; | 6) пируват; | 11) 3-фосфоглицерат; |
| 2) Г-6-Ф; | 7) жирные кислоты; | 12) ацетоацетил-КоА; |
| 3) Ф-1,6-дФ; | 8) ТГ; | 13) лактат; |
| 4) 2-фосфоглицерат; | 9) 3-ФГА; | 14) фосфоенолпируват. |
| 5) глюкоза; | 10) NADH+ + H+; |
5 Какие из последующих кофакторов или их производныхнеобходимы для перехода пирувата в CH3-CO~S-КоА:
| а) аскорбат; | г) KoQ; | ж) FAD; | к) HS-КоA? |
| б) NAD+; | д) витамин А; | з) липоеваякислота; | |
| в) ТПФ; | е) цитохром P450; | и) цитохром b5; |
6 Развитие ацидоза при сильнойфизическойнагрузкеможно объяснить увеличением содержания:
| а) NADH в мышце; | в) АТФ в мышце; | д) NAD+ в крови; |
| б) лактата в крови; | г) пирувата в крови; | е) кислорода в мышце? |
7 Какой будет концентрация этилового спирта в кровивзрослого человека, если в толстом кишечнике распалось 8,8 г крахмала? Дайте характеристику этанолокисляющим системам организма человека.
8 УДФ-глюкоза необходима для:
| а) синтеза гликогена; | в) синтеза Г-6Ф; | д) метаболизма этанола; |
| б) разветвления гликогена; | г) метаболизма галактозы; | е) метаболизма фруктозы? |
Лабораторная работа. Определение содержания глюкозы в крови по цветной реакции с орто-толуидином
Принцип метода. Глюкоза при нагревании с о-толуидином в кислой среде дает сине-зеленое окрашивание,интенсивность которого прямо пропорциональна концентрации глюкозы и определяется на фотоэлектроколориметре (см. уравнение).
С о-толуидином реагируют все альдегиды, однако их содержание в крови невелико, поэтому метод позволяет определить практически одну глюкозу.
ВНИМАНИЕ! Соблюдать меры безопасности при работе с орто-толуидином и кипячением на водяной бане.
Ход работы. В две центрифужные пробирки наливают по 0,9 мл 3 %-го раствора ТХУ, затем в одну из них вносят 0,1 мл крови, взятой из пальца (или сыворотки), а в другую – 0,1 мл стандартногораствора глюкозы (5,5 ммоль/л). Содержание пробирок перемешивают и центрифугируют 10 мин при 3000 об/мин.
Полученный супернатант (надосадочную жидкость) переливают в чистую сухую пробирку, из которой по 0,5 мл надосадочной жидкости из каждой пробирки вносят в обычные сухие пробирки, добавляют по 4,5 мл ортотолуидинового реактива.
Пробирки закрывают фольгой и помещают в кипящую водяную баню точно на 8 мин. Необходимо следить, чтобы вода в бане непрерывно кипела. Вынимают пробирки и охлаждают их водопроводной водой до комнатной температуры. Затем на фотометре измеряют оптическую плотность проб в кюветах на 10 мм против воды с красным светофильтром (620 нм).
Расчет. Содержание глюкозы в опытной пробе рассчитывают по стандартному раствору глюкозы по формуле
C оп = C ст (E оп/ E ст),
где С оп – концентрация глюкозы в крови в пробе, ммоль/л;
С ст – концентрация глюкозы в стандартной пробе (5,5 ммоль/л);
Е оп – оптическая плотность пробы;
Е ст – оптическая плотность стандарта глюкозы.
Норма. Нормальное содержание глюкозы в кровичеловека колеблется в пределах 3,33–5,55 ммоль/л(60–100 мг%).
Клинико-диагностическое значение. Увеличение содержания глюкозы в крови (гипергликемия) наблюдается при сахарном диабете, остром панкреатите, панкреатических циррозах, эмоциональных стрессах, после эфирного наркоза, обильного приема углеводов с пищей, а также при повышении гормональной активности ряда желез (щитовидной, гипофиза, коркового и мозгового слоя надпочечников).
Снижение уровня глюкозы в крови (гипогликемия) отмечается при поражении паренхимы печени, нарушении ферментативной активности при распаде гликогена; гипофункции щитовидной железы, надпочечников, гипофиза, передозировке инсулина при лечении сахарного диабета, нарушении всасывания углеводов, отравлениях фосфором, бензолом, хлороформом, при недостатке приема с пищей углеводов, после больших потерь крови.
Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагностическую оценку.
Рекомендуемая литература
Основная
1 Материал лекций.
2 Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. С. 244–254; 1998. С. 327–353.
3 Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 199–231.
Дополнительная
4 Марри Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1. С. 181–189.
5 Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 299–334.
6 Ленинджер А.Л. Основы биохимии. М.: Мир, 1985. Т. 2. С. 439–476.
Занятие 10
Тканевой обмен углеводов.
Регуляция уровня глюкозы в крови
Цель занятия: сформировать представления о путях метаболизма глюкозы, молекулярных и физиологических механизмах регуляции уровня глюкозы.
