Тема: Аэробные пути окисления глюкозы

ЦЕЛЬ: Усвоить общую схему дихотомического пути окисления глюкозы, химизм и энергетическое значение каждого этапа, уметь подсчитать энергетический эффект полного окисления глюкозы. Знать биологическое значение пентозофосфатного (прямого) пути окисления глюкозы, химизм процесса.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Дихотомический путь окисления глюкозы. Этапы окисления в аэробных условиях.

2. Характеристика гликолитического этапа окисления глюкозы, отличие от анаэробного гликолиза, судьба отщепляемого водорода. Биологическая роль челночных механизмов.

3. Напишите реакции глицерофосфатного и малатаспартатного челночных механизмов, обозначьте локализацию в клетке соответствующих реакций.

4. Общие пути катаболизма (окисление пирувата, цикл трикарбоновых кислот, их связь с дыхательной цепью).

5. Энергетический эффект полного (до СО₂ и Н₂О) окисление глюкозы в аэробных условиях. Способы аккумуляции энергии в макроэргических связях АТФ.

6. Для синтеза одинакового количества АТФ в анаэробных условиях сгорает значительно большее количество глюкозы, чем в присутствии кислорода. Сопоставьте эти затраты. Объясните причины различий.

7. При переходе от анаэробных условий к аэробным тормозится гликолиз. Назовите и объясните это явление.

8. Прямое окисление глюкозы (пентозофосфатный путь, апотомический путь). Окислительный этап образования пентоз, химизм реакций, ферменты, коферменты.

9. Неокислительный этап образования пентоз, ферменты, коферменты, связь с гликолизом.

10. Биологическое значение пентозофосфатного пути окисления глюкозы, в каких органах и тканях он протекает?

11. В печени активно работают два аэробных процесса распада глюкозы. Назовите их. Является ли их существование дублированием? Ответ аргументируйте.

12. Составьте схемы аэробного гликолиза и пентозофосфатного пути окисления глюкозы и решите следующие задачи:

1. В процессе метаболизма глюкозы образуется фруктозо-1,6-дифосфат.

А) Сколько молекул АТФ образуется при его катаболизме до пирувата (аэробное и анаэробное окисление), в чём причина различий?

Б) Укажите реакции, которые приводят к образованию АТФ на этом этапе.

В) Сколько молекул АТФ образуется при его окислении до СО₂ и Н₂О: всего, путём субстратного фосфорилирования, при окислительном фосфорилировании?

2. Сколько молекул АТФ образуется при аэробном дихотомическом окислении 10 молекул глюкозы: а) при действии глицерофосфатного челночного механизма, б) при действии малатаспартатного челночного механизма?

3. Сколько окислительно-восстановительных реакций протекает в ходе: а) аэробного, б) анаэробного гликолиза? Назовите эти реакции.

4. 12 молекул глюкозы подверглось окислению пентозофосфатным путём.

А) Сколько молекул НАДФ⁺ восстановится?

Б) Сколько молекул СО₂ образуется в окислительном этапе?

В) В чём различие функционирования НАД⁺ и НАДФ⁺, какой витамин входит в молекулу этих коферментов, какова их преимущественная локализация в клетке?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Обнаружение метаболитов гликолиза в безбелковом мышечном экстракте.

1. Получение безбелкового экстракта из мышц.

Взять 5 – 10 г мышечной ткани, измельчить, тщательно растереть, прибавить 10 – 20 мл насыщенного раствора сернокислого аммония (осаждение белков). Полученный экстракт профильтровать в пробирку или колбу.

2. Открытие триозофосфатов.

В пробирку наливают 0,5 мл безбелкового мышечного экстракта, 0,5 мл 2 Н раствора NaOH, смешивают и оставляют стоять при комнатной температуре в течение 5 минут: триозофосфаты подвергаются гидролизу, в результате которого отщепляется неорганический фосфор. Открытие неорганического фосфора: в пробу добавляют 0,5 мл 2 Н раствора HCl, 0,5 мл 1% раствора молибденовокислого аммония и 0,5 мл 1% раствора аскорбиновой кислоты. Содержимое пробирки тщательно перемешивают и помещают пробирку в кипящую водяную баню на 5 минут. Жидкость приобретает синюю окраску, обусловленную наличием в ней фосфора. Тёмно-синий цвет объясняется образованием фосфорномолибденовой кислоты, которая восстанавливается аскорбиновой кислотой, превращаясь в молибденовую синь.

3. Открытие фруктозодифосфата при помощи реакции Селиванова.

В пробирку вносят 0,5 мл безбелкового мышечного экстракта и 2 мл реактива Селиванова (раствор резорцина в концентрированной соляной кислоте). Содержимое пробирки хорошо перемешивают и пробирку помещают в кипящую водяную баню на 5 – 10 минут. Жидкость окрашивается в вишнёво-красный цвет, интенсивность которого зависит от концентрации фруктозодифосфата в экстракте.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ. Основная:

1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. Учебник – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 327-333, 343-357.

2. Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 333-343, 358-364, 350-355.

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 237-241, 256-260.

4. Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 88-93, 104-109.

5. Лекционный материал.

Дополнительная литература:

1. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами /Под ред. Члена-корренспондента РАН, проф. Е.С. Северина, проф. А.Я. Николаева. М.: ГЭОТАР-МЕД. 2001. -448 с.: ил. – (XXI век).

2. Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.