Раздел программы: Обмен углеводов. Тема: Начальные этапы обмена углеводов. Анаэробное окисление глюкозы (гликолиз). Глюконеогенез.
ЦЕЛЬ: Проверить знания студентов по химической структуре и свойствам углеводов. Изучить источники и пути использования глюкозы и других сахаров. Изучить анаэробный путь распада глюкозы, уметь написать химические реакции превращения глюкозы в молочную кислоту. Изучить механизм образования глюкозы из неуглеводных источников.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.
Определение класса химических соединений ‘‘Углеводы’’ и их классификация.
Моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, рибоза, дезоксирибоза), дисахариды (мальтоза, сахароза, лактоза), гомополисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза), гетерополисахариды (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин), их строение, свойства, биологическое значение.
Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте, ферменты, участвующие в этом процессе, их локализация, механизм всасывания углеводов.
Источники глюкозы и пути её использования (составьте общую схему). Биологическая роль гексокиназной реакции (‘‘ловушка глюкозы’’).
Схема и стадии гликолитического распада глюкозы. Химизм реакций гликолиза, характеристика ферментов.
Макроэргические соединения гликолиза, их энергетическая характеристика.
Энергетический эффект гликолиза, способы образования АТФ, субстратное фосфорилирование. Биологическое значение гликолиза в различных тканях и органах.
Что такое гликолитическая оксидоредукция, напишите реакции, составляющие этот процесс, биологическая роль в регенерации цитозольного НАД+.
Регуляции гликолиза, регуляторные ферменты.
Характеристика лактатдегидрогеназы и её изоферментов в тканях, диагностическое значение определения изоферментов в сыворотке крови.
Химизм спиртового брожения, его роль.
Глюконеогенез. Обходные реакции глюконеогенеза, причины их существования. Характеристика ферментов. Химизм процесса.
Возможные предшественники глюкозы.
Судьба молочной кислоты и недоокисленных продуктов в скелетных мышцах. Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл, значение для глюконеогенеза.
Глюконеогенез из аминокислот. Гликогенные аминокислоты, места вхождения их в процесс синтеза глюкозы.
Регуляция глюконеогенеза. Сопоставить с регуляцией гликолиза.
Глюкокортикостероиды, их роль в регуляции глюконеогенеза.
  АТФ АДФ
Г   люкоза Глюкозо-6-фосфат Фруктозо-6-фосфат
1 2
А  ТФ АДФ ДАФ 2НАД+ 2НАДН•Н+
4 5
 Фркутозо-1,6-дифосфат ГАФ (2)
3 4 6
2АДФ 2АТФ
2H3PO4
 1.3-дифосфоглицерат (2) 3-фосфоглицерат (2)
7 8
Н2О (2) 2АДФ 2АТФ
2-фосфоглицерат (2) Фосфоенолпируват (2)
8 9 10
  2НАДН•Н+ 2НАД+
 Пируват (2) Лактат (2)
10 11
Пользуясь схемой гликолиза, ответьте на вопросы:
А) назовите ферменты, обозначенные цифрами,
Б) укажите реакции первой и второй стадии гликолиза,
В) укажите реакции, обеспечивающие гликолитическую оксидоредукцию,
Г) укажите реакции, в которых происходит субстратное фосфорилирование,
Д) назовите макроэргические соединения,
Е) подберите реакции по соответствующим типам превращения субстратов: 1- фосфорилирование, 2- альдольное расщепление, 3- изомеризация, 4- дегидратация, 5- дегидрирование.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
Количественное определение молочной кислоты в сыворотке крови и качественное обнаружение в мышцах с помощью реакции Уффельмана.
Принцип метода: Молочная кислота в присутствии фенолята железа (реакция Уффельмана), окрашенного фиолетовым цветом, образует лактат железа жёлто-зелёного цвета.
3 C6H5OH + FeCl3 (C6H50)3Fe + 3 HCl
фенол фенолят железа
H H
| |
( C6H5O)3Fe + 3 CH3 – C – COOH (CH3 – C – COO)3Fe + 3 C6H5OH
| |
Фенолят железа OH OH фенол
молочная кислота лактат железа
порядок выполнения работы. В центрифужную пробирку вносят 2 мл сыворотки крови, добавляют 1 мл 10% ТХУ (на холоду!) для осаждения белков. Через 10 минут центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 минут. К 1 мл центрифугата добавляют 1 мл 1% раствора фенола и 0,5 мл 1% раствора хлорида железа. Через 15 минут колориметрируют на ФЭКе (фильтр 425) против воды. Расчёт ведут по калибровочному графику.
2 г мышечной ткани растирают в ступке, добавляют 2 мл 10% ТХУ, через 10 минут пробу центрифугируют (3000 об/мин в течение 10 минут). К 1 мл центрифугата добавляют 1 мл раствора фенола и 0,5 мл раствора хлорида железа. Наблюдают появление жёлто-зелёного окрашивания.
Клинико-диагностическое значение. У здорового человека в артериальной крови содержится 3 – 7 мг%, в венозной 5 – 20 мг% молочной кислоты. содержание молочной кислоты в крови увеличивается при усиленной мышечной работе, сердечной недостаточности, пневмонии и легочной недостаточности, других видах гипоксии. Определённое значение имеет определение молочной кислоты при диагностике некоторых злокачественных заболеваний.
ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ. Основная:
Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 169-187, 319-321, 327-335, 338-343.
Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 298-315, 333-350.
Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 232-237, 241-246, 255-256.
Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 87-93, 100-103.
Лекционный материал.
Дополнительная литература:
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).
Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.
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.
Дихотомический путь окисления глюкозы. Этапы окисления в аэробных условиях.
Характеристика гликолитического этапа окисления глюкозы, отличие от анаэробного гликолиза, судьба отщепляемого водорода. Биологическая роль челночных механизмов.
Напишите реакции глицерофосфатного и малатаспартатного челночных механизмов, обозначьте локализацию в клетке соответствующих реакций.
Общие пути катаболизма (окисление пирувата, цикл трикарбоновых кислот, их связь с дыхательной цепью).
Энергетический эффект полного (до СО2 и Н2О) окисление глюкозы в аэробных условиях. Способы аккумуляции энергии в макроэргических связях АТФ.
Для синтеза одинакового количества АТФ в анаэробных условиях сгорает значительно большее количество глюкозы, чем в присутствии кислорода. Сопоставьте эти затраты. Объясните причины различий.
При переходе от анаэробных условий к аэробным тормозится гликолиз. Назовите и объясните это явление.
Прямое окисление глюкозы (пентозофосфатный путь, апотомический путь). Окислительный этап образования пентоз, химизм реакций, ферменты, коферменты.
Неокислительный этап образования пентоз, ферменты, коферменты, связь с гликолизом.
Биологическое значение пентозофосфатного пути окисления глюкозы, в каких органах и тканях он протекает?
В печени активно работают два аэробных процесса распада глюкозы. Назовите их. Является ли их существование дублированием? Ответ аргументируйте.
Составьте схемы аэробного гликолиза и пентозофосфатного пути окисления глюкозы и решите следующие задачи:
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?
Сколько молекул АТФ образуется при аэробном дихотомическом окислении 10 молекул глюкозы: а) при действии глицерофосфатного челночного механизма, б) при действии малатаспартатного челночного механизма?
Сколько окислительно-восстановительных реакций протекает в ходе: а) аэробного, б) анаэробного гликолиза? Назовите эти реакции.
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.
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.
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.
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:
Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. Учебник – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 327-333, 343-357.
Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 333-343, 358-364, 350-355.
Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 237-241, 256-260.
Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 88-93, 104-109.
Лекционный материал.
Дополнительная литература:
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).
Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.
Тема: Обмен гликогена, обмен дисахаридов. Сахар крови, регуляция углеводного обмена
ЦЕЛЬ: Знать физиологическое значение запасания и мобилизации гликогена в печени и мышечной ткани. Иметь представление о некоторых врождённых нарушениях обмена гликогена, галактозы и фруктозы. Ознакомится с методом количественного определения глюкозы крови, усвоить клиническое значение этого теста.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ
Источники и пути использования глюкозы. Глюкозо-6-фосфат как центральный метаболит. Составьте схему получения глюкозо-6-фосфата и путей его использования.
Структура гликогена и его биосинтез в клетках печени и мышц. Какой гормон стимулирует биосинтез гликогена?
Мобилизация гликогена, последовательность реакций, ферменты, отличительные особенности процесса в печени и мышцах, биологическая роль мобилизации гликогена в этих органах. Какие гормоны стимулируют распад гликогена в печени?
Врождённые нарушения обмена гликогена. Гликогенозы и агликогенозы, клинические проявления этих заболеваний, недостаточность каких ферментов является причиной гликогеноза (I – IX типов)?
Взаимопревращение сахаров. Источники галактозы и фруктозы, усвоение этих сахаров. Напишите превращение галактозы в УДФ-галактозу, а затем в УДФ-глюкозу. Какие ферменты катализируют эти превращения? Что такое галактоземия? В чём её причина? Каковы возможные последствия этого заболевания для организма? Как лечить ребёнка, страдающего галактоземией?
Механизм утилизации фруктозы в печени, возможные нарушения этого обмена. Наследственная непереносимость фруктозы, её причина, последствия для организма ребёнка, как лечить больного?
Глюкоза крови: факторы, влияющие на её уровень. Сахарная нагрузка, её значение в диагностике нарушений регуляции обмена углеводов. Назовите возможные причины гипер- и гипогликемий, виды глюкозурий. Какие меры должен предпринять врач при диабетической, гиперосмолярной и гипогликемической комах?
Нейроэндокринная регуляция углеводного обмена. Гормоны, снижающие и повышающие уровень сахара (инсулин, глюкагон, катехоламины, глюкокортикостероиды) и механизм их действия.
Особенности обмена углеводов у детей. Гипогликемия новорожденных, её причины.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
Определение глюкозы в крови по цветной реакции с ортотолуидиновым реактивом.
Принцип метода: Глюкоза при нагревании с ортотолуидином в растворе уксусной кислоты даёт сине-зелёное окрашивание, интенсивность которого прямо пропорционально концентрации глюкозы и определяется на ФЭКе.
Порядок выполнения работы.
В две центрифужные пробирки вносят по 0,9 мл 3% раствора трихлоруксусной кислоты, затем в одну из них добавляют 0,1 мл сыворотки крови, в другую – 0,1 мл стандартного раствора глюкозы.
Содержимое пробирок перемешивают и центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 минут.
Берут по 0,25 мл надосадочной жидкости из каждой пробирки и переносят в сухие пробирки, добавляют по 2,25 мл ортотолуидинового реактива.
Пробирки помещают в кипящую водяную баню точно на 8 минут. Баня должна непрерывно кипеть!
Через 8 минут пробирки охлаждают водопроводной водой. Измеряют на ФЭКе оптическую плотность проб против воды с красным светофильтром.
Расчёт: содержание глюкозы в опытной пробе рассчитывается по стандартному раствору глюкозы по формуле:  , где С оп – концентрация глюкозы в крови, ммоль/л, С ст – концентрация глюкозы в стандартной пробе, мг/100 мл, Е оп – оптическая плотность пробы, Е ст – оптическая плотность стандарта глюкозы. Коэффициент перерасчёта в единицы СИ (ммоль/л) равен 0,0555. В норме содержание глюкозы в сыворотке крови человека, определяемое ортотолуидиновым методом, колеблется в пределах 3,33 – 5,55 ммоль/л, или 60 – 90 мг%. ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ. Основная:
Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 321-327, 335-338, 357-362.
Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 316-333, 355-358, 364-369.
Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 246-255, 263-270, 368-373.
Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 93-99.
Лекционный материал.
Дополнительная литература:
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).
Бородин Е.А. ‘‘Биохимический диагноз’’, часть 1, Благовещенск, 1991.
Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. ‘‘Биохимия для врача’’, Екатеринбург, 1994.
Клиническая биохимия /Под ред. В.А. Ткачука –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2002. -360 с. –(Серия XXI век)
Клиническая биохимия /Пер. с англ. –М. –СПб.: «Издательство Бином» - «Невский Диалект» 1999. -368 с., ил.
Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.
 перейти в каталог файлов | Образовательный портал
Как узнать результаты егэ
Стихи про летний лагерь
3агадки для детей |
Скачать 1.16 Mb.