Исходный уровень знаний и навыков. 1 Элементы химической термодинамики

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.

Исходный уровень знаний и навыков. 1 Элементы химической термодинамики - student2.ru
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.

Наши рекомендации