1. Контроль самостоятельного освоения знаний в форме собеседования.

2. Выполнение упражнений и решение задач под руководством преподавателя.

3. Тестовый контроль освоения знаний

Задачи и упражнения

1. Что произойдет, если к потребляющей кислород суспензии митохондрий, содержащей цитрат и АДФ, добавить цианистый калий? Как изменится потребление кислорода, цитрата и АДФ суспензией митохондрий?

2. В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве доноров водорода для тканевого дыхания использовали два субстрата: изоцитрат и сукцинат. Одинаков ли коэффициент окислительного фосфорилирования для этих субстратов? Обоснуйте ответ схемами цепи переноса электронов для каждого из указанных субстратов?

3. Как изменится коэффициент окислительного фосфорилирования в эксперименте с изолированными митохондриями при использовании в качестве окисляемого субстрата малата, если:

• в смесь добавить ингибитор НАДН(Н)-дегидогеназы

• вместе с этим ингибитором добавить сукцинат.

4. Заполните таблицу.

   Название регуляторного фермента ЦТК	Активаторы	Ингибиторы

5. Объясните, при каких условиях может увеличиться концентрация АДФ и НАД в митохондриях.

6. Объясните, при каких условиях может увеличиться концентрация АТФ и НАДH(Н) в митохондриях.

ЗАНЯТИЕ 5

Разделы:

Строение, свойства и функции белков. Ферменты. Энергетический обмен

КОЛЛОКВИУМ

Вопросы

1. Биологическая роль белков и пептидов. Простые и сложные белки. Первичная, вторичная структуры белка, химические связи их стабилизирующие. Особенности состава и структуры глобулярных и фибриллярных белков (кератин, коллаген, эластин).

2. Третичная и четвертичная структура белка, химические связи их стабилизирующие. Субъединицы и домены. Кооперативное взаимодействие субъединиц, значение для функционирования белков.

3. Нативная конформация белков: функциональное значение, механизм формирования. Денатурация белка. Фолдинг. Шапероны, их роль в фолдинге и ренатурации. Заболевания, связанные с нарушением фолдинга.

4. Физико-химические свойства белков. Белки как гидрофильные соединения. Причины гидрофильности белковых молекул. Факторы, влияющие на заряд и гидратную оболочку белков (значение рН, присутствие электролитов в растворе).

5. Методы разделения и очистки белков. Высаливание, диализ, электрофорез, хроматография. Основные методы количественного определения белка в растворах (фотометрия, иммунохимия).

6. Ферменты. Биологическая роль. Понятие об энзимопатиях и энзимотерапии. Структурно-функциональная организация фермента. Активный центр фермента. Кофакторы и апоферменты. Витаминные и невитаминные коферменты.

7. Различие и сходство неорганических и органических катализаторов. Причины и последствия зависимости активности ферментов от температуры и рН среды. Теории, объясняющие субстратную специфичность ферментов.

8. Механизм ферментативного катализа. Энергия активации, энергетический барьер реакции. Стадии ферментативного катализа. Активность фермента. Единицы измерения активности фермента.

9. Регуляция активности ферментов. Направления, уровни регуляции, биологическое значение. Механизмы регуляции: ковалентная модификация структуры, аллостерическая регуляция.

10. Регуляция активности ферментов. Механизмы конкурентного и неконкурентного ингибирования ферментов. Токсические вещества и лекарственные препараты как ингибиторы ферментов (примеры).

11. Номенклатура и классификация ферментов, связь с типом катализируемой реакции. Понятие об изоферментах, их биологическая роль. Энзимодиагностика.

12. Понятие о биологическом окислении и его значении для организма. Катаболизм энергетических субстратов. Общая схема, локализация, химическая сущность и значение каждого этапа.

13. Ацетил-КоА как центральный метаболит обмена веществ. Пути образования и использования ацетил-КоА. Окислительное декарбоксилирование пирувата.

14. Цикл трикарбоновых кислот: локализация в клетке, химическая сущность, биологическое значение, схема превращений, регуляция.

15. Реакции дегидрирования цикла трикарбоновых кислот: Их биологическое значение, регуляция. Взаимосвязь цикла трикарбоновых кислот с тканевым дыханием.

16. Суммарная реакция цикла трикарбоновых кислот. Пути использования образующихся в цикле метаболитов. Энергетический эффект цикла трикарбоновых кислот.

17. Тканевое дыхание. Локализация, химическая сущность, биологическое значение. Ферменты и реакции тканевого дыхания (дыхательная цепь).

18. Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования через протонный градиент. Окислительное фосфорилирование. АТФ-синтаза. Коэффициент окислительного фосфорилирования. Редокс-потенциал субстратов тканевого дыхания и величина коэффициента окислительного фосфорилирования.

19. Свободное окисление. Разобщители дыхания и фосфорилирования. Термогенез.

20. Понятие о свободных радикалах. Активные формы кислорода (супероксид, гидроксильный радикал, оксид азота и перекись водорода), химическая структура, пути образования.

21. Биологическая роль активных форм кислорода. Понятие о физиологическом и патологическом оксидативном стрессе. Механизм повреждающего действия свободных радикалов. Свободно-радикальное окисление.

22. Метаболические и ферментативные антиоксиданты (супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза), механизм действия.

Упражнения и задачи

1. Напишите формулу пентапептида, содержащего один аминокислотный остаток с гидрофобными радикалами, два - с основными радикалами, по одному - с гидрофильными незаряженным и проявляющим кислотные свойства радикалами.

2. Выберите методы, с помощью которых можно разделить смесь белков:  (молекулярная масса 180 кД, ИЭТ - 4,4),  (молекулярная масса 160 кД, ИЭТ - 6,4) и  (молекулярная масса 25 кД, ИЭТ - 5,4).

3. Определите направление движения (к аноду или катоду) при электрофорезе ниже перечисленных аминокислот и пептидов при заданном значении рН:

• аспарагиновая кислота (pH 7);

• аспарагиновая кислота (pH 1);

• глутамиласпарагилгистидин (pH 1);

• глутамиласпарагилгистидин (pH 10).

4. При каком значении рН можно разделить с помощью электрофореза три дипептида: аланиллизин, глутамиллейцин, глицилгистидин?

5. Изоэлектрическая точка белков ядра клетки - гистонов, около 10. Преобладание каких функциональных групп боковых радикалов каких аминокислот в гистонах могут обусловливать такую высокую изоэлектрическую точку?

6. У пациента с острым инфарктом миокарда в анализе крови отмечено повышение уровня креатинкиназы. Какой изофермент креатинкиназы будет преимущественно повышен у данного пациента? Из каких субъединиц состоит этот изофермент? Какие еще изоферменты креатинкиназы существуют и в каких тканях в норме они преимущественно локализованы?

7. Сукцинатдегидрогеназа - фермент, катализирующий превращение сукцината в фумарат путем дегидрирования. В экспериментальной системе активность сукцинатдегирогеназы составляла 80 Ед/л. При добавлении в систему малоната активность фермента снизилась до 40 Ед/л. Однако, при последующем добавлении сукцината активность фермента возросла до исходных значений. Объясните с чем это связано?

8. Особенностью кислой фосфатазы из предстательной железы, в отличие от фосфатаз из других тканей, является ингибирование тартрат-ионами. Как можно использовать эти данные для избирательного определения активности кислой фосфатазы предстательной железы в плазме крови?

9. Оптимум действия альфа-амилазы: рН = 6,8, t = 37⁰ С. Как и почему изменится активность фермента при: а) рH = 5,0; б) t = 65⁰ С?

10. Сколько моль АТФ может образоваться при превращении 1 моль пирувата в углекислый газ и воду?

11. Сколько моль АТФ может образоваться при окислении 1 моль ацетил-КоА до углекислого газа и воды?

12. Сколько моль АТФ может образоваться при превращении 1 моль пирувата в ацетил-КоА?

13. Сколько моль АТФ может образоваться при превращении 1 моль сукцината в оксалоацетат?

14. Сколько моль АТФ может образоваться при превращении 1 моль изоцитрата в цикле Кребса в сукцинат в отсутствии и в присутствии разобщителя окисления с фосфорилированием?

15. В суспензию митохондрий добавили 2 ммоль цитрата и 2 ммоль АДФ. Скорость окисления цитрата измеряли по поглощению кислорода. Через некоторое время поглощение кислорода суспензией прекратилось. Почему? Какое вещество нужно добавить, чтобы возобновить потребление кислорода суспензией митохондрий?

16. Пациенты с повышенным уровнем тиреоидных гормонов часто предъявляют жалобы на повышенную температуру тела. Почему?

17. Изменится ли скорость реакций цитратного цикла в присутствии ингибиторов ферментов дыхательной цепи? Если изменится, то как?

18. Какие из коферментов ферментов цикла Кребса связаны с апоферментом нековалентно? В чём биологический смысл данного явления?

19. Почему в норме не может измениться последовательность реакций процесса тканевого дыхания?

20. Вне организма восстановление кислорода водородом происходит в одну реакцию с одномоментным выделением энергии. В чем биологический смысл восстановления кислорода водородом в цепи тканевого дыхания не в одну, а в несколько реакций? В какой форме выделяется и аккумулируется энергия в ходе тканевого дыхания?

ЗАНЯТИЕ 6

Раздел:	Обмен углеводов
Тема:	Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте. Внутриклеточный обмен углеводов

Вопросы по теме занятия

1. Строение, классификация, биологическая роль углеводов.

2. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте.

3. Механизмы всасывания продуктов переваривания углеводов в кровь.

4. Гликоген. Строение, биологическая роль.

5. Синтез и распад гликогена, ключевые ферменты, регуляция процесса.

6. Аэробный распад глюкозы. Биологическая роль, схема, конечные продукты, ключевые ферменты.

7. Анаэробный распад глюкозы. Биологическая роль, схема, конечные продукты, ключевые ферменты.

8. Эффект Пастера.

9. Понятие о пентозофосфатном пути превращения глюкозы. Основные продукты, преимущественная локализация. Биологическое значение.

10. Глюкуронатный путь катаболизма глюкозы. Основные продукты, преимущественная локализация. Биологическое значение.

11. Полиольный путь превращения глюкозы. Основные продукты, преимущественная локализация. Биологическое значение.

12. Глюконеогенез. Локализация, ключевые ферменты, обходные реакции, биологическое значение.

13. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени (цикл Кори).

План самостоятельной подготовки к занятию

1. Ответить на вопросы к занятию

2. Выполнить упражнения и решить задачи

Задачи и упражнения для самостоятельной подготовки к занятию

1. Напишите структурную формулу моносахарида, входящего в состав как сахарозы, так и лактозы.

2. Назовите тип гликозидных связей в крахмале и клетчатке.

3. Назовите углеводы, входящие в состав сахарозы, лактозы, крахмала?

4. Назовите производные глюкозы, входящие в состав гиалуроновой кислоты.

5. Дайте тривиальное название следующему углеводу: глюкозо (α 1,4) – глюкоза.

6. Какие продукты будут образоваться из крахмала под действием секрета поджелудочной железы?

7. Какие ферменты желудочно-кишечного тракта участвуют в расщеплении гликогена до глюкозы? К какому классу они относятся?

8. Назовите фермент, который принимает участие в реакциях как синтеза, так и распада гликогена? Укажите его класс.

9. Заполните таблицы

Таблица 1

Название углевода	Строение (структурная формула)
Моносахариды: глюкоза фруктоза галактоза глюкуроновая кислота ацетил-глюкозамин
Дисахариды: сахароза лактоза мальтоза
Полисахариды гликоген гиалуроновая кислота хондроитинсульфаты кератансульфаты гепарансульфаты

Таблица 2

Название фермента, переваривающего углевод	Место синтеза фермента	Субстрат фермента	Гидролизуемая связь	Продукт реакции

Таблица 3

Направление транспорта глюкозы	Механизм транспорта
Просвет кишечника → энтероциты
Энтероциты → кровь
Кровь → клетки тканей
Первичная моча → эпителиоциты канальцев нефрона→ кровь

Материалы для самостоятельной подготовки

1. Конспект лекций

2. Учебник «Биохимия» под редакци­ей Е.С. Северина (М., 2003), раздел 7 – с. 297-343

3. Учебное пособие для вузов «Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами» под редакци­ей Е.С. Северина, А.Я. Николаева (М., 2003), часть 1, раздел 6 – с. 131-150.

4. Учебно-методическое пособие «Обмен углеводов» Варшавский Б.Я., Кореняк Н.А. (Барнаул, 2000).

План занятия: