Литература

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 57-71, 176-184, 387-389, 395-396.

2. Губський Ю.І. Біологічна хімія. Підручник. – Київ-Вінниця: Нова книга, 2007. – С. 78-93, 467-468, 477-478, 222-231.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини: Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – С. 287-300.

4. Вороніна Л.М. та ін. Біологічна хімія. – Харків: Основа, 2000. – С. 229-245, 274-277.

5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 169-187, 319-327.

6. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 297-333.

7. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: ООО Медицинское информационное агентство, 1998. – С. 232-237, 246-254.

8. Практикум з біологічної хімії / Бойків Д.П., Іванків О.Л., Кобилянська Л.І./ За ред. О.Я. Склярова. – К.: Здоров’я, 2002. – С. 89-118.

9. Лабораторні та семінарські заняття з біологічної хімії: Навч. посібник для студентів вищих навч. закл. / Л.М. Вороніна, В.Ф. Десенко, А.Л. Загайко та ін. – Х.: Вид-во НФаУ; Оригінал, 2004. – С. 124-147.

Занятие 5

ТЕМА: Гликолиз: реакции, энергетика, регуляция. Глюконеоге-нез. Количественное определение содержания лактата в крови и пирувата в моче.

АКТУАЛЬНОСТЬ: Знание особенностей метаболизма углеводов в организме человека позволяет понять его специфику как в условиях нормы (физиологическое состояние), так и при патологии (сахарный диабет, заболевание печени и др.). Подавляющее большинство животных и растительных клеток в норме находится в аэробных условиях, и потому углеводы окисляются полностью до СО₂ и Н₂О с помощью цикла Кребса. При этом из глюкозы высвобождается вся биологически доступная энергия. Знание путей окисления глюкозы является очень важным для будущих врачей в связи с возможной коррекцией процессов, а также для понимания их роли в энергообмене и пластических процессах в клетке.

ЦЕЛЬ: Ознакомиться с процессами аэробного и анаэробного окисления глюкозы и глюконеогенезом, их ролью в организме.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ВО ВРЕМЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1.	Пути внутриклеточного катаболизма моносахаридов. Аэробное и анаэробное окисление глюкозы, общая характеристика процессов.
2.	Анаэробное окисление глюкозы – гликолиз: последовательность ферментативных реакций, биологическая роль, локализация в организме и клетке.
3.	Гликолитическая оксидоредукция, субстратное фосфорилирование в гликолизе. Энергетический баланс анаэробного окисления глюкозы.
4.	Регуляция гликолиза. Ключевые ферменты процесса.
5.	Спиртовое и другие виды брожения.
6.	Стадии аэробного окисления глюкозы.
7.	Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: ферменты, коферменты, последовательность реакций, регуляция функционирования пируватдегидрогеназного комплекса.
8.	Взаимоотношения анаэробного и аэробного путей окисления глюкозы в клетке. Эффект Пастера.
9.	Окисление цитозольного НАДН в митохондриях. Челночные механизмы окисления гликолитического НАДН (глицеролфосфат-ный, малат-аспартатный).
10.	Сравнительная характеристика биоэнергетики аэробного и анаэробного окисления глюкозы.
11.	Биосинтез глюкозы – глюконеогенез: субстраты, ключевые ферменты, реакции, внутримолекулярная локализация, физиологическое значение процесса. Энергетическое обеспечение глюконеогенеза.
12.	Метаболическая и гормональная регуляция глюконеогенеза.
13.	Взаимосвязь и реципрокная регуляция гликолиза и глюконеогенеза в организме. Глюкозо-лактатный и глюкозо-аланиновый циклы.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какое соединение включается в реакцию субстратного фосфорилирова-ния в ходе гликолиза? А. Глюкоза-6-фосфат В. Фосфоенолпируват

С. Фруктоза-1, 6-дифосфат D. Глицеральдегид-3-фосфат

Е. 2-фосфоглицериновая кислота

2. Выберите соединение, которое является субстратом глюконеогенеза:

А. Гликоген В. Глюкоза С. Пируват D. Фруктоза Е. Галактоза

3. После интенсивной тренировки у спортсмена активизируется глюконеогенез в печени. Укажите основной субстрат этого процесса:

А. Серин В. Лактат С. α-Кетоглутарат

D. Аспарагиновая кислота Е. Глютаминовая кислота

4. Назовите фермент, который катализирует реакцию образования глюкозо-6-фосфата из глюкозы в печени:

А. Гексозофосфатизомераза В. Глюкокиназа С. Пируваткиназа D. Глюкоза-6-фосфатаза Е. Фосфоглюкомутаза

5. Укажите конечные продукты анаэробного гликолиза:

А. СО₂ и Н₂О В. Оксалоацетат С. Малат D. Пируват Е. Лактат

6. У ребенка с признаками анемии установлен дефицит пируваткиназы в эритроцитах. Какой процесс в эритроцитах при этом затронут:

А. Окислительное фосфорилирование В. Тканевое дыхание

С. Анаэробный гликолиз D. Распад пероксидов

Е. Дезаминирование аминокислот

7. Выберите главный регуляторный фермент гликолиза:

А. Фосфофруктокиназа В. Фосфорилаза

С. Лактатдегидрогеназа D. Сукцинатдегидрогеназа

Е. Пируваткиназа

8. Выберите фермент - катализатор необратимой реакции гликолиза:

А. Пируваткиназа В. Альдолаза

С. Фосфоглицераткиназа D. Глицеральдегидфосфатдегидрогеназа

Е. Триозофосфатизомераза

9. Назовите фермент, который катализирует преобразование пирувата в аэробных условиях: А. Пируватдегидрогеназа В. Лактатдегидрогеназа

С. Альдолаза D. Гексокиназа Е. Триозофосфатизомераза

10. Выберите соединение, которое не образуется в процессе окислительного декарбоксилирования пирувата:

А. Ацетил-КоА В. СО₂ С. НАДН D. Глицерол-3-фосфат Е. ФАДН₂

11. Назовите метаболит, который используется в малат-аспартатной челночной системе для переноса катионов водорода и электронов от цитозольной формы НАДН в митохондриальный матрикс:

А. Аспартат В. α-Кетоглутарат С. Глутамат

D. Глицерол-3-фосфат Е. Малат

12. Укажите конечные продукты аэробного превращения глюкозы в тканях человека: А. Лактат В. Пируват С. СО₂ и Н₂О D. Малат Е. Ацетон

13. Вторым этапом аэробного окисления глюкозы в клетке является окислительное декарбоксилирование пирувата. Назовите основной продукт этого процесса:

А.Сукцинил-КоА В.Пируват С. Цитрат D. Оксалоацетат Е. Ацетил-КоА

14. Для жизнедеятельности эритроцитов необходима энергия в виде АТФ. Какой процесс обеспечивает эти клетки необходимым количеством АТФ?

А. Анаэробный гликолиз В. Аэробное окисление глюкозы

С. Пентозофосфатный цикл D. Цикл трикарбоновых кислот

Е. β-окисление жирных кислот

15. Ферменты гликолиза локализованы в:

А. Митохондриях В. Ядре С. Цитоплазме D. Микросомах Е. Полисомах

16. Углеводы не являются незаменимыми факторами питания, так как они синтезируются в организме путем глюконеогенеза из:

А. Глицерина, жирных кислот, лейцина

В. Лактата, холестерина, карнитина

С. Аланина, глицерина, лактата

D. Холина, пирувата, ацетил-КоА

Е. Глютамата, лейцина, масляной кислоты

17. Какой из перечисленных ферментов катализирует реакцию, которая приводит к образованию макроэргического соединения?

А. Гексокиназа В. Фосфофруктокиназа

С. Пируваткиназа D. Глицеральдегидфосфатдегидрогеназа

Е. Фосфоглицеромутаза

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Определение промежуточных продуктов обмена углеводов -

молочной и пировиноградной кислот в биологических субстратах

Задание 1. Определить содержание молочной кислоты в крови по методу Баркера и Саммерсона.

Принцип. Метод базируется на способности молочной кислоты при нагревании с концентрированной сульфатной кислотой переходить в ацетальдегид, который дает с п-гидроксидифенилом характерную фиолетовую окраску, интенсивность которой пропорциональна концентрации молочной кислоты.

Ход работы. В центрифужную пробирку отмеривают 0,5 мл дистиллированной воды и вносят в нее 0,1 мл крови, взятой микропипеткой из пальца больного. Микропипетку промывают той же водой. К содержимому пробирки прибавляют 1 мл 20% раствора трихлоруксусной кислоты и помещают ее на 10 минут на лед (для лучшего осаждения белков), после чего центрифугируют 5 минут при скорости 3000 об/мин.

Надосадочную жидкость сливают в чистую центрифужную пробирку, приливают 1 каплю 4% раствора купрум сульфата и осторожно наслаивают 3 мл концентрированной сульфатной кислоты. При этом пробирку погружают в лед и беспрерывно помешивают содержимое стеклянной палочкой. Потом пробирку кипятят на водяной бане и охлаждают ее на ней же до 20°С. К охлажденной смеси приливают 1 каплю свежеприготовленного щелочного раствора п-гидроксидифенила (50 мг п-гидроксидифенила растворяют в 3 мл 3% раствора натрий гидроксида) и ставят пробирку на водяную баню при 30°С на 30 минут, время от времени взбалтывая содержимое. В пробирке за это время развивается окраска. Пробирку помещают на 90 с на бурно кипящую водяную баню. За это время голубая окраска переходит в фиолетовую. Затем смесь охлаждают и фотометруют на ФЕК (зеленый светофильтр) в 10 мм кювете против воды.

Содержание молочной кислоты в ммоль/л рассчитывают по формуле: С ∙ 1000

Содержание молочной кислоты = ------------ , где

0,1∙1000

С - количество молочной кислоты в пробе, найденное по калибровочному графику, ммоль; 0,1 - объем крови, взятой на исследование, мл; 1000 в числителе - коэффициент пересчета на 1 л крови; 1000 в знаменателе - коэффициент перевода мкмоль в ммоль.

Клинико-диагностическое значение работы. В норме содержание молочной кислоты в крови 0,50-2,50 ммоль/л. Увеличение ее концентрации может наблюдаться при усиленной мышечной работе, при заболеваниях, которые сопровождаются развитием гипоксии (сердечная недостаточ-ность, хронические бронхиты, анемии и т.д.).

Задание 2. Определить содержание пировиноградной кислоты в моче.

Принцип. Метод базируется на способности пировиноградной кислоты при взаимодействии с 2,4-динитрофенилгидразином в щелочной среде образовывать гидразоны ПВК желто-оранжевого цвета, интенсив-ность окраски которых пропорциональна концентрации пирувата.

Ход работы. Контрольная и опытная пробы ставятся одновременно (работают с сухими пробирками, пипетками и кюветами). Берут 2 пробирки, в контрольную наливают 1 мл дистиллированной воды, а в опытную - 1 мл мочи. Затем в обе пробирки доливают по 1 мл 2,5% спиртового раствора КОН, перемешивают 1 минуту и прибавляют по 0,5 мл 0,1% раствора 2,4-динитрофенилгидразина, перемешивают и оставляют на 15 минут при комнатной температуре. Далее фотоколориметричным методом определяют оптическую плотность опытной пробы против контрольной в кюветах на 5 мм при светло-зеленом светофильтре. Полученное значение оптической плотности используют для нахождения по графику содержания ПВК (мкг) в 1 мл мочи. Расчет проводят по формуле: ПВК (мг/сут) = а∙1,5 (или 1,2), где а - показатель ПВК по калибровочному графику; 1,5 (или 1,2) - коэффициент, который учитывает суточный диурез и переведение мкг в мг.

Клинико-диагностическое значение работы. Содержание пирови-ноградной кислоты (ПВК) в моче в норме составляет 10-25 мг/сут (113,7-283,9 мкмоль /сут). Увеличение содержания ПВК наблюдается при гипо- или авитаминозе тиамина в организме, сахарном диабете, сердечной недостаточности, гиперфункции гипофизарно-адреналовой системы, больших физических нагрузках, введении некоторых лекарст-венных препаратов - камфоры, стрихнина, адреналина. Снижение количества ПВК наблюдается при наркозе.