Інструкція до практичного заняття по темі : »Цикл трикарбонових кислот»
Робота 1. Вивчити функціонування ЦТК по збитку ацетил –КоА.
Принцип методу: першим етапом ЦТК є реакція конденсації ацетил-КоА з оксалоацетатом, що здійснюється цитратсинтазою. Лимонна кислота, що утворилася, піддається перетворенню в циклі трикарбонових кислот, а що звільнився КоА-SH можна визначати, використовуючи реактив Фоліна (з'являється синє фарбування). Якщо блокувати ЦТК малоновою кислотою, то ацетил-КоА не використовується і КоА-SH не утворюється.
Готовий гомогенат одержати в лаборантів.
Схема постановки досвіду:
№№ Уміст пробірок Контроль Досвід
1. Фосфатний буфер рН=7,4 2,0 мл 2,0 мл
2. Р-н ацетил –КоА 0,5 0,5
3.. Р-н оксалоацетата 0,5 0,5
4. Р-н малоної кислоти 1,0 -
5. Фізіологічний р-н - 1,0
6. Гомогенат 0,5 0,5
Інкубація 10 хвилин при кімнатній температурі.
7. Реактив Фоліна А 0,5 0,5
8. Реактив Фоліна В 0,5 0,5
Результат (фарбування розчинів).
Висновки:
Робота 2. Вивчити функціонування ЦТК по утворенню вуглекислого газу.
Принцип роботи : при окислюванні ацетил-КоА в ЦТК утворюється вуглекислий газ, що зв'язується гідроксидом кальцію і визначається при додаванні сірчаної кислоти по виділенню пухирців газу.
Схема постановки досвіду:
№№ Уміст пробірок Контроль Досвід
пп___________________________________________________________________________
1. Фосфатний буфер рН=7,4 2,0 мл 2,0 мл
2. Р-н ацетил-КоА 0,5 0,5
3. Р-н оксалоацетату 0,5 0,5
4. Р-н малонової кислоти 1,0 -
5. Фізіологічний р-н - 1,0
6. Р-н Са(ОН)2 1,0 1,0
7. Гомогенат 0,5 0,5
Інкубація 10 хвилин при кімнатній температурі.
8. 0 ,1 н. р-н сірчаної кислоти 1,0 1,0
Результати (виділення вуглекислого газу).
Висновки:
Робота №3 Вивчити функціонування ЦТК по утворенню атомів водню.
Принцип роботи : При окислюванні ацетил-КоА в ЦТК утвориться 8 атомів водню, що відщеплюється при участі відповідних дегідрогеназ, як акцептор використовується 2,6-дихлорфеноліндофенол (2,6-ДХФІ). Якщо цикл функціонує, то 2,6-ДХФІ відновлюється і знебарвлюється.
Схема постановки досвіду
№№ Уміст пробірок Контроль Досвід
1. Фосфатний буфер рН=7,4 2,0мл 2,0мл
2. Р-н ацетил-КоА - 0,5
3. р-н Щ О К - 0,5
4. Бідистилят 1,0 -
5. 0,001 н. р-н ДХФІ 1,0 1,0
6. Гомогенат 1,0 1,0
Інкубація 15-20 хвилин при кімнатній температурі.
Результати (фарбування розчинів).
ВИСНОВКИ.
Підпис викладача:
Додаток 1.
Граф логічної структури по темі: »Цикл трикарбонових кислот».
.
ДОСЛІДЖУВАННЯ ФУНКЦІОНУВАННЯ
ЦТК
По звільненні коензима
А
По звільненні атомів
водню
По звільненні углекислого
газу
Порушення функціонування
ЦТК, знижуюче
виділення
атомів водня,
углекислого газу и
коензима А
Зниження утворення
АТФ у тканинах
Дія інгібіторів
на ферменти ЦТК
Дія інгібіторів
на ферменти тканинного
диханн
Вплив гіпоксії
на ЦТК
Дефіцит вітамінів
і вуглеводів
ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН (підсумкове заняття)
Актуальність теми.
Біоенергетика, чи біохімічна термодинаміка, займається вивченням енергетичних перетворень, що супроводжують біохімічні реакції. Її основні принципи дозволяють пояснити, чому протікають одні реакції і не здійснюються інші. Небіологічні системи можуть робити роботу за рахунок теплової енергії, біологічні ж системи функціонують в ізотермічному режимі, для здійснення процесів життєдіяльності використовують хімічну енергію.
Необхідна для функціонування організму тварини енергія повинна надходити до нього у вигляді придатного “палива”. З'ясування питання про те, яким чином організм витягає цю енергію з харчових продуктів, є основою для розуміння процесів нормального харчування і метаболізму.
Виснаження енергетичних ресурсів приводить до голодної смерті, а деякі форми порушення харчування обумовлені енергетичним дисбалансом (пелагра, кахексія). З іншого боку, запасання в організмі надлишкової енергії у формі живильних речовин приводить до ожиріння, що також негативно впливає на функціональний стан організму.
Особливу роль у біоенергетиці грає окисне фосфорилювання, що дозволяє аеробним організмам уловлювати значну частку потенційної вільної енергії окислення субстратів. Ряд лікарських речовин (наприклад, деякі антибіотики) і отрут (ціаніди, окис вуглецю) придушують окисне фосфорилювання, причому часто з фатальними наслідками.
Основним катаболичним процесом, що поєднує розпад усіх живильних речовин і відповідальним за вивільнення водневих еквівалентів для функціонування дихального ланцюга й окисного фосфорилювання, є цикл трикарбонових кислот (ЦТК).
Окисне фосфорилювання і ЦТК є настільки життєво важливими процесами, що порушення їхнього нормального функціонування несумісне з життям. Цим можна пояснити той факт, що в людини практично не виявлені генетичні порушення, що торкаються цієї системи; імовірно, наявність таких порушень несумісна з нормальним розвитком.
Після цього вам треба ознайомитися з цілями заняття та обміркувати іх , усвідомити необхідність вивчення цієї теми.
Загальна мета.
Вміти інтерпретувати роль трансформації енергії в організмі, катаболізму харчових речовин як джерел енергії, використовуваної організмом для здійснення роботи, а також для пояснення порушень метаболізму і функцій при гіпоксіях і обґрунтованому застосуванні методів діагностики, профілактики і лікування різних патологічних процесів, зв'язаних з гіпоенергетичними станами.
Досягнення цієї мети забезпечується конкретними цілями, що є уміннями.
Конкретні цілі: Вихідний рівень знань-умінь:
Уміти:
1. Інтерпретувати структуру і роль біологічних мембран у процесах метаболізму, класифікувати способи переносу речовин через мембрани. |
1. Пояснювати будову компонентів і функції біологічних мембран (каф. гістології, фізіології).
|
2. Аналізувати різні шляхи споживання кисню як види біологічного окислення й інтерпретувати тканинне дихання як основний шлях споживання кисню. |
2. Застосовувати уявлення про градієнт концентрацій для пояснення відмінностей дифузії від активного транспорту через напівпроникну перегородку (каф. біоорганічної хімії). |
3. Інтерпретувати механізм сполучення тканинного дихання і фосфорилювання як основний шлях синтезу АТФ в організмі людини. |
3. Використовувати поняття про ред-окс- потенціал для пояснення напрямку руху електронів в окислювально-відновновлювальній системі (каф.біоорганічної хімії). |
4. Оцінювати енергетичний ефект транспорту електронів і протонів від субстратів, що окисляються, на кисень. |
4. Інтерпретувати реакцію утворення АТФ з АДФ і неорганічного фосфату як спосіб запасання енергії (каф. біоорганічної хімії). |
5. Аналізувати цикл трикарбонових кислот як загальний шлях катаболізму живильних речовин.
|
5. Інтерпретувати реакції дегідрування окси- і насичених кислот, приєднання і відщіплення води, ацилирування і деацилирування органічних сполук (каф. біоорганічної хімії). |
6. Інтерпретувати вплив метаболітів і ксенобіотиків (лікарських препаратів і ксенобіотиків) на інтенсивність тканинного дихання і ЦТК і їхню роль у розвитку гіпоенергетичних станів. |
|
Для перевірки вихідного рівня знань-умінь пропонується виконати ряд завдань
Завдання для самоперевірки і самокорекції вихідного рівня знань-умінь:
Завдання 1. При ушкодженні клітинних мембран активними формами кисню порушується хімічна структура основних компонентів мембран, а отже, їхні фізико-хімічні властивості, що веде до зміни функціональних властивостей мембран.
А. Назвіть ці компоненти біологічних мембран.
1. Нейтральні жири
2. Фосфоліпіди
3. Нуклеїнові кислоти
4. Глікопротеїни
5. Холестерин
6. Гліколіпіди
В. Назвіть складові частини цих компонентів мембран, що виявляють гідрофобні властивості.
1. Радикали насичених жирних кислот
2. Радикали ненасичених жирних кислот
3. Залишок холіну
4. Залишок етаноламіну
С. Назвіть складові частини цих компонентів мембран, що виявляють гідрофільні властивості.
1. Радикали насичених жирних кислот
2. Радикали ненасичених жирних кислот
3. Залишок холіну
4. Залишок етаноламіну
Завдання 2. У мембранах слизуватої кишечнику і ниркових канальців мається транслоказа, здатна специфічно й одночасно зв'язувати іони натрію і глюкозу. Результатом дії цієї транслокази є транспорт натрію і глюкози у середину клітини.
А. Визначте даний тип транспорту іонів натрію у середину клітини.
1. Активний транспорт
2. Пасивний транспорт
3. Дифузія
4. По градієнту концентрації
5. Проти градієнта концентрації
Завдання 3. Ред-окс-потенціали компонентів дихального ланцюга - цитохромів мають наступні значення:
Цитохром ааС +0,29 В
цитохром В +0,12 В
цитохром С +0,25 В
цитохром С1 +0,21 В
А. Який з цих цитохромів буде передавати електрони безпосередньо на кисень?
1. Цитохром ааС
2. Цитохром В
3. Цитохром С
4. Цитохром С1
В. Дайте визначення окислювально-відновному потенціалу.
1. Це форма вираження для вільної енергії окислювально-відновлювальних реакцій.
2. Це значення рН, при якому відбувається окислювання
3. Це значення рН, при якому відбувається відновлення
Завдання 4. При виконанні самостійної роботи з біохімії студенти судили про функціонування дихального ланцюга по збитку неорганічного фосфату, що взаємодіяв з АДФ.
А. Який зв'язок сформувався в цьому процесі між атомами кисню і фосфору?
1. Іонна
2. Воднева
3. Макроергічна
4.Фосфоефірна
5.Гідрофобна
В. Як називається ця реакція?
1. Гідроліз
2. Фосфорилювання
3. Етерифікація
4. Ацилирування
5. Алкилирування
Завдання 5. Для одержання ізоцитрату в лабораторних умовах використовували лимонну кислоту.
А. До якого типу реакцій відноситься дане перетворення?
1. Рацемізації
2. Ізомеризації
3. Гідролізу
4. Гідратації
В. Яка кислота утвориться при відщіпленні молекули води від лимонної кислоти в цьому досвіді?
1. Ізоцитрат
2. Цис-аконітова
3. Щавлевооцтова
4. Бурштинова
С. Як називається ця реакція відщіплення води від цитрату?
1. Рацемізації
2. Ізомеризації
3. Гідролізу
4.Дегідратації.
Правильність рішення перевірте, зіставивши їх з еталонами відповідей.
Еталони відповідей до рішення завдань для самоперевірки і самоконтролю вихідного рівня знань-умінь:
1.С. - 3, 4; 3.А. - 1; 4.В. - 2; 5.А. -2.
Інформацію для заповнення вихідних знань-умінь, можна знайти в наступній літературі:
1. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.: “Медицина”, 1991.- С. 231, 245, 260-265.
2. Лекції по гістології.
3. Лекції по фізіології.
4. Лекції по біоорганічній хімії.
Зміст навчання.