1. Програма самопідготовки студентів до заняття.

І Фундаментальні закономірності обміну речовин: катаболізм, анаболізм. Стадії катаболізму. Спільні шляхи перетворень білків, вуглеводів, ліпідів.

1. Поняття «метаболізм», його суть і значення для організму.

Відповідь________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Стадії обміну речовин в організмі.

Відповідь:

Стадія1. ________________________________________________________________________________Стадія2_________________________________________________________________________ Стадія3.________________________________________________________________________

3. Схема специфічних та загальних шляхів катаболізму вуглеводів, білків, ліпідів.

4. Спільні метаболіти специфічних перетворень білків, вуглеводів,ліпідів.

Відповідь:___________________________________________________________

5. Якими реакціями започатковуються загальні шляхи катаболізму?

Відповідь: (написати рівняння реакцій)

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

6. Механізм окисного декарбоксилювання ПВК, роль поліферментного комплексу. Назвати ферменти та коферменти комплексу.

Відповідь:___________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

ІІ Особливості функціонування циклу трикарбонових кислот.

1. Цикл трикарбонових кислот, послідовність реакцій(написати реакції, що складають ЦТК), роль ферментів та коферментів.

Відповідь______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Біологічні функції ЦТК.

Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. НАД - залежні реакції циклу.

4. Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ФАД- залежні реакції циклу

Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Реакція субстратного фосфорилювання.

Відповідь:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Сумарний енергетичний вихід окиснення піровиноградної, оцтової кислот (кількість АТФ)

Відповідь:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1. За добу з сечею виділяється 45 мг/ПВК. Дати оцінку результату. Можливі причини та наслідки для організму.

Відповідь:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Встановлено, що у хворого загальмоване окиснювальне декарбоксилювання ПВК. Скільки молекул АТФ недоотримає організм в цій ситуації від кожної молекули ПВК?

Відповідь:________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Якщо до ізольованих мітохондрій в аеробних умовах додати піруват, спостерігається поглинання кисню (дихання). Якщо ж до цієї суміші внести малонову кислоту, то дихання раптово припиняється і нагромаджується один із проміжних продуктів метаболізму. Що це за метаболіт? Чому спостерігаються такі зміни? Як можна відновити дихання?

Відповідь:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В склад піруватдегідрогеназного комплексу входять три ферменти:

А. Піруваткарбоксилаза, лактатдегідрогеназа, цитратсинтаза

В. ПіруватДГ, дигідроліпоїлацетилтрансфераза, дигідроліпоїл- ДГ.

С. Кетоглутарат ДГ, ацетилтрансфераза, аконітаза

Д. НАДН2-дегідрогеназа

Е. Сукцинат-ДГ, альдегід-ДГ.

5. Цикл Кребса виконує чотири головні функції. Котра з нижче названих функцій не є притаманна йому?

А. Окиснення оцтової кислоти до СО₂ і Н₂О

В. Донор атомів водню для дихального ланцюга

С. Окиснення лактату до ПВК

Д. Утворення АТФ

Е. Забезпечує субстратами для утворення гему

4. Джерела інформації

Основні:

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – К. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2000, - С. 115-121, 137-142.

2. Гонський Я. І., Максимчук Т.П. Біохімія людини - Тернопіль: Укрмедкнига, 2001 - С. 244-255, 312-319, 321-323.

3. Конспекти лекцій.

Додаткові:

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. - М.: Медицина, 1990. - 543 с.

2. Савицкий И.В. Биологическая химия – К.: Вища школа, 1982. -470 с.

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. - М: Высшая школа, 1989. - 496 с.

4. Ленинджер А. Основы биохимии: Перевод с англ. - М.: Мир, 1985. - 1024 с.

5. Методика виконання практичної роботи.

Виконання практичної роботи відбувається згідно з “Методичними вказівками для студентів” з обов’язковим висновком в кінці кожної роботи.

І Фундаментальні закономірності обміну речовин: катаболізм, анаболізм. Стадії катаболізму. Спільні шляхи перетворень білків, вуглеводів, ліпідів.

Робота 1. Визначення вмісту ПВК в сечі колориметричним методом.

Принцип: ПВК в лужному середовищі при взаємодії з 2,4-дінітрофенілгідразіном утворює 2,4-дінітрофенілгідразон коричнево-червоного кольору, інтенсивність якого пропорціальна концентрації ПВК і визначається фотометрії.

Техніка роботи.

ПВК визначається у сечі. Беруть 2 пробірки. У 1-у вносять мікропіпеткою 0,1 мл сечі, в 2-у - 0,1 мл стандартного розчину ПВК. Потім в обидві пробірки додають по 0,9 мл Н₂О і по 0,5 мл 0,1% розчину 2,4-дінітрофенілгідразіна. Рідини змішують і залишають на 20 хв у темному місці. Потім в обидві пробірки додають по 1 мл 12% розчину NaOH. Через 10 хв визначають на фотоелектроколориметр (ФЕК) оптичну щільність забарвлених розчинів проти води при синьому світлофільтрі.

Концентрацію ПВК в досвіді визначають по формулі:

С_ст × Е_оп × 1,5

П

Е_ст

ВК (мг / добу) =

С_ст - концентрація стандартного розчину ПВК (20 мг/1л);

Е_ОП - оптична щільність досвіду;

Ест - оптична щільність стандарту;

1,5 - перерахунок на добову кількість сечі (1,5 л).

Клініко-діагностичне значення. У здорових людей з сечею за добу виділяється 10-25 мг ПВК. Збільшення спостерігається при дефіциті віт. В₁, захворюванні печінки, цукровому діабеті, серцевої декомпенсації, гіпоксіях, токсикозах.

Висновок:____________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________

ІІ Особливості функціонування циклу трикарбонових кислот.

Робота 2. Виявлення сукцинатдегідрогенази (СДГ) у м'язах.

Принцип: Метод заснований на відновленні та знебарвленні 2,6-дихлорфеноліндофенола (реактиву Тільманса) в реакції з бурштиновою кислотою в присутності м'яза, як джерела сукцинатдегідрогенази, окислює бурштинову кислоту. Конкурентне інгібування СДГ викликає малонова кислота, за структурою схожа на бурштинову.

Техніка роботи.

Свіжий м'яз (1г) подрібнюють ножицями і розтирають у ступці з 2 мл Н₂О. Отриманий гомогенат поміщають у лійку з 2 шарами марлі, промивають водою, потім гомогенат переносять на фільтрувальний папір і підсушують.

Беруть 3 пробірки і поміщають в них реактиви згідно схеми:

№ пробірки	Ι	ΙΙ	ΙΙΙ
Реактиви	(дослід)	(контроль)	(інгібітор)
Фосфатний буфер рН 7,4	3 мл	3 мл	3 мл
1/3 м'язового гомогенату	+	+	+
3% бурштинова кислота	5 крапель	─	5 крапель
0,1 н NaOH	5 крапель	─	5 крапель
H2O дист	. ─	10 крапель	─
Малонова кислота 3%	─	─	5 крапель
0001н 2,6-дихлорфенолиндофенол	1 мл	1 мл	1 мл

Вміст кожної пробірки перемішують і ставлять на водяну баню (37 º) на 40 хв. В яких пробірках спостерігається знебарвлення, в яких це не сталося? Пояснити

Висновок:____________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________

Робота 3. Вивчити функціонування ЦТК за утворенням СО₂ і вплив малонової кислоти на функцію ЦТК. Перетворення ацетил-КоАв присутності мітохондрій, що містять ферменти ЦТК супроводжується утворенням СО₂ Як джерело ацетил-КоА, використовуємо піровіноградну кислоту (ПВК). Яка під дією ферментативного комплексу мітохондрій піддається окислювальному декарбоксилуванню з утворенням ацетил КоА. Для зв‘язування вуглекислого газу в інкубаційне середовище додають Са(ОН)_2. Після інкубації зв‘язаний вуглекислий газ визначають (виділення бульбашок) шляхом додавання сірчаної кислоти.

вміст пробірок, мл	Контроль, мл	дослід 1, мл	дослід 2, мл
Фосфатний буфер рН 7,4	2,0	2,0	2,0
Р-н пірувату	0,5	0,5	0,5
Малонова кислота 3%			0,5
фізіологічний р-н		0,5
дистильована вода	0,5
Са(ОН)2.	0,5	0,5	0,5
суспензія мітохондрій	0,5	0,5	0,5
виділення бульбашок газу

Вміст контрольної пробірки кип‘ятять, інші поміщують в термостат на 15 хв. при температурі 37ºС. Після інкубації в кожну пробірку додають по 1 мл 0,1 н Н₂SO₄ і спостерігають виділення бульбашок вуглекислого газу.

Висновок:__________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Робота 4. Вивчити функціонування ЦТК за вивільненням атомів водню і вплив малонової кислоти на функцію ЦТК. Результати досліджують за зміною інтенсивності забарвлення вмісту пробірок через 10 хв. після інкубації при температурі 37ºС

вміст пробірок, мл	Контроль, мл	дослід 1, мл	дослід 2, мл
Фосфатний буфер рН 7,4	2,0	2,0	2,0
Р-н пірувату	0,5	0,5	0,5
Малонова кислота 3%			0,5
дистильована вода	0,5	0,5
суспензія мітохондрій	0,5	0,5	0,5
зміна забарвлення

Вміст контрольної пробірки кип‘ятять, в кожну пробірку додають по 0,5 мл метиленової сині і поміщують в термостат на 15 хв. при температурі 37ºС. Після інкубації визначають інтенсивність забарвлення вмісту пробірок.

Висновок:__________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Семінарське обговорення теоретичних питань і практичної роботи

7. Вихідний рівень знань та вмінь перевіряється шляхом розв’язування ситуаційних задач з кожної теми, відповідями на тести типу “Крок”, конструктивні запитання тощо .

8. Студент повинен знати:

1. Обмін речовин (метаболізм) - загальні закономірності протікання катаболічних та анаболічних процесів.

2. Спільні стадії внутрішньоклітинного катаболізму біомолекул: білків, вуглеводів, ліпідів.

3. Цикл трикарбонових кислот. Локалізація, послідовність ферментативних реакцій, значення в обміні речовин.

4. Енергетичний баланс циклу трикарбонових кислот. Біологічні функції реакцій ЦТК.

9. Студент повинен вміти:

1. Визначати кількість ПВК в сечі та оцінювати за її вмістом стан аеробного процесу окиснення речовин, забезпеченість організму вітамінами.

2. Визначати активність сукцинатдегідрогенази м’язів, за результатами дослідження оцінювати функціонування ЦТК.

Навести загальне рівняння окислювального декарбоксилювання

__________________________________________________________

Написати схему ЦТК

1. Загальна кількість реакцій ---

2. Реакцій дегідрування _____ферменти ціх реакцій___________________________________

_________________________________________ при цьому виділяється ____атомів водню

3. Реакцій гідрування______ ферменти ціх реакцій____________________________________

_________________________________________

4. Реакцій декарбоксилювання____ ферменти ціх реакцій__________________________ при цьому виділяється ____молекул вуглекислого газу

5. Навести загальне рівняння ЦТК

__________________________________________________________

_________________________________________________________

6. Енергетичний баланс ЦТК дорівнює _____молекул АТФ. При чому ____молекул утворюється шляхом біологічного окислення в дихальному ланцюзі, а ____мол. АТФ, шляхом субстратного фосфорилювання в реакції перетворення _______________ в _____________.

Тестові завданя.

1. Головна функція циклу Кребса це: а) окислення лактату; б) окислення пірувату; в) окислення ацетату; г) окислення ацетил-КоА; д) окислення цитрату.	2. Макроергічними зв’язками називаються: а) хімічні зв’язки, на утворення яких потрібно багато енергії; б) зв’язки, що входять в склад вуглеводів, ліпідів і білків; в) хімічні зв’язки, при розриві яких виділяється більше, ніж 21 кДж енергії; г) зв’язки, при гідролізі яких виділяється 15 кДж енергії д) зв’язки утворені вугільною кислотою
3. Енергія макроергічних зв’язків використовується для всіх процесів, крім: а) біосинтезу речовин; б) механічної роботи; в) активного транспорту іонів; г) транспорту сечовини, гліцерину; д) генерації нервового імпульсу	4. Які перетворення в циклі трикарбонових кислот пов’язані з гідратацією субстратів: а) малат в оксалоацетат б) ізоцитрат в -кетоглутарат в) сукциніл-КоА в сукцинат г) фумарату в малат д) цитрату в цис-аконітат
5. На якому етапі циклу Кребса утворюється молекула ГТФ: а) перетворенні цитрату в ізоцитрат б) перетворенні ізоцитрату в -кетоглутарат в) перетворенні -кетоглутарату в сукциніл-КоА г) перетворенні сукциніл-КоА в сукцинат д) перетворенні сукцинату в фумарат	6. Ферменти циклу трикарбонових кислот локалізовані: а) на зовнішній мембрані мітохондрій б) на рибосомах в) в апараті Гольджі г) в матриксі мітохондрій д) в ядрі клітини
7. Обмін речовин — це єдність: а) декарбоксилювання і дезамінування б) гідролізу і трансамінування в) катаболізму і анаболізму г) синтезу сечовини і сечоутворення д) знешкодження аміаку і утворення амонійних солей	8. Назвати коферменти, які не беруть участі в реакціях циклу трикарбонових кислот: а) НАД+ б) КоА-SH в) ФАД г) ТГФК д) ТПФ
9. Загальним кінцевим продуктом внутрішньоклітинного катаболізму вуглеводів, ліпідів та амінокислот є: а) гліцерин б) піровиноградна кислота; в) ацетил-КоА; г) глюкоза; д) сечовина.	10. Скільки молекул НАДН, ФАДН2, АТФ і СО2 утворюється при окисненні однієї молекули ацетил-КоА? а) 2, 2, 3 і 2 відповідно; б) 3, 1, 1 і 2 відповідно; в) 1, 3, 1 і 2 відповідно г) 2, 1, 1 і 3 відповідно; д) 3, 2, 1 і 1 відповідно
11. Процес синтезу макроенергів називається: а) декарбоксилювання б) дезамінування в) амінування г) карбоксилювання д) фосфорилювання	12. Назвати кількість реакцій дегідрування при повному окисленні Ацетил-КоА до СО2 і Н2О: а) 8 б) 6 в) 5 г) 4 д) 3
13. Які перетворення в циклі трикарбонових кислот повіязані з гідратацією субстратів: а) малат в оксалоацетат б) ізоцитрат в -кетоглутарат в) сукциніл-КоА в сукцинат г) фумарату в малат д) цитрату в цисаконітат	14. На якому етапі циклу Кребса утворюється молекула ГТФ: а) перетворенні цитрату в ізоцитрат б) перетворенні ізоцитрату в -кетоглутарат в) перетворенні -кетоглутарату в сукциніл-КоА г) перетворенні сукциніл-КоА в сукцинат д) перетворенні сукцинату в фумарат
15. Назвати коферменти, які не беруть участі в реакціях циклу трикарбонових кислот: а) НАД+ б) КоА-SH в) ФАД г) ТГФК д) ТПФ	16. До флавінзалежних дегідрогеназ належить: а) глутаматдегідрогеназа б) ізоцитратдегідрогеназа в) малатдегідрогеназа г) -кетаглутаратдегідрогеназа д) сукцинатдегідрогеназа
17. Кінцевим акцептором атомів водню -кетоглутаратдегідрогеназного комплексу є: а) НАД+ б) НS-КоА в) ТПФ г) ПФ д) ФАД	18. При повному окисленні однієї молекули Ацетил-КоА в ЦТК і спряженому з ним ди-хального ланцюга утворюється: а) 38 АТФ б) 24 АТФ в) 12 АТФ г) 11 АТФ д) 1 АТФ
19. Які кофактори дегідрогеназ відновлюються в циклі трикарбонових кислот? а) тетрагідрофолат б) тіаміндифосфат в) піридинові і флавінові коферменти г) тільки флавінові коферменти д) тільки піридинові коферменти	20. Чи утворюється АТФ безпосередньо в циклі Кребса: а) ні б) так, 3 молекули в) так, 1 молекула г) так, 12 молекул д) так, 38 молекул
21. Фермент піруваткіназа належить до класу: а). Трансфераз. б). Лігаз. в). Оксидоредуктаз. г). Гідролаз. д). Ізомераз	22. При взаємодії оксалооцтової кислоти з активним ацетатом утворюється: а) ізоцитрат б) цитрат в) -кетаглутарат г) малат д) фумарат
23. Вітамін В5 входить до складу коферменту: а). НАД, НАДФ. б). ФАД, ФМН. в). ТПФ. г). Піридоксальфосфату. д). Тетрагідрофолієвої кислоти.	24. Окислювальне декарбоксилювання піровиноградної кислоти відбувається за участі вітаміну: а). А. б). В1. в). В6. г). В12. д). D.

ЗАНЯТТЯ №7-8

Теми:

1. Біоенергетичні процеси: біологічне окиснення, тканинне дихання. Молекулярна організація мітохондріального дихального ланцюга– 3год.

2. Хеміосмотична теорія окисного фосфорилювання. Інгібітори і роз’єднувачі окисного фосфорилювання – 3 год.

Мета: Трактувати роль біологічного окиснення, тканинного дихання та окисного фосфорилювання в генерації АТФ за аеробних умов. Аналізувати порушення синтезу АТФ за умов дії на організм людини патогенних факторів хімічного, фізичного, біологічного походження.

Професійна орієнтація студентів:

Дослідження активності ключових ферментів тканинного дихання, агентів, що їх гальмують, необхідне для пояснення перебігу окисних процесів в організмі і пов’язаних з цим способів перетворення і нагромадження енергії життєдіяльності в здоровому організмі та за умов їх порушення при хворобах, інтоксикаціях, отруєннях.