Практическое занятие № 5

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Биологическое окисление. Цикл трикарбоновых кислот- общий путь метаболизма.Строение дыхательной цепи

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ: Изучить общий путь метаболизма – ЦТК. Химизм реакций. Усвоить строение дыхательной цепи.

Хронометраж практического занятия:

Продолжительность занятия- 180 минут

1. Вводная часть – 5 минут

2. Входной контроль – 10 минут

3. Опрос 85 минут

4. Решение тестовых заданий и ситуационных задач с их обсуждением- 55 минут

5. Реферативное сообщение: Нарушение работы цикла Кребса при гиповитаминозных состояниях-20 минут

6. Домашнее задание на следующее занятие – 5 минут

Методическое и материально-техническое оснащение

Таблицы по темам, методические разработки для студентов, презентация.

Содержание темы: Биологическое окисление. Цикл трикарбоновых кислот- общий путь метаболизма.

Основные вопросы по теме:

1.Биологическое окисление, его суть. Единая энергетическая валюта.

2. Роль дегидрирования в биологическом окислении. Характеристика дегидрогеназ (НАД и ФАД-зависимые дегидрогеназы).

3.Строение дыхательной цепи.

4. Общий путь метаболизма – ЦТК. Химизм. Локализация в клетке. Субстраты. Ферменты.

5. Окислительные и неокислительные стадии.

6. Регуляция.

7.Биологическое значение цикла трикарбоновых кислот.

8. Роль кофакторов и коферментов дегидрогеназ у детей в связи с особенностями питания, особенно в раннем возрасте.

БАЗИСНЫЕ ЗНАНИЯ: Курс органической химии

Студент должен уметь: написать последовательность реакций цикла трикарбоновых кислот и подсчитать энергетическую эффективность процесса.

Учебная карта занятия: Цикл трикарбоновых кислот- общий путь метаболизма, один из основных энергетических циклов в организме. Подробно остановиться на каждой реакции цикла трикарбоновых кислот и ферментах их катализирующих. Ознакомить студентов с методикой подсчета энергетической эффективность процесса. Разъяснить строение дыхательной цепи.

Теоретическая часть.

Регуляция энергетического обмена.

Тестовые задания к теме

Выберите правильные ответы.

На второй стадии биологического окисления ацетил-коА включается в цикл Кребса и окисляется с образованием:

1. эндогенной воды

2. одной молекулы АТФ

3. двух молекул СО₂

4. восстановленных кофакторов 3НАДННи ФАДН₂

5. 11 молекул АТФ Ответ 2, 3, 4

Выберите правильные ответы

Нефосфорилирующее окисление в митохондриях происходит:

1. только в присутствии разобщающих веществ

2. в нормальных физиологических условиях для поддержания температуры тела

3. с одинаковой интенсивностью во всех органах и тканях

4. особенно активно в бурой жировой ткани Ответ 2, 4

Выберите правильные ответы.

Выберите вещества, которые могут уменьшить коэффициент Р/О

1. малат

2. 2,4- динитрофенол

3. сукцинат

4. цитрат

5. жирные кислоты Ответ 2, 5

Выберите правильные ответы.

В присутствии разобщающих веществ в митохондриях продолжается:

1. потребление кислорода

2. окисление субстратов

3. синтез АТФ

4. образование тепла Ответ 1, 2, 4

Выберите правильный ответ.

Интенсивность тканевого дыхания в митохондриях зависит

1. исключительно от количества субстратов в клетке

2. от концентрации фосфорной кислоты

от отношения концентрации АТФ/ АДФ+ Р_нОтвет 3

Выберите правильный ответ.

Цикл АТФ- АДФ включает:

1. использование энергии химических связей АТФ для работы

2. синтез АТФ за счет энергии окисления пищевых веществ

3. использование АТФ для различных видов работы и регенерацию АТФ за счет реакций катаболизма

4. субстратное фосфорилирование

5. гидролиз макроэргических связей АТФ с выделением тепла Ответ 3

Выберите правильный ответ.

Основной механизм синтеза АТФ в организме:

1. окислительное фосфорилирование

2. субстратное фосфорилирование

3. перефосфорилированиеОтвет 1

Задача № 1

К препарату митохондрий печени крыс добавили НАД⁺. Активность каких ферментов цикла Кребса при этом увеличится?

Для обоснования ответа:

1. Напишите схему реакций цикла Кребса.

2. Какую функцию выполняет НАД⁺?

3. С какими ферментами цикла Кребса он работает?

Ответ к задаче №1

Изоцитратдегидрогеназа, 2-оксоглутаратдегидрогеназа, малатдегидрогеназа, так как они являются НАД+-зависимыми.

Задача № 2

К препарату митохондрий добавили пируват, меченный¹⁴С по метильной группе. Какое положение займет ¹⁴С в оксалоацетате после одного оборота цикла Кребса?

Для ответа:

1. Напишите реакции цикла Кребса.

2. Проследите положение метки в каждом метаболите.

Ответ к задаче №2

Метка находится в альфа-положении (2) оксалоацетата.

Задача № 3

Сколько молекул АТФ синтезируется при окислении одной молекулы пирувата до 2-оксоглутарата; одной молекулы изоцитрата до сукцината; одной молекулы сукцината до оксалоацетата при условии, что дегидрогеназные реакции сопряжены с дыхательной цепью?

Для расчетов:

1. Напишите ход реакций на указанных участках цикла Кребса.

2. Укажите реакции, сопряженные с дыхательной цепью.

3. Вспомните, сколько АТФ образуется при окислении НАДН и ФАДН₂.

Ответ к задаче №3

В 1-ом случае синтезируется 6 молекул АТФ;во 2-ом - 7 молекул АТФ; в 3-ем - 5 АТФ.

Задача 4.

Объясните, почему при интенсивной физической работе активируется скорость реакций цитратного цикла? Напишите реакции, скорость которых при этом возрастает. Объясните почему?

Задача 5.

Непосредственно в реакциях цикла Кребса кислород не участвует. Тем не менее цитратный цикл - аэробный процесс. Объясните, почему он ингибируется в отсутствии кислорода.

Задача 6.

После перенесенного тяжелого заболевания у больного возникло гипоэнергетическое состояние. Врач порекомендовал больному витамины группы В.

Обоснуйте назначение врача.

Задача 7.

Как влияет энергетический потенциал клетки (АДФ/АТФ) на скорость цикла трикарбоновых кислот? Ответ обоснуйте. Напишите реакции цикла, чувствительные к изменению энергетического потенциала.

Задача 8.

При увеличении концентрации АДФ в клетке скорость цикла трикарбоновых кислот быстро увеличивается.

Увеличение активности какого фермента (ферментов) приводит к ускорению реакций всего цикла? Каков механизм активирующего эффекта избытка АДФ?

Задача 9.

Увеличение концентрации АТФ и НАДН₂ приводит к уменьшению скорости цикла трикарбоновых кислот. Активность каких ферментов снижается при увеличении концентрации АТФ и НАДН₂ в клетке? Каков механизм ингибирующего эффекта избытка АТФ и НАДН₂?

Практическая часть.

Зарисуйте предложенные схемы. Стихотворение прочтите и выучите.

Схема 1.

Схема 2. Цикл Кребса

Стихотворение. Цикл Кребса, на будущее. Щука съела ацетат, Получается цитрат. Через цис-аконитат Будет он — изоцитрат. Водороды отдав НАД, Он теряет це-о-два. Этому безмерно рад Альфа-кето-глутарат. Окисление грядет: НАД похитит водород, В1 и липоат Скоэнзимом А спешат, Отбирают це-о-два. А энергия едва Всукциниле появилась, Сразу АТФ родилась, И остался сукцинат. Вот добрался он до ФАДа, Водороды тому надо. Водороды потеряв, Стал он просто фумарат. Фумарат воды напился И в малат и превратился. Тут к малатуНАД пришел, Водороды приобрел. Щука снова объявилась И тихонько затаилась. Караулить ацетат.

Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия: методикой подсчета энергетической эффективность процесса.

Темы для реферативных сообщений: Нарушение работы цикла Кребса при гиповитаминозных состояниях.