1. Теоретическая часть

   1. История развития учения о биологическом окислении (БО). Взгляды А. Лавуазье, М. В. Ломоносова, Ф. Шейнбайна, А. Н. Баха, К. Энглера, В. И. Палладина, Г. Виланда.

   2. Теория перекисных соединений Баха-Энглера, ее суть и критический анализ.

   3. Теория Палладина-Виланда, ее суть и критический анализ.

   4. Дальнейшее развитие учения о биологическом окислении. Современные представления о биологическом окислении. Принципы преобразования и передачи энергии в живых системах. Окислительно-восстанови­тельные реакции, окислительно-восстановительный потенциал. Макроэргические соединения, строение АТФ, причины макроэргичности.

   5. Субстраты биологического окисления. Схема образования субстратов из углеводов, липидов, белков. Этапы биологического окисления – цитоплазматический и митохондриальный. Ферменты, коферменты биологического окисления – NAD⁺-, NADP⁺-, FAD- и FMN-зависимые дегидрогеназы.

   6. Строение и функции митохондрии. Сравнительная характеристика мембран митохондрий. Ферментный состав различных компартментов.

   7. ЦТК – цикл трикарбоновых кислот (Кребса) как общий конечный пункт утилизации субстратов биологического окисления. История открытия. Последовательность реакций, ферменты, коферменты. Субстратное фосфорилирование. Регуляция ЦТК. Значение ЦТК (пластическая, энергетическая и регуляторная роль).

   8. Витамины PP, B₂. Строение и роль в энергетическом обмене.

2. Практическая часть

   1. Решение задач.

   2. Лабораторные работы.

   3. Проведение контроля конечного уровня знаний.

Задачи

1 БО у высших организмов сопряжено:

а) с переносом протонов; б) образованием воды; в) функцией митохондрий; г) переносом электронов; д) прямым потреблением кислорода?

2 В митохондриях:

а) образуются липопротеиды крови; б) протекает гидролиз макромолекул; в) происходит окислительное фосфорилирование; г) синтезируются стероиды; д) гидролизуются лекарства?

3 Какие из этапов ЦТК обеспечивает наибольший выход АТФ:

а) изоцитрат  малат; б) изоцитрат  -КГ; в) -КГ  ЩУК; г) сукцинат фумарат; д) сукцинат  ЩУК?

4 При окислении 1 г жира образуется больше энергии, чем при распаде углеводов и белков, потому что:

а) липиды образуют большее количество ацетил-КоА, чем необходимо для ЦТК;

б) ткани, утилизирующие липиды, выделяют больше тепла, чем ткани, утилизирующие углеводы;

в) атомы углерода в липидах "более восстановлены", чем в белках и углеводах;

г) окислительный метаболизм липидов протекает более полно;

д) молекулярный вес липидов больше, чем углеводов?

5 Какой из следующих биологических процессов потребляет наибольшее количество энергии:

а) анаэробный гликолиз; б) фиксация углекислого газа; в) протеолиз; г) биосинтез белка; д) аэробное (окислительное) фосфорилирование; е) биосинтез липидов?

6 Какие из указанных соединений являются макроэргическими:

а) фосфокреатин; б) фосфоенолпируват; в) АМФ; г) АДФ; д) АТФ; е) аденозин?

Лабораторные работы

Лаборатоpная работа № 1. Открытие некоторых субстратов ЦТК (лимонной и янтаpной кислот)

Принцип метода. Ди- и трикарбоновые кислоты, карбоксильные группы которых расположены рядом, при взаимодействии с резорцином и концентрированной серной кислотой образуют флюоресцирующие в ультрафиолетовом свете продукты.

ВНИМАНИЕ! Соблюдать меры безопасности при работе с источником ультрафиолетового излучения, концентрированной серной кислотой и нагреванием на спиртовке.

Ход работы. В две пробирки добавляют по 1 капле воды (избыток воды мешает реакции) и растворяют: в 1-й – несколько кристаллов цитрата, а во 2-й – янтарной кислоты. Затем в обе пробирки вносят по 10–12 капель концентрированной серной кислоты и несколько кристаллов резорцина. Содержимое пробирок осторожно нагревают (но НЕ КИПЯТЯТ!) до появления окраски желтого цвета. К охлажденным пробиркам добавляют по 20 капель дистиллированной воды и наблюдают в ультрафиолетовом свете флюоресценцию: голубую – в пробирке с цитратом и зеленую – с сукцинатом.

Выводы по результатам работы.

Лаборатоpная работа № 2. Качественное обнаружение цитохромоксидазы.

П ринцип метода. Цитохромоксидаза, содержащаяся в скелетной мышце, обесцвечивает 2,6-дихлорфенолиндофенол (2,6-ДХФИФ, краска Тильманса), переводя его в восстановленную форму (см. уравнение).

Ход работы. 1 г свежих скелетных мышц, освобожденных от жировой ткани, тщательно растирают в ступке в течение 10 мин. Мышечную кашицу фильтруют через слой марли и многократно промывают твердый осадок дистиллированной водой до обесцвечивания промывных вод.

На мышечную кашицу, отжатую между листами фильтровальной бумаги, капают 2-3 капли раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола и наблюдают его обесцвечивание, связанное с активностью цитохромоксидазы мышечной ткани (восстановление краски Тильманса в лейкоформу).

Выводы по результатам работы.

Рекомендуемая литература

Основная

1. Материал лекций.

2. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. С. 213–220; 1998. С. 345–353.

3. Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 199–221.

Дополнительная

4. Марри Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1. С. 111–126.

5. Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 403–415.

6. Ленинджер А. Основы биохимии. М.: Мир, 1985. Т. 2. С. 477–507.

Занятие 6

Пути потребления кислорода в организме. Тканевое дыхание. Окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление

Цель занятия: сформулировать современные представления о механизмах получения, депонирования и утилизации энергии в живых организмах, путях потребления кислорода в организме в норме и при патологии.

Исходный уровень знаний и навыков

Студент должен знать:

1. Понятие об электродвижущей силе окислительно-восстановительных реакций.

2. Строение NAD⁺, NADP⁺, FAD, FMN, кофермента Q, цитохромов и их роль в окислительно-восстановительных процессах.

3. Электронное строение атома кислорода и его активных форм; каталаза, пероксидаза.

4. Сущность свободнорадикальных процессов.

Студент должен уметь:

1. Проводить титрационный анализ.

Структура занятия