Практическое занятие № 8

Тема: «Энергетический обмен. Митохондриальная цепь переноса электронов»

(лабораторно-практическое занятие)

Мотивация: изучение основ общего пути катаболизма позволит получить представление об его биологической универсальности, регулируемости и взаимосвязи с другими метаболическими путями

Цель обучения, воспитания и развития: Закрепить представления о распаде пировиноградной кислоты и ацетил-КоА до конечных продуктов. Рассмотреть взаимосвязь цитратного цикла с дыхательной цепью, механизмы регуляции общего пути катаболизма.

Задачи, обучения, воспитания и развития: студент должен

1. Уметь писать формулы:пируват, ацетил-КоА

2. Знать химизм процессов: окислительного декарбоксилирования пирувата,

последовательность реакций цитратного цикла (цикла Кребса)

Этапы проведения занятия:

1. Вводная часть

2. Основная часть занятия: семинар, лабораторная работа

3. Заключительная часть занятия

Задание на самоподготовку:

1. Понятие о катаболизме и анаболизме, их взаимосвязи.

2. Общий путь катаболизма, основные этапы, взаимосвязь со специфическими обменными процессами.

3. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Строение и

функции пируватдегидрогеназного комплекса. Образование ацетил-КоА.

Роль витаминов В₁, В₂, РР, пантотеновой кислоты, липоевой кислоты.

4. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл) как завершающий этап катаболизма углеводов, липидов и аминокислот. Химизм реакций ЦТК; его ключевые ферменты. ЦТК как главный поставщик субстратов дыхательной цепи. Энергетический итог цикла.

5. Челночный перенос водорода НАДН₂ в митохондрии: глицерофосфатная и малат-аспартатная системы.

Ориентировочная основа деятельности студентов (ООД) для проведения лабораторной работы:

Работа №1. Качественная реакция на витамин В₁ (тиамин)

Принцип метода. Реакция основана на способности тиамина (В₁) окисляться в щелочной среде под действием красной кровяной соли (феррицианид калия, K₃Fe(CN)₆) в тиохром, который обладает в ультрафиолетовых лучах сине-голубой флюоресценцией.

Порядок выполнения работы: В пробирку наливают 1 каплю 5% раствора тиамина (витамина В₁), прибавляют 5-10 капель 10% раствора NaOH, 1-2 капли 5% раствора K₃Fe(CN)₆ и взбалтывают. Прогрев флюороскоп в течение 5-10 мин., наблюдают сине-голубую флюоресценцию при облучении пробирки с раствором ультрафиолетовыми лучами. В выводах написать структурную формулу кофермента и указать связь с функционированием пируватдегидрогеназного комплекса и ЦТК.

Клинико-диагностическое значение: Витамин В₁ в виде своего пирофосфорного эфира (кофермент ТДФ) в организме человека в комплексе с другими коферментами – липоевой кислотой, коэнзимом А, НАД, ФАД – входит в состав полиферментного комплекса, осуществляющего окислительное декарбоксилирование α-кетокислот (в первую очередь, пировиноградной, а также α-кетоглутаровой), в результате чего образуется ацетил-КоА, который вступает в цикл трикарбоновых кислот (общий путь катаболизма). При недостаточном поступлении витамина В₁ в организм окисление пирувата нарушается, что приводит к развитию гипоэнергетических состояний и накоплению α-кетокислот в тканях. Авитаминоз В₁ вызывает характерное поражение сердечно-сосудистой и периферической нервной системы, известное как заболевание «бери-бери».

Работа №2. Качественная реакция на витамин В₂ (рибофлавин)

Принцип метода. Окисленная форма витамина В₂ представляет собой желтое флюоресцирующее в ультрафиолетовых лучах вещество. Реакция на витамин В₂ основана на способности его легко восстанавливаться, при этом витамин В₂ изменяет свои физико-химические свойства. Источником водорода служит реакция взаимодействия соляной кислоты с металлическим цинком.

Порядок выполнения работы: В пробирку наливают 10 капель 0,025% раствора витамина В₂, добавляют 5 капель Hcl (конц.) и 1 зернышко металлического Zn.

Выделяющийся водород восстанавливает рибофлавин (раствор желтого цвета) через родофлавин (раствор розового цвета) в лейкофлавин (бесцветное соединение).

Сравните разные формы витамина В₂ по флюоресценции в ультрафиолетовых лучах.

В выводах написать восстановленную и окисленную формулу кофермента и указать связь с функционированием дыхательной цепи митохондрий.

Клинико-диагностическое значение: Витамин В₂ (рибофлавин) входит в состав коферментов флавиновых ферментов (ФАД и ФМН), которые участвуют в биологическом окислении, катализируя реакции дегидрирования. Типичным субстратом для флавиновых ферментов в процессе биологического окисления служит НАДН₂. При недостаточности рибофлавина в организме человека нарушаются окислительно-восстановительные процессы, что влечет возникновение характерных признаков гипо –и авитаминозов (поражение слизистых ротовой полости и губ, помутнение хрусталика, выпадение волос и др.).