МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОВЕДЕНИЮ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫСТУДЕНТОВ
Модуль II. Введение в обмен веществ. Биологическое окисление.
учебной дисциплины (модуля) «Биохимия»
для специальности Лечебное дело
курс II семестр 3
| Составитель: Артюкова О.А., к.б.н., доцент Рецензент: Лемешко Т.Н., к.б.н., доцент |
Владивосток – 2016 г.
Практическое занятие № 9
Тема: « Общий путь катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Цикл лимонной кислоты »
Мотивация: Понимание механизмов кумулирования биологической энергии позволит получить представления об организме человека как о термодинамической системе, в которой отдельные ферменты функционируют как звенья окислительно-восстановительной цепи передачи электронов.
Общая цель: Изучение основ общего пути катаболизма позволит получить представление об его биологической универсальности, регулируемости и взаимосвязи с другими метаболическими путями. Закрепить представления о механизмах генерирования энергии в клетке и окислительных процессов в организме и их физиологическом значении. Полученные по данной теме знания и умения формируют профессиональные компетенции (ПК-3), необходимые в последующем для изучения вопросов профессиональной направленности.
Конкретные цели и задачи. В результате изучения темы студенты должны:
- знать - строение основных метаболитов пируватдегидрогеназного комплекса и цикла трикарбоновых кислот, ферментов, коферментов и последовательность реакций с их участием; способы регуляции ключевых ферментов общего пути катаболизма и связь скорости дыхания с энергетическим статусом организма.
|
|
- уметь представлять в виде схемы основные этапы катаболизма пищевых веществ и их связь с общими путями катаболизма; анализировать изменения энергетического обмена при различных физиологических состояниях организма и при их нарушениях; объяснять анаболические функции ОПК.
- владеть медико-функциональным понятийным аппаратом (терминами): специфические пути катаболизма, общий путь катаболизма (ОПК), окислительное декарбоксилирование пирувата, цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), субстратное фосфорилирование, анаболические функции ОПК.
Контрольные вопросы:
1. Специфические и общие пути катаболизма.
2. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: строение пируватдегидрогеназного комплекса (ферменты, коферменты, витамины).
3. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса): последовательность реакций и-характеристика ферментов. Реакция субстратного фосфорилирования в цикле лимонной кислоты, макроэргические соединения. Энергетическая и пластическая функции цикла Кребса.
4. Регуляция активности пируватдегидрогеназного комплекса и цикла лимонной кислоты.
Задания для самостоятельной работы студентов:
| Разделы и темы для самостоятельного изучения | Виды и содержание самостоятельной работы |
| Специфические и общие пути катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: строение пируватдегидрогеназного комплекса (ферменты, коферменты, витамины). | – для овладения знаниями: 1.Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе). – для закрепления и систематизации знаний: 2. Работа с тестами и вопросами для самопроверки. 3. Создание глоссария по теме. 4. Заполнить таблицу «Пируватдегидрогеназный комплекс» |
| Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса): последовательность реакций и характеристика ферментов. Реакция субстратного фосфорилирования в цикле лимонной кислоты, макроэргические соединения. Энергетическая и пластическая функции цикла Кребса. | – для овладения знаниями: 1. Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе); – для закрепления и систематизации знаний: 2. Работа с тестами для самопроверки. 3. Создание глоссария по теме. |
| Регуляция активности пируватдегидрогеназного комплекса и цикла лимонной кислоты. | – для закрепления и систематизации знаний: заполнить таблицу «Регуляция общего пути катаболизма» |
Заполнить таблицы (использовать материалы учебника, лекции)
|
|
«Пируватдегидрогеназный комплекс»
| Фермент | Кофермент | Витамин |
| Пируватдекарбоксилаза (Е1) | ||
| Дигидролипоилтрансацетилаза (Е2) | ||
| Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3) |
«Регуляция общего пути катаболизма»
| Регуляторные ферменты ОПК | Активаторы | Ингибиторы |
Задания для самоконтроля подготовки к практическому занятию (тесты):
1.Выберите один неправильный ответ. Общий путь катаболизма (ОПК):
а) включает реакции окислительного декарбоксилирования пирувата и ЦТК
|
|
б) образование в ОПК первичных доноров для ЦПЭ
в) метаболиты ОПК могут участвовать в анаболических процессах
г) реакции ОПК происходят в цитозоле клетки
д) АТФ образуется в результате окисления в ЦПЭ атомов водорода, поступающих из ОПК
2. Выберите один неправильный ответ. Пируватдегидрогеназный комплекс:
а) находится в матриксе митохондрий
б) в качестве одного из коферментов содержит тиаминдифосфат
в) превращает пируват в оксалоацетат
г) инактивируется при высокой концентрации НАДН
3. Для функционирования ПДГ- комплекса необходимы все коферменты, кроме:
а) HS-КоА б) ТДФ в) Пиридоксальфосфат г) НАД д) ФАД
4. При превращении 1 моля ацетил-КоА в цикле Кребса до СО2 и Н2О образуется:
а) 3 моля АТФ б) 10 молей АТФ
в) 12 молей АТФ г) 24 моля АТФ
д) 38 молей АТФ
5. Реакции общего пути катаболизма ускоряются под влиянием всех факторов, кроме:
а) Са2+ б) АДФ в) НАДН г) цитрата д) пирувата
6. Установите правильную последовательность ферментов ЦТК.
а) Изоцитратдегидрогеназа
б) Сукцинатдегидрогеназа
в) Малатдегидрогеназа
г) α-кетоглутаратдегидрогеназа
д) Цитратсинтаза
е) Фумаратгидратаза
7. Выберите правильные ответы. Активаторами изоцитратдегидрогеназы являются
а) АТФ б) Цитрат в) Ионы Mg2+ г) АДФ д) Пируват
8. Установите соответствие.
Фермент Кофермент
1. Пируватдекарбоксилаза а) НАД
2. Сукцинатдегидрогеназа б) КоА
3. Малатдегидрогеназа в) КоQ
г) ТДФ
9. Выберите один неправильный ответ. α-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс:
а) состоит из 3 ферментов и 5 коферментов
б) катализирует образование сукцинил-КоА
в) катализирует реакцию декарбоксилирования
г) ингибируется при высоком отношении НАДН/НАД+
д) содержит пиридоксальфосфат
10. Выберите правильные ответы. Скорость реакций цикла Кребса увеличивается при:
а) гипоксии
б) увеличении концентрации АДФ
в) увеличении концентрации НАД+
г) увеличении концентрации сукцинил-КоА
д) уменьшении поступления глюкозы в клетку
Литература:
а) обязательная
1. Биологическая химия: Учебник/Е.С, Северин, Т.Л. Алейникова и др.- М.: ООО
«Медицинское информационное агентство», 2008. - 368 с.
2. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. - М.: «ГЭОТАР-МЕД», 2003 – 784 с.
3. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина, А.Я. Николаева, 3 изд. - М.: «ГЭОТАР», 2005 – 441 с.
4. Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник/Под ред. Е.С.Северина.- М.: «ГЭОТАР», 2008 – 384 с.
5. Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник/Под ред. Е.С.Северина.- М.: «ГЭОТАР», 2011 – 624 с.
6. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.:«Медицинское информационное агентство». – 2004. -566 с.
7. Щербак И.Г. Биологическая химия: Учебник. – СПб.: «Издательство СПбГМУ», 2005. – 480 с.
б) дополнительная
1. Хасина М.А. Словарь-справочник по клинической биохимии – Владивосток: «Медицина ДВ», 2008.
2. Хасина М.А., Артюкова О.А., Хасина М. Ю. Витамины и минеральные вещества в жизни человека – Владивосток: «Медицина ДВ», 2008. – 102 с.
3. Интернет-ресурсы (https://www.biblioclub.ru/. https://www.studmedlib.ru/ и др.).
Практическое занятие № 10
Тема: «Состав, структура и номенклатура дыхательных комплексов дыхательной цепи, их локализация и функции во внутренней мембране митохондрий. Качественные реакции на витамины В1 и В2.
Мотивация: Понимание механизмов кумулирования биологической энергии позволит получить представления об организме человека как о термодинамической системе, в которой отдельные ферменты функционируют как звенья окислительно-восстановительной цепи передачи электронов.
Общая цель: закрепить представления о механизмах генерирования энергии в клетке и окислительных процессов в организме и их физиологическом значении. Полученные по данной теме знания и умения формируют профессиональные компетенции (ПК-3), необходимые в последующем для изучения вопросов профессиональной направленности.
Конкретные цели и задачи. В результате изучения темы студенты должны:
- знать - способы регуляции ключевых ферментов общего пути катаболизма и связь скорости дыхания с энергетическим статусом организма, строение ферментов и коферментов дыхательной цепи, строение и роль витаминов, участвующих в тканевом дыхании, этапы переноса электронов и протонов от дегидрируемых субстратов к кислороду, основные положения, объясняющие механизм сопряжения дыхания и синтеза АТФ, примеры ингибиторов и разобщителей тканевого дыхания и механизмы их действия,
роль тканевого дыхания в регуляции теплопродукции в организме.
- уметь оценивать значение основных этапов обмена веществ в получении энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности, анализировать этапы трансформации энергии пищевых веществ в энергию химических связей АТФ как основного аккумулятора энергии в организме, определять энергетический эффект окисления различных субстратов (в молях АТФ), оценивать эффективность тканевого дыхания как главного механизма синтеза АТФ, прогнозировать последствия действия на организм некоторых лекарственных веществ и ядов, нарушающих тканевое дыхание и синтез АТФ.
| -владетьмедико-функциональным понятийным аппаратом (терминами): АТФ-АДФ цикл, тканевое дыхание, митохондриальная ЦПЭ, окислительное фосфорилирование, сопряжение переноса электронов и синтеза АТФ, коэффициент окислительного фосфорилирования (Р/О), дыхательный контроль. |
Контрольные вопросы:
1. Биологическое окисление. Классификация оксидоредуктаз: оксидазы, дегидрогеназы, пероксидазы, оксигеназы.
2. Организация дыхательной цепи митохондрий: мультиферментные комплексы, переносчики электронов.
Задания для самостоятельной работы студентов:
| Разделы и темы для самостоятельного изучения | Виды и содержание самостоятельной работы |
| Биологическое окисление. Классификация оксидоредуктаз: оксидазы, дегидрогеназы, пероксидазы, оксигеназы. | – для овладения знаниями: 1. Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе). – для закрепления и систематизации знаний: 2. Создание глоссария по теме. |
| Организация дыхательной цепи митохондрий: мультиферментные комплексы, переносчики электронов. | – для закрепления и систематизации знаний: 3. Заполнить таблицу «Компоненты митохондриальной ЦПЭ» 4. Зарисовать схему «Митохондриальная дыхательная цепь» |
Заполнить таблицу (использовать материалы учебника, лекции)
«Компоненты митохондриальной ЦПЭ»
| Название субстрата- компонента ЦТК, подвергающегося реакции окисления | Кофермент - акцептор водорода | Р/О цепи переноса электронов и протонов |
| 1. 2. 3. 4. |
Зарисовать схему: «Митохондриальная дыхательная цепь»
Литература:
а) обязательная
1. Биологическая химия: Учебник/Е.С, Северин, Т.Л. Алейникова и др.- М.: ООО
«Медицинское информационное агентство», 2008. - 368 с.
2. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. - М.: «ГЭОТАР-МЕД», 2003 – 784 с.
3. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина, А.Я. Николаева, 3 изд. - М.: «ГЭОТАР», 2005 – 441 с.
4. Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник/Под ред. Е.С.Северина.- М.: «ГЭОТАР», 2008 – 384 с.
5. Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник/Под ред. Е.С.Северина.- М.: «ГЭОТАР», 2011 – 624 с.
6. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.:«Медицинское информационное агентство». – 2004. -566 с.
7. Щербак И.Г. Биологическая химия: Учебник. – СПб.: «Издательство СПбГМУ», 2005. – 480 с.
б) дополнительная
1. Хасина М.А. Словарь-справочник по клинической биохимии – Владивосток: «Медицина ДВ», 2008.
2. Хасина М.А., Артюкова О.А., Хасина М. Ю. Витамины и минеральные вещества в жизни человека – Владивосток: «Медицина ДВ», 2008. – 102 с.
4.
3. Интернет-ресурсы (https://www.biblioclub.ru/. https://www.studmedlib.ru/ и др.).
Практическое занятие № 11
Тема: « Модуль II. Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования. Коэффициент Р/0.
Мотивация: Понимание механизмов кумулирования биологической энергии позволит получить представления об организме человека как о термодинамической системе, в которой отдельные ферменты функционируют как звенья окислительно-восстановительной цепи передачи электронов.
Общая цель: закрепить представления о механизмах генерирования энергии в клетке и окислительных процессов в организме и их физиологическом значении. Полученные по данной теме знания и умения формируют профессиональные компетенции (ПК-3), необходимые в последующем для изучения вопросов профессиональной направленности.
Конкретные цели и задачи. В результате изучения темы студенты должны:
- знать - способы регуляции ключевых ферментов общего пути катаболизма и связь скорости дыхания с энергетическим статусом организма, строение ферментов и коферментов дыхательной цепи, строение и роль витаминов, участвующих в тканевом дыхании, этапы переноса электронов и протонов от дегидрируемых субстратов к кислороду, основные положения, объясняющие механизм сопряжения дыхания и синтеза АТФ, примеры ингибиторов и разобщителей тканевого дыхания и механизмы их действия,
роль тканевого дыхания в регуляции теплопродукции в организме.
- уметь оценивать значение основных этапов обмена веществ в получении энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности, анализировать этапы трансформации энергии пищевых веществ в энергию химических связей АТФ как основного аккумулятора энергии в организме, определять энергетический эффект окисления различных субстратов (в молях АТФ), оценивать эффективность тканевого дыхания как главного механизма синтеза АТФ, прогнозировать последствия действия на организм некоторых лекарственных веществ и ядов, нарушающих тканевое дыхание и синтез
| -владетьмедико-функциональным понятийным аппаратом (терминами): АТФ-АДФ цикл, тканевое дыхание, митохондриальная ЦПЭ, окислительное фосфорилирование, сопряжение переноса электронов и синтеза АТФ, коэффициент окислительного фосфорилирования (Р/О), дыхательный контроль. |
Контрольные вопросы:
1. Хемиосмотическая теория синтеза АТФ. Образование и использование электрохимического потенциала (DmН+). Протонная АТФ-аза и транспортные системы митохондрий.
2. Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. Дыхательный контроль.
3. Энергетический обмен и теплопродукция.
Задания для самостоятельной работы студентов:
| Разделы и темы для самостоятельного изучения | Виды и содержание самостоятельной работы |
| Хемиосмотическая теория синтеза АТФ. Образование и использование электрохимического потенциала (DmН+). Протонная АТФ-аза и транспортные системы митохондрий. | Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе); работа с тестами и вопросами для самопроверки. |
| Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. Дыхательный контроль. Энергетический обмен и теплопродукция. | Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе); работа с тестами и вопросами для самопроверки. |
Задания для самоконтроля подготовки к практическому занятию (тесты):
1. Стадии катаболизма энергетических субстратов включают все процессы, кроме:
а) превращение метаболитов, образованных в специфических путях до СО2 и Н2О
б) превращение жирных кислот в ацетил-КоА
в) расщепление гликогена панкреатической амилазой
г) окисление ацетил-КоА в цитратном цикле
д) перенос водорода с восстановленных коферментов НАДН и ФАДН2 в ЦПЭ
2. Выберите один неправильный ответ. АТФ:
а) участвует в реакциях, катализируемых лигазами
б) универсальный источник энергии
в) синтезируется путем окислительного фосфорилирования
г) запасается в клетках в значительных количествах
д) за сутки синтезируется в количестве, равном массе тела
3. Установите соответствие.
Ферменты ЦПЭ: Акцепторы электронов:
1. НАДН-дегидрогеназа а) Цитохромы b,c1
2. QH2- дегидрогеназа б) Цитохром с
3. Цитохромоксидаза в) О2
г) Убихинон
д) Цитохромы a, a3
4. Выберите один неправильный ответ. ФМН:
а) кофермент амилазы
б) акцептор водорода от НАДН
в) содержит витамин В2
г) в восстановленной форме может быть донором водорода для КоQ
д) кофермент НАДН-дегидрогеназы
5. Выберите правильный ответ. Последовательность реакций в ЦПЭ определяется:
A. Строением окисляемого субстрата
Б. Величинами окислительно-восстановительных потенциалов компонентов ЦПЭ
B. Локализацией ферментов в митохондриальной мембране
Г. Прочностью связи апоферментов с коферментами.
Д. Строением кофермента.
6. Установите соответствие.
Кофермент: Фермент:
A. ФАД 1. НАДН-дегидрогеназа
Б. Гем 2. QH2-дегидрогеназа
B. ФМН 3. Сукцинатдегидрогеназа
Г. НАД+
Д. Убихинон
7. Выберите один неправильный ответ. Дыхательный контроль – это:
а) ускорение дыхания при повышении концентрации АДФ в клетке
б) изменение скорости дыхания при повышении отношения АДФ/АТФ
в) изменение величины Р/О в зависимости от протонного градиента
г) увеличение поглощения О2 митохондриями при избытке АТФ
д) снижение скорости дыхания при увеличенииконцентрации АТФ
8. Разобщение дыхания и фосфорилирования приводит к уменьшению:
а) скорости переноса электронов по дыхательной цепи
б) выделения тепла
в) коэффициента фосфорилирования
г) электрохимического мембранного потенциала
9. Количество энергии, выделяющейся при переносе электронов от ФАДН2 к О2, обеспечивает образование
а) 3 мол. АТФ б) 2 мол. АТФ в) 1 мол. АТФ
10. Недостаток каких микроэлементов может приводить к снижению эффективности работы ЦПЭ?
А. Fe Б. Zn B. Mg Г. Se Д. Cu
Литература:
а) обязательная
1. Биологическая химия: Учебник/Е.С, Северин, Т.Л. Алейникова и др.- М.: ООО
«Медицинское информационное агентство», 2008. - 368 с.
2. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. - М.: «ГЭОТАР-МЕД», 2003 – 784 с.
3. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина, А.Я. Николаева, 3 изд. - М.: «ГЭОТАР», 2005 – 441 с.
4. Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник/Под ред. Е.С.Северина.- М.: «ГЭОТАР», 2008 – 384 с.
5. Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник/Под ред. Е.С.Северина.- М.: «ГЭОТАР», 2011 – 624 с.
6. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.:«Медицинское информационное агентство». – 2004. -566 с.
7. Щербак И.Г. Биологическая химия: Учебник. – СПб.: «Издательство СПбГМУ», 2005. – 480 с.
б) дополнительная
1. Хасина М.А. Словарь-справочник по клинической биохимии – Владивосток: «Медицина ДВ», 2008.
2. Хасина М.А., Артюкова О.А., Хасина М. Ю. Витамины и минеральные вещества в жизни человека – Владивосток: «Медицина ДВ», 2008. – 102 с.
4.
3. Интернет-ресурсы (https://www.biblioclub.ru/. https://www.studmedlib.ru/ и др.).
Практическое занятие № 12
Тема: Ингибиторы дыхательной цепи и разобщители с окислительным фосфорилированием. Гипоэнергетические состояния.
Мотивация: Понимание механизмов кумулирования биологической энергии позволит получить представления об организме человека как о термодинамической системе, в которой отдельные ферменты функционируют как звенья окислительно-восстановительной цепи передачи электронов.
Общая цель: закрепить представления о механизмах генерирования энергии в клетке и окислительных процессов в организме и их физиологическом значении. Полученные по данной теме знания и умения формируют профессиональные компетенции (ПК-3), необходимые в последующем для изучения вопросов профессиональной направленности.
Конкретные цели и задачи. В результате изучения темы студенты должны:
- знать - способы регуляции ключевых ферментов общего пути катаболизма и связь скорости дыхания с энергетическим статусом организма, строение ферментов и коферментов дыхательной цепи, строение и роль витаминов, участвующих в тканевом дыхании, этапы переноса электронов и протонов от дегидрируемых субстратов к кислороду, основные положения, объясняющие механизм сопряжения дыхания и синтеза АТФ, примеры ингибиторов и разобщителей тканевого дыхания и механизмы их действия,
роль тканевого дыхания в регуляции теплопродукции в организме.
- уметь оценивать значение основных этапов обмена веществ в получении энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности, анализировать этапы трансформации энергии пищевых веществ в энергию химических связей АТФ как основного аккумулятора энергии в организме, определять энергетический эффект окисления различных субстратов (в молях АТФ), оценивать эффективность тканевого дыхания как главного механизма синтеза АТФ, прогнозировать последствия действия на организм некоторых лекарственных веществ и ядов, нарушающих тканевое дыхание и синтез АТФ.
| -владетьмедико-функциональным понятийным аппаратом (терминами): гипоксия, гипоэнергетическое состояние, разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. |
Контрольные вопросы:
1. Ингибиторы дыхательной цепи, последствия.
2. Разобщители тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.
Задания для самостоятельной работы студентов:
| Разделы и темы для самостоятельного изучения | Виды и содержание самостоятельной работы |
| Ингибиторы дыхательной цепи, последствия. | Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе); работа с тестами для самопроверки. Заполнить таблицу. |
| Разобщители тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. | Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе); работа с тестами для самопроверки. Заполнить таблицу. |
Задания для самоконтроля подготовки к практическому занятию (тесты):
1. Установите соответствие.
Ферменты ЦПЭ: Ингибитор:
1. НАДН-дегидрогеназа а) цианид
2. QH2- дегидрогеназа б) эритромицин
3. Цитохромоксидаза в) наркотические вещества
г) ротенон
д) стрептомицин
2. При отравлении цианидами:
а) большая часть энергии окисления НАДН в ЦПЭ рассеивается в виде тепла
б) скорость окисления сукцината не меняется
в) АТФ может синтезироваться
г) происходит остановка дыхания и синтез АТФ прекращается
д) электрохимический потенциал мембраны не снижается
3. Коэффициент Р/О при окислении НАДН в присутствии 2,4-динитрофенола равен:
а) 3 б) 2 в) 1 г) 0
4. Выберите правильные ответы. К тканевым формам гипоэнергетических состояний относятся:
A. Недостаток О2 во вдыхаемом воздухе
Б. Гиповитаминозы витаминов В1, В2, РР
B. Нарушение кровообращения
Г. Действие разобщителей дыхания и фосфорилирования
Д. Железодефицитные анемии
5. Больной доставлен в состоянии острой гипоксии после отравления угарным газом. Каков механизм действия этого газа на организм?
А. Ингибирует тканевое дыхание
В. Ингибирует перенос водорода
С. Восстанавливает кислород
Д. Ингибирует ЦТК
Е. Разобщает дыхание и фосфорилирование
II. Переписать таблицу в рабочую тетрадь:
«Гипоэнергетические состояния»
| Причины возникновения | Факторы, вызывающие развитие | Проявление |
| Снижение эффективности работы дыхательной цепи митохондрий | ●Алиментарные (голодание) ●Гипо-и авитоминозы (В1, В2, РР, В5) ●Гипоксии (экзогенные, эндогенные) ● Влияние ингибиторов ферментов ЦПЭ (барбитураты, наркотики, угарный газ, KCN, H2S) ● Митохондриальные энзимопатии | Дефицит АТФ |
| Разобщение дыхания и фосфорилирования | ●Низкие температуры ●Жирные кислоты ●Тиреоидные гормоны ●Токсины микроорганизмов ●Олигомицин ● Дикумарин ●2,4-динитрофенол | Дефицит АТФ, гипертермия (пирогенный эффект) |
Практическое занятие № 13 - 14
Тема: « Внемитохондриальные виды окисления. Микросомальное окисление, особенности, физиологическое значение»
Мотивация: получение знаний об окислительных системах, не связанных с депонированием энергии, которые, тем не менее, являются неотъемлемой частью метаболизма. Специфика внемитохондриального окисления обусловлена необходимостью преобразования трудноокисляемых структур для пластических целей (образование гормонов, желчных кислот и др.), инактивации метаболитов, обезвреживания ксенобиотиков, обновления мембран. Реакции биоокисления в организме сопровождаются образованием токсичных для организма активных форм кислорода (АФК), провоцирующих цепные реакции свободно-радикального окисления биомолекул в клетке и мембранодеструкцию. Освоение вопросов темы позволит оценить эффективность действия компонентов антиоксидантной защиты (ферментов, витаминов, микроэлементов).
Общая цель: закрепить представления о механизмах окислительных процессов в организме, их и патологическом физиологическом значении. Полученные по данной теме знания и умения формируют профессиональные компетенции (ПК-3), необходимые в последующем для изучения вопросов профессиональной направленности.
Конкретные цели и задачи. В результате изучения темы студенты должны:
- знать - типы и механизмы образования активных форм кислорода (АФК), источники их образования и роль в метаболических процессах, «дыхательный взрыв» в макрофагах и нейтрофилах; вклад в механизмы антибактериальной защиты; роль перекисного окисления липидов (ПОЛ) как фактора, инициирующего обновление гидрофобных структур клетки, опасные эффекты избыточности активных форм кислорода. Основные компоненты и этапы микросомального окисления, физиологическое значение процесса.
- уметь объяснять молекулярные механизмы образования активных форм кислорода (АФК), роль в метаболических процессах, вклад в механизмы антибактериальной защиты; роль перекисного окисления липидов (ПОЛ) как фактора, инициирующего обновление гидрофобных структур клетки, опасные эффекты избыточности ПОЛ. Объяснять молекулярные механизмы микросомального окисления в процессах биосинтеза и трансформации токсинов и ксенобиотиков в печени.
| -владетьмедико-функциональным понятийным аппаратом (терминами): АФК (активные формы кислорода), свободно-радикальное окисление (СРО), ПОЛ (перекисное окисление липидов), АОЗ (антиоксидантная защита), пероксидаза, каталаза, супероксиддисмутаза, мембранодеструкция, антиоксиданты, прооксиданты. |
Контрольные вопросы:
- Внемитохондриальные виды окисления. Активные формы кислорода: образование, токсическое действие.
- Перекисное окисление мембранных липидов. Механизмы защиты от токсического действия кислорода. Прооксиданты и антиоксиданты.
- Бактерицидное действие фагоцитирующих лейкоцитов.
- Микросомальное окисление, особенности, физиологическое значение.
Задания для самостоятельной работы студентов:
| Разделы и темы для самостоятельного изучения | Виды и содержание самостоятельной работы |
| Активные формы кислорода: образование, токсическое действие. Перекисное окисление мембранных липидов. Механизмы защиты от токсического действия кислорода. Прооксиданты и антиоксиданты. | Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе); работа с тестами для самопроверки. Заполнить таблицу. |
| Бактерицидное действие фагоцитирующих лейкоцитов. Микросомальное окисление, особенности, физиологическое значение. | Конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; проработка учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе); работа с тестами для самопроверки. |
Задания для самоконтроля подготовки к практическому занятию (тесты):
1. Реакцию, идущую по схеме АН2 + SН + О2 → А + SОН + Н2О катализируют
а) оксидазы б) пероксидазы в) монооксигеназы
2. Микросомальное окисление осуществляется ферментными системами, локализованными преимущественно
а) в наружной мембране митохондрий б) в эндоплазматическом ретикулуме
в) в цитозоле г) в матриксе митохондрий
3. Установить соответствие:
Тип окисления Роль кислорода
1. митохондриальное а) непосредственно внедряется в окисляемое вещество
2. микросомальное б) является конечным акцептором электронов и протонов
4. Выберите правильные ответы. Функциональная роль микросомального окисления состоит:
а) в использовании энергии окисления для синтеза АТФ
б) в образовании кислородсодержащих органических соединений с пластическими целями
в) в гидроксилировании гидрофобных соединений с детоксикационными целями
5. Каталаза и пероксидаза локализуются преимущественно
а) в митохондриях б) в микросомах
в) в лизосомах г) в пероксисомах
6. Выберите правильные ответы. Супероксидные радикалы токсичны для организма потому, что
а) спонтанно ускоряют цепные реакции ПОЛ
б) гидроксилируют гидрофобные эндогенные соединения
в) реагируют с белками и ДНК, вызывая изменения их конформации и разрыв цепи
г) уничтожают фагоцитированные микроорганизмы
7. Реакцию 2О2- + 2Н+ → Н2О2 + О2 катализирует фермент:
а) пероксидаза б) каталаза в) оксидаза г) супероксиддисмутаза
8. Выберите правильные ответы. Гем в качестве простетической группы не содержат
такие ферменты- антиоксиданты, как
а) супероксиддисмутаза б) каталаза
в) пероксидаза г) глутатионпероксидаза
9. Выберите правильные ответы. В систему микросомального окисления входят:
а) цитохром С б) цитохром Р450
в) НАДФН2 г) пероксидаза д) каталаза
10. Какой из перечисленных витаминов не участвует в ингибировании
свободно-радикального окисления биомолекул?
а) каротиноиды б) токоферол
в) аскорбиновая кислота г) пантотеновая кислота
Переписать таблицы в рабочую тетрадь:
Таблица 1. «Факторы, влияющие на интенсивность ПОЛ»
| Факторы, активирующие ПОЛ | Факторы, тормозящие ПОЛ |
| Нарушение функций митохондриального окисления: гипоксия, действие ингибиторов ЦПЭ, наркотиков, разобщителей. Гипероксигенация Гиподинамия Ионизирующее излучение Активация фагоцитоза Стресс(за счет гипоксии) Прооксиданты окружающей среды: диоксиды серы, азота, озон, табачный дым, гербициды, пестициды, выхлопные газы и др. | Ферменты система АОЗ Незаменимые факторы питания: - витамины (Е, С, А, Р) - аминокислоты и другие метаболиты, содержащие SH- группы - микроэлементы (селен и др.) Стабильная структурно-функциональная организация клеточных мембран (содержание холестерина, ПНЖК и др.) |
Таблица 2. «Антиоксиданты и их действия»
| Антиоксиданты | Действие |
| Антиоксиданты - ферменты: Супероксиддисмутаза (СОД) Глутатионпероксидаза (ГПО) Глутатионредуктаза, каталаза Антиоксиданты - витамины: Е, А, каротиноиды, С, Р, К Антиоксиданты–микроэлементы: Se, S, Cu, Mn, Zn, Mg, V Антиоксиданты растений (биофлавоноиды, полифенолы): черника, клюква, калина, малина, земляника, чернослив, ежевика, красное вино и др. | ● Лечебно-профилактическое действие при ряде заболеваний ● Замедление процессов старения организма, износа клеточных мембран ● Повышение устойчивости организма к воздействию радиации и других вредных факторов внешней среды ● Усиление иммунитета ● Нормализация функций сердечно - сосудистой системы ● Антиканцерогенное действие ● Выраженный косметический эффект |
Рекомендуемые темы для выполнения СРС во внеучебное время (доклады, рефераты, презентации):
1. Мембранодеструкция в развитии болезней (инфаркт миокарда, гипертоническая болезнь, бронхо-легочная патология и др.)
2. Витамины и другие природные соединения (мочевая кислота, глутатион, карнозин, таурин) в коррекции нарушений структуры и функций биомембран
3. Влияние факторов внешней среды (УФО, радиация, электромагнитное излучение и др.) на процессы ПОЛ в организме
4. Механизм бактерицидного действия фагоцитирующих лейкоцитов
5. Цитохром Р-450, роль в обезвреживании ксенобиотиков
6. Угрожают ли «озоновые дыры» человечеству?
7. Микроэлементы – антиоксиданты (селен, цинк, медь)
8. Свободные радикалы: NO (образование, функции)
9. Биохимические критерии для оценки состояния предпатологии
при мембранодеструктивном действии негативных факторов окружающей среды
10. Озонотерапия в лечении ряда заболеваний: достижения и перспективы.
11. Ксенобиотики - разобщители окислительного фосфорилирования.
12. Нарушение обмена веществ при гипо- и гипероксии.
13. Лекарственные препараты – доноры метаболической энергии, их применение
в медицине.
Для подготовки докладов, рефератов студентами обязательно использовать монографии, журнальные статьи, в том числе, иностранные источники, а также Интернет-ресурсы (https://www.biblioclub.ru/. https://www.studmedlib.ru/ и др.). Поиск литературы осуществляется студент