ГБОУ ВПО «Владивостокский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития РФ

Кафедра биологической химии, клинической лабораторной диагностики, общей и клинической иммунологии

Комплект учебно-методических материалов к учебно-методическому комплексу по «Биологической химии – биохимии полости рта»

Для специальности 060201 - Стоматология

Курс I

Семестр 2

Методические указания

по подготовке к практическому занятию

(для студентов)

Модуль IV

Тема: «Основы биоэнергетики. Общие пути катаболизма »

Составитель:

к.б.н., доцент О.А.Артюкова

Рецензент:

к.б.н., доцент Т.Н. Лемешко

Утверждены

на методическом совещании кафедры

от 7 марта 2012 г.

Протокол № 7

Владивосток

2012

Практическое занятие № 13

Тема: « Основы биоэнергетики. Общие пути катаболизма»

(лабораторно-практическое занятие)

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. 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 механизмах генерирования энергии в клетке и окислительных процессов в организме и их физиологическом значении. Полученные по данной теме знания и умения формируют профессиональные компетенции, необходимые в последующем для изучения вопросов профессиональной направленности.

Задачи, обучения, воспитания и развития:

1. Уметь писать формулы: пируват, ацетил-КоА

2. Знать химизм процессов: окислительного декарбоксилирования пирувата,

последовательность реакций цитратного цикла (цикла Кребса)

3. Знать и уметь объяснять значения терминов: экзергонические и эндергонические

реакции, макроэргическая связь, катаболизм, анаболизм, метаболизм

Этапы проведения занятия:

1. Вводная часть

2. Основная часть занятия: семинар, лабораторная работа

3. Заключительная часть занятия (общие и индивидуальные задания для СДС)

Теоретические вопросы

1. Экзергонические и эндергонические реакции в живой клетке.

2. Понятие о катаболизме и анаболизме, их взаимосвязи.

3. АТФ – универсальный источник энергии. Основные пути синтеза и использования.

4. Цикл АДФ-АТФ. Другие макроэргические соединения, их роль в клеточной

энергетике.

5. Катаболизм пищевых веществ (углеводов, жиров, белков) –

главный источник энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности.

6. Общий путь катаболизма, основные этапы, взаимосвязь со специфическими

обменными процессами

7. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Строение и

функции пируватдегидрогеназного комплекса. Образование ацетил-КоА. Роль

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

8. Цикл трикарбоновых кислот – главный источник субстратов тканевого дыхания.

Связь реакций общего пути катаболизма и ЦПЭ. Последовательность реакций.

9. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса). Образование цитрата и его роль

в процессах минерализации твердых тканей ротовой полости.

Ориентировочная основа деятельности студентов 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, Ко-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.).