ЗАНЯТИЕ № 9
ТЕМА: Общий путь катаболизма
Цель: Рассмотреть современные представления о катаболизме основных пищевых веществ и взаимосвязи этого процесса с обеспечением энергетических потребностей клетки.
Вопросы для рассмотрения на занятии:
Катаболизм основных пищевых веществ (углеводы, жиры, аминокислоты и белки). Понятие о специфических путях катаболизма. Специфические пути катаболизма пищевых веществ. Образование пирувата из углеводов и большинства аминокислот. Образование ацетил-КоА из жирных кислот и некоторых аминокислот.
Общий путь катаболизма: окисление пирувата и ацетил-КоА до конечных продуктов распада. Биологическое значение, локализация компонентов общего пути катаболизма в клетке.
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: биологическое значение, последовательность реакций, строение пируватдегидрогеназного комплекса, коферменты реакций, механизм катализа. Механизмы регуляции скорости окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты.
Цикл лимонной кислоты: биологическая роль, последовательность реакций, характеристика ферментов. Ключевые реакции цикла лимонной кислоты. Механизмы регуляции скорости цикла лимонной кислоты. Реакции, пополняющие цикл лимонной кислоты (анаплеротические реакции).
Связь между общим путем катаболизма и цепью переноса электронов и протонов. Анаболические функции цикла лимонной кислоты.
Нарушения энергетического обмена. Гипоэнергетические состояния как результат гипоксии, гиповитаминозов и других причин.
Самостоятельная работа
Заполнить таблицу: «Характеристика промежуточных метаболитов общего пути катаболизма».
Промежуточные метаболиты общего пути катаболизма
|
Источники образования
|
Возможные продукты превращения
|
Пировиноградная кислота
|
|
|
Ацетил-КоА
|
|
|
Промежуточные метаболиты цикла Кребса:
…
|
|
|
Литература:
Скулачев В.П. Законы биоэнергетики. Соросовский образовательный журнал, 1997, № 1,с.9.
ЗАНЯТИЕ № 10
ТЕМА: Структура, классификация и биологическая роль углеводов. Синтез и распад гликогена
Цель: Отметить особенности химического состава и строения углеводов в связи с выполняемыми ими функциями. Рассмотреть переваривание и всасывание углеводов пищи. Исследовать содержание углеводов в пищевых продуктах. Изучить пути запасания глюкозы в виде гликогена и его мобилизацию, механизмы регуляции этих процессов.
Контрольная работа
Необходимо знание химической структуры и биологической роли следующих соединений:
моносахаридов (глицеральдегида, диоксиацетона, эритрозы, рибозы, дезоксирибозы, ксилулозы, фруктозы, галактозы, маннозы)
производных моносахаридов (фосфосахаров, аминосахаров, уроновых кислот, нейраминовой кислоты, УДФ-сахаров)
дисахаридов (сахарозы, мальтозы, лактозы)
гомополисахаридов (крахмала, гликогена, целлюлозы)
гетерополисахаридов (гиалуроновой кислоты, гепарина, хондроитинсульфатов).
Вопросы для рассмотрения на занятии:
Углеводы. Определение. Особенности химического состава и строения углеводов. Классификация углеводов по химической структуре.
Биологические функции углеводов. Соответствие химической структуры этих соединений выполняемым функциям.
Углеводные компоненты сложных белков. Гликопротеины и протеогликаны. Особенности строения и синтеза углеводных цепей гликопротеинов. Роль в построении сигнальных и рецепторных молекул.
Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте человека. Ферменты, принимающие участие в этих процессах.
Механизмы трансмембранного переноса углеводов. Na+-зависимый транспорт глюкозы. Мембранные транспортеры глюкозы (GLUT).
Синтез гликогена в тканях. Ферменты, участвующие в этих процессах, лимитирующие стадии. Особенности строения ферментов. Регуляция процесса.
Распад гликогена в тканях. Ферменты, участвующие в этих процессах, лимитирующие стадии. Особенности строения ферментов. Регуляция процесса.
Особенности запасания и мобилизации глюкозы в печени и скелетной мускулатуре. Сопряженность этих процессов с питанием и физическими нагрузками.
Практическая работа
Опыт № 1: Обнаружение лактозы в молоке.
В молоке дисахарид лактозу обнаруживают реакцией Фелинга, содержащего комплексно связанные с виннокислой кислотой ионы Cu2+. В результате реакции образуется оксид меди (I), выделяющийся в виде красного осадка Cu2O.
Предварительно осаждают белки молока добавлением трихлоруксусной кислоты (ТХУ) и фильтруют. К 10 каплям фильтрата добавляют 10 капель дистиллированной воды, 10 капель NaOH и 6 капель реактива Фелинга. Смесь нагревают. Отмечают характер появляющегося окрашивания.
Опыт № 2: Обнаружение крахмала в хлебе.
На поверхность кусочка хлеба наносят каплю раствора йода. Отмечают характер появляющегося окрашивания.
Опыт № 3: Количественное определение глюкозы крови глюкозоксидазным методом.
Принцип метода. Глюкоза окисляется кислородом воздуха при каталитическом действии глюкозоксидазы (КФ 1.1.3.4; β-D-глюкозо-О2-оксидоредуктаза) с образованием перекиси водорода и -глюконолактона. Образовавшуюся перекись водорода определяют по индофеноловой реакции аминоантипирина с хромогеном, катализируемой пероксидазой (КФ 1.11.1.7; донор: перекись водорода-оксидоредуктаза). Количество образовавшегося красителя при соблюдении рабочих условий пропорционально содержанию глюкозы. Интенсивность окраски определяют на фотоэлектроколориметре.
Техника выполнения. Готовят три пробы: опытную, эталонную и контрольную по следующей схеме:
|
Опыт
|
Эталон
|
Контроль
|
Рабочий раствор (мл)
|
2,00
|
2,00
|
2,00
|
Инкубируют 5 мин при 37оС, после чего добавляют:
|
Сыворотка крови (мл)
|
0,1
|
–
|
–
|
Калибровочный раствор (мл)
|
–
|
0,1
|
–
|
Дистиллированная вода (мл)
|
–
|
–
|
0,1
|
Содержимое пробирок встряхивают, инкубируют точно 30 мин при 37оС и фотометрируют против воды в кювете с длиной хода луча 0,5 см при 490 нм. Причем фотометрирование должно длиться не более 5 мин.
Расчет результатов. Содержание глюкозы (ммоль/л) в опытной пробе рассчитывают по формуле:
Соп =  Сэт = 10 ,
где Соп– концентрация глюкозы в крови, мM; Аоп – оптическая плотность опытной пробы; Аэт – оптическая плотность стандартной пробы, Сэт=10 ммоль/л.
Опыт № 4: Тест толерантности к глюкозе (ТТГ).
Для подтверждения диагноза сахарного диабета допускается использовать пробу, состоящую в определении содержания глюкозы в крови через 2 ч после приема обследуемым 75 г глюкозы. Диагностические критерии нарушенной толерантности к глюкозе (латентный сахарный диабет) и сахарного диабета указаны в таблице.
|
Содержание глюкозы, мМ
|
Венозная кровь
|
Капиллярная кровь
|
цельная кровь
|
плазма
|
цельная кровь
|
Плазма
|
Здоровые люди:
натощак
через 2 ч после нагрузки
|
< 5,6
< 6,7
|
< 6,4
< 7,8
|
< 5,6
< 7,7
|
< 8,9
|
Нарушенная толерантность:
натощак
через 2 ч после нагрузки
|
5,7–6,7
6,7–9,9
|
6,5–7,8
7,8–11,0
|
5,7–6,7
7,7–11,0
|
6,5–7,8
8,9–12,1
|
Сахарный диабет:
натощак
через 2 ч после нагрузки
|
> 6,7
> 10,0
|
> 7,8
> 11,1
|
> 6,7
> 11,1
|
> 7,8
> 12,2
|
Проба с однократной нагрузкой. На протяжении 3 сут до проведения нагрузки обследуемый придерживается диеты, содержащей достаточное количество углеводов (1,75 г/кг), но не слишком богатой белком и жирами.
Однократная нагрузка глюкозой заключается в пероральном приеме раствора. Содержащего 75 г глюкозы (ее растворяют в 200 мл теплой кипяченой воды или некрепкого чая и выпивают в течение не более 5 мин).
Кровь из пальца берут до нагрузки, а также через 1 и 2 ч после приема глюкозы (иногда рекомендуется дополнительное взятие крови через 1,5 ч после нагрузки).
При проведении ТТГ у детей изменяются дозы вводимой глюкозы: детям в возрасте от 1,5 г до 3 лет рекомендуется давать глюкозу. Исходя из соотношения 2 г/кг, от 3 до 12 лет – 1,75 г/кг, после 12 лет – 1,25 г/кг. У детей содержание глюкозы натощак колеблется от 2,92 до 4,75 ммоль/л.
Патофизиологические механизмы изменения концентрации глюкозы в процессе выполнения ТТГ. Первый подъем уровня глюкозы (30-ая мин) отражает силу рефлекторного раздражения при попадании глюкозы в пищеварительный тракт. Дальнейшее увеличение концентрации глюкозы (30 мин – 1 ч) связано в основном с особенностями всасывания углеводов (у здорового человека через час после нагрузки концентрация глюкозы обычно на 50-75% превышает исходный уровень). Наступающее затем снижение содержания глюкозы (1-2 ч) – отражает продукцию инсулина, а также функциональную активность парасимпатического отдела вегетативной НС, состояние печени и др. жизненно важных органов (рис. 1).
Клиническое значение исследования углеводного обмена с использованием ТТГ. При сахарном диабете, гиперфункции передней доли гипофиза, щитовидной железы, коры и мозгового слоя надпочечников, поражении центральной и расстройстве вегетативной НС, инфекционных и воспалительных заболеваниях, токсикозах, анемии, панкреатите наблюдается высокий подъем кривой и замедленное ее возвращение к исходному уровню. Нагрузка глюкозой у обследуемых в большинстве случаев сопровождается переходом глюкозы в мочу. У больных аденомой островков Лангерганса, гипотериозом график, отражающий изменение концентрации глюкозы, характеризуется низким исходным уровнем кривой и низкой ее вершиной. Особенно типичны в этом плане кривые у больных с гиперинсулинизмом, энцефалитом и некоторыми другими состояниями.
Самостоятельная работа
Заполните таблицу «Переваривание углеводов»
Название ферментов, место их синтеза
|
Место действия ферментов (отдел ЖКТ)
|
Химическая реакция
|
Гидролизуемая связь
|
|
|
|
|
Литература
Камышников В.С. Справочник по биохимической лабораторной диагностике. Т.2.– Минск, 2000
Маршалл В.Д. Клиническая биохимия.– М., 2000
Албертс Б. И др. Молекулярная биология клетки. Т.3. М.: Мир, 1987.
|
