Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Значение темы: процесс изучения темы направлен на формирование у выпускника следующих компетенций: ОК-1; ОК-5; ОПК-1; ОПК-2; ОПК-7; ОПК-9; ПК-5.
Цель занятия: после изучения темы студент должен:
Знать: Зн. 1, Зн. 2, Зн. 3, Зн. 4, Зн. 5, Зн. 6, Зн. 7, Зн. 8, Зн. 9.
Уметь: Ум. 1, Ум. 2, Ум. 3, Ум. 4, Ум. 5; Ум. 6, Ум. 7, Ум. 8, Ум. 9.
Владеть: Вл. 1.
Основные фундаментальные положения
Обмен веществ – важнейшее свойство живого организма – представляет собой совокупность химических реакций, которые протекают в сложившейся эволюционно последовательности. Превращения веществ, поступающих в организм из внешней среды, проходят независимо от их химической природы следующие общие стадии: переваривание (деполимеризация), транспорт (в том числе «всасывание»), метаболизм в тканях по пути синтеза, окислительно-восстановительного распада или реакций трансформации.
Метаболический путь – это характер и последовательность превращений определенного вещества в организме. Рассматриваемое вещество – субстрат превращений, промежуточные продукты – метаболиты, а завершающий продукт – конечный продукт метаболического пути.
Два противоположно направленных процесса – катаболизм и анаболизм связаны частными и общими путями метаболизма, включая метаболические циклы и анаплероз.
«Основным» общим промежуточным метаболитом при обмене белков, жиров и углеводов является Ацетил-КоА. Главным источником ацетил-КоА служит пировиноградная кислота, образующаяся в реакциях катаболизма глюкозы и некоторых аминокислот.
Превращение пирувата в ацетил-КоА происходит при участии набора ферментов, структурно объединенных в пируватдегидрогеназный комплекс.
Ацетил-КоА, образующийся в специфических реакциях катаболизма жирных кислот, ряда аминокислот и, преимущественно, глюкозы, включается в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) и, далее, окисляется до СО2 и Н2О в ходе окислительного фосфорилирования.
ЦТК (син.: цитратный цикл) не только аккумулирует катаболический потенциал окисляющихся субстратов, но и служит источником исходных субстанций для процессов биосинтеза. ЦТК является ярким примером возможностей взаимопревращения соединений белковой, углеводной, липидной и иной природы в живом организме.
Синтез АТФ за счет молекулярной перестройки субстрата называется субстратным фосфорилированием и имеет особенно большое значение для реакций окисления моносахаридов (гликолиза).
Вопросы для изучения темы
1. Обмен веществ, определение. Понятие о метаболизме, метаболических путях, метаболитах, конечных продуктах, катаболизме, анаболизме, амфиболизме, анаплеротических процессах.
2. Основные стадии катаболизма.
3. Окислительное декарбоксилирование пирувата: ферменты и коферменты процесса.
4. Цикл трикарбоновых кислот. Регуляция, связь с тканевым дыханием.
5. Субстратное фосфорилирование: роль в метаболических процессах, механизмы.
Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение
1. Обменные процессы при гипо- и гипертермии.
2. Изменение обмена веществ при голодании.
3. Возрастные аспекты обмена веществ.
4. Северный тип метаболизма: особенности энергетического обмена.
Вопросы для самоконтроля
1. Метаболизм – это (выбрать правильное):
а) характер окисления вещества в тканях;
б) характер превращений веществ в организме;
в) совокупность и характер химических реакций в организме, обеспечивающих его веществами и энергией;
г) последовательность превращений, какого либо вещества в тканях.
2. Какие из приведенных выражений характеризуют катаболизм или анаболизм:
а) совокупность реакций распада;
б) совокупность реакций синтеза;
в) совокупность реакций окисления;
г) метаболический путь, ведущий к усложнению вещества;
д) превращения, придающие новые свойства соединению;
е) сумма химических превращений в тканях, ведущих к упрощению молекулярной структуры вещества;
ж) реакции, разрушающие полимеры.
3. Выберите понятия, характеризующие общие стадии обмена веществ в организме, и расположите их в логической последовательности:
а) распад жирной кислоты в печени;
б) метаболизм в тканях;
в) деполимеризация пищевых веществ в желудочно-кишечном тракте;
г) транспорт («всасывание» и перенос веществ кровью, трансмембранный перенос);
д) выделение углекислоты легкими.
4. Определите понятия «общие и частные пути метаболизма».
5. В какой форме образуется уксусная кислота при декарбоксилировании пирувата? Какую роль играет оксалоацетат в дальнейших превращениях уксусной кислоты?
6. Перечислите реакции ЦТК, ведущие к прямому или косвенному образованию АТФ (ГТФ). Укажите, какая из реакций обеспечивает синтез АТФ путем субстратного фосфорилирования.
7. Изобразите структурными формулами последовательные реакции ЦТК, обведите красным цветом энергетические эквиваленты и черным – регуляторные ферменты.
8. Назовите и объясните синонимы понятия «общий энергетический котел».
9. Перечислите ферменты и коферменты, участвующие в реакции окислительного декарбоксилирпования пирувата.
10. В каком компартменте клетки происходит процесс окислительного декарбоксилирования пирувата?
11. Какие гормоны обуславливают регуляцию реакций окислительного декарбоксилирования пирувата? Каков механизм?
12. Обратима ли реакция окислительного декарбоксилирования пирувата?
13. Опишите работу глицеролфосфатного челночного механизма.
14. Опишите работу малат-аспартатного челночного механизма.
15. Что такое эффект Пастера?
16. Как изменяется активность глюкокиназы в печени при повышении концентрации глюкозы в плазме крови в период пищеварения?
17. При участии какого гормона происходит изменение активности данного фермента?
18. Ингибируется ли глюкокиназа (по аллостерическому механизму) ксодержанием в клетке глюкозо-6-фосфата?
19. Как изменится концентрация фруктозо-2,6-бифосфата в клетке в условиях низкого инсулин-глюкогонового индекса?
20. Каким путем происходит регуляция скорости реакции фосфоенолпируват→пируват в абсорбтивный и постабсорбтивный период? Какой гормон и посредством какого механизма происходит регуляция?
21. Напишите реакцию, катализируемую пируваткарбоксилазой. Объясните причину глубоких нарушений энергетического обмена у людей с генетическим эффектом пируваткарбоксилазы.
22. Почему при интенсивной мышечной работе возрастает скорость реакций цитратного цикла?
23. Заполните таблицу:
| Регуляторные ферменты ОПК | Активаторы | Ингибиторы |
| 1. ПДК | ||
| 2. цитратсинтаза | ||
| 3. изоцитрадегидрогеназа | ||
| 4. α-кетоглуторатдегидрогеназный комплекс |
Ситуационные задачи
1. Составьте графическую схему метаболического цикла (исходные продукты А и Б, промежуточные – К, Л, М, Н, О, П, конечный – Б).
2. Составьте графическую схему анаплеротического пути: соединения А, В, С, D, E, F – метаболиты веществ Z и Y, конечный продукт – вещество Y; метаболит D расходуется частично на образование продукта S. В какую часть цикла должен вливаться анаплеротический путь?
3. Изобразите субстратное фосфорилирование в структурных формулах на примере окисления 3-фосфоглицеринового альдегида.
4. Изобразите субстратное фосфорилирование, связанное с внутримолекулярной перестройкой на примере преобразования фосфоенолпируват ® пировиноградная кислота.
5. В постабсорбитвном периоде в печени происходит:
а) повышение содержания глюкозы в клетках;
б) ускорение гликолиза;
в) активация пируватдегидрогеназного комплекса и использование ацетил-КоА для синтеза жирных кислот;
г) синтез гликогена;
д) переключение метаболизма на распад гликогена и глюконеогенез.
6. Какие пути использования ацетил-КоА в печени преобладают в период пищеварения?
а) иснтез глюкозы;
б) синтез жиров;
в) окисление в цитратном цикле;
г) синтез жирных кислот;
д) образование пирувата.
7. Повышение инсулин-глюкагонового индекса приводит к:
а) аутофосфорилированию α-субъединицы рецептора инсулина;
б) повышению киназной активности β-субъединицы рецептора инсулина;
в) диссоциации G-белка;
г) активации фосфофруктокиназы.
8. Образование АТФ происходит во всех процессах, кроме:
а) субстратного фосфорилирования в гликолизе;
б) окислительного декарбоксилирования пирувата;
в) цитратного цикла;
г) глюконеогенеза;
д) окислительного фосфорилирования в аэробном глдиколизе.
9. К каждому ферменту подберите соответсвующий коферимент:
а) Сукцинатдегидрогеназа;
б) NADH – дегидрогеназа;
в) Малатдегидрогеназа;
г) Пируватдекарбоксилаза.
1. FAD.
2. TDF.
3. FMN.
4. NAD+
10. В суспензию митохондрий добавили 2 ммоль цитрата и 2 ммоль ADP. Скорость окисления субстрата измеряли по поглощению кислорода. Через некоторое время реакция прекратилась. Объясните, почему? Сколько молей субстрата осталось неокисленными? Какое вещество (или вещества) можно добавить, чтобы реакция возобновилась?
11. В эксперименте сч изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали изоцитрат. Опредеолите, в присутствии каких из перечисленных веществ будет тормозиться окисление изоцитрата: амитал натрия (барбитурат), ADP, NADН, 2,4-динитрофенол, АТР?
12. Рассчитайте, сколько молекул пирувата необходимо для синтеза 1 молеклы гема, чтобы концентрация метаболитов цитратного цикла оствалась постоянной (в синтезе гема используется сукцинил-КоА, 2 молекулы сукцинил-КоА необходимы для синтеза 1 пиррольного кольца).
13. При интенсивной физической работе человек согревается даже при сильном морозе. Укажите механизмы, обеспечивающие увеличение теплопродукции в организме в этих условиях. Выпишите активаторы регуляторных ферментов ОПК (общего пути катаболизма), количество которых увеличивается в мышцах при физической работе.
14. Выберите утверждения, которые правильно отражают особенности регуляции реакций общего пути катаболизма:
а) изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим ферментом;
б) пируват является ингибитором киназы пируватдегидрогеназного комплекса;
в) активность пируватдегидрогеназного комплекса не зависит от концентрации цитрата;
г) скорость цитротного цикла не зависит от соотношения NAD+/ NADН;
д) разобщители дыхания и фосфорилдирования не влияю на скорость общего пути катаболизма.
15. Подберите к перечисленным регуляторным ферментам общего пути катаболизма соответсвующие эффекторы:
а) ингибирутся цитратом;
б) ингибируется ацетил-КоА;
в) активируется ADF;
г) ингибируется сукцинил-КоА.
1. ПДК;
2. Цитратсинтаза;
3. Изоцитратдегидрогеназа;
4. α-кетоглуторатдегидрогеназный комплекс.
Лабораторная работа
1. Определение концентрации молочной кислоты в сыворотке, плазме крови, цельной крови.
Тема №6
Дата: 2019-03-05, просмотров: 736.