Методические указания
к практическим занятиям для студентов медицинского факультета.
ЗАНЯТИЕ № 3 (практическое - 6 часов)
Тема 1: Биоэнергетические процессы: биологическое окисление, тканевое дыхание. Молекулярная организация митохондриальной дыхательной цепи.
Тема 2: Хемиосмотическая теория окислительного фосфорилирования. Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования.
Цель: Объяснять роль биологического окисления, тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования в генерации АТФ при аэробных условиях. Анализировать нарушение синтеза АТФ при условиях действия на организм человека патогенных факторов химического, физического, биологического происхождения.
Профессиональная ориентация студентов:
Исследование активности ключевых ферментов тканевого дыхания, агентов, которые их тормозят, необходимое для объяснения хода окислительных процессов в организме и, связанных с этим, способов преобразования и накопления энергии жизнедеятельности в здоровом организме и при условиях их нарушения при болезнях, интоксикациях, отравлениях.
Методика выполнения практической работы. - 900-1200 час.
I Биоэнергетические процессы: биологическое окисление, тканевое дыхание. Молекулярная организация митохондриальной дыхательной цепи.
Работа 1. Исследовать наличие цитохромоксидазы в мышцах.
ІІ Хемиосмотическая теория окислительного фосфорилирования. Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования.
Работа 2. Исследование разобщения окислительного фосфорилирования с помощью 2,4-динитрофенола.
Техника выполнения лабораторных работ прилагается.
Работа 1. Исследование цитохромоксидазы мышц.
Принцип: Выявление цитохромоксидазы основано на её способности окислять с участием кислорода воздуха некоторые органические вещества, в
частности соединение парафенилендиамина и α-нафтола (реактив «НАDИ»), который при этом окрашивается в синий цвет.
Техника работы.
Берут
Работа 2. Исследование разобщения окислительного фосфорилирования с помощью 2,4-динитрофенола.
Принцип: Об интенсивности окислительного фосфорилирования свидетельствует уменьшение неорганического фосфата, используемого для синтеза АТФ, в реакционной среде малат + суспензия митохондрий. Неорганический фосфат определяют молибденовой реакцией.
Техника работы.
Берут 2 пробирки и вносят реактивы:
І контроль |
ІІ опыт |
1 мл инкубационной смеси |
1 мл инкубационной смеси |
0,02 мл АДФ (2 капли) |
0,02 мл АДФ (2 капли) |
0,5 мл малата |
0,5 мл малата |
0,5 мл 0,85% NaCl |
0,5 мл 2,4-динитрофенола |
0,5мл суспензии митохондрий |
0,5мл суспензии митохондрий |
Пробы перемешивают и обе пробирки оставляют при комнатной температуре на 15 мин. Затем в обе пробирки добавляют по 1 мл 10% трихлоруксусной кислоты. Фильтруют содержимое каждой пробирки в 2 чистые и определяют в них неорганический фосфат. Для этого приливают по 1 мл 2,5% раствора молибденового реактива, перемешивают, добавляют по 0,5 мл 0,5 % раствора эйконогена (или аскорбиновой кислоты), снова перемешивают и оставляют при комнатной температуре на 5 мин для развития окраски. Сравнивают интенсивность окраски в контроле и опыте, после чего делают вывод о действии 2,4-динитрофенола на окислительное фосфорилирование (использование H3PO4 для синтеза АТФ из АДФ).
Программа самоподготовки студентов к занятию.
I Биоэнергетические процессы: биологическое окисление, тканевое дыхание. Молекулярная организация митохондриальной дыхательной цепи.
1. Узловые вопросы биоэнергетики: энергетические субстраты, механизм изъятия и акумуляции энергии, пути использования энергии в организме.
2. Экзэргонические и эндэргонические процессы.
3. Типы реакций биологического окисления: дегидрогеназные, оксидазные, оксигеназные, свободнорадикальные, их суть и биологическое значение.
4. Макроэргическая связь, примеры макроэргических соединений.
5. Пути образования АТФ в организме. Субстратное и окислительное фосфорилирование, локализация в клетке, их отличия.
6. Тканевое дыхание: локализация, молекулярная организация митохондриальной дыхательной цепочки, последовательность реакций, редокс-потенциалы.
7. Ферменты биологического окисления в митохондриях: пиридиновые, флавинзависимые дегидрогеназы, цитохромы, их строение и функции.
8. Молекулярные комплексы внутренней мембраны митохондрий: НАД-КоQ-редуктаза, сукцинат-КоQ-редуктаза, КоQ – цитохром с1-редуктаза, цитохром с-оксидаза.
9. Пути включения НАДН и ФАДН2 в дыхательную цепочку митохондрий.
ІІ Хемиосмотическая теория окислительного фосфорилирования. Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования.
1. Суть хемиосмотической теории окислительного фосфорилирования:
а) механизм формирования трансмембранного протонного потенциала на внутренней мембране митохондрий;
б) строение, механизм функционирования Н+АТФ-синтетазы;
в) точки сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепочке митохондрий для НАДН2 и ФАДН2;
г) коэффициент окислительного фосфорилирования, дыхательный контроль.
2. Условия эффективного сопряжения окисления и фосфорилирования, роль витаминов.
3. Причины и следствия нарушений тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования:
а) ингибиторы транспорта электронов, примеры, место их действия;
б) разобщители окисления и фосфорилирования, примеры.
Семинарское обсуждение теоретических вопросов: - 1230-1400 час.
Тестовые задания и ситуационные задачи.
1. У больного гиперфункция щитовидной железы. Как это повлияет на процесс тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования?
2. Установлено, что у больного имеет место активация перекисного окисления липидов. Как это повлияет на окислительное фосфорилирование?
3. Субстратами дыхательной цепи являются продукты, которые образуются в:
А. ЖКТ
В. В гликолизе (анаэробная фаза)
С. Цикле Кребса
Д. Эндоплазматическом ретикулуме
Е. В глюконеогенезе
4. Где происходит образование АТФ во время окислительного фосфорилирования?
А. В митохондриях (внешняя мембрана)
В. В цитозоле
С. В дыхательной цепи микросом
Д. На рибосомах
Е. На АТФ-синтетазе, которая находится в матриксе и пронизывает внутреннюю мембрану
Самостоятельная работа студентов. 1415-1500
Письменное тестирование студентов, которые не сдали контроль за системой «MOODLE», просмотр тематических учебных таблиц, тренинг в копьютерном классе тестов лицензионному экзамену "Крок-1» и кафедральной базы тестов, углубленное изучение материала тем, вынесенных на самостоятельную проработку т.п.
Студент должен знать:
1. Реакции биологического окисления; типы реакций (дегидрогеназные, оксидазные, оксигеназные, свободнорадикальные), их биологическое значение. Тканевое дыхание.
2. Ферменты биологического окисления в митохондриях: пиридин-, флавин-зависимые дегидрогеназы, цитохромы.
3. Последовательность компонентов дыхательной цепи митохондрий. Молекулярные комплексы внутренних мембран митохондрий.
4. Хемиосмотическую теорию окислительного фосфорилирования: трансмембранный потенциал протонов, пункты сопряжения дыхания и фосфорилирования, механизм функционирования Н+АТФ-синтетазы.
5. Ингибиторы транспорта электронов и разобщители окислительного фосфорилирования, следствия их действия на организм.
6. Микросомальное окисление: молекулярная организация оксигеназных цепочек переноса электронов, цитохром Р-450, в5.
Студент должен уметь:
1. Исследовать наличие цитохромоксидазы в мышцах, проанализировать значение этого фермента в процессе тканевого дыхания.
2. Оценивать окислительное фосфорилирование, используя как разобщитель 2,4-динитрофенол, объяснять механизм его действия
Верные ответы на тесты и ситуационные задачи:
1. Тироксин в избытке разъединяет дыхание и фосфорилирование, поэтому у больного будет наблюдаться повышение tо тела (преобладает свободное окисление), дефицит АТФ в тканях.
2. Активация перекисного окисления липидов может вызвать разрушение митохондриальных мембран, в результате чего нарушатся процессы окислительного фосфорилирования и образование АТФ.
3. С
4. Е
Источники информации:
Основные:
1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. - Г.: Медицина, 1990. - 543 с.
2. Савицкий И.В. Биологическая химия - К.: Высшая школа, 1982. -470 с.
3. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии. – М.: Медицина. 1983 с. 97–100.
4. Конспекты лекций.
5. Веб-страница университета > Интранет > На помощь студентам > Материалы подготовки к практическим занятиям
6. Веб-страница университета > Интранет > На помощь студентам > Презентации лекций
Дополнительные:
1. Николаев А.Я. Биологическая химия. - М: Высшая школа, 1989. - 496 с.
2. Ленинджер А. Основы биохимии: Перевод с англ. - М.: Мир, 1985. - 1024 с.
Методические указания составила ст.преподаватель Шершун Г.Г.
Обсуждено и утверждено на заседании кафедры
«11»
июня
Пересмотрено и утверждено на заседании кафедры
«29»
августа