Методичні вказівки

до практичних занять для студентів фармацевтичного факультету (провізори).

ЗАНЯТТЯ № 3 (практичне – 6 год.)

Тема 1: Загальні закономірності обміну речовин та енергії. Молекулярні основи біоенергетики.

Мета: Уміти визначити кількість ПВК як ключового продукту загальних шляхів метаболізму та оцінити за її вмістом стан аеробного процесу окиснення речовин, забезпеченість організму вітамінами.

Уміти дослідити сукцинатдегідрогеназу і пояснити роль даного фермента в циклі аеробного окиснення речовин.

Уміти дослідити наявність цитохромоксидази у м’язах і цитохрому С у хімічному препараті, проаналізувати роль цих ферментів у процесі тканинного дихання.

Професійна орієнтація студентів:

Окиснення ПВК є ключовою реакцією, що започатковує загальні шляхи метаболізму речовин. Гальмування даної реакції зумовлює нагромадження в організмі ПВК, лактату, розвиток ацидозу, енергетичного дефіциту. Запобігти цим явищам дозволить призначення відповідних лікарських препаратів, зокрема вітамінів.

Сукцинатдегідрогеназа - один з ключових і регуляторних ферментів циклу Кребса. Гальмування його активності певними хімічними агентами зумовлює порушення біоенергетичних процесів організму. Це слід враховувати при виборі лікувальних препаратів хворим.

Дослідження активності ключових ферментів тканинного дихання, агентів, що їх гальмують, необхідне для пояснення перебігу окисних процесів в організмі і пов’язаних з цим способів вивільнення і нагромадження енергії в здоровому організмі та за умов їх порушення при хворобах, інтоксикаціях, отруєннях.

Методика виконання практичної роботи.

-9.00-12.00 год.

Виконання практичної роботи відбувається згідно з “Методичними вказівками для студентів” з обов’язковим висновком в кінці кожної роботи.

І Вступ до обміну речовин. Загальні шляхи перетворення речовин в організмі.

Робота 1. Визначити вміст ПВК в сечі (практикум, робота 54).

ІІ Дослідження функціонування циклу трикарбонових кислот.

Робота 2. Дослідження сукцинатдегідрогенази м’язів (практикум, робота 51).

ІІІ  Біоенергетичні процеси: біологічне окислення, окисне фосфорилювання, синтез АТФ.

Робота 3. Відновлення цитохрому С (практикум, робота 53).

Програма самопідготовки студентів до заняття

І Вступ до обміну речовин. Загальні шляхи перетворення речовин в організмі.

1.  Стадії обміну речовин в організмі.

2.  Схема специфічних та загальних шляхів катаболізму вуглеводів, білків, ліпідів.

3.   Спільні продукти обміну і реакції, які започатковують загальні шляхи катаболізму.

4.   Механізм окисного декарбоксилювання ПВК, будова поліферментного комплексу, роль вітамінів.

5.  Принцип визначення вмісту ПВК в сечі. Наслідки збільшення ПВК в організмі, заходи їх попередження.

ІІ Дослідження функціонування циклу трикарбонових кислот.

1.      Цикл трикарбонових кислот, послідовність реакцій, локалізація в клітині.

2.      НАД і ФАД - залежні реакції циклу Кребса.

3.      Функції циклу Кребса.

4.      Сумарний енергетичний вихід окиснення піровиноградної, оцтової кислот.

5.     Принцип дослідження активності сукцинатдегідрогенази м’язів, наслідки для організму дії хімічних агентів та фармпрепаратів на активність цього ферменту.

ІІІ Біоенергетичні процеси: біологічне окислення, окисне фосфорилювання, синтез АТФ.

1.      Назвати енергетичні субстрати та способи їх окиснення в організмі.

2.      Механізм запасання енергії в організмі.

3.      Що таке макроергічні зв’язки і сполуки? Приклади.

4.      Шляхи утворення АТФ. Субстратне і окисне фосфорилювання.

5.     Що таке тканинне дихання? Сучасне уявлення про структуру та функціонування дихального ланцюга.

6.     Окисне фосфорилювання, будова протонної АТФ-ази.

7.     Інгібітори тканинного дихання і роз’єднувачі тканинного дихання та окисного фосфорилювання (природні сполуки, сторонні хімічні агенти, фармпрепарати).

8.     Суть дослідження цитохрому С. Наслідки для організму дії хімічних агентів та фармпрепаратів на активність цих ферментів.

Семінарське обговорення теоретичних питань і практичної роботи:

- 12.30-14.00 год.

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1.  За добу виділяється з сечею 48 мг ПВК. Оцінити результат, вказати можливі причини та наслідки для організму.

2.  Встановлено, що у хворого загальмоване окисне декарбоксилювання ПВК. Скільки мол. АТФ недоотримає організм від кожної молекули ПВК?

3.  Малонова кислота спроможна загальмувати ЦТК. Пояснити, на якому рівні і внаслідок чого це відбувається.

4.   В організмі виник дефіцит вітамінів В₂ і РР. Який вплив це матиме на реакції циклу Кребса?

5.   У хворого гіперфункція щитовидної залози. Як це вплине на процес тканинного дихання і окисного фосфорилювання?

6.  В організмі виник дефіцит вітаміну В_2. На якому рівні може відбутися гальмування транспорту електронів у дихальному ланцюгу?

7.  В організмі виник дефіцит заліза. Як це може відобразитись на тканинному диханні?

8.  Встановлено, що у хворого загальмоване тканинне дихання на рівні цитохромоксидази. Що могло спричинити таку ситуацію?

Самостійна робота студентів 14¹⁵ – 15⁰⁰ год.

Письмове тестування студентів, які не склали контроль за системою «MOODLE», перегляд тематичних навчальних таблиць, тренінг в коп’ютерному класі тестів ліцензійного іспиту «Крок -1» і кафедральної бази тестів, поглиблене вивчення матеріалу тем, винесених на самостійне опрацювання тощо.

Студент повинен знати:

1. Стадії обміну речовин. Специфічні і загальні шляхи катаболізму.

2. Спільні продукти перетворення вуглеводів, білків, жирів. Реакції, що започатковують загальні шляхи катаболізму.

3. Механізм окисного декарбоксилювання ПВК, роль вітамінів.

4. Послідовність реакцій циклу Кребса, локалізація в клітині.

5. Окисно-відновні реакції циклу, їх значення.

6. Інтеграційна, енергетична, амфіболічна функції ЦТК.

7. Способи окиснення енергетичних субстратів в організмі і акумуляції енергії. Субстратне і окисне фосфорилювання.

8. Сучасне уявлення про структуру дихального ланцюга мітохондрій, механізм утворення АТФ.

9. Природні речовини і штучні препарати-інгібітори тканинного дихання і роз’єднувачі окисного фосфорилювання.

Студент повинен вміти:

1. Визначити вміст ПВК в сечі.

2. Пояснити причини і наслідки збільшення вмісту ПВК в крові і сечі.

3. Обґрунтувати застосування вітамінних препаратів для попередження нагромадження ПВК і a-кетоглутарової кислоти в організмі.

4. Дослідити активність сукцинатдегідрогенази у м’язовій тканині.

5. Оцінити регулюючу роль даного ферменту в ЦТК.

6. Виявити ферменти тканинного дихання у фармацевтичних і біологічних препаратах.

7. Пояснити дію природних, синтетичних чинників, які інгібують транспорт електронів в дихальному ланцюзі або роз’єднують дихання і фосфорилювання, наслідки для організму.

Правильні відповіді на тести і ситуаційні задачі:

1. Вміст ПВК в сечі значно збільшений. Це може свідчити про нестачу в організмі вітамінів В1, В2, В3,В5, за участю яких проходить окисне декарбоксилювання ПВК, або гіпоксичні стани. Нагромадження ПВК призводить до ацидозу, порушення функції нервової, серцево-судинної та інших систем.

2. 15 молекул АТФ на кожну молекулу ПВК.

3. Малонова кислота є конкурентним інгібітором сукцинатдегідрогенази як структурний аналог бурштинової кислоти. Саме на рівні окиснення останньої загальмується цикл Кребса.

4. Вітамін В2 входить до складу ФАД, вітамін В5 - до складу НАД. Отже, гальмуються окисно-відновні реакції ЦТК, залежні від цих коферментів сукцинатдегідрогеназна, ізоцитратдегідрогеназна, малатдегідрогеназна і a-кетоглутаратдегідрогеназна).

5. Тироксин у надлишку роз’єднує дихання і фосфорилювання, тому у хворого буде спостерігатись підвищення температури тіла (переважає вільне окиснення), дефіцит АТФ у тканинах.

6. На рівні НАДН2 ® ФМН, а також ФАДН2  ® убіхінон (ФМН і ФАД – вітамін В2 - залежні коферменти).

7. Гальмується транспорт електронів у системі убіхінон ® цитохроми ®О2.

8. Дефіцит Fе і Сu, а також токсичні чинники: СО, ціаніди та ін.

Джерела інформації:

1. Гонський Я. І., Максимчук Т. П., Калинський М. І. Біохімія людини – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002 – С. 244-255, 314-319, 321-323.

2. Губський Ю. І. Біологічна хімія. – Київ–Вінниця: Нова книга, 2011. – С. 148-156, 175-181.

3. Губський Ю. І. Біологічна хімія. – Київ–Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С.  115-121, 137-142.

4. Біологічна хімія: Лабораторний практикум / За ред. Я. І. Гонського. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2001. – С. 116-117, 120-122.

5. Конспекти лекцій.

6. Веб-сторінка університету > Інтранет > На допомогу студентам > Матеріали підготовки до практичних занять

7. Веб-сторінка університету > Інтранет > На допомогу студентам > Презентації лекцій

Додаткові:

1. Клінічна біохімія / За ред. О. Я. Склярова – К.: Медицина, 2006. – 432 с.

2. Николаев А. Я. Биологическая химия. – М.: Медицинское информационное агентство. – 2004. – 566 с. 

Методичну вказівку склала доц. Мудра А.Є.

Обговорено і затверджено на засіданні кафедри

11.06.2013р. протокол № 13

Переглянуто і затверджено на засіданні кафедри

29.08.2013 р. протокол № 2