Тема: Начальные этапы обмена углеводов. Анаэробное окисление глюкозы (гликолиз). Глюконеогенез.

ЦЕЛЬ: Проверить знания студентов по химической структуре и свойствам углеводов. Изучить источники и пути использования глюкозы и других сахаров. Изучить анаэробный путь распада глюкозы, уметь написать химические реакции превращения глюкозы в молочную кислоту. Изучить механизм образования глюкозы из неуглеводных источников.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Определение класса химических соединений ‘‘Углеводы’’ и их классификация.

2. Моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, рибоза, дезоксирибоза), дисахариды (мальтоза, сахароза, лактоза), гомополисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза), гетерополисахариды (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин), их строение, свойства, биологическое значение.

3. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте, ферменты, участвующие в этом процессе, их локализация, механизм всасывания углеводов.

4. Источники глюкозы и пути её использования (составьте общую схему). Биологическая роль гексокиназной реакции (‘‘ловушка глюкозы’’).

5. Схема и стадии гликолитического распада глюкозы. Химизм реакций гликолиза, характеристика ферментов.

6. Макроэргические соединения гликолиза, их энергетическая характеристика.

7. Энергетический эффект гликолиза, способы образования АТФ, субстратное фосфорилирование. Биологическое значение гликолиза в различных тканях и органах.

8. Что такое гликолитическая оксидоредукция, напишите реакции, составляющие этот процесс, биологическая роль в регенерации цитозольного НАД⁺.

9. Регуляции гликолиза, регуляторные ферменты.

10. Характеристика лактатдегидрогеназы и её изоферментов в тканях, диагностическое значение определения изоферментов в сыворотке крови.

11. Химизм спиртового брожения, его роль.

12. Глюконеогенез. Обходные реакции глюконеогенеза, причины их существования. Характеристика ферментов. Химизм процесса.

13. Возможные предшественники глюкозы.

14. Судьба молочной кислоты и недоокисленных продуктов в скелетных мышцах. Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл, значение для глюконеогенеза.

15. Глюконеогенез из аминокислот. Гликогенные аминокислоты, места вхождения их в процесс синтеза глюкозы.

16. Регуляция глюконеогенеза. Сопоставить с регуляцией гликолиза.

17. Глюкокортикостероиды, их роль в регуляции глюконеогенеза.

АТФ АДФ

Глюкоза Глюкозо-6-фосфат Фруктозо-6-фосфат

1 2

АТФ АДФ ДАФ 2НАД⁺ 2НАДН•Н⁺

^{4 5}

Фркутозо-1, 6-дифосфат ГАФ (2)

3 4 6

2АДФ 2АТФ

2H₃PO₄

1.3-дифосфоглицерат (2) 3-фосфоглицерат (2)

7 8

Н₂О (2) 2АДФ 2АТФ

2-фосфоглицерат (2) Фосфоенолпируват (2)

8 9 10

2НАДН•Н⁺ 2НАД⁺

Пируват (2) Лактат (2)

10 11

18. Пользуясь схемой гликолиза, ответьте на вопросы:

А) назовите ферменты, обозначенные цифрами,

Б) укажите реакции первой и второй стадии гликолиза,

В) укажите реакции, обеспечивающие гликолитическую оксидоредукцию,

Г) укажите реакции, в которых происходит субстратное фосфорилирование,

Д) назовите макроэргические соединения,

Е) подберите реакции по соответствующим типам превращения субстратов: 1- фосфорилирование, 2- альдольное расщепление, 3- изомеризация, 4- дегидратация, 5- дегидрирование.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Количественное определение молочной кислоты в сыворотке крови и качественное обнаружение в мышцах с помощью реакции Уффельмана.

Принцип метода: Молочная кислота в присутствии фенолята железа (реакция Уффельмана), окрашенного фиолетовым цветом, образует лактат железа жёлто-зелёного цвета.

3 C₆H₅OH + FeCl₃ (C₆H₅0)₃Fe + 3 HCl

фенол фенолят железа

H H

| |

(C₆H₅O)₃Fe + 3 CH₃ – C – COOH (CH₃ – C – COO)₃Fe + 3 C₆H₅OH

| |

Фенолят железа OH OH фенол

молочная кислота лактат железа

порядок выполнения работы. В центрифужную пробирку вносят 2 мл сыворотки крови, добавляют 1 мл 10% ТХУ (на холоду!) для осаждения белков. Через 10 минут центрифугируют при 3000 об/мин в течение 10 минут. К 1 мл центрифугата добавляют 1 мл 1% раствора фенола и 0, 5 мл 1% раствора хлорида железа. Через 15 минут колориметрируют на ФЭКе (фильтр 425) против воды. Расчёт ведут по калибровочному графику.

2 г мышечной ткани растирают в ступке, добавляют 2 мл 10% ТХУ, через 10 минут пробу центрифугируют (3000 об/мин в течение 10 минут). К 1 мл центрифугата добавляют 1 мл раствора фенола и 0, 5 мл раствора хлорида железа. Наблюдают появление жёлто-зелёного окрашивания.

Клинико-диагностическое значение. У здорового человека в артериальной крови содержится 3 – 7 мг%, в венозной 5 – 20 мг% молочной кислоты. содержание молочной кислоты в крови увеличивается при усиленной мышечной работе, сердечной недостаточности, пневмонии и легочной недостаточности, других видах гипоксии. Определённое значение имеет определение молочной кислоты при диагностике некоторых злокачественных заболеваний.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ. Основная:

1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002, с. 169-187, 319-321, 327-335, 338-343.

2. Биохимия: Учебник/Под ред. Е.С. Северина. –М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003, (Серия XXI век), с. 298-315, 333-350.

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2001, с. 232-237, 241-246, 255-256.

4. Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия: Учебник. –М.: Медицина, 2000, с. 87-93, 100-103.

5. Лекционный материал.

Дополнительная литература:

1. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами /Под ред. Члена-корренспондента РАН, проф. Е.С. Северина, проф. А.Я. Николаева. М.: ГЭОТАР-МЕД. 2001. -448 с.: ил. – (XXI век).

2. Марри Р. и соавтор. ‘‘Биохимия человека’’ М.: Мир, 1993, т. 1.