Работа №1. Качественная реакция на каталазу крови.

Принцип метода. Каталаза (КФ 1.11.1.6.) катализирует расщепление перекиси водорода, образующейся при тканевом дыхании, и тем самым препятствует накоплению Н₂О₂ в токсических для организма количествах. Перекись водорода расщепляется каталазой на воду и молекулярный кислород.

Порядок выполнения работы: В два пенициллиновых флакона берут по 1 мл воды, добавляют по 2 капли крови. Одну пробу кипятят 2-3 минуты для инактивации фермента. После охлаждения в каждый флакон добавляют по 5-10 капель 3% Н₂О_2, встряхивают и наблюдают за выделением пузырьков кислорода. В пробе после кипячения выделения пузырьков не происходит.В выводах написать уравнение реакции, катализируемое каталазой; указать причины инактивации фермента.

Клинико-диагностическое значение:Каталаза является ферментом, простетическая группа ее идентична окисленному гему. В крови каталаза содержится почти исключительно в строме эритроцитов.

1. Активность фермента крови выражают каталазным числом (количество мг Н₂О_2, которое разлагается 1 мкл исследуемой крови). В норме каталазное число составляет 10 – 15 единиц. Определение активности каталазы имеет значение для диагностики рака, анемии, туберкулеза. При этих заболеваниях активность фермента снижается.

2. 3% раствор Н₂О₂ применяют в качестве дезинфицирующего и дезодорирующего средства для промываний и полосканий при воспалительных заболеваний слизистых оболочек (стоматиты, ангина), обработки ран и т.п.

 

 

Задание по СДС

 

Тестовый контроль знаний по теме:

1. Реакцию, идущую по схеме АН₂ + SН + О₂ → А + SОН + Н₂О катализируют

а) оксидазы б) пероксидазы в) монооксигеназы

Микросомальное окисление осуществляется ферментными системами, локализованными преимущественно

а) в наружной мембране митохондрий б) в эндоплазматическом ретикулуме

в) в цитозоле г) в матриксе митохондрий

3. Установить соответствие:

Тип окисления Роль кислорода

1. митохондриальное а) непосредственно внедряется в окисляемое

2. микросомальное вещество

б) является конечным акцептором электронов

и протонов

1. Выберите правильные ответы. Функциональная роль микросомального окисления состоит:

а) в использовании энергии окисления для синтеза АТФ

б) в образовании кислородсодержащих органических соединений с пластическими целями

в) в гидроксилировании гидрофобных соединений с детоксикационными целями

1. Каталаза и пероксидаза локализуются преимущественно

а) в митохондриях б) в микросомах

в) в лизосомах г) в пероксисомах

Выберите правильные ответы. Супероксидные радикалы токсичны для организма потому, что

а) спонтанно ускоряют цепные реакции ПОЛ

б) гидроксилируют гидрофобные эндогенные соединения

в) реагируют с белками и нуклеиновыми кислотами, вызывая изменения

их конформации и разрыв цепи

г) уничтожают фагоцитированные микроорганизмы

7. Реакцию 2О₂^- + 2Н⁺ → Н₂О₂ + О₂ катализирует фермент:

а) пероксидаза б) каталаза в) оксидаза г) супероксиддисмутаза

Выберите правильные ответы. Гем в качестве простетической группы не содержат

Такие ферменты- антиоксиданты, как

а) супероксиддисмутаза б) каталаза

в) пероксидаза г) глутатионпероксидаза

9. Выберите правильные ответы. В систему микросомального окисления входят:

а) цитохром С б) цитохром Р₄₅₀

в) НАДФН₂ г) пероксидаза д) каталаза

Какой из перечисленных витаминов не участвует в ингибировании

свободно-радикального окисления биомолекул?

а) каротиноиды б) токоферол

в) аскорбиновая кислота г) пантотеновая кислота

 

Задачи

Задача 5. Объясните, почему употребление в пищу таких растительных продуктов, как морковь и цитрусовые, снижает активность ПОЛ в организме человека. Такой рацион считается профилактическим для снижения риска развития ряда заболеваний: атеросклероза, злокачественных заболеваний и др.

Задача 2. У больных хроническим лимфогранулематозом отмечается повышенная восприимчивость к бактериальной инфекции. Чем обусловлено снижение бактерицидного действия фагоцитирующих лейкоцитов?

Задача 3. У бортпроводников сверхзвуковых самолетов во время полета отме­чается раздражение глаз и верхних дыхательных путей, сухой кашель, одышка, боли в грудной клетке при глубоком вдохе, что связано со значительным повышением концентрации О₃ в салоне самолета на большой высоте. Объясните механизм развития токсического действия О₃.

 

Следующее занятие № 14, Коллоквиум.Тема «Введение в обмен веществ. Биологическое окисление»

 

 

 

Практическое занятие № 14 ( коллоквиум)

Модуль II «Введение в обмен веществ. Биологическое окисление »

(методическая разработка для студентов)

 

Этапы проведения занятия:

1. Вводная часть
2. Основная часть занятия: коллоквиум
3. Заключительная часть занятия

Перечень контрольных вопросов для собеседования:

 

1. Понятие о катаболизме и анаболизме, их взаимосвязи.

2. Экзергонические и эндергонические реакции в организме.

3. АТФ – универсальный источник энергии. Основные пути синтеза и

использования АТФ. Другие макроэргические соединения, их роль в

клеточной энергетике.

4. Общий путь катаболизма, основные этапы, взаимосвязь со

специфическими обменными процессами.

5. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Строение и

функции пируватдегидрогеназного комплекса. Образование ацетил-КоА.

Роль витаминов В₁, В₂, РР, пантотеновой, липоевой кислот

6. Утилизация ацетил-КоА в цикле Кребса (цикл трикарбоновых кислот,

цитратный цикл). Последовательность реакций. Взаимосвязь реакций цикла Кребса

с дыхательной цепью. Энергетическая и пластическая функции цикла Кребса.

Роль витаминов в реакциях общего пути катаболизма (цикла Кребса)

7. Биологическое окисление, его место в системе дыхания.

Тканевое дыхание. Структурная организация митохондриальной дыхательной цепи (цепи транспорта электронов - ЦПЭ):

8. НАД-зависимые дегидрогеназы. Важнейшие субстраты НАД-зависимых дегидро-

геназ. Место ферментов в ЦПЭ

 

9 ФАД-зависимые дегидрогеназы (сукцинатдегидрогеназа и ацил-КоА-дегидрогеназа).Место в ЦПЭ

10. Цитохромная система. Структура и роль компонентов цитохромной системы. Место в ЦПЭ

11. Сопряжение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Н⁺-АТФ-синтаза.

Эффективность процесса. Коэффициент Р/О.

12. Покажите роль витаминов и минеральных веществ в тканевом дыхании

13. Изменение скорости общего пути катаболизма в зависимости от потребности в АТФ

и обеспеченности кислородом. Особенности аэробного и анаэробного (субстратного) синтеза АТФ

14. Регуляция тканевого дыхания. Дыхательный контроль.

Какой гормон регулирует сопряженность тканевого дыхания и синтеза АТФ? Назовите клинические признаки заболевания, связанного с избыточной секрецией этого гормона

15.Нарушение тканевого дыхания при действии ингибиторов ферментов ЦПЭ.

16.Факторы, вызывающие разоб­щение дыхания и фосфорилирования, последствия разобщения

17.Нарушение тканевого дыхания при гипоксии

18.Охарактеризуйте связь между энергетическим обменом и характером питания.

19Что понимают под «митохондриальными болезнями»?

20. Гипоэнергетические (энергодефицитные) состояния, их причины и следствия.

21.Теплопродукция. Превращение метаболической энергии в тепло. Теплорегулирующая роль тканевого дыхания

22.Оксигеназный тип окисления, важнейшие субстраты. Гидроксилирование пролина и лизина в предшественниках коллагена и эластина, роль витамина С. Роль монооксигеназ в биогенезе стероидных гормонов

23.Участие оксигеназ в превращении арахидоновой кислоты: липоксигеназный и циклооксигеназный пути; биологическое значение образуемых продуктов (эйкозаноиды).

24.Активные формы кислорода. Источники их образования и роль в метаболических процессах. «Дыхательный взрыв» в макрофагах и нейтрофилах; вклад в механизмы антибактериальной защиты; значение миелопероксидазы.

25. Микросомальное окисленияе, его особенность и биологическая роль.

26.Микросомальная цепь транспорта электронов, роль цитохрома Р-450

27. Значение микросомального окисления в процессах анаболизма?

28. Значение микросомального окисления в детоксикации ксенобиотиков

29. Покажите роль витаминов и минеральных веществ в микросомальном окислении

30. Побочные эффекты детоксикации ксенобиотиков в процессе микросомального окисления, возможная связь с канцерогенезом.

31. Активные формы кислорода. Источники их образования и роль в метаболических процессах. «Дыхательный взрыв» в обеспечении функции макрофагов и нейтрофилов; вклад в механизмы антибактериальной защиты; значение миелопероксидазы.

32. Физиологическая функция свободно-радикального окисления (СРО)

33. Факторы способствующие увеличению объема СРО в организме?

34. Назовите последствия увеличения объема СРО в организме.

35. Объясните связь СРО с процессами старения.

36.Перекисное окисление липидов клеточных мембран (ПОЛ), последствия увеличения объема процесса

37. Назовите основные звенья антиоксидантной защиты (АОЗ).

38. Какое значение имеет разработка проблемы «ПОЛ-АОЗ» для практической медицины?

39. Назовите экзогенные факторы, увеличивающие защитную функцию АОЗ.

40. Какие витамины и микроэлементы являются антиоксидантами?

 

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ

ДЛЯ УСТНОГО ОТВЕТА

Вариант 1

1. АТФ – универсальный источник энергии. Основные пути синтеза и

использования в организме

2. Понятие о катаболизме и анаболизме, их взаимосвязи.

3. Оксидазы, их субстраты и их биологическая роль

Вариант 2

1. Макроэргическая связь. Макроэргические соединения, их роль в метаболизме.

2. Общий путь катаболизма, основные этапы, взаимосвязь со

специфическими обменными процессами.

3. Монооксигеназы и диоксигеназы; их важнейшие субстраты. Гидроксилирование пролина и лизина в предшественниках коллагена и эластина, роль витамина С

Вариант 3

1. Биологическое окисление, его место в системе дыхания. Тканевое дыхание.

2. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Строение и

функции пируватдегидрогеназного комплекса.

3. Монооксигеназы. Роль монооксигеназ в биогенезе стероидных гормонов.

Вариант 4

1. Структурная организация митохондриальной дыхательной цепи:

НАД-зависимые дегидрогеназы. Важнейшие субстраты НАД-зависимых дегидрогеназ.

2. Строение и функции пируватдегидрогеназного комплекса. Образование ацетил-КоА.

Роль витаминов В₁, В₂, РР, пантотеновой кислоты, липоевой кислоты.

3. Микросомальная система окисления ксенобиотиков, ее функциональное значение

и индуцируемость своими субстратами.

Вариант 5

1. Структурная организация митохондриальной дыхательной цепи:

ФАД-зависимые дегидрогеназы (сукцинатдегидрогеназа). Коэффициент Р/О

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл). Химизм реакций ЦТК;

его ключевые ферменты.

3. Микросомальная система окисления ксенобиотиков, ее функциональное значение

и индуцируемость своими субстратами.

Вариант 6

1. Структурная организация митохондриальной дыхательной цепи:

Цитохромная система. Структура и роль компонентов цитохромной системы.

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл). Важнейшие субстраты

НАД-зависимых дегидрогеназ

3 Активные формы кислорода (АФК). Источники их образования и роль в

метаболических процессах.

Вариант 7

1. Сопряжение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Н⁺-АТФ-синтетаза.

Коэффициент Р/О. Хемиосмотическая теория сопряжения.

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл).

α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, роль витаминов В₁, В₂, РР

3. Активные формы кислорода. «Дыхательный взрыв» в макрофагах и нейтрофилах; вклад в механизмы антибактериальной защиты; значение миелопероксидазы.

Вариант 8

1. Особенности синтеза АТФ в аэробных и анаэробных условиях.

Дыхательный контроль. Гипоксия.

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл). Образование ГТФ

как пример реакции субстратного фосфорилирования

3. Роль перекисного окисления липидов как фактора, инициирующего

обновление гидрофобных структур клетки.

Вариант 9

1. Патология дыхания при действии ингибиторов ферментов ЦПЭ. Причины и следствия

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл): сукцинатдегидрогеназа, энергетический итог реакции

3. Перекисное окисления липидов (ПОЛ). Опасные эффекты избыточности активных форм кислорода.

Вариант 10

1. Факторы, вызывающие разоб­щение дыхания и фосфорилирования. Разобщающие агенты, следствия.

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл). Энергетический итог цикла.

3. Краткая характеристика ферментов антиоксидантной защиты (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза).

Вариант 11

1. Факторы, вызывающие разоб­щение дыхания и фосфорилирования.

Гипертиреоз (базедова болезнь): биохимические основы ведущих симптомов

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, лимоннокислый цикл): регуляция

скорости процесса

3. Витамины-антиоксиданты.

Вариант 12

1. Гипоэнергетические (энергодефицитные) состояния, их причины и следствия.

2. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса): анаболическая роль метаболитов

3. Механизм бактерицидного действия фагоцитирующих лейкоцитов

Вариант 13

1.Теплопродукция. Превращение метаболической энергии в тепло. Терморегуляторная

роль тканевого дыхания

2. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты.

Роль витаминов В₁, В₂, РР, пантотеновой кислоты, липоевой кислоты.

3..Цитохром Р-450, роль в обезвреживании ксенобиотиков

 

Вариант 14

1. Структурная организация митохондриальной дыхательной цепи.

Изменение скорости тканевого дыхания в зависимости от потребности в АТФ

2. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК): реакции декарбоксилирования и

образование СО₂.

3. Эффективность действия компонентов антиоксидантной защиты

(ферменты, витамины, микроэлементы)ю

Вариант 15

1. Структурная организация митохондриальной дыхательной цепи.

Изменение интенсивности тканевого дыхания в зависимости от обеспеченности

кислородом. Гипоксия.

2. Интегративная функция цикла трикарбоновых кислот

3. Микросомальная система окисления ксенобиотиков, ее функциональное значение

 

Вопросы для тест-контроля

1.Выберите один неправильный ответ. Стадии катаболизма энергетических субстратов включают:

а) превращение метаболитов, образованных в специфических путях катаболизма, до СО₂ и Н₂О

б) превращение жирных кислот в ацетил-КоА

в) расщепление гликогена панкреатической амилазой

г) окисление ацетил-КоА в цитратном цикле

д) перенос водорода с восстановленных коферментов НАДН и ФАДН₂ в ЦПЭ

2. Выберите один неправильный ответ. АТФ:

а) участвует в реакциях, катализируемых лигазами

б) универсальный источник энергии

в) синтезируется путем окислительного фосфорилирования

г) запасается в клетках в значительных количествах