Занятие 8

ТЕМА: Основные закономерности обмена веществ. Общие пути катаболизма: окислительное декарбоксилирование пирувата, цикл трикарбоновых кислот (цикл Г. Кребса). Определение активности сукцинатдегидрогеназы мышц.

АКТУАЛЬНОСТЬ: Окислительное декарбоксилирование пирувата, цикл трикарбоновых кислот (цикл Г. Кребса) – являются общими метаболическими процессами, завершающими внутриклеточный распад белков, жиров и углеводов; они локализованы в митохондриях, обеспечивают бесперебойную доставку электронов и протонов в дыхательную цепь. Цикл Г. Кребса выполняет следующие функции: интегративную, водородгенерирующую, энергетическую и амфиболичес-кую. Обмен веществ в клетке тесно связан с обменом энергии. Нарушение энергетического обмена в большинстве случаев является важным звеном патогенеза разных заболеваний, а его коррекция составляет основу их профилактики и лечения.

ЦЕЛЬ: Выучить биохимические закономерности протекания обмена веществ и энергии; окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты; функционирование, механизмы регуляции и ключевую роль цикла трикарбоновых кислот в обмене веществ и энергии. Ознакомиться с определением активности сукцинатдегидрогеназы мышц и ее конкурентного ингибирования малоновой кислотой.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ВО ВРЕМЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1.	Общие представления о метаболизме и обмене энергии в организме. Катаболические, анаболические и амфиболические пути метаболизма, их взаимосвязь.
2.	Экзергонические и эндергонические биохимические реакции; роль АТФ и других макроэргических фосфатов в сопряжении процессов, протекающих с высвобождением и запасанием энергии.
3.	Стадии катаболизма для экзогенных и эндогенных биомолекул в организме. Общие и специфические пути катаболизма. Конечные продукты катаболических путей в организме человека.
4.	Внутриклеточная локализация ферментов и метаболических путей, компартментализация метаболических процессов в клетке. Методы изучения обмена веществ.
5.	Окислительное декарбоксилирование пирувата: последовательность реакций, характеристика пируватдегидрогеназного мультифермент-ного комплекса.
6.	Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, цикл Кребса): внутриклеточная локализация и характеристика ферментов, последовательность реак-ций, регуляция и биологическая роль. Энергетический баланс ЦТК.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Укажите клеточную локализацию ферментов цикла Кребса.

А. Митохондрии В. Цитоплазма

С. Эндоплазматический ретикулум D. Ядро Е. Лизосомы

2. Цикл трикарбоновых кислот - другое название цикла Кребса. Укажите трикарбоновую кислоту этого цикла.

А. α-Кетоглутарат В. Изоцитрат

С. Сукцинат D. Фумарат Е. Малат

3. Укажите продукт первой реакции цикла Кребса.

А. Цис-аконитат В. Изоцитрат С. Цитрат

D. α-Кетоглутарат Е. Малат

4. Укажите фермент цикла Кребса, активность которого лимитирует скорость протекания всего процесса в целом:

А. Цитратсинтаза В. Сукцинатдегидрогеназа

С. Изоцитратдегидрогеназа D. Сукцинил-КоА-тиокиназа

Е. Малатдегидрогеназа

5. Укажите фермент цикла Кребса, необходимый для синтеза ГТФ:

А. Цитратсинтаза В. Сукцинатдегидрогеназа

С. Изоцитратдегидрогеназа D. Сукцинил-КоА-тиокиназа

Е. Малатдегидрогеназа

6. Укажите метаболит цикла Кребса, который является макроэргическим веществом:

А. Цитрат В. Сукцинат С. Изоцитрат D. Сукцинил-КоА Е. Фумарат

7. Укажите энергоэффект цикла Кребса (в молях АТФ), который обеспечивается процессом окислительного фосфорилирования в расчете на 1 моль ацетил-КоА: А. 8 В. 11 С. 12 D. 9 Е. 3

8. В реакции окислительного декарбоксилирования пирувата принимают участие все витамины, кроме:

А. В₅ В. В₃ С. В₂ D. В₁ Е. В₇

9. При тканевом дыхании происходит универсализация энергии путем образования АТФ. Сколько молекул АТФ образуется при преобразовании α -кетоглутарата в сукцинил-КоА?

А. 5 В. 6 С. 3 D. 2 Е. 12

10. Общим промежуточным продуктом обмена белков, липидов и углеводов является: А. Сукцинил-КоА В. Ацетил-КоА С. Оксалоацетат

D. Лактат Е. Цитрат

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Активность сукцинатдегидрогеназы мышц и ее конкурентное ингибирование малоновой кислотой

Задание. Изучить активность сукцинатдегидрогеназы мышц и её конкурентное ингибирование малоновой кислотой.

Принцип. О действии сукцинатдегидрогеназы (СДГ), катализирую-щей окисление (дегидрирование) янтарной кислоты (НООС-СН₂-СН₂-СООН) до фумаровой (НООС-СН=СН-СООН), судят по обесцвечиванию специально введенного в реакционную смесь акцептора водорода 2,6- дихлорфенолиндофенола, который, восстанавливаясь, переходит в лейкоформу. В присутствии малоновой кислоты (НООС-СН₂-СООН), которая является конкурентным ингибитором СДГ, обесцвечивание реакционной смеси не происходит.

Ход работы. 1. Для получения ферментного препарата 1-2 г свежих мышц измельчают ножницами и растирают в ступке с небольшим количеством воды (2-3 мл) на протяжении 1 минуты, потом мышечную кашицу переносят на двойной слой марли в воронке, промывают 25 мл дистиллированной воды. Промытую кашицу отжимают, переносят в пробирку и суспендируют стеклянной палочкой с 4 мл воды. Полученную суспензию равномерно разливают в четыре пробирки.

2. Первую пробирку кипятят на протяжении 1-2 минут для инактивации фермента. Затем в пробирки приливают реактивы по схеме:

№ пробирки	Сукцинат, мл	Вода, мл	Малонат, мл	2, 6-дихлорфенолиндо-фенол
1	1	0,5	-	2 капли
2	1	0,5	-	2 капли
3	1	1,5	-	2 капли
4	1	-	0,5	2 капли

Через 15 минут наблюдают исчезновение синего цвета во 2-й пробирке.

Практическое значение работы. В клинико-биохимических иссле-дованиях используются методы определения окислительно-восстанови-тельных ферментов в биоптатах для оценки энергетического обмена при разных патологических состояниях, а также для токсикологии и фармакологии при изучении действия лекарственных препаратов и ядов, которые могут быть разобщителями или ингибиторами.