Література

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 57-71, 176-184, 387-389, 395-396.

2. Губський Ю.І. Біологічна хімія. Підручник. – Київ-Вінниця: Нова книга, 2007. – С. 78-93, 467-468, 477-478, 222-231.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини: Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – С. 287-300.

4. Вороніна Л.М. та ін. Біологічна хімія. – Харків: Основа, 2000. – С. 229-245, 274-277.

5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 169-187, 319-327.

6. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 297-333.

7. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: ООО Медицинское информационное агентство, 1998. – С. 232-237, 246-254.

8. Практикум з біологічної хімії / Бойків Д.П., Іванків О.Л., Кобилянська Л.І./ За ред. О.Я. Склярова. – К.: Здоров’я, 2002. – С. 89-118.

9. Лабораторні та семінарські заняття з біологічної хімії: Навч. посібник для студентів вищих навч. закл. / Л.М. Вороніна, В.Ф. Десенко, А.Л. Загайко та ін. – Х.: Вид-во НФаУ; Оригінал, 2004. – С. 124-147.

Заняття 5

ТЕМА: Гліколіз: реакції, енергетика, регуляція. Глюконеогенез. Кількісне визначення вмісту лактату в крові та пірувату в сечі.

АКТУАЛЬНІСТЬ: Знання особливостей метаболізму вуглеводів в організмі людини дозволяють зрозуміти їх специфіку як за умов норми (фізіологічний стан), так і при патології, яка супроводжується змінами в обміні вуглеводів (цукровий діабет, захворювання печінки та інші). Переважна більшість тваринних і рослинних клітин у нормі знаходиться в аеробних умовах, і тому вуглеводи окиснюються повністю до СО₂ та Н₂О за допомогою циклу Кребса. При цьому з глюкози вивільняється вся біо-логічно доступна енергія. Знання шляхів окиснення глюкози є дуже важ-ливим для майбутніх лікарів у зв’язку з можливою корекцією процесів, а також розуміння їх ролі в енергообміні та пластичних процесах в клітині.

МЕТА: Ознайомитися з процесами аеробного та анаеробного окиснення глюкози і глюконеогенезом, їх роллю в організмі.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

ПІД ЧАС ПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ

1.	Шляхи внутрішньоклітинного катаболізму моносахаридів. Аеробне та анаеробне окиснення глюкози, загальна характеристика процесів.
2.	Анаеробне окиснення глюкози – гліколіз: послідовність ферментативних реакцій, біологічна роль, локалізація в організмі та клітині.
3.	Гліколітична оксидоредукція, субстратне фосфорилування в гліколізі. Енергетичний баланс анаеробного окиснення глюкози.
4.	Регуляція гліколізу. Ключові ферменти процесу.
5.	Спиртове та інші види бродіння.
6.	Стадії аеробного окиснення глюкози.
7.	Окисне декарбоксилування піровіноградної кислоти: ферменти, коферменти, послідовність реакцій, регуляція функціонування піруватдегідрогеназного комплексу.
8.	Взаємовідношення анаеробного і аеробного шляхів окиснення глюкози в клітині. Ефект Пастера.
9.	Окиснення цитозольного НАДН в мітохондріях. Човникові механізми окиснення гліколітичного НАДН (гліцеролфосфатний, малат-аспартатний).
10.	Порівняльна характеристика біоенергетики аеробного і анаеробного окиснення глюкози.
11.	Біосинтез глюкози – глюконеогенез: субстрати, ключові ферменти, реакції, внутрішньомолекулярна локалізація, фізіологічне значення процесу. Енергетичне забезпечення глюконеогенезу.
12.	Метаболічна та гормональна регуляція глюконеогенезу.
13.	Взаємозв’язок та реципрокна регуляція гліколізу і глюконеогенезу в організмі. Глюкозо-лактатний і глюкозо-аланіновий цикли.

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Яка сполука включається в реакцію субстратного фосфорилування в ході гліколізу? А. Глюкозо-6-фосфат В. Фосфоєнолпіруват

С. Фруктозо-1,6-дифосфат D. Гліцеральдегід-3-фосфат

Е. 2-Фосфогліцеринова кислота

2. Виберіть сполуку, яка є субстратом глюконеогенезу:

А. Глікоген В. Глюкоза С. Піруват D. Фруктоза Е. Галактоза

3. Після інтенсивного тренування у спортсмена активується глюконеогенез у печінці. Укажіть основний субстрат цього процесу:

А. Серин В. Лактат С. α-Кетоглутарат

D. Аспарагінова кислота Е. Глютамінова кислота

4. Назвіть фермент, який каталізує реакцію утворення глюкозо-6-фосфату з глюкози в печінці:

А. Гексозофосфатізомераза В. Глюкокіназа С. Піруваткіназа D. Глюкозо-6-фосфатаза Е. Фосфоглюкомутаза

5. Укажіть кінцеві продукти анаеробного гліколізу:

А. СО₂ та Н₂О В. Оксалоацетат С. Малат D. Піруват Е. Лактат

6. У дитини з ознаками анемії встановлений дефіцит піруваткінази в еритроцитах. Який процес в еритроцитах при цьому порушений:

А. Окисне фосфорилування В. Тканинне дихання

С. Анаеробний гліколіз D. Розпад пероксидів

Е. Дезамінування амінокислот

7. Виберіть головний регуляторний фермент гліколізу:

А. Фосфофруктокіназа В. Фосфорилаза

С. Лактатдегідрогеназа D. Сукцинатдегідрогеназа

Е. Піруваткіназа

8. Виберіть фермент – каталізатор необоротної реакції гліколізу:

А. Піруваткіназа В. Альдолаза

С. Фосфогліцераткіназа D. Гліцеральдегідфосфатдегідрогеназа

Е. Тріозофосфатізомераза

9. Назвіть фермент, який каталізує перетворення пірувату в аеробних умовах: А. Піруватдегідрогеназа В. Лактатдегідрогеназа

С. Альдолаза D. Гексокіназа Е. Тріозофосфатізомераза

10. Виберіть сполуку, яка не утворюється в процесі окисного декарбоксилування пірувату:

А. Ацетил-КоА В. СО₂ С. НАДН D. Гліцерол-3-фосфат Е. ФАДН₂

11. Назвіть метаболіт, що використовується в малат-аспартатній човниковій системі для переносу катіонів водню й електронів від цитозольної форми НАДН у мітохондріальний матрикс:

А. Аспартат В. α-Кетоглутарат С. Глутамат

D. Гліцерол-3-фосфат Е. Малат

12. Укажіть кінцеві продукти аеробного перетворення глюкози в тканинах людини: А. Лактат В. Піруват С. СО₂ та Н₂О D. Малат Е. Ацетон

13. Другим етапом аеробного окиснення глюкози в клітині є окисне декарбоксилування пірувату. Назвіть основний продукт цього процесу:

А. Сукциніл-КоА В. Піруват С. Цитрат D. Оксалоацетат Е. Ацетил-КоА

14. Для життєдіяльності еритроцитів необхідна енергія у вигляді АТФ. Який процес забезпечує ці клітини необхідною кількістю АТФ?

А. Анаеробний гліколіз В. Аеробне окиснення глюкози

С. Пентозофосфатний цикл D. Цикл трикарбонових кислот

Е. β-окиснення жирних кислот

15. Ферменти гліколізу локалізовані у:

А. Мітохондріях В. Ядрі С. Цитоплазмі D. Мікросомах Е. Полісомах

16. Вуглеводи не є незамінними компонентами їжі, так як вони синтезуються в організмі шляхом глюконеогенезу з:

А. Гліцерину, жирних кислот, лейцину

В. Лактату, холестерину, карнітину

С. Аланіну, гліцерину, лактату

D. Холіну, пірувату, ацетил-КоА

Е. Глютамату, лейцину, масляної кислоти

17. Який з перелічених ферментів каталізує реакцію, що призводить до утворення макроергічної сполуки?

А. Гексокіназа В. Фосфофруктокіназа

С. Піруваткіназа D. Гліцеральдегідфосфатдегідрогеназа

Е. Фосфогліцеромутаза

ПРАКТИЧНА РОБОТА

Визначення проміжних продуктів обміну вуглеводів –

молочної та піровиноградної кислоти у біологічних субстратах

Завдання 1. Визначити вміст молочної кислоти в крові за Баркером і Саммерсоном.

Принцип. Метод базується на здатності молочної кислоти при нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою переходити в ацетальдегід, який дає з п-гідроксидифенілом характерне фіолетове забарвлення, інтенсивність якого пропорційна концентрації молочної кислоти.

Хід роботи. У центрифужну пробірку відміряють 0,5 мл дистильованої води і вносять у неї 0,1 мл крові, узятої мікропіпеткою з пальця хворого. Мікропіпетку промивають тією ж водою. До вмісту пробірки додають 1 мл 20% розчину трихлороцтової кислоти і поміщають її на 10 хвилин у лід (для кращого осадження білків), після чого центрифугують 5 хвилин при швидкості 3000 об/хв.

Надосадову рідину зливають у чисту центрифужну пробірку, приливають 1 краплю 4% розчину купруму сульфату і обережно нашаровують 3 мл концентрованої сульфатної кислоти. При цьому пробірку занурюють у лід і безперервно помішують вміст скляною паличкою. Потім пробірку кип’ятять на водяній бані і охолоджують її на ній же до 20°С. До охолодженої суміші приливають 1 краплю свіжеприготовленого лужного розчину п-гідроксидифенілу (50 мг п-гідроксидифенілу розчиняють в 3 мл 3% розчину натрію гідроксиду) і ставлять пробірку на водяну баню при 30°С на 30 хвилин, час від часу збовтуючи вміст. У пробірці за цей час розвивається забарвлення. Пробірку поміщають на 90 с на бурхливо киплячу водяну баню. За цей час блакитне забарвлення переходить у фіолетове. Потім суміш охолоджують і фотометрують на ФЕК (зелений світлофільтр) у кюветі з товщиною шару 10 мм проти води.

Вміст молочної кислоти у ммоль/л розраховують за формулою:

С∙1000

Вміст молочної кислоти = ------------ , де

0,1∙1000

С – кількість молочної кислоти в пробі, знайдена за калібрувальним графіком, ммоль; 0,1 – об’єм крові, узятої на дослідження, мл; 1000 в чисельнику – коефіцієнт перерахування на 1 л крові; 1000 в знаменнику – коефіцієнт переводу мкмоль в ммоль.

Клініко-діагностичне значення роботи. У нормі вміст молочної кислоти в крові становить 0,50-2,50 ммоль/л. Збільшення її концентрації може спостерігатися при посиленій м’язовій роботі, при захворюваннях, що супроводжуються розвитком гіпоксії (недостатність серцевої діяльності, хронічні бронхіти, анемії і т.д.).

Завдання 2. Визначити вміст піровиноградної кислоти в сечі.

Принцип. Метод базується на здатності піровиноградної кислоти при взаємодії з 2,4-динітрофенілгідразином у лужному середовищі утворювати гідразони ПВК жовто-помаранчевого кольору, інтенсивність забарвлення яких пропорційна концентрації пірувату.

Хід роботи. Контрольна і дослідна проби ставляться одночасно (працюють з сухими пробірками, піпетками й кюветами). Беруть 2 пробірки, у контрольну наливають 1 мл дистильованої води, а в дослідну – 1 мл сечі. Потім в обидві пробірки доливають по 1 мл 2,5% спиртового розчину КОН, перемішують 1 хвилину і додають по 0,5 мл 0,1% розчину 2,4-динітрофенілгідразину, перемішують і залишають стояти на 15 хвилин при кімнатній температурі. Далі фотоколориметричним методом визначають оптичну щільність дослідної проби проти контролю в кюветах на 5 мм при світло-зеленому світлофільтрі. Отримане значення оптичної щільності використовують для знаходження за графіком вмісту ПВК (мкг) в 1 мл сечі. Розрахунок проводять за формулою: ПВК (мг/добу) = а ∙ 1,5 (або 1,2), де а – показник ПВК за калібрувальним графіком; 1,5 (або 1,2) – коефіцієнт, що враховує добовий діурез і переведення мкг у мг.

Клініко-діагностичне значення роботи. Вміст піровиноградної кислоти (ПВК) у сечі в нормі складає 10-25 мг/добу (113,7-283,9 мкмоль /добу). Збільшення вмісту ПВК спостерігається при гіпо- або авітамінозі тіаміну в організмі, цукровому діабеті, серцевій недостатності, гіпер-функції гіпофізарно-адреналової системи, великих фізичних навантажен-нях, введенні деяких лікарських препаратів – камфори, стрихніну, адреналіну. Зниження кількості ПВК спостерігається при наркозі.