Занятие 8

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

А.ктуальность. Окислительное декарбоксилирование пирувата и 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 интегративную, водородгенерирующую, энергетическую и амфиболическую функции. Обмен веществ в клетке тесно связан с обменом энергии. Нарушение энергетического обмена является в большинстве случаев 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

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Общие представления о метаболизме и обмене энергии в организ-ме. Катаболические и анаболические пути метаболизма, их взаимосвязь.

2. Стадии катаболизма для экзогенных и эндогенных биомолекул в организме. Общие и специфические пути катаболизма. Конечные продукты катаболических путей в организме человека.

3. Внутриклеточная локализация ферментов и метаболических путей, компартментализация метаболических процессов в клетке. Методы изучения обмена веществ.

4. Окислительное декарбоксилирование пирувата: последова-тельнсть реакций, характеристика пируватдегидрогеназного мультиферментного комплекса.

5. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, цикл Кребса): внутриклеточная локализация и характеристика ферментов, последовательность реакций, регуляция и биологическая роль. Энергетический баланс ЦТК.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Укажите клеточную локализацию ферментов цикла Кребса.

А. Митохондрии.	С. Эндоплазматическая сеть.	Е. Лизосомы.
В. Цитоплазма.	D. Ядро.

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

А. α-Кетоглутарат.	С. Сукцинат.	Е. Малат.
В. Изоцитрат.	D. Фумарат.

3. Назовите продукт первой реакции цикла Кребса.

А. Цис-аконитат.	С. Цитрат.	Е. Малат.
В. Изоцитрат.	D. α-Кетоглутарат.

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

А. Цитратсинтаза.	D. Сукцинил-КоА-тиокиназа.
В. Сукцинатдегидрогеназа.	Е. Малатдегидрогеназа.
С. Изоцитратдегидрогеназа.

5. Назовите фермент цикла Кребса, необходимый для синтеза ГТФ.

А. Цитратсинтаза.	D. Сукцинил-КоА-тиокиназа.
В. Сукцинатдегидрогеназа.	Е. Малатдегидрогеназа.
С. Изоцитратдегидрогеназа.

6. Назовите метаболит цикла Кребса, который является макроэргическим соединением.

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

7. Укажите энергоэффект цикла Кребса (в молях АТФ), который обеспечивается процессом окислительного фосфорилирования в расчете на 1 моль ацетил-КоА.

А. 8 АТФ.

В. 11 АТФ.

С. 12 АТФ.

D. 9 АТФ.

Е. 3 АТФ.

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.	С. Оксалоацетат.	Е. Цитрат.
В. Ацетил-КоА.	D. Лактат.

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 янтарной кислоты (НООС-СН₂-СН₂-СООН) до фумаровой (НООС-СН=СН-СООН), судят по обесцвечиванию введенного в реакционную смесь акцептора водорода 2,6-дихлорфенолиндофенола, который, восстанавливаясь, переходит в лейкоформу. Обесцвечивание реакционной смеси не происходит в присутствии малоновой кислоты (НООС-СН₂-СООН), которая является конкурентным ингибитором СДГ.

Ход работы. 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 мин, 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. Первую пробирку кипятят на протяжении 1-2 мин для инактивации фермента, затем в пробирки приливают реактивы по схеме, приведенной в таблице:

№ пробирки	Сукцинат, мл	Вода, мл	Малонат, мл	2, 6-дихлорфенолиндофенол
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 мин наблюдают исчезновение синего цвета во 2-й пробирке.

Практическое значение. В клинико-биохимических исследова-ниях используются методы определения окислительно-восстановитель-ных 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.