Контроль знань з модулю №1. Будова і властивості, основні класи органічних речовин

1. Предмет вивчення біохімії.

2. Розбіжності методичних підходів статичної, динамічної і функціональної біохімії до вивчення організму людини.

3. Конкретні приклади, якими можна підтвердити важливу роль біохімічних знань при розробці методів фізичного вдосконалення людини.

4. Особливості елементарного складу тіла людини.

5. Низькомолекулярні речовини, з яких синтезуються високомолекулярні органічні сполуки організму.

6. Основні класи низькомолекулярних і високомолекулярних органічних сполук в організмі людини.

7. Функції основних класів низькомолекулярних і високомолекулярних органічних сполук в організмі людини.

8. Будова атома.

9. Найважливіші типи зв'язків між атомами в молекулах, які зустрічаються в організмі.

10. Функціональні групи і відповідні класи речовин.

11. Наведіть приклади органічних сполук, які містять: а) ковалентні зв'язки; б) іонні зв'язки; с) водневі зв'язки.

12. Напишіть загальну, структурну, напівструктурну і електронну формули речовин із різними типами хімічних зв'язків.

13. Ізомерія органічних сполук.

14. Розбіжності між насиченими і ненасиченими сполуками по структурі і хімічним властивостям.

15. Циклічні і ациклічні органічні сполуки.

16. Залежність властивостей речовин від наявності різних функціональних груп.

17. Характеристика вуглеводів і їх біологічна роль в організмі.

18. Класифікація вуглеводів.

19. Природний синтез вуглеводів.

20. Розбіжності в будові глюкози, фруктози і галактози.

21. Будова дисахаридів? Назва ферментів, які беруть участь в їх гідролізі.

22. Відмінність будови крохмалю і глікогену.

23. Особливості гідролізу вуглеводів в процесі травлення і їх всмоктування.

24. Схема гідролізу полісахаридів. Ферменти, які прискорюють цей процес в травній системі.

25. Умови, необхідні для дії ферментів, які прискорюють процеси травлення і всмоктування в травній системі.

26. Механізми підтримання постійної концентрації глюкози в крові.

27. Загальні властивості, які притаманні усім ліпідам.

28. Класифікація ліпідів.

29. Алкоголяти, які зустрічаються у складі різних ліпідів.

30. Розбіжності між насиченими і ненасиченими жирними кислотами.

31. Насичені і ненасичені жирні кислоти, які входять до складу ліпідів.

32. Депонування нейтрального жиру в організмі, його біологічна роль.

33. Структура і біологічна роль фосфоліпідів, ліпопротеїдів і гліколіпідів.

34. Холестерин і його функції в організмі.

35. Добова потреба людини в ліпідах в залежності від виду спорта, яким вона займається.

36. Основні джерела жирів в їжі.

37. Особливості гідролізу ліпідів в процесі травлення.

38. Проміжні і кінцеві продукти, які утворюються при гідролізі жирів і ліпоїдів в травній системі.

39. Роль жовчних кислот в перетравленні ліпідів і всмоктуванні продуктів травлення.

40. Транспорт ліпідів в організмі.

41. Будова і властивості амінокислот, які входять до складу білкових молекул, їхні структурні формули.

42. Хімічний склад білків.

43. Будова і властивості білків.

44. Реакції дезамінування і декарбоксилювання. Значення метаболітів.

45. Біологічні функції білків в організмі.

46. Особливості структури простих і складних білків.

47. Біологічна роль різних підкласів простих і складних білків.

48. Пептидний хімічний зв'язок. Реакція утворення дипептиду.

49. Первинна структура білків, її будова.

50. Вторинна структура білка, особливості її утворення.

51. Хімізм утворення третинної і четвертинної структур білка і їх біологічне значення.

52. Особливості розщеплення білків в шлунково-кишковому тракті і всмоктування продуктів їх гідролізу.

53. Особливості функціонування травних ферментів.

54. Зворотна і незворотна денатурація білків.

55. Значення розчинності і амфотерності білків для організму.

56. Біологічне значення нуклеопротеїдів, хромопротеїнів, ліпопротеїдів, глікопротеїдів.

57. Поліпептиди, їх роль і значення для організму.

58. Замінні і незамінні амінокислоти. Їх вплив на біологічну цінність білків їжі.

59. Розбіжності між «повноцінними» і «неповноцінними» білками. Норми білка в харчуванні.

60. Швидкість хімічної реакції та фактори, які впливають на її зміни.

61. Білкова природа ферменту.

62. Будова активного центру ферменту.

63. Будова коферменту, апоферменту. Їх роль в ферментативному каталізі.

64. Ізоферменти. Їх роль в біохімічному контролі стану організму.

65. Сутність активації і інгібування ферментів. Алостерична регуляція активності ферментів.

66. Регуляція ферментативної активності змінами реакції середовища, іонами металів, гормонами, ферментами – кіназами.

67. Вплив субстратів і метаболітів на активність ферментів.

68. Хімізм ферментативного каталізу.

69. Специфічність дії ферментів. Абсолютна і відносна специфічність ферментів.

70. Класифікація ферментів. Наведіть приклади.

71. Вітаміни.

72. Добова потреба організму в вітамінах. Фактори, від яких вона залежить.

73. Механізм дії вітамінів. Найважливіші коферменти, до склалу яких входять вітаміни.

74. Класифікація вітамінів. Основні представники окремих класів.

75. Стани організму в залежності від забезпеченості вітамінами.

76. Роль окремих жиророзчинних і водорозчинних вітамінів в регуляції обміеу речовин.

77. Фактори, які впливають на підвищену потребу організму у вітамінах.

78. Вітаміни, які мають анаболічний ефект. Сутність явища.

79. Вітаміни, які мають антиоксидантну дію.

80. Вітаміни, які беруть участь в енергозабезпеченні скелетних м'язів.

81. Залози внутрішньої секреції, їх функції і значення для організму.

82. Будова і класифікація гормонів.

83. Механізм дії гормонів.

84. Гормони гіпоталамуса і гіпофізу як регулятори роботи ендокринної системи.

85. Щитоподібна і підшлункова залози внутрішньої секреції.

86. Надниркові залози, їх функція в організмі.

87. Стероїдні гормони. Вплив на обмін речовин в організмі.

88. Взаємодія ЦНС і ендокринної системи.

89. Джерела підтримання амінокислотного пулу в сироватці крові.

90. Вплив гормонів на енергообмін в організмі спортсмена.

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ № 9

Тимолова проба

Мета роботи: розглянути обмін речовин в організмі. Засвоїти методику проведення тимолової проби.

Питання для самопідготовки:

1. Загальний обмін речовин.

2. Зв'язок обмінних циклів вуглеводів, жирів і білків.

3. Взаємозв'язок органів і систем організму в обміні речовин.

4. Гідроліз білків, усмоктування амінокислот.

5. Синтез білка в організмі.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Для розуміння обміну речовин повинні бути відомими структура речовин, реакції, в які вони вступають, ферменти, які каталізують ці реакції, і регуляторні механізми, що забезпечують нормальний обмін речовин, швидкість послідовних реакцій, при яких відбувається перетворення початкового субстрату в кінцевий продукт. Сукупність таких послідовних реакцій перетворення біомолекули до певного продукту складає метаболічний шлях. Наприклад, речовина А перетворюється в кінцевий продукт Є в результаті 6 послідовних ферментативних реакцій:

Ферменти, які каталізують ці послідовні стадії, утворюють мультиферментну систему — продукт першої реакції служить субстратом для наступної реакції, каталізується іншим ферментом тощо. Метаболічні шляхи в основному лінійні, хоч можуть бути і циклічні.

Із різноманітних метаболічних шляхів складається метаболізм. У ширшому значенні термін метаболізм рівнозначний обміну речовин і енергії, в більш точному і вузькому значенні метаболізм означає проміжний обмін, тобто перетворення речовин усередині клітин з моменту їх надходження до утворення кінцевих продуктів.

Катаболізм і анаболізм

Звичайно процеси метаболізму поділяють на процеси катаболізму (від грец. kata — вниз) й анаболізму (від грец. ana — вгору). Порівняємо основні особливості цих процесів.

Таким чином, катаболізм і анаболізм — це пов'язані, взаємодоповнювані процеси, що поєднуються через систему АТФ-АДФ, відновлені й окиснені форми коферментів (НАДН⁺ і НАД⁺), субстрати і продукти.

Шлях катаболізму певної речовини і протилежний шлях синтезу цієї ж речовини звичайно дещо відрізняються. Наприклад, розпад глюкози до молочної кислоти в м'язах складається з 11 послідовних стадій, що каталізуються специфічними ферментами. Зворотний шлях (синтез глюкози з молочної кислоти) здійснюється в печінці й включає 8 ферментативних стадій, спільних із катаболічним шляхом, і 3 стадії, відмінні від нього. Аналогічне спостерігається під час синтезу і розпаду жирних кислот, білків, нуклеїнових кислот. Завдяки неідентичності катаболічний і анаболічний шляхи регулюються незалежно один від одного. Протилежно спрямовані катаболічні й анаболічні шляхи відрізняються своєю локалізацією в клітині, що дає їм змогу відбуватись одночасно і використовувати енергію, яка звільняється під час розпаду речовин, для біосинтезу в інших місцях клітини. Наприклад, окиснення жирних кислот відбувається в мітохондріях, а синтез — у цитоплазмі.

Розглянемо катаболізм детальніше. У ньому можна виділити три головні стадії (рис. 5). На першій стадії макромолекули білків, жирів і вуглеводів розпадаються до своїх мономерів (гексози, пентози, жирні кислоти, гліцерин, амінокислоти). На другій стадії ці метаболіти перетворюються в один спільний продукт — ацетил-КоА. Ці дві стадії складають специфічні шляхи катаболізму, тобто різні для білків, вуглеводів і ліпідів. На третій стадії ацетил-КоА потрапляє в циклічний процес, який називається циклом лимонної кислоти, або циклом Кребса, і окиснюється до СО₂ і Н₂О. Перетворення піровиноградної кислоти в ацетил-КоА, цикл лимонної кислоти і ланцюг тканинного дихання відносять до загального шляху катаболізму, який завершує специфічні етапи розпаду вуглеводів, ліпідів і білків. Таким чином, під час катаболізму з різних вихідних речовин утворюються однакові кінцеві продукти.

Рис. 5. Стадії катаболізму

Анаболізм також відбувається в декілька стадій, але є відмінності між тваринами, рослинами і бактеріями щодо тих речовин, з яких починаються анаболічні шляхи. Фотосинтезуючі організми будують вуглеводи із СО₂ і Н₂О. В організмі тварин і людини анаболізм починається з піровиноградної кислоти, ацетил-КоА, з проміжних продуктів циклу лимонної кислоти. Із порівняно невеликої кількості простих молекул-попередників утворюється широкий набір різноманітних макромолекул.

Перетворення білків, ліпідів і вуглеводів складають центральні метаболічні шляхи: потоки метаболітів на цих шляхах досить великі (сотні чи десятки грам). В організмі є ще інші метаболічні шляхи зі значно меншим потоком метаболітів (добовий синтез чи розпад вимірюється міліграмами). Ці шляхи становлять вторинний метаболізм. Роль його полягає в утворенні таких різних біологічно активних речовин, як коферменти, гормони, медіатори, пігменти.

Отже, метаболізм виконує чотири специфічні функції:

1) постачання хімічної енергії, яка отримується шляхом розщеплення багатих енергією харчових речовин, синтезу макроергічних сполук (АТФ та інших), їх використання для виконання різних видів роботи;

2) перетворення молекул харчових речовин у низькомолекулярні метаболіти (будівельні блоки), що застосовуються далі клітиною для побудови макромолекул;

3) синтез білків, ліпідів, полісахаридів, нуклеїнових кислот та інших клітинних компонентів із цих будівельних блоків із використанням енергії АТФ і НАДФН;

4) синтез і розпад низькомолекулярних, біологічно активних речовин, необхідних для виконання будь-яких специфічних функцій.

Усі метаболічні шляхи в кінцевому результаті взаємозв'язані й при порушенні будь-якого з них змін зазнають усі інші.

Регуляція обміну речовин

Організм здійснює тонку регуляцію метаболізму, забезпечуючи принцип максимальної економії. Швидкість катаболізму визначається не наявністю в організмі клітинного палива (глюкози, жиру), а потребою в енергії. Білки, нуклеїнові кислоти та їх структурні компоненти синтезуються тільки тоді, коли вони потрібні, й у такій кількості, яка необхідна. Надлишок харчових речовин відкладається в організмі тварин і людини. Такими запасними речовинами є глікоген і жир, а білки і нуклеїнові кислоти в запас не відкладаються.

Є декілька видів регуляторних механізмів:

1) регуляція швидкості надходження метаболітів у клітину;

2) регуляція синтезу ферментів шляхом індукції і репресії;

3) регуляція активності наявних ферментів шляхом алостеричної регуляції, ковалентної модифікації, активації проферментів.

В організмі людини клітини різних органів і тканин диференційовані для виконання специфічних біохімічних і фізіологічних функцій. Тому існують системи, які узгоджують і координують роботу різних органів і тканин. Таку інтегруючу роль відіграють гормональна (ендокринна) і нервова системи, а також судинна система, яка служить для перенесення всіх хімічних речовин в організмі. У нормі ці системи взаємодіють, доповнюючи одна одну.

Дорослий здоровий організм знаходиться в стаціонарному стані й головним фактором, який визначає баланс процесів обміну речовин, є співвідношення між споживанням їжі й витратою енергії. Недостатнє харчування швидко призводить до зворотної мобілізації енергії із депонованих продуктів, однак тривале голодування чи неповноцінне харчування викликає незворотний розпад тканин. Процеси катаболізму часто переважають в умовах патології. А в період одужання після захворювань, у процесі загоювання ран, у молодому організмі, який росте, та під час вагітності переважає анаболізм. Патологічно виражена перевага анаболізму може призвести до надмірного росту (гігантизм) чи ожиріння. Для біохімічної діагностики захворювань використовують той факт, що регуляторні механізми підтримують концентрацію ряду важливих метаболітів у певних межах (рівень норми), а при патології концентрація їх змінюється, причому ці зміни часто бувають специфічними для тієї чи іншої хвороби. Оскільки концентрація метаболітів змінюється і внаслідок споживання їжі, переходу від спокою до фізичної роботи, то дослідження проводять звичайно натще, після нічного сну.

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

Практичне значення роботи: за допомогою тимолової проби можна виявити порушення властивостей білків сироватки крові, які виникають при захворюваннях печінки. Порушення властивостей білків сироватки крові виражається в їх колоїдній нестійкості, тобто в здатності випадати в осад при додавання тимолового реактиву (чого не відбувається в нормі).

Матеріали і реактиви: 10% спиртовий розчин тимолу, буферний розчин, тимолово-вероналовий буфер рН = 7,55-7,6, стандартний розчин: а) розчин хлористого барію, б) 0,2 н сірчана кислота, суспензія сірчанокислого барію.

Принцип методу: при взаємодії сироватки з тимолово-вероналовим буфером з’являється помутніння внаслідок утворення глобуліно-тимоло-ліпідного комплексу.

Хід роботи:

До 4,5 мл тимолово-вероналового буферного розчину додають 0,075 мл сироватки, залишають стояти 30 хвилин і потім вимірюють при довжині хвилі 630-690 нм (червоний світлофільтр) проти тимолово-вероналового буфера, в кюветах з товщиною шару 10 мм. Реакцію проводять при кімнатній температурі.

Розрахунок ведеться за калібрувальним графіком.

Побудова калібрувального графіку. Зі стандартного розчину сірчанокислого барію (суспензії) готують розведення, що відповідають одиницям помутніння (табл. 7).

Таблиця 7

Кількість речовин, необхідна для побудови калібрувального графіку

Стандартні розчини змішують, доюре струшують і одразу вимірюють при довжині хвилі 630-690 нм в кюветах з товщиною шару 10 мм проти води.

Норма: 0-4 од.

Клініко-діагностичне значення: тимолова проба вище норми (позитивна) відмічається при гепатитах різної етіології і, особливо, при хворобі Боткіна. Збільшується тимолова проба при цирозах печінки. При механічних жовтяницях, неускладнених вторинним гепатитом, тимолова проба залишається в межах норми (негативна).

Зробити висновки.

Контрольні питання:

1. Обмін речовин в організмі.

2. Дайте характеристику поняттю «катаболізм».

3. Дайте характеристику поняттю «анаболізм».

4. Порівняйте процеси анаболізму і катаболізму.

5. Як відбувається регуляція обміну речовин?

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ № 10

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: