Раздел V обмен и функции углеводов

ЗАНЯТИЕ 12

ТЕМА: Строение и свойства углеводов.

ЦЕЛЬ: Изучить структурную организацию моносахаридов, олигосахаридов и полисахаридов.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Общая характеристика и классификация углеводов.

2. Строение и свойства моносахаридов. Альдозы и кетозы.

3. Строение и свойства олигосахаридов. Важнейшие дисахариды.

4. Строение и свойства полисахаридов. Гомополисахариды и гетерополисахариды.

 

Оснащение занятия:

 

Реактивы: 1. 1%-ный раствор глюкозы

2. 1%-ный раствор фруктозы

3. 1%-ный раствор мальтозы

4. 1%-ный раствор лактозы

5. 1%-ный раствор сахарозы

6. 1%-ный раствор сернокислой меди

7. 10%-ный раствор едкого натра

8. 10%-ный раствор серной кислоты

9. 0,1%-ный раствор крахмала

10. 0,1%-ный раствор гликогена

11. 1%-ный раствор Люголя

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Реакция Троммера

Принцип метода: В щелочной среде альдегидная группа моносахаридов при нагревании окисляется, восстанавливая ионы меди. При этом гидрат окиси меди голубого цвета восстанавливается в гидрат закиси меди желтого цвета или в закись меди кирпично-красного цвета. Сахара, не имеющие свободную альдегидную группу реакции Троммера не дают.

Ход работы: Берут2 пробирки. В первую пробирку добавляют 2 капли раствора глюкозы, а во вторую - фруктозы. Затем в каждую пробирку добавляют по 2 капли 10%-го раствора едкого натра, после чего добавляют по капле 1%-го раствора сульфата меди и нагревают. Сначала появляется желтое, затем оранжевое и, наконец, кирпично-красное окрашивание.

Делают выводы по работе.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Восстанавливающие свойства дисахаидов

Принцип метода: Дисахариды, имеющие свободный глюкозидный (полуацетальный) гидроксил, такие как мальтоза и лактоза, способны восстанавливать металлы. Сахароза, у которой отсутствует свободный полуацетальный гидроксил, не обладает способностью к восстанавлению металлов.

Ход работы: Берут 3 пробирки. В первую добавляют 3 капли раствора мальтозы, во вторую - столько же лактозы и в третью - сахарозы. Затем с каждым дисахаридом проделывают реакцию Троммера. Для этого добавляют в каждую пробирку по 2 капли раствора едкого натра и по 1 капле раствора сульфата меди. После нагревания в первой и второй пробирках происходит восстановление меди с появлением желтого и красного окрашивания, в третьей пробирке с сахарозой окраска не появляется.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Восстановление меди продуктами гидролиза сахарозы

Принцип метода: Сахароза, молекула которой состоит из моносахаридов глюкозы и фруктозы, не обладает редуцирующей способностью, поскольку глюкоза и фруктоза соединены друг с другом полуацетальными гидроксилами. Если сахарозу гидролизовать, то с появлением в растворе свободных молекул глюкозы и фруктозы появляется и способность восстанавливать металлы.

Ход работы: В пробирку вносят 3-4 капли раствора сахарозы, 2 капли серной кислоты и нагревают до кипения. Затем пробирку охлаждают и добавляют 4 капли раствора едкого натра и 1 каплю раствора сульфата меди, после чего пробирку снова нагревают. Появляется желтое или красное окрашивание.

Делают выводы по работе.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 Цветные реакции на крахмал и гликоген

Принцип метода: Ионы йода окрашивают молекулы крахмала в синий цвет, а молекулы гликогена - в красно-бурый.

Ход работы: Берут 2 пробирки. В первую добавляют 3 капли раствора крахмала, а во вторую - столько же раствора гликогена. В обе пробирки добавляют по 1 капле раствора Люголя (раствор иода и иодистого калия). Появляется синее и красно-бурое окрашивание.

Делают выводы по работе.

 

ЗАНЯТИЕ 13

 

 

ТЕМА: Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте. Синтез и распад гликогена в печени.

ЦЕЛЬ: Изучить механизм переваривания углеводов и роль в этом процессе ферментов желудочно-кишечного тракта. Разобрать системы транспорта моносахаридов из ЖКТ в кровеносное русло, обмен гликогена в печени.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Переваривание углеводов. Ферменты, обеспечивающие гидролиз полисахаридов до моносахаридов.

2. Всасывание углеводов через кишечную стенку.

3. Механизм транпорта глюкозы и других моносахаридов из кишечника в кровь и из крови в клетки тканей. Белки-переносчики.

4. Синтез и распад гликогена.

5. Регуляция обмена гликогена в печени.

 

Оснащение занятия:

 

Реактивы: 1. a-амилаза слюны(разведенная 1: 10)

2. крахмал 0,1%-ный

3. Раствор Люголя(0,1%-ный раствор иода в 0,2%-ом растворе иодида

калия)

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение активности a-амилазы слюны.

Принцип метода: Метод основан на определении наименьшего количества амилазы полностью расщепляющего весь добавленный крахмал. Амилазная активность слюны выражается количеством 0,1%-го раствора крахмала в миллилитрах, которое расщепляется 1 мл неразведенной слюны при температуре 38° С в течение 30 минут и обозначается А38°/30¢. В норме амилазная активность слюны равна 160-320. Этот метод можно использовать для определения активности амилазы в других биологических жидкостях (кровь, моча).

Ход работы: В 10 пробирок наливают по 1 мл воды, затем в первую пробирку добавляют 1 мл разведенной в 10 раз слюны и перемешивают, после чего переносят 1 мл смеси во вторую пробирку, также перемешивают, отбирают 1 мл смеси и переносят в третью пробирку и т. д. до десятой пробирки. Из десятой пробирки отбирают 1 мл смеси и выливают. Во все пробирки добавляют по 1 мл воды и по 2 мл 0,1%-го раствора крахмала, перемешивают и инкубируют 30¢ при 38° С. Затем пробирки охлаждают и в каждую добавляют по 1 капле раствора Люголя. При этом пробирки окрашиваются в желтоватый, розоватый и фиолетовый цвет. Отмечают последнюю пробирку с желтоватой окраской, где гидролиз крахмала прошел полностью, и делают расчет. Полученные данные заносят в таблицу.

 

№ пробирки
разведение	1:20	1:40	1:80	1:160	1:320	1:640	1:1280	1:2560	1:5120	1:10240
окраска (+)

 

Расчет амилазной активности производится следующим образом: определив номер пробирки, в которой крахмал полностью гидролизовался, по таблице уточняется степень разведения слюны. Например, для пробирки №4 степень раз ведения слюны составляет 160 раз. Соответственно, чтобы рассчитать сколько 0,1%-го крахмала гидролизует 1 мл неразведенной слюны, нужно составить пропорцию:

 

1/160 мл - 2 мл 0,1%-го крахмала

 

1 мл - Х

 

 

При этом Х=2´1´160=320 мл. Следовательно, А38°/30¢ равна

320.

 

ЗАНЯТИЕ 14

 

ТЕМА: Катаболизм глюкозы.

ЦЕЛЬ: Изучить пути утилизации глюкозы в качестве источника энергии для жизнедеятельности клеток.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Анаэробный распад глюкозы. Ферменты гликолиза.

2. Энергетический выход гликолиза.

3. Аэробный распад глюкозы. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты в пируватдегидрогеназном комплексе.

4. Пути переноса водорода из цитоплазмы в митохондрии. Глицерофосфатный и малат-аспартатный челночные механизмы.

5. Энергетический выход аэробного окисления глюкозы до конечных продуктов распада.

Оснащение занятия:

 

Реактивы: 1. фенол 1%-ый раствор

2. хлорное железо 1%-ый раствор

3. гликоген(крахмал) 1%-ный раствор

4. трихлоруксусная кислота 10%-ый раствор

5. вазелиновое масло

6. фосфатный буфер, рН 8 (6,55 г двузамещенного фосфорнокислого

натрия и 0,265 г однозамещенного фосфорнокислого натрия до 1 л

раствора)

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение молочной кислоты в мышцах.

Принцип метода: В процессе распада гликогена в мышцах образующаяся глюкоза расщепляется под действием ферментов гликолиза до молочной кислоты. Поэтому, о процессах гликогенолиза и гликолиза можно судить по скорости образования молочной кислоты. Определение молочной кислоты происходит за счет реакции Уффельмана, когда молочная кислота в присутствии фенолята железа, окрашенного в фиолетовый цвет, образует лактат железа желто-зеленого цвета.

Ход работы: Берут 2 пробирки. В каждую добавляют по 3 мл фосфатного буфера и по 1 мл 1%-го раствора гликогена или крахмала. В первую пробирку добавляют 1 мл воды, а во вторую - 1 мл10%-го раствора ТХУ. Затем в обе пробирки вносят по 1 г свежеприготовленной мышечной кашицы и добавляют по 10 капель вазелинового масла для создания анаэробной среды, после чего инкубируют пробирки при 38°С в течение 30-60 мин. После инкубации в первую пробирку добавляют 1 мл 10%-го раствора ТХУ, а во вторую - 1 мл воды и перемешивают. Пробирки центрифугируют 5 мин при 2000 об/мин, отбрасывают вазелиновое масло и добавляют по 15 капель надосадочной жидкости из каждой пробирки в пробирки, содержащие по 2 мл реактива Уффельмана (смесь хлорного железа и фенола). Фиолетовая окраска жидкости переходит в желто-зеленую. Во второй пробирке, где ферменты были инактивированы 10%-ой ТХУ до инкубации, желто-зеленое окрашивание происходит менее интенсивно.

Делают выводы по работе.

ЗАНЯТИЕ 15

 

ТЕМА: Регуляция содержания глюкозы в крови. Глюконеогенез. Альтернативные пути утилизации глюкозы. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы.

ЦЕЛЬ: Изучить роль печени в регуляции содержания глюкозы в крови, альтернативный путь окисления глюкозы в качестве поставщика пентоз и НАДФН для жизнедеятельности клеток.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Глюконеогенез. Цикл Кори.

2. Регуляция содержания глюкозы в крови. Роль инсулина и контринсулярных гормонов(глюкагон, адреналин).

3. Окислительный этап пентозофосфатного пути превращения глюкозы.

4. Неокислительный этап пентозофосфатного пути.

 

 

Оснащение занятия:

 

Реактивы: 1. трихлоруксусная кислота 3%-ый раствор

2. ортотолуидиновый реактив

3. стандартный раствор глюкозы 1г/л

4. сыворотка крови

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение глюкозы крови ортотолуидиновым методом.

Принцип метода: Глюкоза при нагревании с ортотолуидином в растворе уксусной кислоты дает зеленое окрашивание, интенсивность которого пропорциональна концентрации глюкозы.

Ход работы: В две центрифужные пробирки наливают по 0,9 мл 3%-го раствора ТХУ. В первую пробирку добавляют 0,1 мл стандартного раствора глюкозы, а во вторую - 0,1 мл сыворотки. Пробирки перемешивают и центрифугируют 10 мин при 3000 об/мин. Затем из каждой пробирки отбирают по 0,5 мл надосадочной жидкости и переносят в чистые сухие пробирки, после чего в каждую пробирку добавляют по 2 мл ортотолуидинового реактива, перемешивают и кипятят 5-10 мин на водяной бане. После охлаждения содержимое пробирок колориметрируют при красном светофильтре (620 нм) против воды.

Содержание глюкозы в крови рассчитывают по формуле:

 

Ск = Сст х Ек / Ест

 

где Ск - концентрация глюкозы в крови, г/л;

Сст - концентрация глюкозы в стандартной пробе 1 г/л;

Ек - экстинция в пробе с кровью

Ест - эксинция в стандартной пробе

 

Концентрация глюкозы в крови человека, определяемая данным методом, в среднем колеблется от 60 до 90 мг%.

ЗАНЯТИЕ 16

ВОПРОСЫ 2-Й РУБЕЖНОЙ АТТЕСТАЦИИ

1. Функции биологических мембран.

2. Липидный состав биологических мембран.

3. Строение и функции мембранных белков.

4. Транспорт веществ через мембраны.

5. Основные этапы обмена веществ. Катаболизм и анаболизм. Экзэргонические и эндэргонические реакции.

6. АТФ - универсальный аккумулятор энергии в клетке.

7. Компоненты дыхательной цепи.

8. Строение коферментов никотинзависимых и флавинзависимых дегидрогеназ.

9. Структура и функции цитохромов.

10. Структура и функции коэнзима Q.

11. Роль витаминов в функционировании дыхательной цепи.

12.Хемиосмотическая теория сопряжения окисления веществ с фосфорилированием АДФ до АТФ.

13. Механизм окислительного фосфорилирования.

14. Разобщители тканевого дыхания.

15. Реакции цикла трикарбоновых кислот.

16. Ферменты ЦТК.

17. Субстратное фосфорилирование в ЦТК.

18. Энергетический баланс ЦТК.

19. Регуляция ЦТК. Дыхательный контроль.

20. Что такое углеводы и какие основные функции они выполняют в организме?

21. Классификация углеводов.

22. Альдозы и кетозы. Структура, представители, свойства.

23. Дисахариды. Структура, представители, свойства.

24. Гомополисахариды. Структура, представители, свойства.

25. Гетерополисахариды. Структура, представители, свойства.

26. Основные углеводы пищи. Переваривание углеводов.

27. Всасывание моносахаридов в кишечнике.

28. Транспорт глюкозы из крови в ткани. Белки-переносчики глюкозы.

29.Биосинтез гликогена.

30. Распад гликогена.

31.Регуляция обмена гликогена в печени.

32.Катаболизм глюкозы. Анаэробный гликолиз.

33.Субстратное фосфорилирование при анаэробном гликолизе.

34.Гликолитическая оксидоредукция. Пируват как акцептор водорода.

35.Энергетический баланс анаэробного гликолиза.

36.Аэробный гликолиз. Окислительное декарбоксилирование пирувата.

37.Энергетический баланс аэробного гликолиза.

38.Глицерофосфатный и малат-аспартатный челночный механизм транспорта водорода из цитоплазмы в митохондрии.

39.Глюконеогенез. Цикл Кори.

40. Регуляция уровня глюкозы в крови. Инсулин и контринсулярные горрмоны.

41.Пентозофосфатный путь окисления глюкозы.

42.Биологическая роль пентозофосфатного пути окисления глюкозы.

ЗАНЯТИЕ 17

ВОПРОСЫ 3-Й РУБЕЖНОЙ АТТЕСТАЦИИ СОСТОЯТ ИЗ ВОПРОСОВ 1-Й И 2-Й РУБЕЖНЫХ АТТЕСТАЦИЙ

 

СЕМЕСТР