Занятие 16. Катаболизм глюкозы. Аэробное окисление.

Цель: изучить основной путь окисления глюкозы - химизм, значение, энергетический эффект.

Студент должен знать:

1. Этапы полного распада глюкозы (до СО₂ и воды) в аэробных условиях: гликолитический, окислительного декарбоксилирования и цикл трикарбоновых кислот.

2.Пути образования АТФ при окислении глюкозы в аэробных условиях. Реакции, сопряженные с синтезом АТФ.

3. Как рассчитывается энергетический эффект метаболических превращений, как рассчитать энергетический эффект аэробного превращения глюкозы.

Студент должен уметь:

1. Составить схему основного пути катаболизма глюкозы без использования структурных формул с указанием ферментов (регуляторные ферменты отметить звездочкой)..

2. Рассчитать энергетический эффект распада 1 моля глюкозы в  аэробных условиях и обосновать высокий энергетический эффект (в сравнении с анаэробным гликолизом).

3. Объяснить связь окисления глюкозы с процессом окислительного фосфорилирования.

4. Показать принципиальное отличие в химизме анаэробного гликолиза и гликолитического этапа аэробного окисления.

Студент должен получить представление:

1. О возможностях регуляции внешними воздействиями нормального соотношения между анаэробным и аэробным окислением в организме.

Задания для самоподготовки:

Изучите материал темы в соответствии с целевыми вопросами («студент должен знать») и письменно выполните следующие задания:

1. Изучите парциальные реакции трех этапов основного пути катаболизма глюкозы (гликолитический, окислительное декарбоксилирование, цикл трикарбоновых кислот). Назовите локализации этапов в клетке.Обратите внимание, что все α-кетокислоты в тканях подвергаются декарбоксилированию по такому же механизму, как и ПК

2.Составьте схему (без структурных формул) основного пути превращения глюкозы с указанием ферментов.

3.Укажите на схеме регуляторные ферменты (отметьте .*)

4. Запишите в виде схемы реакции, ведущие к образованию АТФ через субстратное фосфорилирование.

5. Запишите в виде схемы реакции, ведущие к образованию АТФ через окислительное фосфорилирование.

6. Рассчитайте энергетический эффект окисления 1 моля глюкозы в аэробных условиях отдельно для каждого из трех этапов и суммарный энергетический эффект.

7. Сравните энергетический эффект гликолитического этапа аэробного окисления и анаэробного гликолиза. Обьясните различие.

8. Закончите фразу: « все реакции превращения глюкозы по основному пути, в ходе которых высвобождается энергия химической связи, являются реакциями…….».

9. Проверьте свои знания: Все реакции катаболизма глюкозы по основному пути, которые связаны с высвобождением энергии являются:

а. декарбоксилирования; б. дегидрирования; в. изомеризации

10. Проверьте свои знания: Источником протонов и электронов для дыхательной цепи (ферменты тканевого дыхания) являются следующие метаболиты цикла Кребса (несколько правильных ответов):

а. лимонная кислота; б. альфа-кетоглутаровая кислота;

в. изолимонная кислота; г. янтарная кислота; д. яблочная кислота

11. Укажите соединения (метаболиты катаболизма глюкозы). которые обеспечивают синтез АТФ путем субстратного фосфорилирования (несколько правильных ответов):

а. пировиноградная кислота; б. глюкозо-6-фосфат;                                       в. 1,3 -фосфоглицериновая кислота; г. фосфоенолпировиноградная кислота; д. янтарная кислота

12. На схеме аэробного окисления покажите химизм анаэробного гликолиза. Какое соединение является конечным акцептором водорода в анаэробном гликолизе?

13. Назовите конечные продукты аэробного окисления глюкозы.

Аудиторная работа

Ответить на поставленные вопросы. Ответы аргументировать.

1. Что происходит с восстановленной формой НАД (НАД.Н+), если в системе окисления глюкозы имеется доступ кислорода (т.е. ПК не восстанавливается).

2. В переживающий гомогенат печени, использующий глюкозу в качестве субстрата окисления, внесли ингибитор цитохромоксидазы.

В каком направлении изменятся синтез АТФ, высвобождение СО₂ и концентрация молочной кислоты?

3. Активность фермента, катализирующего синтез тиаминдифосфата /ТДФ/, резко ограничена.

Какие сдвиги могут произойти в обмене углеводов?

4. При аэробном окислении глюкозы исследуемой тканью образуется 54 мкмоля СО₂ за 1 ч. Рассчитать интенсивность потребления глюкозы.

5. Объяснить, каким образом дефицит кислорода в тканях приводит к гиперлактатемии.

6. Смена анаэробных условий на аэробные (эффект Пастера) приводит к падению скорости утилизации глюкозы. Почему?