ТЕМА ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Имени М. ГОРЬКОГО
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО БИОХИМИИ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО ФАКУЛЬТЕТА, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО КРЕДИТНО-МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
Часть I
Донецк, 2011
УДК 612.015(075.8)+577.1(075.8)
Авторы: Бакурова Е.М., Богатырева Е.В., Шатова О.П., Скоробогатова З.М.,
Соколовская Л.В., Турсунова Ю.Д., Швец Т.А.
Под редакцией доктора биологических наук, профессора
Борзенко Б.Г.
Рекомендовано к печати Ученым советом ДонНМУ (протокол № ____ от «_____»
«______________» года
Рецензенты:
Ельский В.Н. - заведующий кафедрой патологической физиологии
ДонНМУ, доктор медицинских наук, профессор
Рождественский Е.Ю. - заведующий кафедрой медицинской
Химии ДонНМУ, кандидат
Химических наук, доцент
Басий Р.В. – заведующая учебно-методическим кабинетом ДонНМУ,
Кандидат медицинских наук, доцент
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Стр.
ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………………………. 3
ЧАСТЬ I
МОДУЛЬ I «ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ, ЛИПИДОВ, БЕЛКОВ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ»
Введение к модулю I « Общие закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов,
липидов, белков и его регуляция»…………………………… …………………………….. 5
Тема для самостоятельного изучения «Биохимия как наука. Этапы развития биохимии.
Методы биохимических исследований»(Скоробогатова З.М.) ........................................7
Содержательный модуль 1 «Роль ферментов и витаминов в обмене веществ»……10
Тема 1.1. Контроль исходного уровня знаний. Предмет и задачи биохимии.
Изучение структуры и физико-химических свойств белков. Количественное
определение белка биуретовым методом. Доказательство белковой природы
ферментов (Шатова О.П.)….……………………………………………………. 11
Тема 1.2. Исследование структуры и физико-химических свойств ферментов (Бакуро-
ва Е.М.)…………………………………………………………………………… 19
Тема 1.3. Определение активности ферментов, исследование кинетики фермента-
тивного катализа и влияние активаторов и ингибиторов (Бакурова Е.М.)… 27
Тема 1.4. Исследование роли кофакторов и коферментных форм витаминов в
каталитической активности ферментов (Швец Т.А.)…………………………. 33
Тема 1.5. Исследование участия витаминов и коферментных форм витаминов в
различных биохимических процессах (Швец Т.А.)………………………………40
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Роль фермен-
тов и витаминов в обмене веществ» ………………………………………………………. 46
Содержательный модуль 2 «Обмен веществ и энергии»………………………………. 49
Тема 1.6 Исследование окислительного фосфорилирования и синтеза АТФ. Ин-
гибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования (Богаты-
рева Е.В.)………………………………………………………………………….. 50
Тема 1.7. Обмен веществ и энергии. Исследование функционирования цикла
трикарбоновых кислот (Богатырева Е.В.)………………………………………. 58
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Обмен веществ
и энергии»………………………………………………………………… ………………… 66
Содержательный модуль 3 «Метаболизм углеводов и его регуляция»………………. 68
Тема 1.8. Исследование особенностей переваривания углеводов
Биосинтез и катаболизм гликогена. Превращение других моно-
сахаридов в глюкозу (Шатова О.П.)…………………………………………… 69
Тема 1.9. Анаэробное окисление углеводов. Гликолиз. Биосинтез
глюкозы – глюконеогенез (Соколовская Л.В.)………………………………….. 76
Тема 1.10. Исследование аэробного окисления глюкозы. Пентозофосфатный
путь преобразования глюкозы (Соколовская Л.В.)…………………………….. 82
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля
«Обмен углеводов и его регуляция»………………………………………………… 88
Содержательный модуль 4 «Метаболизм липидов и его регуляция»………………...90
Тема 1.11. Структура и функции клеточных мембран (Богатырева Е.В.)………………... 91
Тема 1.12. Исследование особенностей переваривания липидов. Возможные
Нарушения переваривания липидов и транспорта в крови экзогенных
липидов (Скоробогатова З.М.)……………………………………………………. 100
Тема 1.13. Исследование обмена жирных кислот и кетоновых тел. Бета-окис ление
жирных кислот. Биосинтез и биотрансформация холестерина
(Скоробогатова З.М.)……………………. …. …………………………………. 107
Тема 1.14. Исследование биосинтеза жирных кислот, триацилглицеридов и фосфо-
глицеридов. Нарушения липидного обмена: ожирение, жировая
инфильтрация печени (Скоробогатова З.М.)……………………………………. 114
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Обмен липидов и его регуляция»………………………………………………………….. …………………………… 117
Содержательный модуль 5 «Метаболизм аминокислот. Энзимопатии аминокислотного обмена»…………………………………………………………………. …………………………. 119
Тема 1.15. Исследование химического состава желудочного сока. Особенности
переваривания белков (Турсунова Ю.Д.)……………………………………… ……. 120
Тема 1.16. Исследование преобразований аминокислот ( дезаминирование, трансаминирование,
декарбоксилирование) (Турсунова Ю.Д.)……………… ……………………………129
Тема 1.17. Исследование процессов детоксикации аммиака и биосинтеза мочевины
(Турсунова Ю.Д.) …………………………………………………... …………………137
Тема 1.18. Специализированные пути обмена отдельных аминокислот. Биосинтез креатина.
Нарушения обмена аминокислот (Швец Т.А.)…………………… …………………145
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Метаболизм аминокислот. Энзимопатии аминокислотного обмена»…………………. ……………. ………153
Перечень основных теоретических вопросов для итогового контроля модуля І
«Общие закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция»………………………….. ……………………………………………………………..155
ПРЕДИСЛОВИЕ
Стратегической целью развития отечественного высшего образования в настоящее время является повышение его конкурентоспособности по отношению к Европейской общеобразовательной системе. В 1999 году объединенная Европа пришла к Евроинтеграции в области высшего образования - Болонскому процессу. Основной его сущностью является создание до 2010 года единого Европейского научного и образовательного пространства, которое включает процессы структурного реформирования национальных систем высшего образования и изменения образовательных программ в высших учебных заведениях Европы.
Участие в Болонском процессе позволит молодым граждам Украины получить высшее образование на уровне европейских стандартов и предоставит возможность достойно проявить себя не только в научной деятельности, клинической практике, но и на рынке труда.
В подготовке будущего врача важное место должно уделяться, по мнению большинства клиницистов, биохимии. Современная биохимия не ограничивается простым перечнем ферментативних реакций, протекающих с многочисленными органическими соединениями, а рассматривает живой организм как систему взаимосвязанных химических процессов. На молекулярном уровне изучаются регуляция обмена веществ и нарушения, приводящие к различным заболеваниям. Новые открытия ряда важнейших закономерностей, с одной стороны, сделали биохимию более интересной для будущих клиницистов, а с другой - усложнили её восприятие. Более сложная учебная программа требует совершенствования качества аудиторной и внеаудиторной работы студентов, а также соответствующей оптимизации методов обучения.
В соответствии с Болонской системой большая часть учебного времени предоставляется для самостоятельной работы студентов.
Кафедра биохимии всегда уделяла большое внимание самостоятельной работе студентов. С этой целью на кафедре были подготовлены методические указания по всему курсу биохимии. Взяв за основу уже имеющуюся методическую литературу и, учитывая возросшие современные требования к качеству обучения студентов, коллектив кафедры подготовил расширенные методические указания по курсу биологической химии. Это методическое пособие может быть использовано на занятиях и для организации самостоятельной работы студентов во внеаудиторное время. Для того чтобы повысить интерес и мотивацию студентов к аудиторной и внеаудиторной работе, сотрудники кафедры стремились по возможности объединить фундаментальне знания по биохимии человека и их прикладное значение в клинической практике.
Методические указания написаны в соответствии с требованиями Болонской системы.
Изучаемый материал разделен на 3 модуля: модуль 1 «Общие закономерности метаболизма», модуль 2 « Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция» и модуль 3 «Молекулярная биология. Биохимия межклеточных коммуникаций. Биохимия тканей и физиологических функций». Практическое пособие состоит из 2-х частей. Первак часть включает два модуля, вторая - один.
Структура методических указаний унифицирована и включает следующие разделы:
1. Актуальность темы.В этой части методических указаний четко выделяется значимость изучаемых соединений для жизнедеятельности человека и особенности их метаболических преобразований. Кроме того, в этой части методических указаний устанавливается взаимосвязь темы занятия с дисциплинами последующих этапов обучения, подчеркивается возможность применения в клинической практике. Всё это обусловливает мотивационную характеристику темы.
2. Цели обучения.В качестве общих целей предлагается умение интерпретировать свойства, функции, особенности метаболизма различных соединений в норме и патологии для решения вопросов диагностики и лечения. Конкретные цели отражают действия, необходимые для достижения общей цели. Они располагаются в нужной для этого последовательности.
3. Проверка исходного уровня. Для проверки исходного уровня знаний подготовлены специальные задания, позволяющие студенту вспомнить материал по курсу биоорганической химии. Правильность решений проверяется с помощью подготовленных эталонов ответов.
Содержание обучения.
4.1.Внеаудиторная подготовка студентов. Этот раздел обеспечивает достижение целей обучения. Он содержит основные вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности. Материал для освоения этих вопросов содержится в приведенной обязательной и дополнительной литературе. Для самопроверки усвоения материала по изучаемой теме предлагается решить целевые обучающие задачи. Правильность решений можно проверить, сопоставив их с эталонами ответов.
Правильному восприятию изучаемого материала помогают специально разработанные графы логической структуры тем.
4.2. Самостоятельная работа студентов на практическом занятии. Разработаны инструкции к практическим занятиям, которые содержат алгоритм выполнения лабораторной работы, необходимые для расчетов формулы, систему координат для построения графиков. Студент должен выполнить исследования, получить результаты, проанализировать их и написать выводы. Подпись преподавателя завершает проделанную работу.
Время, отводимое на практическую работу, необходимые реактивы, посуда приведены в технологической карте занятия и инструкции к лабораторной работе.
Методические указания, подготовленные для семинарских и итоговых занятий, содержат больше целевых обучающих задач, тщательно подобранную основную и дополнительную литературу по изучаемой теме.
Коллектив кафедры биохимии надеется, что подготовленное методическое пособие будет способствовать восприятию наиболее сложных метаболических превращений в организме человека, особенностей их регуляции, а также облегчит понимание молекулярных основ наследственных болезней человека.
Подготовленные многочисленные ситуационные задачи, на наш взгляд, помогут будущим клиницистам в процессе обследования пациента ограничиваться небольшим, но достаточным перечнем лабораторных анализов. Мы уверены, что эффективный диагностический процесс невозможен без индивидуального подхода к лабораторному обследованию каждого пациента.
доктор биологических наук, профессор
Б.Г.Борзенко
ЧАСТЬ I
МОДУЛЬ 1 «ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ, ЛИПИДОВ, БЕЛКОВ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ»
ВВЕДЕНИЕ
Обмен веществ представляет собой сложную систему химических реакций, связанных
между собой через пластические компоненты, энергетическое обеспечение и общие
регуляторы. Целями этих реакций является извлечение энергии и синтез биологических
макромолекул, структура которых отвечает индивидуальной генетической программе
организма.
Биохимическая схема обмена веществ включает цепи, каскады и циклы химических
преобразований, составляющих в совокупности метаболические пути. Для того чтобы
эти метаболические пути функционировали согласованно и удовлетворяли потребностям
индивидуальных клеток, органов или организма в целом, они должны подвергаться
строгой регуляции.
Для регуляции метаболизма эволюционно сформировались различные механизмы,
которые влияют на инструменты метаболизма, то есть на каталитическую активность
ферментов.
Для нормального метаболизма характерны адаптационные изменения в период
голодания, при физической нагрузке, беременности и лактации. Нарушения
метаболизма возникают, например, при неполноценности питания, нехватке витаминов,
дефиците тех или иных ферментов или при дисбалансе гормонов. Поэтому знания общих
закономерностей обмена веществ в норме необходимо будущему врачу для понимания
причин многих заболеваний.
Не вызывает сомнения тот факт, что в основе возникновения и развития большинства
патологических процессов лежат биохимические изменения. Главным образом это
относится к изменению обмена веществ основных биологических макромалекул:
углеводов, липидов и белков.
Понимание процессов обмена веществ включает знание структуры, функций
макромолекул, а также особенностей их переваривания, всасывания, транспорта и
непосредственно тех химических преобразований, которые происходят с данными
веществами в живом организме.
При этом важно рассматривать каждый метаболический процесс не изолированно, как
искусственную схему, а учитывать особенности его протекания в различных тканях и
органах, возможности его регуляции и, безусловно, его взаимосвязь с другими
метаболическими путями.
Целью изучения модуля «Общие закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция»является: уметь интерпретировать общие закономерности обмена веществ, а также особенности метаболизма углеводов, липидов и белков в норме и при патологии для последующего использования этих данных в клинике внутренних болезней.
Модуль «Общин закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция» включает следующие содержательные модули:
1. Роль ферментов и витаминов в обмене веществ
2. Обмен веществ и энергии
3. Метаболизм углеводов и его регуляция
4. Метаболизм липидов и его регуляция
5. Метаболизм белков и его регуляция. Энзимопатии аминокислотного обмена
Литература
Основная
1. Губський Ю.І. Біологічна хімія: Підручник. – Київ – Вінниця: НОВА КНИГА, 2007. –
656 с.
2. Губський Ю.І. Біологічна хімія: Підручник. – Київ – Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 411 с.
3. Практикум з біологічної хімії/ За ред. Склярова О.Я. – Київ: Здоров’я, 2002. – 298 с.
4. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – Москва: Медицина, 1990. –518 с.
5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – Москва: Медицина, 1998. – 468 с.
6. Николаев А.Я. Биологическая химия. – Москва: ООО «Медицинское информационное агентство», 1998. – 339 с.
7. Лекции по биохимии
8. Графы логической структуры
Дополнительная
1. Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека. – Москва: Мир, 1980. – 368с.
2. Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э., Хилл Р., Леман И. Основы биохимии: в 3-х томах. - Москва: Мир, 1981. – 1977 с.
3. Гринстейн Б., Гринстейн А. Наглядная биохимия. – Москва: ГЭОТАР МЕДИЦИНА,
2000. –119 с.
4. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами/ Под ред.. Северина Е.С., Николаева А.Я. – Москва:
ГЭОТАР МЕД, 2001. – 448 с.
ТЕМА ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ