Цель занятия.Усвоить особенности химического состава и метаболизма мышечной и нервной тканей, молекулярные механизмы мышечного сокращения и расслабления, закрепить знания по биохимическим основам функционирования нервной ткани; овладеть методами исследования химического состава и активности некоторых ферментов мышечной и нервной тканей.
Студент должен | |
знать: | уметь: |
1) химический состав мышц; 2) биохимические механизм мышечного сокращения и расслабления; 3) особенностей энергетического обмена в мышцах; 4) биохимические изменения в мышцах при утомлении; 5) основные типы клеточных элементов нервной ткани; 6) особенности химического состава спинномозговой жидкости; 7) особенности химического состава нервной ткани; 8) особенность состава и структуры миелиновых мембран; 9) особенности обмена углеводов в нервной ткани, зависимость биоэнергетики головного мозга от притока глюкозы; 10) кислородозависимость нервной ткани; 11) особенности метаболизма аминокислот в нервной ткани; 12) пути образования аммиака при функционировании нервной клетки и пути его обезвреживания; 13) биологические механизмы возникновения и проведения нервного импульса; 14) молекулярные механизмы синаптической передачи; 15) физиологически активные пептиды мозга. | 1) охарактеризовать роль ионов кальция в процессе сокращения и расслабления мышц; 2) выделить основные и дополнительные пути образования АТФ в мышечной ткани; 3) охарактеризовать и объяснить биохимические изменения в мышцах при патологии; 4) выделять из мышечной ткани гликоген и миоглобин, обнаруживать в ней белок; 5) количественно определять креатинин в сыворотке крови и моче и интерпретировать полученные результаты; 6) оценить химический состав ликвора; 7) объяснить особенность обмена аминокислот в ткани головного мозга, пути образования аммиака при функционировании нервной клетки и пути его обезвреживания; 8) использовать знания биохимии нервной ткани для понимания действия большой группы фармакологических средств; 9) проводить разделение липидов ткани мозга методом тонкослойной хроматографии; 10) проводить качественное определение активности холинэстеразы ткани мозга. |
Содержание занятия.На занятии студентам предстоит пройти проверку заданий по самоподготовке, дать ответы на тесты контроля исходного уровня знаний и вопросы преподавателя, решить ситуационные задачи, прослушать доклад по теме УИРС, выполнить работы по выделению гликогена и миоглобина из мышечной ткани, количественному определению креатинина в сыворотке крови и моче, по хроматографическому разделению липидов мозга и обнаружению активности холинэстеразы мозговой ткани.
Методические указания к самоподготовке
Материал, изучаемый на данном практическом занятии, чрезвычайно важен для как для исследователей, так и для практических врачей. Знание особенностей химического состава и метаболизма мышечной ткани, биохимических механизмов мышечного сокращения и расслабления, особенностей энергетического обмена в мышцах необходимо для понимания физиологического акта мышечного сокращения, нарушений обмена веществ при патологии и их фармакологической коррекции. Изучение химического состава нервной ткани, спинномозговой жидкости; особенностей метаболизма нервной ткани; природы возбуждения и его проведения по аксону, молекулярных механизмов синаптической передачи имеет большое значение при изучении нормальной физиологии, фармакологии, патологической физиологии и клинических дисциплин (для усвоения молекулярных основ психических и неврологических заболеваний, нарушений сна, памяти; для понимания механизма действия большой группы фармакологических средств).
Для успешного усвоения темы и активной работы на занятии выполните следующие задания:
№ № | Задание | Указания к выполнению задания | ||||||||
Изучите химический состав мышц. | 1. Выпишите основные группы веществ, входящих в состав мышечной ткани: а), б), в), г). 2. Дайте классификацию и общую характеристику мышечных белков: а), б), в). 3. Охарактерезуйте белки миофибрилл: а) миозин, б) актин, в) актомиозин, г) тропомиозин, д) тропонин. 4. Охарактеризуйте саркоплазматические белки, мышечные глобулины. Напишите структуру простетической части миоглобина. Какое значение имеет более высокое средство миоглобина и кислороду чем у гемоглобина. 5. Выпишите основные небелковые (экстрактивные) вещества мышечной ткани. | |||||||||
Изучите биохимический механизм мышечного сокращения и расслабления. | 1. Охарактеризуйте роль ионов кальция в процессе сокращения и расслабления мышц. Каковы механизмы его аккумуляции в саркоплазматическом ретикулуме и роль в этом процессе Са2+- насоса. 2. Охарактеризуйте роль градиента одновалентных катионов в регуляции мышечного сокращения. 3. Схематически представьте этапы мышечного сокращения. 4. Расслабление мышц. Фактор расслабления. 5. Дайте понятие химических механизмов, лежащих в основе мышечного утомления. | |||||||||
Изучите особенности энергетического обмена в мышцах.. | 1. Охарактеризуйте роль аэробного дихотомического окисления углеводов и окисления кетоновых тел в обеспечении метаболизма в покоящейся мышце. 2. Охарактеризуйте роль гликолиза в энергообеспечении интенсивно работающей мышцы. 3. Охарактеризуйте механизмы быстрой регенерации АТФ для работающей мышцы: а), б). 4. Напишите схему синтеза креатина, креатинфосфата, образования креатинина и выведения его из организма. | |||||||||
Вспомните основные типы клеточных элементов нервной ткани. | 1. Охарактеризуйте нейроны с аксонами и синапсами. 2. Подумайте об особенностях строения и функции нейронов. 3. Перечислите, какие клетки в нервной ткани являются мезенхимными. 4. Охарактеризуйте морфологическую структуру гематоэнцефалического барьера. | |||||||||
Изучите особенности химического состава нервной ткани. | 1. Выпишите процентное содержание основных групп белков головного мозга:
- нейроальбуминов-
- нейроглобулинов-
- катионных белков-
- нейросклеропротеидов-
2. Кратко охарактеризуйте особенности содержания и функции в нервной ткани:
- нуклеопротеинов-
- липопротеинов и протеолипидов-
- фосфопротеинов-
- гликопротеинов-
- специфических белков нервной ткани (нейрофезины, белок S-100 и др.)-
3. Подумайте об особенностях состава и структуры миелиновых мембран: Ответьте на вопросы:
а) каково соотношение в них липидов и белков;
б) каково соотношение различных классов сложных липидов в миелине мозга и периферических нервов;
в) чем представлены белки миелиновых оболочек: 1)…2)…3)…
г) как построены миелиновые оболочки.
4. Сравните содержание гликогена (в мг на 1 г ткани) в мозге с другими тканями (мышечной, печени, почек и др.).
5. Охарактеризуйте особенности липидного состава белого и серого вещества мозга.
6. Выпишите процентное соотношение отдельных липидов к общему их содержанию и занесите их в таблицу:
ЛипидыСерое в-во Белое в-во
Холестерин
Фосфолипиды
Плазмологены
Сфингомиелины
Цереброзиды
Ганглиозиды
7. Сопоставьте содержание (ммоль/кг или г/л) основных минеральных веществ в мозговой ткани, ликворе и плазме крови и занесите их в таблицу:
| |||||||||
6. | Изучите особенности химического состава спинномозговой жидкости. | 1. Выпишите содержание в ликворе следующих компонентов: - альбумины и глобулины – - остаточный азот – - глюкоза – - молочная кислота – - холестерин – триацилглицерины – - лецитин – - Na+ - - K+- - Ca2+ - - Cl- - HCO3- - 2.Сравните концентрации перечисленных компонентов в ликворе и крови. 3. Охарактеризуйте изменения химического состава ликвора при: - менингите; - энцефалите; - инсультах; - опухолях мозга; - черепно-мозговой травме; - сахарном диабете. | ||||||||
Изучите особенности метаболизма нервной ткани. | 1. Выпишите факты, доказывающие, что нервная ткань характеризуется постоянно высоким уровнем потребления кислорода. 2.Поясните, почему при гипогликемии быстро развивается кома. 3. Чем объясняется чрезвычайная зависимость биоэнергетики головного мозга от притока глюкозы: а)…б)… 4. Напишите схему основных путей использования глюкозы в нейроне. 5. Подумайте, какое физиологическое значение для функционирования нервной ткани имеет тот факт, что в состоянии покоя используется лишь 1-10% активности ключевых ферментов углеводного и энергетического обмена. 6. Напишите структуру основных макроэргов нервной ткани. 7. Почему наиболее интенсивный обмен белка происходит в синаптических образованиях нейронов? 8. Охарактеризуйте особенности метаболизма аминокислот в ткани головного мозга: а), б), в). 9. Схематически представьте пути образования аммиака при функционировании нервной клетки и пути его обезвреживания. | |||||||||
Изучите биологические механизмы возникновения и проведения нервного импульса. | 1. Поясните, как возникает на мембране нервной клетки потенциал покоя. Объясните, какова в этом процессе роль Nа,К–АТФазы. 2. Представьте последовательность процессов, вызываемых в нерве раздражителем. Для этого объясните, как развивается: а) поляризация мембраны (возникает потенциал покоя); б) деполяризация мембраны и какова в этом роль Nа-каналов, в) инверсия потенциала на мембране (возникает потенциал действия); г) гиперполяризация мембраны. | |||||||||
Изучите молекулярные механизмы синаптической передачи. | 1. Выпишите все известные нейромедиаторы. 2. Напишите реакции биосинтеза и распада ацетилхолина с указанием ферментов. 3. Зарисуйте схему выхода квантов ацетилхолина из пресинаптических везикул и поступления их в синаптическую щель. 4. Напишите химизм синтеза норадреналина из тирозина с указанием соответствующих ферментов. 5. Каковы особенности действия ферментов, участвующих в деградации катехоламинов – моноаминооксидазы(МАО) и катехол-оксиметилтрансферазы (КОМТ). 6. Изучите нарушения обмена биогенных аминов при психических заболеваниях. Приведите примеры предшественников катехоламинов и ингибиторов МАО, используемых в лечении депрессивных состояний. 7. Продумайте вопросы биохимических механизмов кратковременной и долговременной нейрологической памяти. 8. Напишите, какие аминокислотные остатки из β-липотропина приходятся на: α – эндорфин – β – эндорфин – γ – эндорфин – 9. Напишите порядок чередования аминокислот в метионинэнкефалине и лейцин-энкефалине. 10. В чем заключается биологическая роль пептидов мозга? Приведите примеры. |
Примеры контроля исходного уровня знаний
Вид 1.Для каждого вопроса выберите правильный ответ
А) Интенсивно работающую мышцу обеспечивают энергией:
1) аэробное дихотомическое окисление глюкозы
2) анаэробное дихотомическое окисление глюкозы
3) окисление кетоновых тел
4) окисление жирных кислот
Б) Резкое повышение концентрации белка в ликворе характерно для:
1.Энцефалит
2. Острая черепно-мозговая травма
3. геморрагический инсульт
4. Острый гнойный менингит
5. Опухоль мозга
Вид 2.Для каждого вопроса, пронумерованного цифрой, подберите соответствующий ответ, обозначенный буквенным индексом. Один и тот же ответ может быть использован несколько раз.
А) 1) миофибриллярные белки | А. Миозин |
2) саркоплазматические белки | Б. Миоглобин |
В. Актин | |
Г. Мышечные глобулины | |
Д. Тропомиозин | |
Б) 1) соединения, временно связывающие аммиак в ткани мозга | А. Глицин |
2) соединения – медиаторы ЦНС | Б. Дофамин |
3) соединение – предшественник тормозного медиатора ЦНС | В. Глутамат Г. α-кетоглутарат |
4) соединение, метаболизм которого нарушается при болезни Паркинсона/паркинсонизме | Д. Серотонин Е. Норадреналин Ж. ГАМК |
5) соединение, метаболизм которго нарушается при маниакально-депрессивном психозе и некоторых формах шизофрении | З. Ацетилхолин |
6) основной медиатор лимбической системы и ретикулярной формации | |
7) соединения – медиаторы периферической нервной системы |
Вид 3.Для каждого вопроса выберите сочетание правильных ответов.
А) Выберите и расставьте в соответствующем порядке ферменты, при участии которых происходит мобилизация гликогена в мышцах.
1. Фосфорилаза активная
2. Протеинкиназа активная (димер С2)
3. Глюкозо-6-фосфатаза
4. Аденилатциклаза активная
5. Аденилатциклаза неактивная
6. Фосфорилаза неактивная
7. Протеинкиназа неактивная (тетрамер R2 – С2)
Б)Установите правильную последовательность возникновения нервного импульса.
1. «Следовая» деполяризация мембраны
2. Поток К+ из нервной клетки
3. Деполяризация мембраны
4. Потенциал покоя на мембране
5. Реполяризация мембраны
6. «Следовая» гиперполяризация мембраны
7. Инверсия заряда на мембране (потенциал действия)
8. Поток Na+ внутрь клетки
Вид 4.Для каждого вопроса определите: 1) верно или неверно каждое из приведенных утверждений; 2) если верны оба утверждения, имеется ли между ними причинная связь.
А) Трупное окоченение обусловлено истощением запасов АТФ, потому что при трупном окоченении не происходит диссоциация комплекса актин – миозин.
Б) Систематический прием морфиноподобных наркотиков быстро приводит к развитию физической и психической зависимости, потому что такие наркотики являются экзогенными лигандами опиатных рецепторов мозга.
Примеры ситуационных задач
Задача 1.Токсическое действие аммиака на клетки мозга объясняется, в частности, нарушением образования нейромедиаторов. Синтез какого из известных Вам нейромедиаторов будет нарушен в первую очередь?
Задача 2. Если препарат скелетной мышцы обработан смесью йодацетата (ингибитор глицеральдегиддегидрогеназы) и ротенона (ингибитор цепи переноса протонов и электронов), то мышца теряет способность сокращаться в ответ на электростимуляцию. Если препарат скелетной мышцы обработан только ротеноном, то способность к сокращению сохраняется. Объясните результаты.
Подготовьте к предстоящему занятию протокол лабораторных работ: выпишите кратко принципы методов и техники их выполнения, показатели нормы, оставляя место для расчетов и выводов.
Самостоятельная работа студентов