МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Индивидуальный практикум Часть II Великий Новгород 2014 2 ББК 28.707.2 Печатается по решению Б 63 РИС НовГУ профессор Максимюк Н. Н. Рецензент Биологическая химия. Индивидуальный практикум/ Часть II/ сост. Л. В. Андреева, Ю.В. Марьяновская, Н.Н. Севостьянова. НовГУ им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2014 – 35 с. Методические указания предназначены для изучения дисциплины «Биологическая химия» для студентов специальности 33.05.01 «Фармация» © Л. В. Андреева, Ю.В. Марьяновская, Н.Н. Севостьянова, составители, 2014 © Новгородский государственный университет,2014 3 ОГЛАВЛЕНИЕ УЭМ 5 ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен и функции липидов. Структура, свойства, биологическая роль липидов. Переваривание и всасывание липидов пищи ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10. Определение активности панкреатической липазы ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Структура и функции биомембран. Трансмембранная передача гормонального сигнала. Липосомы, их применение в фармации и медицине ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен липидов. Катаболизм липидов. Анаболизм липидов ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11 Качественные реакции на ацетон и ацетоуксусную кислоту. Определение содержания β-липопротеидов в сыворотке крови. Определение общих липидов в сыворотке крови ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен липидов. Биологическая роль холестерина. Транспорт холестерина липопротеидами крови ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12. Определение общего холестерина в сыворотке крови ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обмен и функции липидов УЭМ 6 ОБМЕН БЕЛКОВ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен простых белков. Химический состав желудочного сока ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13 Определение кислотности желудочного сока ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Общие пути обмена аминокислот ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14 Количественное определение активности аланинаминотрансферазы (АлАТ) в сыворотке крови ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен простых белков. Пути нейтрализации аммиака. Биосинтез мочевины ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 15Определение мочевины в сыворотке крови и в моче по цветной реакции с диацетилмонооксимом ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обмен простых белков ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен сложных белков. Обмен нуклеотидов. Распад и биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16 Определение концентрации мочевой кислоты в биологических жидкостях колориметрическим методом без депротеинизации ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен гемпротеидов. Биосинтез гемоглобина. Распад гемоглобина в клетках РЭС. Биохимическая диагностика различных типов желтух ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 17 Определение концентрации билирубина в сыворотке крови. Метод Йендрассика-Грофа ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обмен сложных белков УЭМ 7 ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Гормональная регуляция обмена веществ УЭМ 8 БИОХИМИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Биохимия крови ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Биохимия выделительной системы ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 18 Анализ нормальных и патологических компонентов мочи (белок, сахар, желчные пигменты, кетоновые тела и др.) ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Особенности обмена веществ в различных органах и тканях ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обезвреживание токсичных веществ в организме ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Решение ситуационных задач. Зачетное занятие ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ С. 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 27 28 28 31 31 32 34 4 УЭМ 5 ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Обмен и функции липидов. Структура, свойства, биологическая роль липидов. Переваривание и всасывание липидов пищи Вопросы для подготовки к занятию 1. Напишите формулу триацилглицерида, содержащего пальмитиновую, стеариновую и линоленовую ВЖК. Какую функцию выполняет данная молекула в организме человека? 2. Напишите формулу глицерофосфолипида, содержащего пальмитиновую, линолевую ВЖК и холин. Какую функцию выполняет данная молекула в организме человека? 3. Напишите формулы и названия эссенциальных ВЖК. 4. Перечислите условия переваривания пищевых жиров. 5. В каком виде продукты переваривания липидов всасываются в кишечнике? Изобразите схематично строение мицелл. Какие вещества входят в состав мицелл? 6. Изобразите схематично строение липопротеидов (хиломикронов). 5 Выполните задания: 1. Укажите место образования: 1) Хиломикроны А) Печень 2) ЛОНП Б) Слизистая тонкого кишечника 3) Комплексы альбумин-НЭЖК В) Кровь 4) ЛНП Г) Жировая ткань 2. Выберите неправильные ответы: Последствия нарушения переваривания и всасывания жиров: A. Снижение содержания жирных кислот в липидах организма Б. Стеаторея B. Нарушение свёртывания крови в результате дефицита витамина К Г. Снижение содержания пальмитиновой кислоты в организме Д. Нарушение обмена кальция в результате недостаточного поступления витамина D 3. Выберите один неправильный ответ: Гликохолевая кислота: A. Амфифильная молекула Б. Участвует в формировании смешанных мицелл B. Участвует в эмульгировании жиров Г. Нейтрализует pH желудочного сока, поступающего в кишечник Д. Участвует во всасывании продуктов гидролиза жиров 4. Установите соответствие: 1. Содержит глицерол А. Фосфатидилхолин 2. Структурный компонент мембран Б. ТАГ 3. Форма депонирования энергии В. Оба 4. Содержит одну жирную кислоту Г. Ни один ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10 Тема: Определение активности панкреатической липазы Цель: Исследовать условия действия липазы поджелудочной железы. Принцип метода: Липаза - малоспецифический фермент, который действует на многие жиры при рН 9,0. Липаза гидролитически расщепляет пищевые жиры и в первую очередь эфирную связь в α-положении. Скорость действия липазы в отдельных порциях жира молока можно узнать по количеству жирных кислот, образующихся при гидролизе жира за определённый промежуток времени. Количество жирных кислот определяют титрованием щелочью в присутствии фенолфталеина Схема постановки опыта: Готовят две колбы с образцами 1 и 2: Компонент инкубационной смеси Образец 1 Образец 2 Молоко (разведённое 1:10), мл 10 10 Панкреатическая липаза, мл 1 1 Желчь, мл 1 Приготовленные инкубационные смеси тщательно перемешивают. Смесь в колбах помещают в термостат, температура которого 38-40° С. Через определённые интервалы времени отбирают из каждой колбы (не вынимая их из термостата) по 1 мл смеси в колбы для титрования и титруют 0,01 моль/л NaOН (Vi) в присутствии раствора фенолфталеина до слабо-розового окрашивания. При первом титровании нейтрализуются органические кислоты - молочная и другие, которые присутствуют в молоке до начала действия липазы (V0 при t = 0 мин.). 6 Данные фиксируют в таблице: t, мин. Vi 0,01н NaOH, мл 0 10 20 30 40 50 Опытная проба без желчи Опытная проба с желчью На основании полученных данных строят график, где V = Vi, мл - активность липазы, выраженная объёмом гидроксида натрия, пошедшего на нейтрализацию жирных кислот, образовавшихся за данный отрезок времени. V NaOH, мл t, мин Выводы: (сравнить активность панкреатической липазы в пробах с желчью и без желчи) Дата: Подпись преподавателя: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар № 1 по теме: Структура и функции биомембран. Трансмембранная передача гормонального сигнала. Липосомы, их применение в фармации и медицине Вопросы к семинару №1: 1. Биологические функции мембран. Строение и физико-химические свойства мембран. 2. Перенос веществ через мембраны: пассивный транспорт, его виды. 3. Перенос веществ через мембраны: первично-активный транспорт. 4. Перенос веществ через мембраны: вторично-активный транспорт. 5. 6. 7. 8. 9. Трансмембранная передача сигнала: аденилатциклазная система. Трансмембранная передача сигнала: инозитолфосфатная система. Трансмембранная передача сигнала: каталитические рецепторы. Трансмембранная передача сигнала: внутриклеточные рецепторы. Липосомы как модельные системы биомембран, их применение в фармации и медицине. 7 ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Обмен липидов. Катаболизм липидов. Анаболизм липидов Вопросы для подготовки к занятию: 1. Напишите реакции одного цикла β-окисления пальмитиновой кислоты. Назовите ферменты и коферменты 2. Рассчитайте, какое количество молекул АТФ образуется при полном β-окислении ВЖК: А)Пальмитиновой: Б) Стеариновой: В) Олеиновой: Г) Линолевой: Д) Линоленовой: Е) Арахидоновой: 3. Напишите химические формулы кетоновых тел. В каких условиях увеличивается содержание кетоновых тел в сыворотке крови? Каковы последствия этого? 4. Изобразите схему биосинтез жиров из углеводов в печени, упаковки их в ЛОНП и транспорта к клеткам Выполните задания: 1. Напишите схему основных этапов синтеза эйкозаноидов и укажите место действия глюкокортикоидов и аспирина 8 2. При каких условиях будет увеличиваться синтез жирных кислот? А. При повышении концентрации глюкозы в крови после еды; Б. При снижении секреции инсулина; В. При увеличении секреции глюкагона; Г. При избыточном поступлении жиров с пищей. 3. Установите соответствие: 1. Основное место синтеза – слизистая тонкого кишечника 2. Основное место синтеза – печень 3. Содержит 50 % холестерола и его эфиров и 22 % белков 4. Подвергаются действию ЛП-липазы А. Хиломикроны Б. ЛПОНП В. Оба Г. Ни один ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11 Тема: Качественные реакции на ацетон и ацетоуксусную кислоту. Определение содержания β-липопротеидов в сыворотке крови. Определение общих липидов в сыворотке крови Работа 1 Качественные реакции на ацетон и ацетоуксусную кислоту. Цель: определить присутствие кетоновых тел в биологических жидкостях. Опыт 1. Нитропруссидная проба на ацетон и ацетоуксусную кислоту. 1. Проба Легаля. Ход работы: К 10 каплям мочи добавляют 1-2 капли свежеприготовленного 5% раствора нитропруссида натрия и 3-4 капли 10% раствора гидроксида натрия. Появляется оранжево-красное окрашивание. Добавляют 5-8 капель концентрированной уксусной кислоты. В присутствии ацетона и ацетоуксусной кислоты возникает вишнево-красное окрашивание. Результат анализа: Выводы: 2. Проба Ланге. Ход работы: К 10 каплям мочи прибавляют 2 капли концентрированной уксусной кислоты, 1-2 капли свежеприготовленного 5% раствора нитропруссида натрия и перемешивают. Пробирку наклоняют под углом 45 градусов и осторожно по стенке наслаивают равный объем концентрированного аммиака. В присутствии ацетона и ацетоуксусной кислоты на границе образуется красно-фиолетовое или фиолетовое кольцо. Результат анализа: Выводы: Опыт 2 Феррихлоридная проба на ацетоуксусную кислоту (проба Герхардта). Ход работы: К 15-20 каплям мочи приливают 3-5 капель 5% раствора хлорного железа. В присутствии ацетоуксусной кислоты в количестве свыше 0,07% появляется красное окрашивание. Сходное окрашивание получается и в отсутствие ацетоуксусной кислоты в моче после приема внутрь некоторых лекарственных веществ: салициловой кислоты, аспирина и др. При стоянии и при кипячении в течение 2 минут в присутствии указанных выше лекарственных веществ окраска не исчезает. Результат анализа: 9 Выводы: Работа 2. Определение содержания β-липопротеидов (ЛНП) в сыворотке крови. Принцип метода: В основу метода положена способность β-липопротеидов (ЛНП) осаждаться в присутствии хлорида кальция и гепарина; при этом изменяется мутность раствора. По степени помутнения раствора и судят о концентрации β-липопротеидов в сыворотке крови. Порядок выполнения работы: В пробирку вносят 2 мл 0,27% раствора СаСl2 и 0,2 мл сыворотки крови, перемешивают. Определяют оптическую плотность раствора (E1) в кюветах на 5 мм, при красном светофильтре (670 нм). Раствор из кюветы переливают в пробирку, добавляют микропипеткой 0,04 мл 1% р-ра гепарина, перемешивают и точно через 3 мин снова определяют оптическую плотность р-ра (E2) в тех же условиях. Раствор сравнения - дистиллированная вода. Е = Е2 – Е1 Расчёт концентрации β-липопротеидов: X (мг%) = Е · 1000 1000 - эмпирический коэффициент, предложенный Ледвином, так как построение калибровочной кривой сопряжено с рядом трудностей. Норма: 300- 550 мг% Результат анализа: Выводы: Работа 3 Определение общих липидов в сыворотке крови Принцип метода: Ненасыщенные липиды и жирные кислоты, фосфолипиды и холестерин взаимодействуют после гидролиза серной кислоты с фосфованилиновым реактивом с образованием красного окрашивания. Схема постановки опыта Содержимое пробирки Проба Стандарт Контроль Сыворотка, мл 0,02 - - Реактив 1, мл - 0,02 - 1,5 1,5 1,5 − ─ 0,02 Кислота серная конц, мл Н2О, мл Перемешивают и нагревают 15 мин на кипящей водяной бане. После охлаждения пробирок проточной водой отмеряют Гидролизат, мл Реактив 2, мл 0,1 1,5 0,1 1,5 0,1 1,5 Перемешивают и оставляют стоять 50 мин при +15…+25° С. Не позднее чем через 60 мин измеряют оптическую плотность пробы (А1) и стандарта (A2) против контрольного раствора. Длина волны (510-550 нм), кювета 5 мм. 10 A1 , где A2 С - общее содержание липидов, г/л; А1- оптическая плотность пробы; А2 – оптическая плотность стандарта. Расчет C 8 Результаты анализа: Как физиологическое явление увеличение содержания липидов в крови (гиперлипемия) наступает через 1-4 ч после принятия пищи. Концентрация липидов крови увеличивается (гиперлипемия) при диабете (до 10-20 г/л), липоидном нефрозе, циррозе печени, ожирении, атеросклерозе, ишемической болезни сердца, гипотермозе, панкреатите. Норма: 4-8 г/л. Выводы: Дата: Подпись преподавателя: ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Обмен липидов. Биологическая роль холестерина. Транспорт холестерина липопротеидами крови Вопросы для подготовки к занятию: 1. Напишите химические формулы неэтерифицированного и этерифицированного холестерина 2. Укажите основные пути использования холестерина в организме 3. Укажите транспортные формы липидов в сыворотке крови, их происхождение и функции 4. Изобразите в виде схемы эндогенный синтез холестерина, укажите происхождение субстрата для синтеза 11 Выполните задания: 1. Выберите направления использования холестерина в печени и коре надпочечников: А. Печень 1. Построение мембран Б. Кора надпочечников 2. Синтез холевой кислоты В. Оба 3. Синтез витамина D3 Г. Ни один 4. Синтез кортизола 2. Во время обеда человек получил с продуктами животного происхождения 0,5 г холестерина. Укажите, может ли этот стерин попасть в клетки печени. Составьте схему, подтверждающую правильность вашего ответа: 3. Выберете непосредственного предшественника мевалоната в синтезе холестерина и напишите его формулу: А) Ацетил-КоА Б) Изопентенилпирофосфат В) Ацетоацетил-КоА Г) 3-Гидрокси-3-метилглутарил-КоА Д) Мевалонилпирофосфат ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12 Тема: Определение общего холестерина в сыворотке крови Цель: научиться определять содержание холестерина в сыворотке крови фотоэлектроколориметрическим методом, изучить значение этого показателя для диагностики атеросклероза и других патологий. Предостережение Все пробирки, пипетки, кюветы должны быть сухими. Рабочий реагент представляет собой смесь концентрированных кислот. Схема постановки опыта Опытная проба Калибратор Контроль Сыворотка, мл 0,02 - - Калибратор, мл - 0,02 - Вода, мл - - 0,02 2,0 2,0 2,0 Рабочий реагент, мл Перемешать реактивы и инкубировать 20 мин при температуре 20-25 °С. Измерить оптическую плотность опытной и калибровочной проб против контрольной пробы в кювете с толщиной поглощающего слоя 5 мм при длине волны 500 нм (зеленый светофильтр). Расчет. Содержание холестерина в сыворотке крови рассчитывается по формуле: С = (Е опытн.пробы : Е калибратора) ∙ 5,17 (ммоль/л), где С - концентрация холестерина в исследуемом образце (ммоль/л), Е опытной пробы - оптическая плотность исследуемого образца, Е калибратора - оптическая плотность калибратора, 5,17 ммоль/л - содержание общего холестерина в калибраторе. 12 Нормальные показатели - до 5,17 ммоль/л Пограничные показатели - 5,17 - 6,5 ммоль/л Патологические показатели - выше 6,5 ммоль/л Результаты анализа: Выводы: Дата: Подпись преподавателя: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обмен и функции липидов Вопросы к контрольной работе 1. Резервные липиды (жиры) и протоплазматические липиды в организме человека. Триацилглицериды (жиры). Жирные кислоты, характерные для ТАГ человека. 2. Растворимость жирных кислот и ТАГ: эмульсии, эмульгаторы. 3. Эссенциальные жирные кислоты как предшественники синтеза эйкозаноидов. Незаменимые факторы питания липидной природы. 4. Основные фосфолипиды тканей человека: глицерофосфолипиды фосфатидилхолин (лецитин), фосфатидилэтаноламин (кефалин), фосфатидилсерин. 5. Основные гликолипиды тканей человека: гликолипиды, сфингофосфолипиды. 6. Стероиды. Строение и распространение холестерина. Холестерин как предшественник ряда других стероидов. 7. Биологические мембраны. Липидный состав мембран. Белки мембран. Каталитические мембранные рецепторы. Возрастные особенности состава, структуры и функций мембран. Транспорт веществ через мембраны. 8. Состав и строение транспортных липопротеинов крови. 9. Обмен жиров. Пищевые жиры и их переваривание. Всасывание продуктов пищеварения. Нарушение пищеварения и всасывания. 10. Ресинтез триацилглицеринов в стенке кишечника. Образование хиломикронов и транспорт жиров. 11. Биосинтез жиров из углеводов в печени, упаковка в ЛОПП и транспорт. Использование жиров, включенных в транспортные липопротеиды, липопротеинлипазы. 12. Обмен жирных кислот - β-окисление жирных кислот. Карнитинацилтрансфераза и транспорт жирных кислот в митохондрии. Физиологическое значение катаболизма жирных кислот. 13. Биосинтез жирных кислот. Пальмитиновая кислота как основной продукт действия синтетазы жирных кислот. Представление о путях образования жирных кислот с более длинной углеродной цепью и ненасыщенных жирных кислот. 14. Линолевая и линоленовая кислоты - незаменимый пищевой фактор. Биосинтез простагландинов. 15. Кетоновые тела. Биосинтез и использование ацетоуксусной кислоты. Кетоз. 16. Обмен холестерина. Представление о биосинтезе холестерина. Превращение холестерина в желчные кислоты. Выделение желчных кислот и холестерина из организма. Гиперхолестеринемия и ее причины. Механизм образования атеросклеротических бляшек. Гиперхолестеринемия как фактор риска атеросклероза 17. Резервирование и мобилизация жиров в жировой ткани; регуляция мобилизации адреналином: каскадный механизм активации липазы. 18. Физиологическая роль резервирования и мобилизации жиров. Нарушение этих процессов при ожирении. 19. Регуляция и патология жирового обмена. Роль печени в жировом обмене. 13 УЭМ 6 ОБМЕН БЕЛКОВ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Обмен простых белков. Химический состав желудочного сока Задания для подготовки к занятию 1. Напишите формулу пептида Лей-Тир-Три-Лиз-Про-Вал. 2. Укажите, какие связи в данном пептиде будут расщепляться следующими протеазами (над соответствующей связью поставьте соответствующую букву): А – пепсин; Б – трипсин; В – химотрипсин; Г – карбоксипептидаза; Д – аминопептидаза. 3. Распределите данные выше ферменты на 2 группы: эндопептидазы экзопептидазы 4. Напишите функции соляной кислоты в желудке: 5. Подберите к каждому из перечисленных ферментов место его синтеза А. дипептидаза 1. слизистая оболочка желудка Б. пепсин 2. поджелудочная железа В. трипсин 3. слизистая оболочка кишечника Г. карбоксипептидаза Д. аминопептидаза 6. Подберите к перечисленным проферментам соответствующие активаторы: А. химотрипсиноген 1. трипсин Б. пепсиноген 2. энтеропептидаза В. трипсиноген 3. соляная кислота Г. проэластаза 4. пепсин ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13 Тема: Определение кислотности желудочного сока Цель: Научиться определять свободную и связанную НСl и общую кислотность желудочного сока (ЖС), изучить значение этих показателей для диагностики различных видов патологии (гипоацидис, гиперацидис, ахлоргидрия, ахилия) возможные при гастритах, раке желудка, злокачественном малокровии. Принцип метода: В состав ЖС входят: вода, белки, ферменты (гастриксин, пепсин, липаза), соляная кислота, муцин, хлористый натрий, кислые фосфорнокислые соли и другие вещества. Соляная кислота обладает дезинфицирующим действием: в ее присутствии погибает большинство бактерий. При пониженной концентрации или полном отсутствии соляной кислоты в желудке развиваются гнилостные процессы и процессы брожения, и накапливаются органические кислоты: молочная, масляная, уксусная и др. 14 Опыт 1. Качественный анализ желудочного сока. 1. Определение реакции ЖС. Одним из факторов, определяющих скорость переваривания белков в желудке, является кислотность ЖС. 1 каплю профильтрованного ЖС наносят стеклянной палочкой на синюю лакмусовую бумажку. В присутствии кислореагирующих веществ лакмусовая бумажка приобретает красный цвет. При некоторых заболеваниях в ЖС могут полностью отсутствовать кислореагирующие вещества. Результат анализа: Вывод: 2. Проба на свободную соляную кислоту. 1 каплю профильтрованного ЖС наносят на красную бумажку «Конго». В присутствии свободной соляной кислоты бумажка приобретает синий цвет. Результат анализа: Вывод: 3. Проба на молочную кислоту. Реакция на молочную кислоту основана на ее способности образовывать с солями железа (III) лактат железа (III), окрашенный в желто-зеленый цвет. К 20 каплям 1 % раствора фенола добавляют 1-2 капли 1 % раствора хлорного железа. Получается фенолят железа, окрашенный в фиолетовый цвет. В пробирку с реактивом добавляют по каплям ЖС, содержащий молочную кислоту. В присутствии молочной кислоты синяя окраска переходит в желто-зеленую за счет образования молочнокислого железа. При одновременном присутствии соляной кислоты жидкость обесцвечивается. Результат анализа: Вывод: 4. Реакция на кровь с бензидином. В пробирку отмеривают 1 мл ЖС, добавляют 4-5 капель 0,2 % спиртового раствора бензидина и 5 капель 1 % раствора пероксида водорода. Если ЖС содержит кровь, то в результате окисления бензидина развивается синее окрашивание. Результат анализа: Вывод: Опыт 2. Количественный анализ желудочного сока. Определение общей кислотности, общей соляной кислоты, свободной соляной кислоты и связанной кислоты в одной порции ЖС. Принцип определения кислотности ЖС основан на титровании свободной НСl и кислореагирующих веществ 0,01Н NaOH. Общая кислотность ЖС выражается количеством мл 0,01Н NaOH, пошедших на титрование 100 мл ЖС в присутствии индикатора – фенолфталеина. В норме общая кислотность равна 40-60 единицам (Е). Свободную соляную кислоту принято выражать количеством мл 0,01Н NaOH, пошедших на титрование 100 мл ЖС, в присутствии индикатора метилового желтого. В норме содержание свободной соляной кислоты равно 20-40 (Е). В норме содержание связанной соляной кислоты равно 10-20 (Е). Ход работы: В колбу для титрования вносят пипеткой 0,5 мл исследуемого ЖС. Добавляют 1 каплю раствора метилового желтого и 2 капли раствора фенолфталеина. При наличии в ЖС свободной соляной кислоты он окрашивается в красный цвет с розовым оттенком, при ее отсутствии появляется сразу желтая окраска. Пробу титруют 0,01Н NaOH до появления оранжевой окраски и отмечают количество щелочи в мл, пошедшее 15 на титрование свободной НСl (1пункт титрования). Далее титрование продолжают до появления лимонно-желтой окраски (2 пункт титрования) и снова отмечают количество щелочи в мл, израсходованное сначала титрования до 2 пункта. Затем титрование продолжают до появления розовой окраски (3 пункт титрования). Отмечают количество щелочи, пошедшее на титрование от начала до 3 пункта титрования. Формулы для расчета: Количество свободной HCl: HClсвоб . а 10 0,5 где а – количество 0,01Н NaOH, пошедшего на титрование до 1 пункта; 0,5 – объем исследуемого желудочного сока. Количество общей HCl: HClобщ. в 10 0,5 где в – среднее арифметическое количество щелочи, пошедшее на титрование до 2 и 3 пунктов. Количество связанной HCl: HClсвяз. = HClобщ. - HClсвоб. Общая кислотность (ОК): ОК К 10 0,5 где к – количество 0,01Н NaOH, пошедший на титрование до 3 пункта. Таблица результатов анализа № вар. Пункт титрова ния Инди Окрашив катор ание Кол-во NaOH, пошедшего на титрование, мл 1-я про ба 2-я про ба 3-я про ба Vср Кол-во HCl Своб. Общ. Связ. Общая кислотно сть Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Общие пути обмена аминокислот Задания для подготовки к занятию: 1. Напишите формулами реакции трансаминирования между следующими парами аминокислот и -кетокислот: 16 А) Глу + Пируват Б) Глу + Оксалоацетат 2. Напишите названия продуктов, образующихся в реакциях: А) Б) 3. Напишите полное название ферментов по обратной реакции: А) Б) 4. Назовите вид дезаминирования аминокислот: А. Ала 1. Прямое окислительное Б. Гис 2. Прямое неокислительное В. Тре 3. Непрямое Г. Глу Д. Фен 5. Напишите названия коферментов и соответствующих витаминов, необходимых для осуществления реакций непрямого дезаминирования: А) Б) 6. Чем определяется центральная роль глутаминовой кислоты в промежуточном обмене аминокислот? 17 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14 Тема: Количественное определение активности аланинаминотрансферазы (АлАТ) в сыворотке крови Цель: Изучить активность аланинаминотрансферазы (АлАТ) в сыворотке крови, ее значение для диагностики гепатита. Принцип метода: Аминотрансферазы или трансаминазы катализируют межмолекулярный перенос аминогруппы с амнокислот на кетокислоты. Коферментом трансаминаз является фосфопиридоксаль, который служит непосредственным переносчиком аминогрупп с аминокислоты на кетокислоту. АлАТ катализирует реакцию переаминирования между аланином и -кетоглутаровой кислотой: COOH COOH CH2 CH3 CH2 CH C O NH2 CH2 CH3 CH2 C CH COOH COOH NH2 O COOH COOH α-кетоглутарат Аланин Глутамат пируват По количеству образовавшейся пировиноградной кислоты можно судить об активности фермента. Количество пировиноградной кислоты определяется колориметрическим путем по цветной реакции с 2,4-динитрофенилгидразином, при которой развивается красно-бурое окрашивание: H2N NH CH3 C CH3 NO2 O COOH C N NH COOH H2O NO2 NO2 NO2 Пируват 2,4-ДНФГ 2,4-ДНФ-гидразон пирувата Повышение активности АлАТ наблюдается при заболеваниях печени, а повышение активности АсАТ – при патологии сердечной мышцы. Активность АлАТ в норме составляет 28 – 190 нмоль/сл Схема постановки опыта Контрольная проба Опытная проба Реагент 1 (АлАТ, субстрат), мл 0,25 0,25 Дистиллированная вода, мл 0,05 – Сыворотка, мл – 0,05 Перемешать и инкубировать 30 мин Реагент 2 0,25 0,25 (динитрофенилгидразин), мл Перемешать и оставить при комнатной температуре на 20 мин NaOH (С = 0,4 моль/л), мл 2,5 2,5 Перемешать и через 10 минут измерить оптическую плотность пробы против контрольной пробы при длине волны 540 нм, кювета с толщиной слоя 5 мм. Активность АлАТ в опытной пробе определить по калибровочному графику в нмоль/сл. 18 Калибровочный график для определения активности АлАТ Оптическая плотность 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Активность АлАТ, нмоль/с л Результат анализа: Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Обмен простых белков. Пути нейтрализации аммиака. Биосинтез мочевины Задания для подготовки к занятию: 1. Назовите конечные продукты азотистого обмена, которые выводятся из организма: 2. Назовите процессы – источники аммиака в организме: 3. На каких клетках прежде всего сказывается токсическое действие аммиака? Каковы механизмы токсического действия аммиака? 19 4. Перечислите способы обезвреживания аммиака в организме: в мозге: в мышцах: в печени: в почках: 5. Напишите суммарное уравнение синтеза мочевины. Сколько моль АТФ требуется для синтеза 1 моль мочевины. Напишите реакции, идущие с затратой энергии (АТФ), укажите ферменты. 6. Проследите путь азота аминогруппы аланина в мочевину, составив схему: Ала 1 2 3 Мочевина 1. 2. 3. 7. При нарушениях орнитинового цикла в крови повышается содержание: А. Аланина Б. Орнитина В. Глутамата (глутаминовой кислоты) Г. Глутамина (амида глутаминовой кислоты) Д. Аммиака ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 15 Тема: Определение мочевины в сыворотке крови и в моче по цветной реакции с диацетилмонооксимом Цель: научиться определять содержание мочевины в сыворотке крови и моче, изучить значение данного показателя для диагностики патологий. Принцип метода: мочевина образует окрашенный продукт при взаимодействии с диацетилмонооксимом, интенсивность окраски определяется фотоколориметрически и пропорциональна концентрации мочевины в пробе. Ход определения: в пробирки внести реактивы по следующей схеме: Калибровочная Опытная проба (Do), Холостая проба, мл проба (Dk), мл мл Исследуемая проба 0,01 Калибратор 0,01 Вода 0,01 Рабочий раствор 2,00 2,00 2,00 20 Содержимое пробирок тщательно перемешивают, отверстие закрывают алюминиевой фольгой и пробирки помещают точно на 10 минут в кипящую водяную баню. Затем пробирки быстро охлаждают в потоке холодной воды и измеряют оптическую плотность при 510 нм (490 – 540 нм, зеленый светофильтр) против холостой пробы в кювете с толщиной поглощающего слоя 1,0 или 0,5 см. Параллельно обрабатывают калибровочный раствор. Окраска устойчива в течение 15 минут. Расчет содержания мочевины производят по формуле: D С = o 8,0 ; Dk где С – содержание мочевины в опытной пробе, ммоль/л; Do – оптическая плотность опытной пробы; Dк – оптическая плотность калибровочной пробы; 8,0 – содержание мочевины в калибровочном растворе, ммоль/л Нормальные показатели концентрации мочевины: в сыворотке (плазме) крови 2,5 – 8,3 ммоль/л в моче 333 – 583 ммоль/сут Результат анализа: Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обмен простых белков Вопросы к контрольной работе 1. Почему нельзя заменить белки в питании жирами или углеводами? Какие аминокислоты являются незаменимыми? 2. Назовите основные факторы, необходимые для нормального переваривания белков. Перечислите ферменты, участвующие в переваривании белков, содержащиеся в желудочном, панкреатическом и кишечном соках. 3. В чем заключается биологическое значение выделения протеолитических ферментов в неактивной форме? Объясните механизм превращения: а) пепсиногена в пепсин, б) трипсиногена в трипсин, в) химотрипсиногена в химотрипсин. 4. Каков рН желудочного сока? Какова роль соляной кислоты в пищеварении? Какие биологически активные вещества влияют на секрецию соляной кислоты? 5. Перечислите виды кислотности желудочного сока и их нормальные величины. 6. Объясните понятия: гипоацидный гастрит, гиперацидный гастрит, анацидный гастрит, ахилия. 7. Что подразумевают под гниением белков в кишечнике? Где и как обезвреживаются ядовитые продукты, образующиеся в толстом кишечнике при распаде: а) триптофана, б) фенилаланина и тирозина. 8. Назовите основные типы дезаминирования аминокислот. Напишите окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты. 9. Что понимают под непрямым окислительным дезаминированием аминокислот? Каково его биологическое значение? Напишите реакцию трансаминирования между: а) аланином и -кетоглутаровой кислотой, б) аспарагиновой кислотой и -кетоглутаровой кислотой, в) валином и ПВК, 21 г) лейцином и щавелево-уксусной кислотой. 10. Какова роль витамина В6 в обмене аминокислот? 11. Напишите реакцию, катализируемую аланинаминотрансферазой (АЛТ). Каково клинико-диагностическое значение определения активности АЛТ в сыворотке крови? 12. Напишите реакцию, катализируемую аспартатаминотрансферазой (ACT).Каково клинико-диагностическое значение определения активности ACT в сыворотке крови? 13. Какие вещества образуются в результате декарбоксилирования аминокислот? Какую роль они играют в организме? Напишите реакцию декарбоксилирования: а) глутаминовой кислоты, б) 5-окситриптофана, в) диоксифенилаланина (ДОФА), г) гистидина. 14. Какие биологически-активные вещества образуются на путях обмена фенилаланина и тирозина? Напишите их формулы. 15. Что такое фенилкетонурия? Какова ее причина? К чему она может привести развивающийся организм? 16. Что означают термины: «глюкогенные» и «кетогенные» аминокислоты? Покажите в виде схемы путь образования из глюкозы: а) аланина, б) аспарагиновой кислоты, в) глутаминовой кислоты, г) глутамина. 17. В каких двух формах существует аммиак в организме? Какая из этих форм наиболее токсична и почему? 18. Какие транспортные формы аммиака вам известны? Опишите процесс, в результате которого аммиак выводится: а) из активно работающей мышцы, б) из клеток мозга. 19. Назовите, какими путями и где происходит обезвреживание аммиака. 20. Сколько аммиака выводится из организма в виде аммонийных солей? Как и где они образуются? 21. Какова роль глутаминовой кислоты в обезвреживании аммиака? 22. Что понимают под восстановительным аминированием? Каково значение этого процесса в обмене веществ? 23. Напишите формулу мочевины. Где и в результате какого процесса она образуется? Какое количество мочевины выводится из организма за сутки? 24. Напишите в виде схемы орнитиновый цикл (без формул, используя только названия веществ и ферментов). Каково значение этого процесса для организма? 25. Почему мочевина синтезируется только в печени? Какую роль в этом процессе играет орнитин? Напишите заключительную стадию синтеза мочевины. 26. Что лежит в основе токсического действия аммиака на нервную клетку? Напишите механизм обезвреживания аммиака, имеющийся в нервных клетках. 27. Что понимают под остаточным азотом крови? Каково его количество в норме? Каково клиническое значение определения остаточного азота? 28. При острых панкреатитах происходит самопереваривание поджелудочной железы. Чем это вызвано? Какие ферменты могут активироваться при острых панкреатитах? 29. Для здоровых людей тирозин является заменимой аминокислотой, но при определенных генетических дефектах тирозин становится незаменимой аминокислотой, дети для нормального роста должны получать эту аминокислоту с пищей. Объясните, почему это происходит? 22 ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Обмен сложных белков. Обмен нуклеотидов. Распад и биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов Задания для подготовки к занятию: 1. Выберите положения, правильно характеризующие функции АТФ в организме: А. Продукт окислительного фосфорилирования Б. Источник энергии при связывании аа-тРНК с рибосомой В. Субстрат аденилатциклазы Г. Регулятор метаболических процессов Д. Донор фосфата в реакциях, катализируемых протеинкиназами Е. Источник энергии для транспорта веществ путем облегченной диффузии 2. Нарисуйте пуриновое кольцо и покажите происхождение в нем отдельных атомов. 3. Напишите реакции, в ходе которых ИМФ превращается в ГМФ и АМФ, укажите ферменты. 4. При катаболизме пуриновые основания превращаются в мочевую кислоту, используя цифровые обозначения, расположите перечисленные метаболиты в порядке их превращения в мочевую кислоту: 1. АМФ; 2. мочевая кислота; 3. ксантин; 4. инозин; 5. аденозин; 6. гипоксантин. 5. Расположите перечисленные метаболиты в порядке их участия в синтезе пиримидиновых нуклеотидов: 1. СО2; 2. ОМФ; 3. АТФ; 4. карбамоилфосфат; 5. глутамин; 6. карбамоиласпартат; 7. УМФ; 8. ФРДФ; 9. дигидрооротат; 10. оротат; 11. аспартат. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16 Тема: Определение концентрации мочевой кислоты в биологических жидкостях колориметрическим методом без депротеинизации Цель: Научиться определять концентрацию мочевой кислоты в сыворотке (плазме) крови и в моче, изучить значение данного показателя для диагностики патологических состояний (подагры). Принцип метода: Метод основан на восстановлении фенантролинового комплекса мочевой кислотой. Интенсивность окраски восстановленного комплекса пропорциональна концентрации мочевой кислоты в пробе. 23 Ход определения: в пробирки внести реактивы по следующей схеме Реактивы Опыт Стандарт Реагент № 1, мл 1,8 1,8 Реагент № 2, мл 0,2 0,2 Калибратор, мл – 0,05 Сыворотка (плазма) крови или 0,05 – разведенная в 10 раз моча, мл Вода, мл – – Контроль 1,8 0,2 – – 0,05 Содержимое пробирок перемешивают и инкубируют точно 10 минут при 20-25о С. Пробы фотометрируют против контроля при длине волны 500 нм (490 – 520 нм) в кювете с толщиной поглощающего слоя 0,5 см (1 см). Расчет: сыворотка (плазма) крови Смочевой кислоты = Е оп 357 мкмоль/л Ест или Смочевой кислоты = Е оп 6 мг/100 мл Ест моча Смочевой кислоты = Е оп 3570 мкмоль/л Ест или Смочевой кислоты = Е оп 600 мг/100 мл, где Ест Еоп – оптическая плотность опытной пробы; Ест – оптическая плотность стандартной пробы. Нормальные показатели: сыворотка (плазма) крови – женщины 167- 446 мкмоль/л (2,8- 7,5 мг/100 мл – мужчины 238-506 мкмоль/л (4,0-8,5 мг/100 мл) моча – 1490-4460 мкмоль/24 часа (250-750 мг/24 часа) Результат анализа: Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Обмен гемпротеидов. Биосинтез гемоглобина. Распад гемоглобина в тканях РЭС. Биохимическая диагностика различных типов желтух Задания для подготовки к занятию: 1. Напишите схему синтеза гема. 2. Сколько молекул глицина требуется для синтеза молекулы гема? 24 3. Напишите схему катаболизма гема до образования конечных продуктов, выделяемых из организма. 4. Заполните таблицу дифференциальной диагностики различных типов желтух Название желтухи Причины возникнов ения общий билиру бин Биохимические показатели обмена билирубина кровь моча непрямой прямой прямой уробилин билирубин билирубин билирубин кал стерко билин 4. У новорожденного содержание билирубина в крови повышено (за счет непрямого билирубина), кал интенсивно окрашен (повышено количество стеркобилина). В моче билирубин не найден. А. О какой желтухе в данном случае идет речь? Б. Какой лекарственный препарат можно использовать для предотвращения этого заболевания и почему? Тема: Определение Йендрассика-Грофа ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 17 концентрации билирубина в сыворотке крови. Метод Цель: Научиться определять содержание билирубина в сыворотке крови, изучить значение этого показателя для дифференциальной диагностики патологий (желтух). Принцип метода: Прямой (связанный, конъюгированный с глюкуроновой кислотой) билирубин непосредственно реагирует с диазотированной сульфаниловой кислотой, а общий билирубин – в присутствии кофеинового реактива с образованием окрашенного азосоединения. Интенсивность окраски раствора пропорциональна содержанию 25 билирубина и измеряется фотометрически при длине волны 535 (500-560) нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 5 мм. Схема постановки опыта: Подготовьте пробы следующего состава Сыворотка, мл Реагент №1, мл Реагент №4, мл Калибратор, мл Диазореагент, мл Опытная проба Общий Прямой билирубин билирубин 0,2 1,4 0,2 0,2 Контрольная проба Калибровочная проба 0,2 1,8 - 1,4 0,2 0,2 0,2 0,2 1,6 0,2 Пробы тщательно перемешайте. Для определения прямого билирубина (точно!) через 5 минут (комнатная температура) измерьте величину оптической плотности опытной пробы против контрольной пробы при длине волны 535 нм (500-560). Для определения общего билирубина через 20 мин (комнатная температура) измерьте величину оптической плотности опытной пробы против контрольной пробы при длине волны 535 нм (500-560). Оптическую плотность калибратора измерьте против дистиллированной воды через 20 мин (комнатная температура) при длине волны 535 нм (500-560). Расчёт концентрации билирубина в пробе (С) проведите по формуле: Е пробы C = -------------- ∙ 85,5мкмоль/л, где Е калибр. Е пробы – оптическая плотность опытной пробы, Е калибр. – оптическая плотность калибровочной пробы, 85,5 – концентрация билирубина в калибраторе, мкмоль/л. Нормальные значения: Общий билирубин – 8.5-20.5 мкмоль/л Прямой билирубин – до 4,0 мкмоль/л Результат анализа: Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обмен сложных белков Вопросы к контрольной работе 1. Что представляют собой нуклеопротеиды? Из чего построены нуклеиновые кислоты? Как соединены между собой мононуклеотиды в молекулах нуклеиновых кислот? 26 2. Назовите ферменты, участвующие в переваривании нуклеопротеидов. К какому классу они относятся? Какие продукты образуются при гидролизе и их дальнейшая судьба? 3. Напишите схему распада АМФ до мочевой кислоты. 4. Напишите схему распада ГМФ до мочевой кислоты. 5. Что такое подагра? Каковы ее причины и основные принципы лечения? 6. Напишите химические формулы конечных продуктов распада пиримидиновых нуклеотидов. 7. Напишите схему образования в организме инозиновой кислоты. Предшественником каких мононуклеотидов она является? 8. Напишите схему образования АМФ из инозиновой кислоты. 9. Напишите схему образования ГМФ из инозиновой кислоты. 10. Напишите пуриновое и пиримидиновое ядра, обозначьте происхождение атомов. 11. Напишите схему синтеза уридиловой кислоты через оротовую кислоту. Причины оротоацидурии. 12. Напишите схему образования дезоксирибонуклеотидов. Какова роль в этом процессе тиоредоксина? 13. Перечислите вещества, относящиеся к хромопротеидам. Напишите химическую формулу гема. 14. Как построена молекула гемоглобина? 15. Что является источником железа для организма? Как происходит обмен железа в организме? 16. Из чего синтезируется гем? Напишите реакции образования порфобилиногена. 17. Напишите схему превращения порфобилиногена в гем. 18. Сколько времени живут эритроциты? Где они разрушаются? Где и как происходит распад гемоглобина? 19. Какие вещества называют желчными пигментами? Почему? В чем биологический смысл образования билирубин-глюкуронидов и билирубин-сульфатов? 20. Напишите схему образования «непрямого» билирубина. Почему он так называется? 21. Напишите схему образования прямого билирубина. Каковы свойства прямого билирубина? 22. Что происходит с билирубином в кишечнике? Перечислите последовательно образующиеся здесь из билирубина продукты. 23. Какое вещество, происходящее из гема, выделяется с нормальной мочой? Откуда и как оно попадает в мочу? 24. Сколько билирубина содержится в крови в норме? При какой патологии возникает гипербилирубинемия? 25. Перечислите основные симптомы обтурационной желтухи. В чем ее причина? 26. Перечислите основные симптомы паренхиматозной желтухи. В чем ее причина? 27. При какой патологии в моче отсутствует стеркобилиноген и почему? 28. При какой патологии в моче появляется уробилиноген и почему? 29. Что называют порфириями? Каковы их причины, чем они характеризуются? 31. Что происходит с освобождающимся при распаде эритроцитов железом? 32. Что понимают под термином «физиологическая желтуха новорожденных»? УЭМ 7 ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Гормональная регуляция обмена веществ. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Гормональная регуляция как механизм межклеточной и межорганной координации обмена веществ. Основные механизмы регуляции метаболизма: изменение активности 27 ферментов в клетке, изменение количества ферментов в клетке (индукция или репрессия синтеза), изменение проницаемости клеточных мембран. 2. Гормоны, общая характеристика, классификация гормонов по химическому строению и биологическим функциям. 3. Механизм действия гормонов белковой природы. 4. Механизм действия гормонов стероидной природы и тироксина. 5. Гормоны гипоталамуса. Люлиберин, соматостатин, тиролиберин. 6. Гормоны гипофиза. Гормоны задней доли гипофиза: вазопрессин, окситоцин. 7. Строение синтез и метаболизм йодтиронинов. 8. Влияние йодтиронинов на обмен веществ. Гипо- и гипертиреозы. 9. Гормоны мозгового слоя надпочечников. Строение, влияние на обмен веществ. Биосинтез катехоламинов. 10. Гормон роста, строение, функции. 11. Гормоны околощитовидных желез. Регуляция фосфорно-кальциевого обмена. 12. Инсулин. Глюкагон. Влияние на обмен веществ. 13. Стероидные гормоны. Глюкокортикоиды. 14. Половые гормоны. 15. Ренин-ангиотензиновая система. 16. Калликреин-кининовая система. УЭМ 8 БИОХИМИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Биохимия крови 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Вопросы для подготовки к занятию: Особенности метаболизма эритроцитов Особенности метаболизма фагоцитирующих лейкоцитов Обмен железа Основные свойства белковых фракций крови и значение их определения для диагностики заболеваний Свертывающая система крови. Этапы образования фибринового сгустка Прокоагулянтный путь свертывания крови (внешний путь) Прокоагулянтный путь свертывания крови (внутренний путь) Основные механизмы фибринолиза Противосвертывающая система крови ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Биохимия выделительной системы Задания для подготовки к занятию: 1. Выберите правильные ответы А. Нормальные компоненты мочи: 1) натрий и калий 2) мочевина 3) креатинин 4) аминокислоты 5) мочевая кислота 6) белок 7) кетоновые тела 8) глюкоза 9) билирубин Б. Патологические компоненты мочи: 28 1) белок 2) кетоновые тела 3) глюкоза 4) билирубин 5) натрий и калий 6) мочевина 7) креатинин 8) аминокислоты 9) мочевая кислота 2. Какие вещества придают моче коричневый (черный) цвет 1) уробилин 2) билирубин 3) гиппуровая кислота 4) уробилиноген 5) гемоглобин 6) гомогентизиновая кислота 3. Установите соответствие: 1. Увеличение содержания солей аммония в моче А. Диета с низким содержанием калия и натрия 2. Уменьшение содержания солей аммония в моче Б. Метаболический ацидоз 3. Содержание солей аммония в моче не меняется В. Диета с высоким содержанием калия и натрия ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 18 Тема: Анализ нормальных и патологических компонентов мочи (белок, глюкоза, желчные пигменты, кетоновые тела и др.) Цель работы: 1. Познакомиться с методами исследования физико-химических свойств мочи. 1. Знать какие вещества называют нормальными и патологическими компонентами мочи. 2. Познакомиться с методами обнаружения и определения патологических составных частей мочи. 3. Научиться объяснять появления патологических компонентов в моче. Работа №1. Исследование Физико-химических свойств мочи Моча представляет собой водный раствор конечных продуктов обмена веществ, выделяемых организмом. За сутки человек выделяет в среднем 1,5 л мочи. Суточное количество мочи может колебаться в широких пределах, что зависит от ряда условий, главным образом, от питьевого режима. В патологических случаях может быть полное прекращение выделения мочи (анурия), уменьшение выделения мочи (олигурия) или повышение выделения мочи (полиурия). Определение суточного количества мочи (диурез) позволяет судить о функциях почек и сердечно-сосудистой системы. Опыт № 1. Исследование реакции мочи Установление рН мочи полезно при выявлении природы алкалоза для выбора метода его коррекции: при гипокалиемическом алкалозе реакция мочи кислая, при гипохлоремическом – щелочная. Ход работы: В пробирку наливают 2-3 мл мочи и добавляют 1-2 капли индикатора бромтимолового синего. Реакцию мочи устанавливают по изменению цвета: желтый соответствует кислой реакции, бурый – слабокислой, зеленоватый – нейтральной, буровато-зеленый – слабо-щелочной, зеленый – щелочной. Результат анализа: 29 Опыт №2. Измерение относительной плотности мочи В норме относительная плотность мочи, измеренная при температуре 15° С, колеблется в пределах 1,010-1,025 мг/см3 (обычно 1,017-1,020 мг/см3). Несоответствие между относительной плотностью и количеством мочи отмечается при сахарном диабете, когда относительная плотность ее остается высокой, несмотря на большое количество мочи. Резкое снижение ее происходит при несахарном диабете. Ход работы: Мочу наливают в цилиндр по стенке во избежании образования пены. Уровень отмечают по цифре на шкале, до которой погрузился урометр (ареометр). Минимальное количество мочи, доступное урометрическому исследованию, равно 40 мл. Если мочи меньше, ее разбавляют до указанного объема и цифру плотности раствора умножают на степень разбавления. Такой способ определения плотности мочи важен для педиатрической практики. Результат анализа: Работа №2. Определение патологических компонентов мочи. К компонентам мочи, которые у здорового человека не обнаруживаются обычными качественными реакциями, относят такие вещества, как белок, сахар, кетоновые тела, желчные пигменты, кровь. Они появляются в моче при нарушениях обмена веществ или функции определенных органов, поэтому определение их в моче используют с целью диагностики или контроля за лечением заболевания. Опыт № 1. Определение белка. Появление в моче белка носит название альбуминурия. Различают истинную альбуминурию, при которой почки пропускают мочу, уже содержащую белок, и случайную, когда почки выделяют нормальную мочу, но затем в нее попадают белоксодержащие примеси (кровь, гной, семя). Альбуминурия наблюдается при нефритах, расстройстве сердечной деятельности, острых инфекционных заболеваниях, иногда, беременности. Принцип метода: Метод основан на образовании тонкого кольца осадка белка при наслоении мочи на реактив Ларионовой или 50% азотную кислоту. Экспериментально установлено, что растворы, содержащие 0,033 г/л, дают мутное белое колечко между второй и третьей минутой после наслаивания. а) Качественное определение белка. В пробирку наливают 1 мл реактива Ларионовой. Затем осторожно, по стенке наслаивают такое же количество мочи. При наличии белка в моче появляется мутное белое колечко между 2 и 3 минутой после наслаивания. Результат анализа: б) Количественное определение белка Ход работы: 1) В 5 пробирок вносят по 2 мл дистиллированной воды. В первую приливают 2 мл мочи, перемешивают и переносят 2 мл полученной смеси во вторую пробирку и т.д. Из пятой пробирки берут 2 мл смеси и отбрасывают, таким образом, получают пробы мочи с разведением в 2, 4, 8, 16 и 32 раза. 2) В другие 5 пробирок наливают по 1 мл реактива Ларионовой. Затем осторожно, по стенке наслаивают такое же количество проб мочи с разведениями. Отмечают, в какой пробирке между 2-ой и 3-ей минутами появилось белое кольцо. 3) Чтобы вычислить содержание белка в исследуемой моче, необходимо 0,033 г/л умножить на степень разведения мочи в пробирке с кольцом. 30 Результат анализа: Опыт №2. Обнаружение сахара в моче. В моче здорового человека глюкоза присутствует в виде следов. Выделение с мочой больших количеств глюкозы (глюкозурия) обусловлено либо повышением содержания сахара в крови, либо пропускной способностью почек. Стойкое повышение сахара в моче наблюдается при диабете (в тяжелых случаях доходит до 80-100 г/л). Гликозурия, обусловленная нарушением пропускной способностью почек, называется почечной и наблюдается при введении в организм больших количеств алкоголя, опиума, адреналина, окиси углерода (II), хлороформа и других веществ. Для обнаружения сахара в моче пользуются пробами Троммера или Фелинга. Ход работы: К 5-6 каплям реактива Фелинга добавляют 5-6 капель исследуемой мочи, жидкость перемешивают и нагревают до начала кипения (не кипятить!). В присутствии глюкозы выпадает желтый осадок гидрата закиси меди или красный осадок закиси меди. (Возможно изменение цвета без осадка). Результат анализа: Опыт №3. Обнаружение кетоновых тел в моче. К кетоновым телам относятся ацетон, ацетоуксусная кислота, оксимасляная кислота. В норме с мочой выделяется 0,05 г за сутки кетоновых тел. Повышение выделения кетоновых тел из организма (кетонурия) наблюдается при острых лихорадочных процессах (у детей при скарлатине и кори), при диабете, раке, цинге, голодании, при расстройствах пищеварения. Ход работы: Проба Легаля: К 10 каплям мочи добавляют 1-2 капли 5 % раствора нитропруссида натрия и 3-4 капли 10 % раствора NaOH. Появляется оранжево-красное окрашивание. Добавляют 5-6 капель концентрированной уксусной кислоты; в присутствии ацетоновых тел возникает вишнево-оранжевое окрашивание. Результат анализа: Опыт №4. Обнаружение кровяных пигментов. При нарушении целостности кровеносных сосудов мочевых путей в моче появляется кровь (гематурия). При тяжелых инфекционных заболеваниях, отравлениях и ожогах происходит разрушение эритроцитов, переход гемоглобина в плазму, а затем появление его в моче (гемоглобинурия). Моча при этом бывает окрашена в красный или кофейно-бурый цвет. В случаях гематурии и гемоглобинурии в моче содержится белок. Ход работы: В пробирку наливают 10 капель мочи, кипятят и охлаждают. Добавляют равный объем раствора бензидина и несколько капель 3 % перекиси водорода. При наличии кровяных пигментов моча окрашивается в синий или зеленый цвет. Результат анализа: Опыт №5. Обнаружение желчных пигментов. Желчные пигменты – билирубин, биливердин и др. появляются в моче при желтухе. Моча, содержащая желчные пигменты, имеет желтовато-коричневый или зеленый цвет (характерный признак желтухи). 31 Ход работы: В пробирку наливают 3-5 мл мочи и осторожно наслаивают 0,1 % спиртовой раствор йода. При наличии билирубина на границе между объемами жидкостей образуется зеленое кольцо. При наличии в моче крови проба также положительна. Результат анализа: Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Особенности обмена веществ в различных органах и тканях Вопросы для подготовки к занятию 1. Особенности обмена веществ в печени 2. Особенности обмена веществ в нервной ткани и мозге. 3. Особенности обмена веществ в мышцах. 4. Биохимические механизмы мышечного сокращения. 5. Особенности обмена веществ в костной ткани. 6. Молекулярные механизмы памяти. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа. Обезвреживание токсичных веществ в организме Вопросы к контрольной работе 1. Метаболические реакции первой фазы биотрансформации. Система цитохрома Р-450. 2. Метаболические реакции второй фазы биотрансформации, виды конъюгации. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Решение ситуационных задач. Зачетное занятие Задача 1. У больного 25 лет утром натощак взята сыворотка крови для анализа. Содержание ТАГ составляло 3 ммоль/л. Содержание холестерола соответствует норме. Сыворотка крови мутная, при хранении в холодильнике на поверхности образуются жирные хлопья. Объясните результаты анализов и возможные причины симптомов, наблюдаемых у больного. Для этого ответьте на вопросы и выполните задания: а) нарисуйте схемы (липидограммы), отражающие состав липопротеинов сыворотки крови голодного человека и человека, имеющего указанные симптомы заболевания; б) укажите, нарушения каких молекулярных механизмов может привести к таким изменениям в обмене липидов; в) сформулируйте рекомендации по питанию данному пациенту. Задача 2. У женщины 40 лет обнаружены камни в желчном пузыре, которые периодически перекрывали желчный проток и нарушали отток желчи в кишечник. Укажите все возможные последствия нарушения секреции желчи. Для этого: а) объясните роль желчных кислот в переваривании липидов; 32 б) укажите функцию желчных кислот в процессе всасывания продуктов переваривания пищевых липидов; в) укажите, дефицит каких веществ может возникнуть у таких больных, и каковы могут быть последствия и симптомы. Задача 3. Пациенту, страдающему избыточным весом, врач прописал препарат ксеникал, который является ингибитором панкреатической липазы. Препарат необходимо принимать во время еды. Почему применение ксеникала способствует снижению веса? Ответьте на вопрос, выполнив следующие задания: а) Напишите реакцию, катализируемую панкреатической липазой; б) объясните, почему длительное применение препарата вызывает снижение веса; в) укажите возможные негативные последствия длительного применения ксеникала. Задача 4. Родители обеспокоены излишним весом ребенка. Не посоветовавшись с врачом, они резко ограничили количество сахара в пище ребёнка, увеличив содержание белка, но, не уменьшив количество жира. Через несколько недель у ребёнка ухудшилось самочувствие, появилась рвота. С нарушением какого обмена это связано? Какой биохимический анализ подтвердит нарушение этого вида обмена? Задача 5. Экспериментальные животные в течение 1 недели получали с пищей избыток глюкозы, содержащий радиоактивный углерод. Затем животные голодали в течение двух дней. В крови обнаружены кетоновые тела, содержащие радиоактивный углерод. Объясните результаты эксперимента, напишите краткие схемы метаболических путей, через которые проходит радиоактивный углерод, поступивший в организм в составе глюкозы. Задача 6. У двух мужчин 60 лет определяли концентрацию общего холестерола и холестерола в ЛВП. У пациента А: холестерол общий – 280 мг/дл, холестерол в ЛВП – 60 мг/дл; У пациента В: холестерол общий 280 мг/дл, холестерол в ЛВП – 50 мг/дл. Оцените полученные данные. Для этого: а) рассчитайте коэффициент атерогенности и определите, у кого из пациентов выше риск развития атеросклероза и его осложнений; б) составьте схему, показывающую роль атеросклероза и его осложнений; в) объясните, почему ЛНП называют «атерогенными» липопротеидами, а ЛВП – «анатерогенными». Задача 7. У больного развился острый панкреатит, при этом стенки протока поджелудочной железы воспалились и отекли, просвет протока уменьшился, наблюдались застойные явления. Таким больным необходима срочная медицинская помощь. Объясните, чем опасно затруднение оттока сока поджелудочной железы. Для этого: а) назовите ферменты, которые синтезируются в поджелудочной железе; б) укажите пути их активации, назовите активаторы проферментов; в) объясните, к каким последствиям приведет их активация в ткани поджелудочной железы. Задача 8. У ребенка 1,5 месяца содержание фенилаланина в крови составляет 34 мг/дл (норма 1,4 – 1,9 мг/дл), содержание фенилпирувата в моче – 150 мг/сут (норма 8 – 10 мг/сут). Предположите, какой патологии соответствуют результаты анализа крови и мочи. Для ответа: а) назовите причину данного заболевания; б) напишите реакцию, которая блокирована при данном заболевании; в) напишите схему альтернативного пути метаболизма субстрата. Задача 9. Пациент жалуется на повторяющиеся приступы острого воспаления суставов (чаще всего мелких). Под кожей у больного выявлены образования в виде подагрических узлов и образование камней в мочевыводящей системе. а) укажите возможную причину вызываемых симптомов, название болезни; б) какие биохимические показатели нужно определить для уточнения диагноза? в) назовите причины данного заболевания и пути его коррекции. Задача 10. У пациента появились боли в области печени, желтушность склер, кожных покровов. Кал обесцвечен, моча цвета крепкого чая. 33 а) какая патология может вызвать данное состояние? б) какие анализы следует назначить для обследования данного пациента? в) чем объяснить обесцвечивание кала? г) какие выводы позволяет сделать изменение цвета мочи? д) будет ли наблюдаться изменение соотношения прямого и непрямого билирубина при данной патологии? 34 ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ 1. Белки, их биологическая роль, элементарный состав, молекулярная масса. Аминокислоты. Классификации протеиногенных аминокислот. 2. Первичная структура белков. Биологическое значение первичной структуры белков. 3. Вторичная структура белков, ее основные типы: -спираль и -структура. Связи, формирующие вторичную структуру. 4. Третичная структура белка, типы связей, ее стабилизирующие. Глобулярные и фибриллярные белки. Понятие о сверхвторичной и доменной структурах. 5. Четвертичная структура белков, кооперативность функционирования протомеров, Связи, стабилизирующие четвертичную структуру белка. 6. Физико-химические свойства белков. Амфотерность, денатурация и ренатурация белков, коллоидно-осмотические свойства. 7. Простые и сложные белки. Основные группы сложных белков. Белки и пептиды как фармакопрепараты. 8. Структурная организация и свойства ферментов. Сходство и различие ферментативного и неферментного катализа. 9. Специфичность действия ферментов. 10. Ингибирование ферментов, виды ингибирования. Лекарственные вещества ингибиторы ферментов. 11. Классификация и номенклатура ферментов. 12. Зависимость скорости ферментативной реакции от количества фермента, температуры, рН. 13. Зависимость скорости ферментативной реакции от количества субстрата (уравнение Михаэлиса-Ментен), константа Михаэлиса (Кm). 14. Аллостерические ферменты; ковалентная обратимая модификация ферментов (фосфорилирование - дефосфорилирование); ограниченный протеолиз; ассосиациядиссоциация ферментов. 15. Применение ферментов как аналитических реагентов при лабораторной диагностике (определение глюкозы, мочевой кислоты и др.). Ферменты как лекарственные препараты (энзимотерапия). Основные принципы энзимодиагностики. 16. Строение нуклеотидов. Нуклеозид-5’-дифосфаты и 5’-трифосфаты, циклические нуклеотиды, их функции. 17. Строение нуклеиновых кислот. Первичная структура ДНК и РНК. Типы межнуклеотидных связей в полинуклеотидах. 18. Характеристика вторичной структуры ДНК. Типы связей, стабилизирующих двойную спираль ДНК. Комплементарность оснований. 19. Третичная структура ДНК. Структурная организация ДНК в хроматине. 20. Вторичная и третичная структура РНК, ее функциональные виды (м-РНК, т-РНК, рРНК). 21. Роль ДНК в процессе хранения, воспроизведения и передачи генетической информации в клетках. Репликация, ее механизм и значение. 22. Биосинтез РНК (транскрипция), механизм, биологическая роль. 23. Биосинтез белка (трансляция). Последовательность стадий белкового синтеза. Необходимые компоненты трансляции. 24. Особенности структуры и функционирования оперона (транскриптона) в клетках прокариот и эукариот. 25. Общее понятие о метаболизме, анаболизм и катаболизм. Экзергонические и эндергонические реакции. Роль АТФ в метаболизме и функционировании клетки. 26. Основные принципы организации мембранных липидных структур. Молекулярная организация биологических мембран. Липосомы как модельные системы биомембран, их применение в фармации и медицине. 35 27. Трансмембранный перенос веществ: простая и облегченная диффузия, первичноактивный и вторичноактивный транспорт. 28. Дыхательная цепь (цепь переноса электронов), строение и функционирование ферментов дыхательной цепи. 29. Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования. 30. Разобщение окисления и фосфорилирования. Лекарственные вещества как разобщающие агенты. 31. Цепная реакция перекисного окисления липидов и ее значение в физиологии и патологии клетки. Антиоксиданты как лекарственные препараты. 32. Основные углеводы, входящие в состав животных и растительных организмов, их строение, биологические функции. 33. Основные углеводы пищи, их переваривание в желудочно-кишечном тракте. 34. Гликолиз - центральный путь катаболизма глюкозы, анаэробное окончание гликолиза, энергетический баланс, биологические функции. 35. Механизм окислительного декарбоксилирования пирувата полиферментным пируватдегидрогеназным комплексом. 36. Цикл лимонной кислоты: последовательность реакций, характеристика ферментов, его роль как генератора водорода для дыхательной цепи ферментов митохондрий. 37. Катаболизм глюкозы по механизму пентозофосфатного пути, его биологические функции, распространение в организме. 38. Глюконеогенез, обходные реакции необратимых стадий гликолиза, его биологическая роль и регуляция. 39. Распад гликогена - гликогенолиз. Синтез гликогена. Гормональная регуляция этих процессов. 40. Переваривание липидов в желудочно-кишечном тракте. Желчные кислоты, их структура и биологическая роль в переваривании липидов. 41. Транспортные формы липидов. Липопротеидлипаза, ее биологическая роль. 42. Тканевой липолиз, окисление глицерина и жирных кислот. Энергетика и биологическое значение -окисления жирных кислот. 43. Последовательность реакций синтеза жирных кислот при участии мультиферментного комплекса синтетаза жирных кислот. 44. Биосинтез ацилглицеринов и глицерофосфолипидов. Фосфатидная кислота как общий предшественник в синтезе этих групп липидов. Липотропные факторы как лекарственные средства. 45. Холестерин, его структура, роль как предшественника других биологически важных стероидов. 46. Биосинтез холестерина. Ацетил-КоА как структурный предшественник холестерина. 47. Кетоновые тела, их биологические функции. Биосинтез кетоновых тел. 48. Характеристика основных протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта. Проферменты протеиназ и механизм их активации; Субстратная специфичность протеиназ; эндо- и экзопептидазы. 49. Окислительное дезаминирование, его роль, глутаматдегидрогеназа. 50. Трансаминирование: аминотрансферазы, роль фосфопиридоксаля (метаболически активная форма витамина В6). Биологическая роль трансаминирования. 51. Непрямое дезаминирование аминокислот, биологическая роль. 52. Образование и обезвреживание аммиака. Биосинтез мочевины, последовательность реакций. 53. Декарбоксилирование аминокислот, Образование биогенных аминов (гистамин, серотонин, -аминомасляная кислота). Роль биогенных аминов в организме. 54. Обмен фенилаланина и тирозина в различных тканях, нарушения этого обмена (фенилкетонурия, альбинизм, алкаптонурия). 36 55. Распад пуриновых нуклеотидов до конечных продуктов. Подагра, принципы лечения. 56. Распад пиримидиновых нуклеотидов до конечных продуктов. 57. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. 58. Биосинтез пуриновых нуклеотидов. 59. Классификация гормонов. Представление об основных механизмах действия белковопептидных и стероидных гормонов. 60. Витамин В1, его роль в процессах метаболизма. 61. Витамин В2, его роль в процессах метаболизма. 62. Витамин В3, его роль в процессах метаболизма. 63. Витамин В5, его роль в процессах метаболизма. 64. Витамин В6, его роль в процессах метаболизма. 65. Гемоглобин и миоглобин, их биологические функции. Биосинтез гема, его локализация в организме. 66. Транспорт кислорода и диоксида углерода кровью. Механизм Бора. 67. Катаболизм гема, образование желчных пигментов (билирубина), его обезвреживание в печени. Нарушения обмена билирубина (типы желтух). 68. Основные типы реакций первой фазы метаболизма ксенобиотиков. Биологическая роль микросомальных монооксигеназ (цитохром Р-450). 69. Конъюгационная, или синтетическая фаза метаболизма лекарств. Типы реакций конъюгации. 70. Инсулинзависимый и инсулиннезависимый сахарный диабет. Важнейшие изменения гормонального статуса и метаболизма при сахарном диабете. Гликемические кривые, их анализ.