Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Хімія
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ДАНИЛА ГАЛИЦЬКОГО
КАФЕДРА БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДЛЯ ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ
З БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ
(для студентів медичного факультету)
Частина І
ЛЬВІВ 2006
Методичні вказівки підготували:
доц. Фартушок Н. В., доц. Макаренко Т.М., в. о. доц. Коник У. В., ас. Іванків О.Л., ас. Хаврона О. П., ас. Томашевська М. Ф., ас. Федевич Ю. М., ас. Фоменко І. С.
За редакцією акад. УАН, д - р. мед. наук, проф. Склярова О. Я.
Рецензент:
проф. кафедри біоорганічної, біонеорганічної та фармацевтичної хімії Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького проф. Музиченко В. О.
Затверджено на засіданні методичної комісії з хімічних дисциплін та фізики фармацевтичного факультету Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького
від „_____”_____________ 2006 року
протокол № _____
ВСТУП
Біологічна хімія належить до фундаментальних медичних дисциплін. Знання біохімічних процесів, що відбуваються на різних рівнях організації – клітинному, органному, тканинному та цілому організмі – необхідні студентам-медикам як для розуміння метаболічних процесів обміну речовин, енергії, перебігу реакцій розпаду та синтезу, передачі спадкової інформації, процесів, що забезпечують перебіг фізіологічних функцій, так і для інтерпретації біохімічних показників з діагностичною або прогностичною метою у клініці.
Згідно програми з біологічної та біоорганічної хімії, що розроблена на засадах Європейської кредитно-трансферної системи (ECTS) для студентів вищих навчальних закладів освіти України ІІІ – IV рівнів акредитації, біологічна хімія представлена чотирма модулями. Відповідно, кожен модуль включає певну кількість змістовних модулів і навчальних годин: на лекційний курс відведено 40 год.; практичні заняття – 120 год.; самостійну роботу студентів – 50 год., що відповідає 7 кредитам ECTS.
На кожному практичному занятті студенти будуть засвоювати визначений програмою навчальний матеріал, проводити дослідження різних речовин та інтерпретувати їх роль. До кожного змістовного модуля студентам пропонуються теми для індивідуальної самостійної роботи та тести.
Суттєва увага при вивченні біологічної хімії приділяється клінічним аспектам – спадковим та набутим порушенням обміну речовин, ензимопатіям, питанням застосування ензимів як фармпрепаратів, а також патохімічним процесам, які відбуваються при розвитку та перебігу цукрового діабету, атеросклерозу, ревматизму, інфаркту міокарда, захворювань травної системи тощо.
Для покращення засвоєння навчального матеріалу студентам рекомендується використовувати сучасні підручники та посібники, що підготовлені провідними спеціалістами України та працівниками кафедри біохімії Львівського національного медичного університету.
Кінцеві цілі при вивченні навчальної дисципліни „Біологічна та біоорганічна хімія” пов’язані з тим, що студент в своїй майбутній професійній діяльності повинен вміти:
Аналізувати відповідність структури біоорганічних сполук фізіологічним функціям, які вони виконують в організмі людини.
Інтерпретувати особливості фізіологічного стану організму та розвитку патологічних процесів на основі лабораторних досліджень.
Аналізувати реакційну здатність вуглеводів, ліпідів, амінокислот, що забезпечує їх функціональні властивості та метаболічні перетворення в організмі.
Інтерпретувати особливості будови та перетворень в організмі біоорганічних сполук як основи їх фармакологічної дії в якості лікарських засобів.
Інтерпретувати біохімічні механізми виникнення патологічних процесів в організмі людини та принципи їх корекції.
Пояснювати основні механізми біохімічної дії та принципи спрямованого застосування різних класів фармакологічних засобів.
Пояснювати біохімічні та молекулярні основи фізіологічних функцій клітин, органів і систем організму людини.
Аналізувати функціонування ферментативних процесів, що відбуваються в мембранах і органелах для розуміння інтеграції обміну речовин.
Класифікувати результати біохімічних досліджень та зміни біохімічних і ферментативних показників, що застосовуються для діагностики найпоширеніших хвороб людини.
Інтерпретувати значення біохімічних процесів обміну речовин та його регуляції в забезпеченні функціонування органів, систем та цілісного організму людини.
Підготовка методичних вказівок базується на засадах програми з навчальної дисципліни „Біологічна та біоорганічна хімія” (Київ, 2005) з врахуванням особливостей викладання на кафедрі біохімії ЛНМУ імені Данила Галицького.
МОДУЛЬ 2. ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ МЕТАБОЛІЗМУ
Тематичний план практичних занять з модуля 2
№ п/п
Тема занять
Кіл-сть годин
Кіл-сть балів
1.
Контроль початкового рівня знань. Предмет і завдання біохімії. Мета і методи проведення біохімічних досліджень; їх обґрунтування та клініко-діагностичне значення.
3
14
2.
Дослідження будови та фізико-хімічних властивостей білків-ферментів. Засвоєння методів виявлення ферментів у біологічних об’єктах.
3
14
3.
Визначення активності ферментів, дослідження механізму їх дії та кінетики ферментативного каталізу.
3
14
4.
Дослідження регуляції ферментативних процесів та аналіз механізмів виникнення ензимопатій. Медична ензимологія.
3
14
5.
Дослідження ролі кофакторів та коферментних вітамінів у прояві каталітичної активності ферментів.
3
14
6.
Обмін речовин і енергії. Дослідження функціонування циклу трикарбонових кислот.
3
14
7.
Дослідження процесів біологічного окиснення, окисного фосфорилування та синтезу АТФ.
3
14
8.
Дослідження дії інгібіторів та роз’єднувачів окисного фосфорилування.
3
14
Індивідуальна самостійна робота студентів
8
9.
Підсумковий модульний контроль
3
80
Разом
27
200
Завдання для самостійної роботи студентів (СРС)
№ п/п
Тема
Кіль-сть годин
Підготувати реферат з історії розвитку біохімії: становлення біохімії як науки, основоположні відкриття в галузі структури та функціональної ролі білків і нуклеїнових кислот, напрями розвитку сучасної біохімії.
1
1.
Підготовка до практичних занять:
1.1
Набути практичні навички з регуляції метаболізму:
Підготовка матеріалу (біологічні рідини, клітини, субклітинні органели) до проведення біохімічних досліджень.
0,5
Побудови графіків залежності швидкості ферментативної реакції від концентрації субстрату, змін рН середовища та температури.
0,5
Пояснювати механізм перетворення субстрату за каталітичної дії ферментів.
0,5
Написання структурних формул коферментних вітамінів та пояснювати механізм утворення їх біологічно активних (коферментних) форм.
1
Пояснювати механізм протікання ферментативних реакцій за участю коферментів.
1
1.2
Набути практичні навички з молекулярних основ біоенергетики:
Відтворення послідовних етапів спільних шляхів катаболізму білків, вуглеводів та ліпідів.
0,5
Написання послідовності реакцій перетворення інтермедіатів в циклі трикарбонових кислот.
0,5
Малювати схему та пояснювати будову і механізм дії ланцюга транспорту електронів.
0,5
Пояснювати на основі положень хеміоосмотичної теорії механізм спряження, окиснення та фосфорилування, синтезу АТФ в дихальному ланцюгу.
1
2.
Індивідуальна СРС за вибором (індивідуальне завдання) – по темам рефератів, що представлені у змістовних модулях.
1
3.
Підготовка до підсумкового контролю засвоєння модуля 2.
3
Разом
10
При засвоєнні теми за традиційною системою студенту присвоюються бали: „5” – 14 балів, „4” – 10 балів, „3” – 5 балів, „2” – 0 балів.
Максимальна кількість балів за поточну навчальну діяльність студента – 120.
Студент допускається до підсумкового модульного контролю за умов виконання навчальної програми та у разі, якщо за поточну навчальну діяльність він набрав не менше не менше 44 балів (4 ×·10 = 40) + 4 (мінімальна кількість балів за індивідуальну самостійну роботу) = 44 балів.
Підсумковий тестовий контроль зараховується студенту, якщо він демонструє володіння практичними навичками та набрав при виконанні тестового контролю теоретичної підготовки не менше 50 балів.
МОДУЛЬ 2. ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ МЕТАБОЛІЗМУ.
Змістовий модуль № 5. Вступ у біохімію. Біохімічні компоненти клітин.
Тема № 1. Предмет і завдання біохімії. Мета і методи проведення біохімічних досліджень; їх обґрунтування і клініко-діагностичне значення.
Мета заняття: Ознайомити студентів з предметом і завданням біологічної хімії та її практичним використанням, методами біологічних досліджень, які використовуються в клінічній практиці.
Оволодіти деякими фізико-хімічними методами досліджень біологічно важливих речовин, а також ознайомитися з апаратурою, що використовується в біохімії. Отримання результатів біохімічних досліджень необхідно для пояснення механізмів функціонування органів і тканин у нормі та при патології, для постановки діагнозу, моніторингу перебігу захворювання та ефективності лікування. Знати фактори, дія яких призводить до похибки біохімічних досліджень.
Актуальність теми: Біохімія – це наука, яка вивчає хімічний склад живих організмів, будову, властивості, локалізацію та роль наявних у них сполук, шляхи їх виникнення і перетворення, а також притаманні живій клітині хімічні процеси, які в сукупності забезпечують обмін речовин й перетворення енергії.
Через біохімію лежить шлях до розв’язання основних питань природознавства і медицини, зокрема, проблеми синтезу білків, довголіття.
У біохімічних дослідженнях використовуються сучасні фізико-хімічні, фізичні та математичні методи. Біохімічні показники використовуються для діагностики, лікування та профілактики захворювань.
Конкретні завдання:
Знати етапи та закономірності становлення біохімії як фундаментальної медико-біологічної науки та навчальної дисципліни;
Знати принципи методів біохімічних досліджень функціонального стану організму людини в нормі та при патології;
Використовувати результати біохімічного аналізу для оцінки стану певних ланок обміну речовин;
Вміти визначати оптичну густину забарвлених розчинів при різних довжинах хвиль на фотоелектроколориметрі. Правильно інтерпретувати отримані результати.
Теоретичні питання
Предмет і завдання біохімії. Основні напрямки та розділи біохімії: статична, динамічна, функціональна біохімія, медична та клінічна біохімія.
Біохімія як фундаментальна медико-біологічна наука. Історія розвитку, наукові біохімічні школи, значення в системі вищої медичної освіти.
Внесок вчених кафедри біохімії Львівського державного медичного університету в розвиток біологічної хімії.
Досягнення біохімії, молекулярної біології, біотехнології та генної інженерії у встановлені молекулярних механізмів патогенезу хвороб, діагностиці і лікуванні основних захворювань людини: серцево-судинних, онкологічних, інфекційних тощо.
Хімічний склад живого організму. Характерні риси живої матерії: обмін речовин й енергії та їх зв’язок із зовнішнім середовищем.
Структурні елементи прокаріотичних та еукаріотичних клітин, їх фракційне розділення методом ультрацентрифугування. Біомолекули, їх біохімічні функції.
Основні методи біохімічних досліджень:
осадження речовин з розчину, висолювання білків
оптичні методи в біохімії (фотоелектроколориметрія, спектрометрія, спектрофотометрія, флюоресцентний аналіз)
електрофорез (горизонтальний, диск-електрофорез, ізоелектричне фокусування, імуноелектрофорез)
хроматографія (афінна, іонообмінна, тонкошарова, газова, гель-хроматографія)
полярографія
манометричний та радіоізотопний методи
імуноферментні методи
Мета проведення біохімічних лабораторних досліджень.
Критерії оцінки використаних методів лабораторних досліджень.
Матеріал для лабораторних діагностичних досліджень.
Принципи забору та збереження матеріалу для лабораторних досліджень.
Помилки, що мають місце під час проведення лабораторних досліджень.
Наукові напрямки роботи кафедри біохімії
Більше, ніж 100 років пройшло з часу створення кафедри біологічної хімії Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького. Її очолив професор Станіслав Бондзінський, який розгорнув велику педагогічну і наукову діяльність.
Темою наукової роботи кафедри були так звані оксипротеїнові кислоти – продукти білкового характеру, які в невеликій кількості виділяються з сечею, а також дослідження жовчних пігментів і продуктів їх обміну.
З 1922 року кафедрою завідував професор Яків Парнас. Під його керівництвом було вивчено ряд актуальних питань біохімії, зокрема досліджені процеси анаеробного обміну вуглеводів, який у сучасній біохімічній літературі названо теорією Ембдена-Мейєргофа-Парнаса. Під його керівництвом кафедра активно включилась у вивчення процесів обміну аденілової кислоти в м’язах та її роль в утворенні аміаку. Я. Парнас вперше застосував радіоактивні ізотопи в біохімічних дослідженнях.
У 1944 році завідувачем кафедри став професор Богдан Собчук. Основні напрямки наукової роботи кафедри під його керівництвом – обмін вуглеводів у злоякісних пухлинах та дія оксиду вуглецю (II) на гемові білки, а також вивчення біохімічних процесів при різних патологіях організму людини.
З 1974 року кафедрою керував професор Михайло Шлемкевич. Під його керівництвом на кафедрі біохімії у тісній співпраці з кафедрою онкології вивчали індивідуальну чутливість ракових пухлин шлунка людини при застосуванні хіміотерапії; досліджували механізми розвитку їх резистентності при цьому; вивчали особливості нуклеїнового і вуглеводного обмінів у злоякісних клітинах. У дослідженнях були використані фармацевтичні препарати, мічені радіоактивними ізотопами.
На кафедрі проводились також експерименти з метою вивчення змін у вуглеводному та нуклеїновому обмінах при отруєнні чадним газом, були запропоновані нові методи вивчення монооксиду вуглецю в повітрі, карбоксигемоглобіну в крові.
З 1995 року кафедру очолив професор Михайло Тимочко. Основними напрямками робіт, що здійснювались під його керівництвом, були вивчення впливу шкідливих екологічних факторів на функції органів травної системи, дослідження ролі енергетичного обміну в патогенезі хронічних захворювань печінки, серцево-судинної системи, визначення ступеня ризику в абдомінальній та ендокринній хірургії, визначення рівня інтоксикації у онкологічних хворих, вивчення процесів пероксидації ліпідів та стану антиоксидантної ситеми в експерименті та клініці.
З 1998 року кафедрою завідує професор Олександр Скляров. На кафедрі проводяться дослідження по вивченню впливу стресу на цитопротективні та ульцерогенні механізми слизової оболонки органів травної системи, метаболічні та іонно-транспортні процеси, вплив екзоекологічних факторів на ендоекологічний стан внутрішнього середовища, розробка нових методів біохімічних досліджень та критеріїв при діагностиці різних захворювань.
Практична робота
Визначення оптичної густини забарвлених розчинів у залежності від їх концентрації.
Кожна речовина має свій спектр поглинання з максимумом при певній довжині хвилі. Тому концентрації розчинів різних речовин вимірюють при довжині хвилі, що відповідає максимуму поглинання.
Дослід 1. Виміряти оптичну густину (А) розчину, що містить різну кількість фосфору.
Принцип методу. Фосфати в розчині сульфатної кислоти утворюють з молібдатами фосфорно-молібденові комплекси, які відновлюються до молібденової сині. Кількість фосфатів визначають колориметрично (за інтенсивністю забарвлення) за реакцією утворення комплексної фосфорно-молібденової кислоти та її відновлення до молібденової синьки.
Матеріальне забезпечення: стандартний розчин фосфору 0,32 ммоль /1мл, молібденовий реактив, пробірки, піпетки, фотоелектроколориметр (ФЕК).
Хід роботи: У п’ять пробірок додають розчини у кількостях, наведених нижче в таблиці:
№
п/п
Назва реактивів
№ пробірки
1
2
3
4
5
1
Стандартний розчин фосфору 0,32 ммоль /1мл
-
0,5
1,0
2,0
3,0
2
Дистильована вода
5,0
4,5
4,0
3,0
2,0
3
Молібденовий реактив
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
4
Концентрація фосфору, ммоль/мл
0
0,16
0,32
0,64
0,97
5
Оптична густина
Розчини змішують і не раніше, ніж через 2 хв, але не пізніше, ніж через 5 хв, вимірюють величину оптичної густини на ФЕКу, використовуючи червоний світлофільтр. За результатами вимірювань будують графік залежності оптичної густини від концентрації фосфору в ммоль/мл.
Зробити висновок. Пояснити вплив концентрацій речовин на величину оптичної густини.
Дослід 2. Визначення наявності білків у розчині методом осадження сульфосаліциловою кислотою.
Принцип методу. Білки легко осаджуються із водного розчину мінеральними, органічними кислотами та солями важких металів. Денатурація і осадження білка кислотами обумовлюється нейтралізацією поверхневого заряду колоїдних частинок білка, руйнуванням гідратаційної оболонки білкових молекул та утворенням комплексних солей білка з кислотами. Важкі метали утворюють стійкі комплекси з SH-групами білків, що викликає зміни структури та втрату розчинності білка. Особливо чутливою реакцією на наявність білка в розчині є осадження трихлороцтовою та сульфосаліциловою кислотою (чутливість останньої реакції складає 1:50000). Крім того, сульфосаліцилова кислота поряд з високомолекулярними білками, здатна осаджувати низькомолекулярні білки та продукти розпаду білків – поліпептиди і олігопептиди.
Матеріальне забезпечення: пробірки, розчин білка, 20 %-ний розчин сульфосаліцилової кислоти.
Хід роботи: У пробірку наливають 1,0 мл досліджуваного розчину білка та додають 3 – 5 крапель 20 %-го розчину сульфосаліцилової кислоти. Спостерігають за утворенням осаду білка.
Клініко-діагностичне значення. Реакція з сульфосаліциловою та трихлороцтовою кислотами використовується для якісного та кількісного визначення білка в сечі.
Здатність білка міцно зв’язувати іони важких металів використовується в клінічній практиці. Білок використовують як протиотруту при отруєннях солями ртуті, свинцю тощо. У разі отруєння солями важких металів хворому дають велику кількість білка (яєчного білка або молока). В шлунку утворюються нерозчинні комплекси металів з білками, внаслідок чого припиняється всмоктування отрути в кров, послаблюється інтоксикація та посилюється їх виведення з організму.
Дослід 3. Кількісне визначення білка в досліджуваному розчині шляхом вимірювання оптичної густини колориметричним методом (Біуретова реакція).
Принцип методу. Біуретова реакція – характерна реакція на сполуки, що містять в своєму складі не менше двох пептидних зв’язків. Такі сполуки в лужному середовищі утворюють з міді сульфатом (мідним купоросом) комплекс, забарвлений у рожево-фіолетовий колір. В утворенні цього комплексу беруть участь пептидні зв’язки в енольній формі. Біуретова реакція служить доказом наявності пептидних зв’язків у білках та пептидах.
Матеріальне забезпечення: сироватка крові, калій-натрій виннокислий, міді сульфат, 0,9 % розчин NаCl, 10 % розчин NaOH, мірні пробірки, піпетки на 1, 2 і 10 мл, ФЕК, біуретовий реактив: 0,15 г CuSO4· 5 Н2О; 0,6 г калію-натрію виннокислого і 50 мл Н2О. Суміш перемішують і додають 30 мл 10 % розчину NаОН, 0,1 г калію йодиду і доводять водою до об’єму 100 мл (зберігають у холодильнику в запарафінованому посуді).
Хід роботи: У першу пробірку вносять 0,1 мл 0,9 % розчину NаCl (контроль), у другу – 0,1 мл стандартного розчину білка (50 г/л), у третю, четверту і п’яту пробірки – по 0,1 мл досліджуваного розчину білка (задачі). У кожну пробірку додають по 5 мл біуретового реактиву, перемішують і через 30 хв визначають екстинкцію за допомогою фотоелектроколориметра в кюветах товщиною 10 мм при червоному світлофільтрі (750 нм) проти контрольного розчину. Поява фіолетового забарвлення (біуретова реакція) свідчить про наявність у розчині білка чи поліпептидів. Інтенсивність забарвлення змінюється залежно від концентрації білка в розчині.
Розрахунок проводять за формулою:
Х= (С ( Аі) / Аст, де:
Х – концентрація речовин у дослідній пробі, г/л;
С – концентрація речовин у стандартному розчині;
Аі – екстинкція досліджуваного розчину;
Аст – екстинкція стандартного розчину білка.
Пояснити отриманий результат. Зробити висновок. Вказати на властивості білків утворювати в лужному середовищі з CuSO4 комплекс рожево-фіолетового забарвлення.
Кількісно загальний білок можна визначати в сироватці або плазмі крові за допомогою тестового набору реактивів напівавтоматичним біохімічним аналізатором „Stat Faх 1904 plus”.
Клініко-діагностичне значення. Для кількісного визначення білків у біологічному матеріалі найчастіше застосовують фотоколориметричні та спектрофотометричні методи, у деяких випадках застосовують фотонефелометричні методи, а також визначення білка за вмістом загального нітрогену (азотометрія).
У клініко-біохімічних лабораторіях для встановлення діагнозу захворювання проводять визначення концентрації білків у біологічних рідинах організму (крові, сечі, спинномозковій рідині, ексудатах). У нормі вміст загального білка у сироватці крові дорівнює у дорослих 65-85 г/л (6,5-8,5 г %), у дітей до 6 років 56-85 г/л (5,6-8,5 г %).
Колориметричні методи визначення кількості білка базуються на „кольорових” реакціях на функціональні групи білків: біуретова реакція; мікрометод визначення кількості білка за допомогою реактива Бенедикта; метод Лоурі; метод Лоурі в модифікації Святкіна (метод використовують для визначення вмісту білка в препаратах з підвищеним вмістом ліпо- і глікопротеїнів); метод Флореса.
Ультраспектрофотометричний метод визначення кількості білка базується на здатності ароматичних радикалів тирозину, триптофану і меншою мірою – фенілаланіну білка поглинати ультрафіолетове світло з максимумом поглинання при 280 нм.
Визначення вмісту білка сироватки крові рефрактометричним методом, основаним на неоднаковій здатності різних середовищ заломлювати промінь світла, що проходить через них. Відношення синуса кута падіння світла до синуса кута заломлення є постійною величиною і називається показником заломлення. Величина показника заломлення сироватки крові залежить, головним чином, від вмісту в ній білка. Для визначення показника заломлення використовують спеціальні прилади – рефрактометри.
Контроль виконання лабораторної роботи
1. Назвати оптичні методи дослідження, які використовуються в клінічній біохімії:
А. Фотоелектроколориметричні
В. Афінна хроматографія
С. Флюоресцентний аналіз
D. Полярографія
Е. Імуноферментний аналіз
2. Для виявлення функціональних груп (-SH, -NH2, імідазольних) у білках, ферментах використовують такі методи дослідження:
А. Електрофорез
В. Люмінесцентний аналіз
С. Іонообмінну хроматографію
D. Полярографію
Е. Імуноферментний аналіз
3. Вказати метод, який найбільш доцільно використати для фракціонування білків:
А. Люмінесцентний аналіз
В. Електрофорез
С. Іонообмінну хроматографію
D. Полярографію
Е. Імуноферментний аналіз
4. З біологічної рідини шляхом висолювання виділили білок, який буде використаний для лікування. Яким методом можна звільнити його від низькомолекулярних домішок?
А. Секвенацією
В. Денатурацією
С. Висолюванням
D. Електрофорезом
Е. Діалізом
5. У сироватці крові хворого на пієлонефрит виявлено зміни у співвідношенні білкових фракцій. Вкажіть, яким методом можна розділити на фракції білки плазми крові?
Приклади тестів „Крок-1”
1. Для кількісного розділення і визначення відносного вмісту кожної амінокислоти в гідролізаті білків використовують:
А. Електрофорез
В. Розподільну хроматографію
С. Іонообмінну хроматографію
D. Ультрацентрифугування
Е. Гель-фільтрацію
2. Лікар призначив пацієнту аналіз білкових фракцій крові. В лабораторії був використаний метод електрофорезу. Яка властивість білків дає змогу застосовувати даний метод?
А. Здатність до набухання
В. Оптична активність
С. Високий онкотичний тиск
D. Наявність електричного заряду
Е. Висока в’язкість
3. В клініку доставлено хворого у важкому стані після отруєння солями плюмбуму. Яка з перелічених речовин може застосовуватися як акцептор плюмбуму і таким чином зменшувати інтоксикацію організму?
А. Вода
В. Аналгетики
С. Розчин білка
D. Розчин глюкози
Е. Фізіологічний розчин
Індивідуальна самостійна робота студентів
1. Історія розвитку біохімії: становлення біохімії як науки, напрямки розвитку сучасної біохімії.
2. Основоположні відкриття в галузі структури та функціональної ролі білків і нуклеїнових кислот.
Література
Основна:
Біохімічний склад рідин організму та їх клініко – діагностичне значення. Довідник / За ред. Склярова О.Я. – Київ: Здоров’я, 2003. – 192 c.
Губський Ю. І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 508 с.
Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – 744 с.
Практикум з біологічної хімії / За ред. О.Я. Склярова. – К.: Здоров’я, 2002. – С. 3 – 46.
Біологічна хімія. Тести та ситуаційні задачі. / За ред. О.Я. Склярова. – Львів: Світ, 2006. – 271 с.
Додаткова:
Ангельскі С., Якубовскі З., Домінічак М. Г. Клінічна біохімія. – Сопот, 1998. – 451 с.
Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – 528 с.
Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача. – Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994. – 384 с.
Владика А. Особливості визначення загального білка сироватки крові // Клініко-лабораторна діагностика. – 1995. – № 3. – С. 10-12.
Клиническая биохимия: Учебное пособие для вузов / Бочков В.Н., Добровольский А.Б., Кушлинский Н.Е. и др. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. – 521 с.
Кучеренко М. Є., Бабенюк Ю. Д., Войціцький В. М. Сучасні методи біохімічних досліджень. – Київ: Фітосоціоцентр, 2001. – 424 с.
Строев Е .А. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1986. – 479 с.
Змістовий модуль № 6. Ферменти та коферменти. Регуляція метаболізму.
Тема № 2. Дослідження будови та фізико-хімічних властивостей білків-ферментів. Засвоєння методів виявлення ферментів у біологічних об’єктах.
Мета заняття: Засвоїти принципи організації та загальні властивості ферментів. Оволодіти методом визначення активності амілази слини і на її прикладі вивчити вплив температури та рН середовища на активність ферментів.
Актуальність теми: Ферменти – це біологічні каталізатори білкової природи, які забезпечують прискорення і координацію численних метаболічних процесів в живих організмах. Існують тисячі ферментів, які каталізують окремі хімічні перетворення або групи споріднених реакцій. Ферменти розрізняються за своєю будовою, наявністю небілкових компонентів, локалізацією, різними фізико-хімічними та каталітичними властивостями. Активність ферментів може змінюватись в широких межах в залежності від численних внутрішніх та зовнішніх факторів.
Конкретні завдання:
Трактувати біохімічні закономірності будови та функціонування різних класів ферментів.
На основі розуміння фізико-хімічних властивостей білків-ферментів пояснювати залежність активності ферментів від рН середовища, температури та інших факторів.
Аналізувати активність ферментів плазми крові залежно від їх внутрішньоклітинної та тканинної (органної) локалізації.
Аналізувати методи виявлення активності ферментів з метою їх оптимального застосування в клініко-лабораторному аналізі.
Теоретичні питання
Ферменти як біологічні каталізатори реакцій обміну речовин.
Фізико-хімічні властивості білків-ферментів: електрохімічні (поверхневий заряд молекули) властивості, розчинність, термодинамічна стабільність білкових молекул-ферментів, осадження, денатурація, взаємодія з лігандами та її функціональне значення.
Прості та складні білки-ферменти, простетичні групи складних білків-ферментів (кофактори, коферменти).
Будова ферментів: активний, регуляторний (алостеричний) центри.
Рівні структурної організації ферментів. Мультиферментні комплекси, ферментативні ансамблі, поліфункціональні ферменти, їх переваги.
Номенклатура та класифікація ферментів. Типи реакцій, що каталізують окремі класи ферментів.
Властивості ферментів:
залежність активності ферментів від рН середовища;
залежність активності ферментів від температури.
Специфічність ферментів.
Внутрішньоклітинна локалізація ферментів.
Тканинна (органна) специфічність ферментів.
Методи визначення ферментів у біологічних об’єктах (кров, слина, сеча, окремі тканини).
Практична робота
Дослід 1. Виявлення амілази в слині (реакція з йодом).
Принцип методу. Амілаза відноситься до класу гідролаз – ферментів, що каталізують розрив хімічних зв’язків з приєднанням молекули води. Амілаза слини каталізує гідроліз крохмалю (розрив глікозидних зв’язків) через стадію утворення декстринів до дисахариду мальтози, про що свідчить реакція на крохмаль з йодом та реакція Тромера на мальтозу. Крохмаль утворює з йодом синє забарвлення і не дає забарвлення в реакції Тромера, оскільки не містить вільних альдегідних груп. Мальтоза містить вільну альдегідну групу, а тому її можна виявити за допомогою проби Тромера.
Матеріальне забезпечення: 0,5 % розчин крохмалю, 0,1 % І2 в КІ, 10 % розчин NaOH, 5 % розчин CuSO4, дистильована вода, газовий пальник, пробірки, піпетки, штатив.
Хід роботи. Для одержання розведеної слини ротову порожнину злегка прополіскують водою, набирають нову порцію дистильованої води і прополіскують нею рот протягом 1-2 хв. Зібрану в пробірку рідину використовують для аналізу.
Щоб переконатись у тому, що крохмаль з йодом дає синє забарвлення, в пробірку вносять 10 крапель розчину крохмалю та додають 2 краплі розчину I2 в KI. Спостерігають позитивну реакцію.
У штатив ставлять 10 пробірок і наливають у кожну по 2 мл дистильованої води та додають по одній краплі розчину І2 в KI.
В окрему пробірку наливають 5 мл 0,5 % розчину крохмалю, додають 1 мл розведеної слини, вміст пробірки перемішують і спостерігають опалесценцію. З цієї пробірки кожних 60 секунд відбирають по 0,5 мл рідини і вносять по черзі в пробірки № 1, 2, 3 і т.д., що були заготовлені з розчином І2 в KI. Якщо після першого перенесення в пробірці спостерігають фіолетове або червоне забарвлення, то інтервал між перенесенням скорочують до 30 секунд.
Якщо чергова проба не змінює жовтого кольору розчину йоду, гідроліз крохмалю вважається закінченим. Відзначають час. Спостерігають зникнення опалесценції розчину в процесі гідролізу. Через 10 хв проводять пробу Тромера.
Для проведення проби Тромера до вмісту пробірки з реактивною сумішшю додають рівний об’єм 10 % розчину NaOH і 5-7 крапель 5 % розчину CuSO4. Вміст пробірки перемішують до зникнення помутніння. Верхню частину пробірки обережно нагрівають на відкритому вогні до кипіння, реакція Тромера повинна бути позитивною, що відзначають за появою жовто-червоного осаду.
Пояснити отриманий результат. Зробити висновок.
Дослід 2. Дослідження термолабільності амілази слини.
Принцип методу. Метод базується на здатності крохмалю при взаємодії з йодом утворювати синє забарвлення. Продукт розщеплення крохмалю – мальтоза – з йодом забарвлення не дає і її можна виявити при допомозі проби Тромера.
Матеріальне забезпечення: 0,5 % р-н крохмалю, 0,1 розчин І2 в KІ, 10 % р-н NaOH, 5 % р-н CuSO4, розведена слина, газовий пальник, водяна баня, холодна вода (лід), штатив з пробірками, піпетки.
Хід роботи. У пробірку вносять 2 мл розведеної слини і кип’ятять на відкритому вогні протягом 2 хв. Вміст пробірки охолоджують. В три інші пробірки вносять по 5 мл 0,5 % р-ну крохмалю. В пробірку № 1 додають прокип’ячену слину, а в пробірки № 2 і № 3 по 2 мл розведеної непрокип’яченої слини. Пробірку № 2 ставлять на 10 хв на водяну баню при температурі 37(С. Пробірку № 3 поміщають на 10 хв у холодну воду. Після інкубації вміст кожної пробірки розділяють порівну. До відібраних проб додають по 3-5 крапель р-ну І2 в KІ і спостерігають за зміною забарвлення. З пробами, що залишилися проводять реакцію Тромера (див. дослід № 1).
Пояснити отриманий результат. Зробити висновок.
Дослід 3. Вивчення специфічності дії амілази слини та сахарази дріжджів.
Принцип методу. Специфічність дії є однією з найбільш характерних властивостей ферментів і полягає в тому, що кожен фермент діє на певний субстрат чи групу субстратів, які мають подібну структуру. Розрізняють абсолютну, відносну (групову) та стереохімічну специфічність. Висока специфічність ферментів обумовлена їх білковою природою та структурою активного центру.
Амілаза слини розщеплює крохмаль до дисахариду – мальтози і не діє на дисахарид – сахарозу, сахараза розщеплює сахарозу на глюкозу та фруктозу і не діє на крохмаль. Ступінь гідролізу субстратів оцінюють за результатами реакції Тромера. Мальтоза містить вільну альдегідну групу, а тому утворює забарвлення з реактивом Троммера, а сахароза не містить вільної альдегідної групи, тому не дає реакції.
Матеріальне забезпечення: 1 % р-н крохмалю, препарат сахарази дріжджів, 1 %-го розчин сахарози, 0,1 розчин І2 в KІ, 10 % р-н NaOH, 5 % р-н CuSO4, розведена слина, газовий пальник, водяна баня, штатив з пробірками, піпетки.
Хід роботи. Специфічність амілази: в дві пробірки поміщають по 1 мл розведеної в два рази слини. В пробірку № 1 додають 2 мл 1 %-го розчину крохмалю, в пробірку № 2 – 2 мл 1 %-го розчину сахарози. Обидві пробірки ставлять в термостат при t=37(C на 15 хв. Після закінчення інкубації в обох пробірках проводять реакцію Тромера.
Специфічність сахарази дріжджів: в дві пробірки поміщають по 1 мл препарату сахарази дріжджів. В пробірку № 3 додають 2 мл 1 %-го розчину сахарози, в пробірку № 4 – 2 мл 1 %-го розчину крохмалю. Обидві пробірки ставлять в термостат при t = 37(C на 15 хв. Після закінчення інкубації в обох пробірках проводять реакцію Тромера.
Результати проведеного експерименту заносять в таблицю:
№
пробірки
Фермент
Субстрат
Реакція Тромера
1
2
3
4
За результатами проведеного експерименту зробити висновки.
Клініко-діагностичне значення. Амілаза синтезується переважно в слинних та підшлунковій залозах. Підвищення активності амілази в крові спостерігається при панкреатиті, перитоніті, тромбозі судин, внаслідок введення в організм ряду фізіологічно активних сполук, зокрема морфіну, кодеїну, кортикотропіну (АКТГ) та кортизолу.
Підвищення активності амілази слинних залоз спостерігається при стоматиті, невралгії лицевого нерва, нирковій недостатності, паркінсонізмі. Зниження активності амілази крові спостерігається при психічних захворюваннях, анацидних порушеннях. Зниження вмісту амілази в слині має місце при гіпосалівації, запаленні слинних залоз, тощо.
Дослід 4. Дослідження впливу рН середовища на активність амілази слини.
Принцип методу. Метод ґрунтується на здатності крохмалю при взаємодії з йодом утворювати синє забарвлення за умов оптимального для амілази рН середовища. Продукт розщеплення крохмалю – мальтоза – з йодом забарвлення не дає і її можна виявити за допомогою проби Тромера.
Матеріальне забезпечення: 0,5 % р-н крохмалю, 0,1 н розчин I2 в KI, 10% р-н NaOH, 5 % р-н CuSO4, розведена слина, газовий пальник, водяна баня, штатив з пробірками, піпетки.
Хід роботи. У три пробірки вносять по 2 мл 0,5 %-го р-ну крохмалю. У першу додають 2 мл фосфатного буферу з рН 5,0, у другу – з рН 7, а в третю – з рН 9. В кожну з пробірок вносять по 1 мл розведеної слини і поміщають їх у водяну баню при температурі 37°С.
Після інкубації вміст кожної пробірки ділять порівну. До перших фракцій додають по 3-5 краплі р-ну І2 в KI і спостерігають за зміною забарвлення. З фракціями, що залишилися проводять пробу Тромера (див. дослід № 1).
Пояснити отриманий результат. Зробити висновок.
Контроль виконання лабораторної роботи
1. Що відбувається з ферментами за умов високої температури?
А. Гідроліз
В. Денатурація
С. Утворення фермент-субстратного комплексу
D. Блокування активного центру
Е. Порушення первинної структури
2. Встановити співвідношення Ферменти – Специфічність дії:
А. Хімотрипсин 1 – стереоспецифічність
В. Уреаза 2 – групова специфічність
С. Фумараза 3 – абсолютна специфічність
D. Пепсин
Е. Сахараза
3. Пригнічення швидкості ферментативної реакції при надмірній концентрації субстрату пов’язане з:
А. Блокуванням алостеричного центра
В. Денатурацією ферменту
С. Насиченням алостеричних центрів
D. Насиченням активного центру
Е. Підвищенням температури середовища
4. Роль активного центру полягає у:
А. Регуляції активності ферментів
В. Прикріпленні ферментів до мембран
С. Зв’язуванні та перетворенні субстратів
D. Взаємодії ферментів між собою
Е. Зв’язуванні алостеричних ефекторів
5. Фермент здійснює перенос структурного фрагменту від одного субстрату до іншого з утворенням двох продуктів. Назвіть клас цього ферменту.
Трансферази
Ізомерази
Оксидоредуктази
Лігази
Гідролази
6. У чому полягає небезпека надмірного підвищення температури тіла?
7. Для збереження трансплантантів їх заморожують. Обґрунтуйте такі дії.
8. Поясніть термолабільність ферментів на прикладі визначення амілази слини, яка була попередньо нагріта або охолоджена, та амілази слини, яка не була попередньо оброблена.
9. У хворого розвинувся метаболічний ацидоз. Як це вплине на активність внутрішньоклітинних ферментів?
10. У деяких людей відсутні гени, які кодують фермент лактазу. Поясніть, чому при вживанні такими людьми свіжого молока спостерігаються розлади шлунково-кишкового тракту.
11. Доведіть білкову природу ферментів біуретовою реакцією, реакцією Фоля, методом формол-титрування за Серенсеном. Поясніть принципи цих методів.
12. Намалюйте графік залежності швидкості ферментативних реакцій від зміни рН середовища за результатами визначення активності амілази слини.
Приклади тестів „Крок-1”
1. У хворого з болями у животі виявили високу амілазну активність у крові та сечі. Який патологічний процес супроводжують ці зміни?
А. Гепатит
В. Панкреатит
С. Перфоративна виразка шлунка
D. Гострий гастрит
Е. Жовчокам’яна хвороба
2. Після додавання витяжки з підшлункової залози в пробірку з розчином крохмалю, відмічено відсутність синього забарвлення в пробі з розчином йоду, що свідчило про гідроліз крохмалю. Під впливом якого ферменту підшлункової залози це відбулося?
А. α-Амілази
В. Хімотрипсину
С. Ліпази
D. Альдолази
Е. Трипсину
3. У слині міститься фермент, здатний руйнувати α-l,4-глікозидні зв’язки в молекулі крохмалю. Назвіть цей фермент.
A. α-Амілаза
B. Фосфатаза
C. Фруктофуранозидаза
D. β-Галактозидаза
Е. Лізоцим
4. Важливим ферментом слини є лужна фосфатаза. До якого класу ферментів вона належить?
А. Оксидоредуктаз
В. Трансфераз
С. Гідролаз
D. Ліаз
Е. Лігаз
5. Зниження активності якого ферменту слини служить показником гіпофункції привушної залози?
А. Фосфоглюкомутази
В. Мальтази
С. Лізоциму
D. Амілази
Е. Глюкокінази
Індивідуальна самостійна робота студентів
1. Мультиферментні комплекси, особливості будови та каталізу.
2. Використання ферментів у біохімічних дослідженнях.
Література
Основна:
Біохімічний склад рідин організму та їх клініко – діагностичне значення. Довідник / За ред. Склярова О.Я. – Київ: Здоров’я, 2003. – 192 c.
Губський Ю. І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 508 с.
Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – 744 с.
Практикум з біологічної хімії / За ред. О.Я. Склярова. – К.: Здоров’я, 2002. – С. 3 – 46.
Біологічна хімія. Тести та ситуаційні задачі. / За ред. О.Я. Склярова. – Львів: Світ, 2006. – 271 с.
Додаткова:
Ангельскі С., Якубовскі З., Домінічак М. Г. Клінічна біохімія. – Сопот, 1998. – 451 с.
Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – 528 с.
Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. – Москва: Мир, 2000. – 470 с.
Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. – Москва: Мир, 2004. – С. 63-71, 79-83.
Тема № 3. Визначення активності ферментів, дослідження механізму їх дії та кінетики ферментативного каталізу.
Мета заняття: На прикладі пептидаз панкреатину і амілази слини показати каталітичну роль ферментів у хімічних перетвореннях. Засвоїти методику визначення активності пептидаз і амілази слини та оцінити їх клініко-діагностичне значення.
Актуальність теми: Знання механізму дії ферментів та кінетики ферментативного каталізу лежить в основі розуміння метаболічних процесів у клітинах, тканинах та органах організму, що важливо для засвоєння перебігу хімічних перетворень і застосування ферментних препаратів, їх інгібіторів у практичній медицині.
Конкретні завдання:
Пояснювати механізм дії ферментів на основі спорідненості ферменту до субстрату та процесів, що перебігають у фермент-субстратному компле...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора