К практикуму по биологической химии

Скачать 3.04 Mb.

Название	К практикуму по биологической химии
страница	1/35
Тип	Учебно-методическое пособие

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Учебно-методическое пособие

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 35

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ

РУКОВОДСТВО

К ПРАКТИКУМУ
ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Учебно-методическое пособие

Издание второе, переработанное и дополненное

Минск 2004

УДК 577.1 (075.8)

ББК 28.072 я73

Р 85

Авторы: проф. А.Д. Таганович, проф. В.К. Кухта, проф. Т.С. Морозкина, доц. Е.В. Богатырева, доц. Э.И. Олецкий, доц. А.В. Колб, доц. Т.В. Василькова, ст. преп. Л.П. Лисицына, асс. Н.И. Гронская, асс. З.И. Полякова, асс. Ж.А. Рутковская, асс.
И.Л. Котович, асп. А.С. Смирнов

Рецензент зав. каф. биологии, проф. Р.Г. Заяц

Утверждено Научно-методическим советом университета в качестве
учебно-методического пособия 25.02.2004 г., протокол № 5

Р 85	Руководство к практикуму по биологической химии: Учеб.-метод. пособие / А.Д. Таганович, В.К. Кухта, Т.С. Морозкина и др. 2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: БГМУ, 2004. – 164 с.

Изложены рекомендации по всем темам лабораторно-практических занятий по биологической химии. По каждой теме даны: цель занятия, литература для подготовки, вопросы для обсуждения, тестовые задания, описание лабораторных работ, протоколы их выполнения. Приведены вопросы к итоговым контрольным занятиям.

Предназначено для студентов 1–2 курсов стоматологического факультета, 2-го курса лечебного, педиатрического, медико-профилактического и военно-медицинского факультетов, а также медицинского факультета иностран

ПРЕДИСЛОВИЕ 5

Тема 1. Введение в практикум. Введение в биохимию. Строение аминокислот
и пептидов. Количественное определение содержания белка
в биологических жидкостях 6

Тема 2. Строение и функции белков. Гидролиз простого белка 10

Тема 3. Пространственная структура белков. Физико-химические свойства белков. Механизмы осаждения белков 15

Тема 4. Методы разделения, выделения и очистки белков. Сложные белки 21

Тема 5. Ферменты. Классификация, строение, свойства 26

Тема 6. Регуляция действия ферментов.
Количественное определение активности ферментов 32

Тема 7. Вопросы для подготовки к коллоквиуму по темам:
«Химия белков», «Ферменты» 38

Тема 8. Коферментная функция витаминов. Качественные реакции на витамины 39

Тема 9. Введение в метаболизм. Цикл трикарбоновых кислот
(лимоннокислый цикл Кребса) — центральный метаболический путь 44

Тема 10. Биологическое окисление. Окислительное фосфорилирование 49

Тема 11. Вопросы для подготовки к коллоквиуму по темам: «Коферментная функция витаминов», «Введение в метаболизм», «Цикл трикарбоновых кислот», «Тканевое дыхание», «Окислительное фосфорилирование» 55

Тема 12. Переваривание углеводов. Гликогенез и гликогенолиз.
Гликолиз и спиртовое брожение 56

Тема 13. Пути метаболизма пирувата. Глюконеогенез. Аэробная дихотомия углеводов. Количественное определение глюкозы в крови 61

Тема 14. Вторичные пути обмена глюкозы. Метаболизм галактозы, фруктозы, этанола. Влияние гормонов на уровень глюкозы в крови 65

Тема 15. Перечень вопросов для подготовки к коллоквиуму по теме «Обмен углеводов» 71

Тема 16. Контроль практических навыков биохимического анализа 73

Тема 17. Обмен липидов: переваривание, всасывание и ресинтез. Транспорт
экзогенных липидов. Количественное определение активности липаз 77

Тема 18. Внутриклеточный обмен жирных кислот.
Количественное определение -липопротеинов 82

Тема 19. Обмен холестерола и кетоновых тел. Количественное определение
холестерола в сыворотке крови. Регуляция и патология липидного обмена 88

Тема 20. Вопросы для подготовки к коллоквиуму по теме «Обмен липидов» 93

Тема 21. Переваривание и всасывание белков. Анализ желудочного сока 95

Тема 22. Внутриклеточный обмен аминокислот.
Определение активности аминотрансфераз в сыворотке крови 99

Тема 23. Обезвреживание аммиака. Количественное определение остаточного
азота крови и мочевины в моче. Патология аминокислотного обмена 103

Тема 24. Химия и обмен нуклеопротеинов. Количественное определение
содержания мочевой кислоты и общего азота мочи 108

Тема 25. Матричные биосинтезы (синтез ДНК, РНК, белков) 113

Тема 26. Вопросы для подготовки к коллоквиуму по темам: «Обмен простых белков
и нуклеопротеинов», «Биосинтез ДНК, РНК и белка» 118

Тема 27. Гормоны. Общая характеристика и особенности
биологического действия гормонов 120

Тема 28. Биохимия гормонов. Тест толерантности к глюкозе 124

Тема 29. Физико-химические свойства крови. Гемоглобинозы 130

Тема 30. Белки плазмы крови. Система свертывания крови 136

Тема 31. Биохимия печени 142

Тема 32. Перечень вопросов для подготовки к коллоквиуму по темам:
«Гормоны. Биохимия печени. Биохимия крови» 149

Тема 33. Моча. Физиологические и патологические составные части мочи 151

Тема 34. Химический состав слюны и тканей зуба 157

Тема 35. Перечень вопросов для подготовки к коллоквиуму по темам:
«Гормоны. Биохимия крови. Биохимия соединительной ткани
и органов полости рта» (для стоматологического факультета) 162

Тема 36. Контроль практических навыков биохимического анализа:
анализ желудочного сока и мочи 164

ных учащихся.

УДК 577.1 (075.8)

ББК 28.072 я73

Предисловие

Настоящее руководство разработано в соответствии с Государственным образовательным стандартом Республики Беларусь, типовой и рабочей программами по биологической химии, на основании которых ведется подготовка врачебных кадров различных специальностей в БГМУ. В нем преподаватели кафедры биологической химии сделали попытку собрать воедино учебно-методические материалы, которые будут полезны студентам всех факультетов БГМУ для подготовки и активной работы на лабораторных занятиях. Сюда вошли практически все лабораторные занятия курса биологической химии, включая лабораторные работы, семинарские, итоговые и контрольные занятия.

Структура каждой разработки написана таким образом, чтобы студент мог пользоваться ей как своеобразным путеводителем в изучении той или иной темы. Для каждой темы обозначена ее актуальность для практической медицины, сформулирована цель ее изучения для вас как для будущих врачей, рекомендуется основная и дополнительная литература. Далее следует блок заданий (сюда входят вопросы, тесты, задачи), которые призваны сориентировать студента, с чего начать освоение темы, на что обратить особое внимание, как проконтролировать результат своей подготовки. Завершается разработка описанием лабораторных методов и протоколом выполнения практической работы.

Для подготовки к итоговым контрольным занятиям приводятся вопросы, освоив ответы на которые вы сможете без особых усилий справиться с предлагаемым заданием.

Создание подобного учебно-методического пособия — первый опыт кафедры биологической химии. Надеюсь, что оно будет полезным и будет способствовать изучению такой непростой дисциплины, созданию необходимой базы для формирования у Вас клинического мышления.

Авторский коллектив будет чрезвычайно признателен за сделанные замечания и пожелания, направленные на улучшение данного учебно-методического пособия в будущем.

А.Д. Таганович,

зав. кафедрой биологической химии БГМУ,

профессор

Тема 1. Введение в практикум. Введение в биохимию. Строение аминокислот и пептидов. Количественное определение содержания белка в биологических жидкостях

Актуальность темы

Аминокислоты после всасывания используются в организме для синтеза специфических тканевых белков, ферментов, гормонов, гема, биогенных аминов, пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований. В печени из аминокислот синтезируются белки плазмы крови. Методы количественного определения белка в биологических жидкостях (растворах) широко используются в медицинской практике. Количественное определение содержания белка в сыворотке (плазме) крови проводят для диагностики целого ряда заболеваний.

Цель занятия

Изучить строение и физико-химические свойства аминокислот как структурных единиц белков и пептидов и усвоить общие принципы определения содержания белка в биологических жидкостях.

Требования к исходному уровню знаний

Для полного усвоения темы необходимо повторить из:

курса общей химии:

правила работы в химических лабораториях;

курса биоорганической химии:

аминокислотный состав белков;
строение аминокислот, номенклатура;
классификация и общие свойства аминокислот;
пептиды, электронное и пространственное строение пептидной связи;
классификация и функции белков;

курса медицинской и биологической физики:

закон Бугера–Ламберта–Бера;
устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра.

Для проверки исходного уровня знаний выполните следующие задания:

Какая из перечисленных аминокислот является нейтральной?

А. Гистидин. Б. Аланин. В. Аспартат. Г. Лизин.

Выберите аминокислоту, которая не обладает оптической активностью.

А. Аланин. Б. Цистеин. В. Глицин. Г. Аргинин.

Назовите аминокислоту, содержащую кольцо индола.

А. Оксилизин. Б. Серин. В. Триптофан. Г. Пролин. Д. Гистидин.

Выберите -иминокислоту.

А. Оксилизин. Б. Серин. В. Триптофан. Г. Пролин. Д. Гистидин.

Олигопептид — это соединение, которое содержит:

А. 2 остатка аминокислот. Б. 9 остатков аминокислот.

В. 10 остатков аминокислот. Г. 12 остатков аминокислот.

Белок — это соединение, которое содержит:

А. 15 остатков аминокислот. Б. 28 остатков аминокислот.

В. 49 остатков аминокислот. Г. 120 остатков аминокислот.

Какие функции присущи только белкам?

А. Энергетическая. Б. Каталитическая. В. Буферная. Г. Структурная.
Правильность решений проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.

Вопросы для обсуждения

Предмет, цели и задачи биохимии. Объекты и методы исследований в биохимии.
Аминокислоты, классификация. Общие свойства. Формулы протеиногенных аминокислот, номенклатура.
Пептиды, строение. Классификация и биологическая роль пептидов.
Белки как класс органических веществ, биологические функции. Классификация белков.
Методы количественного определения белка (рефрактометрический, нефелометрический, фотоэлектроколориметрический, спектрофотометрический). Принципы определения, сравнительная характеристика методов, их применение в клинике.
Общие принципы спектрофотометрии. Молярный коэффициент экстинкции. Построение калибровочного графика и работа с ним.
Количественное определение белка биуретовым методом.

ЛИТЕРАТУРА

Березов Г.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – с. 13–15,
20–22, 28–37, 60–64.
Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. – с. 3–17, 29–30.
Конспект лекций.

Задания для самостоятельной работы

Молекула аминокислоты, находящаяся в изоэлектрической точке:

А. Имеет положительный заряд. Б. Не имеет заряда.

В. Имеет отрицательный заряд.

В изоэлектрической точке белок:

А. Имеет наименьшую растворимость. Б. Является катионом.

В. Является амфионом. Г. Обладает наибольшей степенью ионизации.

В какой среде пептид ала-гис-лиз-фен будет двигаться к катоду при электрофорезе?

А. Кислой. Б. Нейтральной. В. Щелочной.

Выберите правильные утверждения:

А. Биуретовую реакцию дают все аминокислоты.

Б. Биуретовую реакцию дает биурет.

В. Биуретовую реакцию дают трипептиды.

Г. Биуретовую реакцию дают белки.

Рефрактометрический метод основан на:

А. Определении угла отражения падающего света.

Б. Явлении светорассеяния.

В. Определении коэффициента преломления.

Г. Определении коэффициента экстинкции.
Правильность решений проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.

Проверьте ваши знания (самоконтроль усвоения темы)

Объясните с точки зрения теории БренстедаЛоури и правила Хюккеля, почему гистидин относится к положительно заряженным аминокислотам, а триптофан, аспарагин и глутамин — к нейтральным.
В клинической лаборатории для целей парентерального питания смесь аминокислот (гли, ала, глу, лиз, арг, сер, асп) разделяют методом электрофореза при рН = 6,0. Какие аминокислоты будут двигаться к аноду, какие — к катоду, а какие останутся на месте?
Подобрать к каждому белку соответствующую функцию:

1. Коллаген. А. Структурная.

2. Иммуноглобулин. Б. Сократительная.

3. Инсулин. В. Транспортная.

4. Гемоглобин. Г. Каталитическая.

5. Актин. Д. Защитная.

6. Кератин. Е. Гормональная.

7. Родопсин. Ж. Рецепторная.

8. Альбумин. З. Токсическая.

При проведении электрофореза в условиях, где рН буферного раствора выше, чем изоэлектрическая точка белка, последний:

А. Мигрирует к катоду. Б. Мигрирует к аноду. В. Остается на линии старта.

Г. Образует биполярный ион. Д. Подвергается гидролизу.

Свойство поглощать световой поток с длиной волны 280 нм при спектрофотометрии обусловлено наличием в белке:

А. Триптофана. Б. Пролина. В. Гистидина. Г. Тирозина.

В клинику поступил ребенок 3-х лет с пищевым отравлением. Жалобы: диарея, рвота. При биохимическом анализе крови концентрация общего белка — 100 г/л. Данный показатель характеризует:

А. Абсолютную гиперпротеинемию. Б. Нормопротеинемию.

В. Относительную гипопротеинемию. Г. Относительную гиперпротеинемию.
Эталоны ответов к решению заданий

Для самопроверки исходного уровня знаний:

1  Б; 2  В; 3  В; 4  Г; 5  А, Б, В; 6  Г; 7  Б.

для самостоятельной работы:

1  Б; 2  А; 3  А, Б; 4  Б, В, Г; 5  В.
Самостоятельная работа (60 минут)

Инструкция к практическому занятию

Определение общего белка биуретовым методом

Среди различных методов определения общего белка в сыворотке (плазме) крови наибольшее распространение получили колориметрические методы, а среди них — метод, основанный на биуретовой реакции. Он обладает специфичностью определения, точностью и доступностью. Другой колориметрический метод — метод Лоури — сочетает использование биуретовой реакции и реакции восстановления реактива Фолина циклическими аминокислотами (тирозином, фенилаланином, триптофаном). Хотя этот метод и более чувствителен, но он сложен по приготовлению основного раствора и менее специфичен, т. к. целый ряд других веществ образуют с реактивом Фолина комплексы характерной окраски.

Принцип биуретового метода. Метод основан на образовании окрашенного в фиолетовый цвет комплекса пептидных связей белка с ионами двухвалентной меди (сульфата меди) в щелочной среде. Интенсивность окраски раствора прямо пропорциональна концентрации белка в сыворотке и определяется фотометрически.

Порядок выполнения работы. В 1-ю пробирку наливают 0,1 мл исследуемой сыворотки, во 2-ю (контрольную) — 0,1 мл 0,9 % раствора хлорида натрия. В обе пробирки приливают по 5 мл биуретового реактива. Содержимое пробирок осторожно перемешивают, избегая образования пены, и через 30 мин фотометрируют в кюветах на 10 мм при зеленом светофильтре (длина волны — 540 нм) против контрольного раствора. Определив экстинкцию исследуемого раствора, находят по калибровочному графику, какой концентрации белка (в г/л) она соответствует.

Построение калибровочной кривой. Для построения кривой готовят из основного
100 г/л (10 г%) стандартного раствора белка рабочие растворы альбумина: 20, 40, 60, 80 г/л (2, 4, 6, 8 г%). Для этого к 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 мл основного раствора добавляют 0,8; 0,6; 0,4; 0,2; 0 мл 0,9 % раствора NaCI. Из каждого разведения берут по 0,1 мл рабочего раствора и вносят в пробирки, содержащие 5 мл биуретового реактива; через 30 мин измеряют экстинкцию стандартных проб на ФЭК против контроля. Строят график, откладывая на оси абсцисс значения концентрации стандартных растворов белка (в г/л), на оси ординат — соответствующие им величины оптической плотности.

Клинико-диагностическое значение. Нормальное содержание общего белка в сыворотке крови (нормопротеинемия) у взрослых — 65–85 г/л, у детей до 6 лет — 56–85 г/л. Изменения концентрации общего белка могут быть как абсолютные, так и относительные. Относительные изменения связаны с изменением объема крови (плазмы). Так, относительная гипопротеинемия (понижение концентрации белка в крови) развивается при гидремии, т. е. нагрузке водой, водном отравлении, а относительная гиперпротеинемия (повышение концентрации белка в крови) возникает при сгущении крови из-за значительных потерь жидкости при поносах, неукротимой рвоте, усиленном потоотделении, холере, ожогах. Абсолютная гипопротеинемия наблюдается при нефритах, злокачественных опухолях, алиментарной дистрофии. Абсолютная гиперпротеинемия встречается сравнительно редко, например, при миеломной болезни, хронических полиартритах.

Ответ:

Вывод:

Подпись преподавателя:

Тема 2. Строение и функции белков. Гидролиз простого белка