МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО БИОХИМИЯ Индивидуальный практикум Часть II Великий Новгород 2014 2 ББК 28.707.2 Печатается по решению Б 63 РИС НовГУ Рецензент профессор Максимюк Н. Н. Биохимия. Индивидуальный практикум/ Часть II/ сост. Л. В. Андреева, Ю.В. Марьяновская, Н.Н. Севостьянова. НовГУ им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2014 – 38с. Методические указания предназначены для изучения дисциплины «Биохимия» для студентов специальности 31.05.01 «Лечебное дело» © Л. В. Андреева, Ю.В. Марьяновская, Н.Н. Севостьянова, составители, 2014 © Новгородский государственный университет, 2014 3 ОГЛАВЛЕНИЕ С. УЭМ 5 ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9 Определение активности панкреатической липазы ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10 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 11 Определение кислотности желудочного сока ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен простых белков. Общие пути обмена аминокислот ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12 Количественное определение активности аланинаминотрансферазы (АлАТ) в сыворотке крови ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Обмен сложных белков ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13 Определение содержания билирубина в сыворотке крови ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа Обмен простых и сложных белков УЭМ 7 РЕГУЛЯЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар Гормональная регуляция обмена веществ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14 Построение и анализ гликемических кривых ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа Гормональная регуляция обмена веществ УЭМ 8 БИОХИМИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Биохимия крови. Биохимия выделительной системы ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 15 Анализ нормальных и патологических компонентов мочи (белок, сахар, желчные пигменты, кетоновые тела и др.) ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5 Контрольная работа Биохимия органов и тканей ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16 Решение ситуационных задач ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ 5 7 10 11 16 20 21 23 25 27 28 31 31 34 4 УЭМ 5 ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 1 Тема: Переваривание липидов в ЖКТ 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. Изобразите схематично строение холеиновых комплексов. 6. Изобразите схематично строение хиломикронов. 5 Выполните задания: 1. Укажите место образования: 1) Хиломикронов А) Печень 2) ЛОНП Б) Слизистая тонкого кишечника 3) Комплексов альбумин-НЭЖК В) Кровь 4) ЛНП Г) Жировая ткань 2. Выберите все 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 Д 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 9 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 при сутствии фенолфталеина Схема постановки опыта: В колбу для титрования отбирают 1 мл молока (разведенного 1:10), добавляют 1 каплю раствора фенолфталеина и титруют 0,01 Н, NаОН до слаборозового окрашивания. При первом титровании нейтрализуются органические кислоты - молочная и другие, которые присутствуют в молоке до начала действия липазы (V0 при t=0 мин.). Готовят две пробирки 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, и через определённые интервалы времени отбирают из каждой пробирки / не вынимая их из термостата /по 1 мл смеси и титруют 0,01 моль/л NaOН /Vi/. 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) Дата: Подпись преподавателя: Тема: Обмен липидов. Биологическая роль холестерина Вопросы для подготовки к занятию: 1. Напишите химические формулы неэтерифицированного и этерифицированного холестерина 2. Укажите основные пути использования холестерина в организме 7 3. Укажите транспортные формы липидов в сыворотке крови, их происхождение и функции 4. Изобразите в виде схемы эндогенный синтез холестерина 1. Выберите направления надпочечников: А. Печень Б. Кора надпочечников В. Оба Г. Ни один Выполните задания: использования холестерина в печени и коре 1. Построение мембран 2. Синтез холевой кислоты 3. Синтез витамина D3 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 № 10 Тема: Определение общего холестерина в сыворотке крови 8 Цель: определить содержание холестерина фотоэлектрокалориметрическим методом в сыворотке крови 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) х 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. 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: ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ 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 9 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. Изобразите в виде схемы строение пальмитатсинтетазного комплекса4. Напишите химические формулы кетоновых тел. В каких условиях увеличивается содержание кетоновых тел в сыворотке крови? Каковы последствия этого? 5. 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 2. При каких условиях будет увеличиваться синтез жирных кислот? А. При повышении концентрации глюкозы в крови после еды; 10 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 Вопросы к контрольной работе по теме: Обмен и функции липидов 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 арахидоновая кислота - незаменимый пищевой фактор. Биосинтез простагландинов. 15. Биосинтез и использование ацетоуксусной кислоты. Кетоновые тела. 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. 11 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1 Контрольная работа 1. Обмен и функции липидов УЭМ 6 ОБМЕН БЕЛКОВ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 3 Тема: Обмен простых белков. Химический состав желудочного сока Задания для подготовки к занятию 1. Напишите формулу пептида Лей-Тир-Фен-Три-Лиз-Про-Вал. 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. 2. Распределите данные выше ферменты на 2 группы: эндопептидазы экзопептидазы Напишите функции соляной кислоты в желудке: 3. 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 4. 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 № 11 Тема: Определение кислотности желудочного сока Цель: Научиться определять свободную и связанную НСl и общую кислотность желудочного сока (ЖС). Различные виды 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 12 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. 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 трехвалентного железа молочнокислое железо, окрашенное 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. 13 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 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: где а – количество 0,01Н NaOH, пошедшего на титрование до 1 пункта; 0,5 – объем исследуемого желудочного сока. а 10 0,5 Количество общей HCl: HClсвоб . 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 Кол-во NaOH, Пункт № Инди Окрашив пошедшего на Кол-во HCl титрова вар. катор ание титрование, мл ния V1 V2 V3 Vср Своб. Общ. Связ. Общая кислотн ость 14 Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 4 Тема: Обмен простых белков. Общие пути обмена аминокислот Задания для подготовки к занятию: 1. Напишите формулами реакции трансаминирования между следующими парами аминокислот и -кетокислот: 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) 15 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? 7. Назовите конечные продукты азотистого обмена, которые выводятся из организма: 8. Назовите процессы – источники аммиака в организме: 9. На каких клетках прежде всего сказывается токсическое действие аммиака? Каковы механизмы токсического действия аммиака? 10. Перечислите способы обезвреживания аммиака в организме: в мозге: в мышцах: 16 в печени: в почках: 11. Напишите суммарное уравнение синтеза мочевины. Сколько моль АТФ требуется для синтеза 1 моль мочевины. Напишите реакции, идущие с затратой энергии (АТФ), укажите ферменты. 12. Проследите путь азота аминогруппы аланина в мочевину, составив схему: Ала 1 2 3 Мочевина 1. 2. 3. 13. 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 № 11 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 COOH NH2 COOH CH2 CH3 CH2 C CH NH2 COOH O COOH 17 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 Активность АлАТ, нмоль/с л Результат анализа: Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 5 Тема: Обмен сложных белков. Обмен нуклеотидов. Обмен гемопротеидов 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. 600 19 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. 6. Напишите схему синтеза гема. 7. Напишите схему катаболизма гема до образования конечных продуктов, выделяемых из организма. 1. Заполните таблицу дифференциальной диагностики различных типов желтух Название желтухи Причины возникнов ения общий билиру Биохимические показатели обмена билирубина кровь моча непрямой прямой прямой уробилин билирубин билирубин билирубин кал стерко билин 20 бин ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13 Тема: Определение содержания билирубина в сыворотке крови 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 реагента с образованием окрашенного азосоединения. Интенсивность окраски реакционной среды пропорциональна концентрации билирубина и измеряется фотометрически при длине волны 535 (500560) 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 0,2 1,6 0,2 Контрольная проба Калибровочная проба 0,2 1,8 - 1,4 0,2 0,2 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). 21 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 = -------------- х 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 2 Контрольная работа 2. Обмен простых и сложных белков Вопросы к контрольной работе по теме: Обмен простых белков 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. 22 9. Что понимают под непрямым окислительным дезаминированием аминокислот? Каково его биологическое значение? Напишите реакцию переаминирования между: а) аланином и -кетоглутаровой кислотой, б) аспарагиновой кислотой и -кетоглутаровой кислотой, в) валином и ПВК, 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? 23 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? Обмен сложных белков 1. Что представляют собой нуклеопротеиды? Из чего построены нуклеиновые кислоты? Как соединены между собой мононуклеотиды в молекулах нуклеиновых кислот? 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 реакции образования уропорфириногена III. 18. Напишите схему превращения уропорфириногена в гем. 19. Сколько времени живут эритроциты? Где они разрушаются? Где и как происходит распад гемоглобина? 20. Какие вещества называют желчными пигментами? Почему? В чем биологический смысл образования билирубин-глюкуронидов и билирубин-сульфатов? 21. Напишите схему образования «непрямого» билирубина. Почему он так называется? 22. Напишите схему образования прямого билирубина. Каковы свойства прямого билирубина? 23. Что происходит с билирубином в кишечнике? Перечислите последовательно образующиеся здесь из билирубина продукты. 24. Какое вещество, происходящее из гема, выделяется с нормальной мочой? Откуда и как оно попадает в мочу? 25. Сколько билирубина содержится в крови в норме? При какой патологии возникает гипербилирубинемия? 26. Перечислите основные симптомы обтурационной желтухи. В чем ее причина? 27. Перечислите основные симптомы паренхиматозной желтухи. В чем ее причина? 28. При какой патологии в моче отсутствует стеркобилиноген и почему? 29. При какой патологии в моче появляется уробилиноген и почему? 24 30. Что называют порфириями? Какие существуют их типы? 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 РЕГУЛЯЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Семинар. Тема: Гормоны. Химическая природа. Классификация. Молекулярные механизмы действия гормонов. Вторичные посредники действия гормонов. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Гормональная регуляция как механизм межклеточной и межорганной координации обмена веществ. Основные механизмы регуляции метаболизма: изменение активности 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. Механизм действия гормонов белковой природы. 3. Механизм действия гормонов стероидной природы и тироксина. 4. Гормоны гипоталамуса. Люлиберин, соматостатин, тиролиберин. 5. Гормоны гипофиза. Гормоны задней доли гипофиза: вазопрессин, окситоцин. 6. Строение синтез и метаболизм йодтиронинов. 7. Влияние йодтиронинов на обмен веществ. Гипо- и гипертиреозы. 8. Гормоны мозгового слоя надпочечников. Строение, влияние на обмен веществ. Биосинтез катехоламинов. 9. Гормон роста, строение, функции. 10. Гормоны околощитовидных желез. Регуляция фосфорно-кальциевого обмена. 11. Инсулин. Глюкагон. Влияние на обмен веществ. 12. Гормональная картина инсулинзависимого сахарного диабета 13. Гормональная картина инсулиннезависимого сахарного диабета 14. Стероидные гормоны. Глюкокортикоиды. 15. Половые гормоны. 16. Ренин-ангиотензиновая система. 17. Калликреин-кининовая система. Выполните задания: 1. Либерины: А. Небольшие пептиды Б. Взаимодействуют с цитоплазматическими рецепторами. В. Активируют секрецию тропных гормонов. Г. Передают сигнал на рецепторы передней доли гипофиза. Д. Вызывают секрецию инсулина. 2. Выберите неправильное утверждение. цАМФ: А. Участвует в мобилизации гликогена. Б. Второй вестник сигнала. В. Активатор протеинкиназы. Г. Кофермент аденилатциклазы. Д. Субстрат фосфодиэстеразы. 25 3. Расположите события, происходящие при синтезе йодтиронинов, в необходимом порядке, используя цифровые обозначения: А. Йодирование остатков тирозина в тироглобулине. Б. Синтез тироглобулина. В. Конденсация йодированных остатков тирозина. Г. Транспорт йодтиронинов в клетки-мишени. Д. Образование комплекса с тироксинсвязывающим белком. 4. Расположите перечисленные метаболиты в порядке их образования: А. 17-ОН-прогестерон. Б. Прегненолон. В. Холестерин. Г. Прогестерон Д. Кортизол. 5. Выберите гормон, синтез и секреция которого возрастает в ответ на повышение осмотического давления: А. Альдостерон. Б. Кортизол. В. Вазопрессин. Г. Адреналин. Д. Глюкагон. 6. Под влиянием инсулина в печени ускоряются: А. Биосинтез белков Б. Биосинтез гликогена. В. Глюконеогенез. Г. Биосинтез жирных кислот. Д. Гликолиз. 7. Для трехдневного голодания верно все ниже перечисленное, кроме: А. Инсулин-глюкагоновый индекс снижен. Б. Скорость глюконеогенеза из аминокислот увеличивается. В. Скорость синтеза ТАГ в печени снижается. Г. Скорость -окисления в печени снижается. Д. Концентрация кетоновых тел в крови выше нормы. 8. При сахарном диабете в печени происходит: А. Ускорение синтеза гликогена. Б. Снижение скорости глюконеогенеза из лактата. В. Снижение скорости мобилизации гликогена. Г. Повышение скорости синтеза ацетоацетата. Д. Повышение активности ацетил-КоА-карбоксилазы. 9. При ИНСД у больных наиболее часто обнаруживаются: А. Гиперглюкоземия. Б. Снижение скорости синтеза инсулина. В. Концентрация инсулина в крови в норме или выше нормы. 26 Г. Антитела к -клеткам поджелудочной железы. Д. Микроангиопатии. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14 Тема: Построение и анализ гликемических кривых Цель: Изучить промежуточный обмен углеводов, роль углеводов в энергетическом обмене. Клинико-диагностическое значение метода сахарной нагрузки при сахарном диабете, аддисоновой болезни, гипофункции щитовидной железы и т.д. Принцип метода: Определение глюкозы основано на реакции, катализируемой глюкозооксидазой: глюкозооксидаза глюконолактон + Н2О2 глюкоза + О2 Образующаяся в ходе данной реакции перекись водорода вызывает окисление субстратов пероксидазы с образованием окрашенного продукта. Метод сахарной нагрузки: Утром натощак у больного берут кровь из пальца и определяют концентрацию глюкозы крови. После этого дают выпить 50 - 100 г глюкозы в 200 мл теплой кипяченой воды (1 г глюкозы на 1 кг веса) в течение не более 5 минут. Затем повторно исследуют содержание глюкозы в крови, беря из пальца кровь через каждые 30 минут в течение 2-3 часов. Строят график в координатах: время – концентрация глюкозы в сыворотке крови, по виду графика ставят или уточняют диагноз. Ход работы: В образцах сыворотки (до и после приема глюкозы) определяют концентрацию глюкозы. Для этого в серию пробирок вносят 2 мл рабочего реактива (фосфатный буфер, субстраты пероксидазы + глюкозооксидазы в отношении 40:1). В одну из пробирок вносят 0,05 мл стандартного раствора глюкозы концентрации 10 ммоль/л. В другие - по 0,05 мл сыворотки крови, взятой по методу сахарной нагрузки. Растворы встряхивают и инкубируют при комнатной температуре 20 мин. После инкубации измеряют оптическую плотность растворов на ФЭК при длине волны 490 нм. Кювета с длиной оптического пути, равной 5 мм. Раствор сравнения рабочий реактив. Расчет концентрации глюкозы: Е С = оп 10 ммоль/л Ест где Е оп - оптическая плотность в образцах сыворотки; Е ст - оптическая плотность стандартного раствора глюкозы Результат анализа: Время, час 0 (натощак) Концентрация глюкозы, ммоль/л График: 0,5 1 2 3 27 Вывод: Дата: Подпись преподавателя: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Контрольная работа 3 Гормональная регуляция обмена веществ Вопросы к контрольной работе по теме: Гормональная регуляция обмена веществ. 1. Гормональная регуляция как механизм межклеточной и межорганной координации обмена веществ. Основные механизмы регуляции метаболизма: изменение активности 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. Механизм действия гормонов белковой природы. 3. Механизм действия гормонов стероидной природы и тироксина. 4. Гормоны гипоталамуса. Люлиберин, соматостатин, тиролиберин. 5. Гормоны гипофиза. Гормоны задней доли гипофиза: вазопрессин, окситоцин. 6. Строение синтез и метаболизм йодтиронинов. 7. Влияние йодтиронинов на обмен веществ. Гипо- и гипертиреозы. 8. Гормоны мозгового слоя надпочечников. Строение, влияние на обмен веществ. Биосинтез катехоламинов. 9. Гормон роста, строение, функции. 10. Гормоны околощитовидных желез. Регуляция фосфорно-кальциевого обмена. 11. Инсулин. Глюкагон. Влияние на обмен веществ. 12. Стероидные гормоны. Глюкокортикоиды. 13. Половые гормоны. 28 14. Ренин-ангиотензиновая система. 15. Калликреин-кининовая система. 16. Гормональная регуляция обмена углеводов, жиров, аминокислот. Нарушения обмена. УЭМ 8 БИОХИМИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ Тема: Биохимия крови. Биохимия выделительной системы Задания для подготовки к занятию 1. Выберите правильные ответы 1. Гипоальбуминемия наблюдается при: А. Диарее Б. Нефротическом синдроме В. Злокачественном новообразовании Г. Циррозе печени Д. Желчнокаменной болезни 2. Гиперпротеинемия наблюдается при: А. Диарее Б. Полиурии В Инфекционных болезнях Г. Повторяющейся рвоте Д. Длительных кровотечениях 2. Решите задачу: Редкое наследственное аутосомно-рецессивное заболевание анальбуминемия сопровождается почти полным отсутствием альбумина. Почему у пациентов с такой патологией наблюдаются отеки? Для ответа на вопрос укажите: а) особенности аминокислотного состава альбумина; б) функции этого белка плазмы крови 3. В плазме крови содержатся белки: А. Поддерживают осмотическое давление крови. Б. Переносящие СО2 и О2. В. Транспортирующие жирные кислоты. Г. Являющиеся компонентами свертывающей системы крови. Д. Поддерживающие уровень катионов в крови. 4. Установите соответствие: А. альбумины Б. 1-глобулины В. 2- глобулины Г. -глобулины 1. Транспортируют жирные кислоты. 2. Транспортируют тироксин. 3. Транспортируют витамины Е, D, К. 4. Транспортируют железо. 5. Воспалительные заболевания почек сопровождаются альбуминурией и снижением концентрации альбумина в крови (гипоальбуминемия) до 1 г/л. При этом у больных наблюдаются выраженные отеки. Объясните, почему нефрозы сопровождаются выраженными отеками? 6. Установите соответствие: 1. Увеличение содержания солей аммония в моче 2. Уменьшение содержания солей аммония А. Диета с низким содержанием калия и натрия Б. Метаболический ацидоз 29 в моче 3. Содержание солей аммония в моче не меняется В. Диета с высоким содержанием калия и натрия ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15 Тема: Анализ нормальных и патологических компонентов мочи (белок, сахар, 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 гипокалеимическом 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: 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: 30 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, желчь, 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 мочи. Отмечают, в какой пробирке между 2-ой и 3-ей минутами появилось белковое кольцо. 3) Чтобы вычислить содержание белка в исследуемой моче, необходимо 0,033 г/л умножить на степень разведения в этой пробирке. 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 др. в-в. 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). 31 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 появляется в моче 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). 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 Контрольная работа Биохимия органов и тканей 32 Вопросы для подготовки к занятию: 1. Молекулярные механизмы детоксикационной функции печени 2. Молекулярные механизмы трансформации лекарственных веществ 3. Биохимические механизмы патогенеза печеночной недостаточности и печеночной комы. Биохимические методы диагностики поражений печени 4. Моча, общие свойства. Химический состав мочи 5. Патологические компоненты мочи. Клинико-диагностическое значение биохимического анализа мочи 6. Биохимические механизмы возникновения и проведения нервного импульса. Молекулярные механизмы синаптической передачи 7. Нейромедиаторы: ацетилхолин, катехоламины, серотонин, ГАМК. Синтез и катаболизм в нервной ткани, функции 8. Энергетический обмен в мышцах. Источники АТФ, роль креатинфосфата, креатинфосфокиназы. Биохимия мышечного утомления 9. Клетки соединительной ткани, особенности метаболизма. Химический состав межклеточного вещества 10. Коллаген, эластин – особенности обмена, роль аскорбиновой кислоты 11. Белково-углеводные комплексы соединительной ткани. Протеогликаны, гликопротеины - особенности синтеза и распада, роль в организме 12. Структурная организация межклеточного матрикса. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16 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; 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; 33 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. 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 изменение соотношения прямого и непрямого билирубина при данной патологии? 34 35 ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО БИОХИМИИ Строение и функции белков. 1. Представление о белках как важнейшем классе органических веществ и структурно - функциональном компоненте организма человека. 2. Аминокислоты, входящие в состав белков, их строение и свойства Пептидная связь. Первичная структура белков. Зависимость биологических свойств от первичной структуры. 3. Конформация пептидных цепей в белках (вторичная и третичная структуры). 4. Четвертичная структура белков. Особенности строения и функционирования олигомерных белков на примере гемсодержащих белков и их денатурация. 5. Лабильность пространственной структуры белков и их денатурация. Факторы, вызывающие денатурацию. 6. Многообразие белков. Глобулярные и фибрилярные белки. 7. Классификация белков по их биологическим функциям. 8. Физико-химические свойства белков. Молекулярный вес, размеры и форма, растворимость, ионизация, гидратация. Методы выделения индивидуальных белков. Ферменты. 9. Особенности ферментативного катализа. Специфичность действия ферментов. 10.Классификация и номенклатура ферментов. Изоферменты. 11.Зависимость скорости ферментативных реакций от температуры, рН, концентраций фермента и субстрата. 12.Кофакторы ферментов: ионы металлов и коферменты. 13.Коферментные функции витаминов (на примере трансаминаз и дегидрогеназ, витаминов В6, РР, В2). 14. Ингибиторы ферментов: обратимые и необратимые, конкурентные. 15. Регуляция действия ферментов: аллостерические ингибиторы и активаторы, каталитический и регуляторный центры, четвертичная структура аллостерических ферментов. 16. Регуляция активности ферментов путем фосфорилирования и дефосфорилирования. Участие ферментов в проведении гормонального сигнала. 17.Различие ферментного состава органов и тканей. Органоспецифические ферменты. 18. Изменение активности ферментов при болезнях. Наследственные энзимопатии. 19. Определение ферментов в плазме крови с целью диагностики болезней, происхождение ферментов плазмы крови. 20. Применение ферментов для лечения болезней. 21.Применение ферментов как аналитических реагентов при лабораторной диагностике. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков (матричные биосинтезы). 22.Строение нуклеиновых кислот. Связи, формирующие структуру ДНК, РНК. Строение хроматина и рибосом. 23. Типы РНК: рибосомальные, транспортные, матричные. Биосинтез ДНК (репликация): стехиометрия реакции. 24.Субстраты, источники энергии, матрица, ферменты и белки ДНК-репликативного комплекса. 25.Биосинтез РНК (транскрипция): стехиометрия реакции. 36 26. Биосинтез белков (трансляция). 27. Свойства биологического кода. 28.Теория оперона. Функционирование оперонов, регулируемых по механизму индукции и репрессии. 29.Молекулярные механизмы генетической изменчивости. Молекулярные мутации: замены, делеции, вставки нуклеотидов. Введение в обмен веществ. Биохимия питания. 30.Основные пищевые вещества - углеводы, жиры, белки, суточная потребность. 31.Незаменимые аминокислоты: пищевая ценность разных белков. 32.Витамины. Классификация витаминов. 33.Функции витаминов. Алиментарные и вторичные авитаминозы и гиповитаминозы. Гипервитаминоз. 34.Биохимическая характеристика патогенеза рахита. 35.Биохимическая характеристика гипервитаминозов А и Д. 36. Понятие о метаболизме, метаболических путях. Ферменты и метаболизм. Понятие регуляции метаболизма. 37.Методы изучения обмена веществ. Исследования на целых организмах, органах, срезах тканей. Гомогенаты тканей, растворимые фракции гомогенатов. Субклеточные структуры. Биологические мембраны. 38.Основные мембраны клетки и их функции. Общие свойства мембран: жидкостность, поперечная асимметрия, избирательная проницаемость. 39.Липидный состав мембран - фосфолипиды, гликолипиды, холестерин. 40.Роль липидов в формировании бислоя. 41.Участие фосфолипаз в обмене фосфолипидов. 42.Белки мембран: интегралъные, поверхностные,"заякоренные". 43. Механизмы переноса веществ через мембраны: простая диффузия, первично активный транспорт (Na-К-АТФаза, Са-АТФаза), пассивный симпорт и антипорт. Вторично-активный транспорт, регулируемые каналы (Са-канал эндоплазматического ретикулума). 44.Трансмембранная передача сигнала. Участие мембран в активации внутриклеточных регуляторных систем: аденилатциклазной и инозитолфосфатной. Энергетический обмен. Митохондриальная цепь переноса электронов. 46. Эндэргонические и экзэргонические реакции в живой клетке. Макроэргические соединения. 47. Дегидрирование субстратов и окисление водорода (образование воды) как источник энергии для синтеза АТФ. 48. НАД-зависимые и флавиновые дегидрогеназы. 49. НАДНдегидрогеназа, убихинондегидрогеназа. 50. Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. 51. Строение митохондрий и структурная организация дыхательной цепи. 52. Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Терморегуляторные функции тканевого дыхания. 53. Нарушения энергетического обмена: гипоэнергетические состояния как результат гипоксии, гипоавитаминозов и др. причин. Энергетический обмен. Общий путь катаболизма. 37 54. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: последовательность реакций, строение пируватдегидрогенаного комплекса. 55. Цикл лимонной кислоты: последовательность реакций и характеристика ферментов. 56. Механизмы регуляции цитратного цикла. Анаболические функции цикла лимонной кислоты. 57. Обмен и функции углеводов. 58. Основные углеводы животных, их содержание в тканях, биологическая роль. Основные углеводы пищи. Переваривание углеводов. 59. Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена: общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме. 60. Катаболизм глюкозы. Аэробный распад – основной путь катаболизма глюкозы у человека и других аэробных организмов. Последовательность реакций до образования пирувата. 61. Распространение и физиологическое значение аэробного распада глюкозы. 62. Использование глюкозы для синтеза жиров в печени и жировой ткани. 63. Анаэробный распад глюкозы (анаэробный гликолиз). Гликолитическая оксидоредукция. Субстратное фосфорилирование. 64. Распространение и физиологическое значение анаэробного распада глюкозы. 65. Биосинтез глюкозы (глюконеогенез) из аминокислот, глицерина, молочной кислоты. 66. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени (цикл Кори). 67. Представление о пентозофосфатном пути превращения глюкозы. Окислительные реакции (до стадии рибулозо-5-фосфата). 68. Свойства и распространение гликогена как резервного полисахарида. Биосинтез гликогена. Мобилизация гликогена. 69. Особенности обмена глюкозы в разных органах и клетках: эритроциты, мозг, мышцы, жировая ткань, печень. 70. Обмен глюкозы в печени (синтез и распад гликогена, гликолиз). 71. Роль инсулина, глюкагона, адреналина в обмене углеводов. 72. Представление о строении и функциях углеводной части гликолипидов и гликопротеидов. 73. Наследственные нарушения обмена моносахаридов и дисахаридов: галактоземия, непереносимость фруктозы, непереносимость дисахаридов. Обмен и функции липидов. 74. Важнейшие липиды тканей человека. Резервные липиды (жиры) и липиды мембран (сложные липиды). 75. Жирные кислоты липидов тканей человека. 76. Эссенциальные жирные кислоты: ω-3 и ω-6 кислоты как предшественники синтеза эйкозаноидов. 77. Биосинтез жирных кислот. 78. β-окисление жирных кислот. 79. Биосинтез и использование кетоновых тел в качестве источника энергии. 80. Пищевые жиры и их переваривание. Всасывание продуктов переваривания. Нарушения переваривания и всасывания. 81. Ресинтез трацилглицеридов в стенке кишечника. Образование хиломикронов. Транспорт жиров. 82. Биосинтез жиров из углеводов в печени, упаковка в ЛОНП и транспорт. 83. Состав и строение транспортных липопротеидов крови. 84. Депонирование и мобилизация жиров: регуляция синтеза и мобилизации жиров. Роль инсулина, глюкагона и адреналина. 85. Основные фосфолипиды и гликолипиды тканей человека. Глицерофосфолипиды. 38 86. Обмен стероидов. Холестерин как предшественник ряда других стероидов. Представление о биосинтезе холестерина. 87. Выведение желчных кислот и холестерина из организма. 88. ЛНП и ЛВП – транспортные формы холестерина в крови. Их роль в обмене холестерина. Обмен и функции азотсодержащих соединений. 89. Переваривание белков. Протеиназы: пепсин, трипсин, химотрипсин. Проферменты протеиназ и механизмы их превращения в ферменты. Субстратная специфичность протеиназ. 90. Диагностическое значение биохимического анализа желудочного и дуоденального сока. Протеиназы поджелудочной железы и панкреатиты. 91. Трансаминирование: аминотрансферазы, коферментная функция витамина В6. Специфичность аминотрансфераз. Аминокислоты, участвующие в трансаминировании. Особая роль глутаминовой кислоты. 92. Определение трансаминаз в сыворотке крови при диагностике инфаркта миокарда и заболеваниях печени. 93. Окислительное дезаминирование аминокислот. Глутаматдегидрогеназа. Непрямое дезаминирование аминокислот. 94. Основные источники аммиака в организме. 95. Роль глутамина в обезвреживании и транспорте аммиака. Глутамин как донор амидной группы при синтезе ряда соединений. 96. Биосинтез мочевины. Связь орнитинового цикла с превращениями фумаровой и аспарагиновой кислот: происхождение атомов азота мочевины. 97. Нарушение синтеза и выделения мочевины. Гипераммониемии. Обмен безазотистового остатка аминокислот. 98. Гликогенные и кетогенные аминокислоты. Синтез глюкозы из аминокислот. 99. Синтез аминокислот из глюкозы. Глюкозо-аланиновый цикл. 100. Обмен фенилаланина и тирозина в разных тканях. Фенилкетонурия. 101. Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины. 102. Распад нуклеиновых кислот. Нуклеазы пищеварительного тракта и тканей. Распад пуриновых нуклеотидов. 103. Инозиновая кислота как предшественние адениловой и гуаниловой кислот (АМФ, ГМФ). 104. Нарушения обмена нуклеотидов. Подагра. Регуляция обмена веществ. Гормоны. 105. Роль гормонов в системе регуляции метаболизма. Клетки-мишени и клеточные рецепторы гормонов. 106. Механизмы передачи гормональных сигналов в клетке. 107. Классификация гормонов по биологическому строению и биологическим функциям. 108. Изменение гормонального статуса и метаболизма при сахарном диабете. 109. Патогенез основных симптомов сахарного диабета. 110. Регуляция вводно-солевого обмена. Строение и функции альдостерона и вазопрессина. 111. Система ренин – ангиотензин – альдостерон. Биохимические механизмы возникновения почечной гипертонии. 112. Роль гормонов в регуляциии обмена кальция и фосфатов. 113. Причины и проявления рахита, гипо-, гиперпаратироидизма. 114. Изменения метаболизма при гипо- и гипертиреозе. 115. Половые гормоны: строение, влияние на обмен веществ. 39 Механизмы обезвреживания токсических веществ. 116. Распад гема. Обезвреживание билирубина. 117. Нарушения обмена билирубина. Желтухи: гемолитическая, обтурационная, печеночно – клеточная. 118. Диагностическое значение определения билирубина и других желчных пигментов в крови и моче. 119. Токсичность кислорода: образование активных форм кислорода. 120. Повреждение мембран в результате перекисного окисления липидов. Биохимия крови. 121. Полиморфные формы гемоглобинов человека. Гемоглобинопатии. Анемическая гипоксия. 122. Биосинтез гема и его регуляция. Нарушение синтеза гема: порфирии. 123. Распад гема. Обезвреживание билирубина. 124. Нарушения обмена билирубина: желтухи. 125. Основные свойства белковых фракций крови и значение их определения для диагностики заболеваний. Энзимодиагностика. Биохимия межклеточного матрикса, соединительной ткани, мышц. 126. Коллаген: особенности аминокислотного состава, первичной и пространственной структуры. 127. Особенности строения и функции эластина. 128. Гликозаминогликаны и протеогликаны. Строение и функции. 129. Особенности энергетического обмена в мышцах. Креатинфосфат. Биохимия нервной системы. 130. Энергетический обмен в нервной ткани. Значение аэробного распада глюкозы. 131. Медиаторы: катехоламины, серотонин, -аминомасляная кислота, глутаминовая кислота, глицин, гистамин. Их структура и роль.