Руководство к практическим по биохимии

УДК 612.015.(075.8) ББК 28.072. я 73

Р851

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

профессор Е. А. Бородин - заведующий кафедрой биохимии Амурской государственной медицинской академии; профессор Ф. X. Камилов - заведующий кафедрой биохимии Башкирского государственного медицинского университета

Поступаев В. В., Рябцева Е. Г., Литонян 3. ML, Кузнецова С, В.

Р851 Руководство к практическим занятиям по биохимии: Учебное пособие!.

В2-х частях - Ч. II. - Хабаровск: Издательство Дальневосточного государственного медицинского университета, 2006. -104 с.

ISBN 5-85797-082-2

Вучебном пособии представлен материал по химии простых и сложных белков, ферментов, энергетическому обмену, метаболизму углеводов, липидов, белков, механизмам их регуляции, особенностям метаболизма отдельных органов и тканей. Имеются графы логических структур, схемы, отражающие взаимосвязь изучаемых элементов. Предлагаются задания, включающие работу с метаболическими картами, отпеты на вопросы, тесты и эталоны ответов к ним.

Учебное пособие предназначено для внеаудиторной подготовки к лабораторным занятиям и коллоквиумам по биохимии, а также для аудиторной самостоятельной работы студентов лечебного и педиатрического факультетов медицинских вузов.

УДК 612.015 (075.8) ББК 28.072 я 73

П Р Е Д И С Л О В И Е

Учебное пособие предназначено для внеаудиторной подготовки студентов к лабораторным занятиям и коллоквиумам по биохимии, а также для аудиторной самостоятельной работы. Разработки представлены с; учетом требований программы, а также нашего опыта преподавания этой дисциплины. Flo каждой теме сформулирована цель занятия и указан объем теоретического материала, который необходимо изучить и проработать.

По каждой теме приведена литература - основная (учебники. практикум) и дополнительная, которая может быть использована при подготовке рефератов (УИРС) и как справочный материал. По ряду занятий представлены разработки лабораторных работ, кото­ рые традиционно проводятся на нашей кафедре. При подготовке к занятиям студент должен ознакомиться с принципом (химизмом) со­ ответствующего метода исследований, а также ответить на предло­ женные контрольные вопросы и выполнить ряд упражнений (чаще всего - завершить метаболическую схему или заполнить таблицу). Для контроля усвоения темы предлагаются вопросы и задачи, а также тестовые задания, эталоны ответов к которым помещены в конце брошюры.

Студенту рекомендуется вести записи (кроме конспекта лекций) в двух тетрадях. Первая тетрадь предназначена для оформления протокола лабораторной работы. Здесь необходимо отметить на­ звание работы, цель занятия, принцип метода, порядок выполнения работы (кратко), результат проведенного анализа и сделать выво­ ды, объясняющие полученные данные. Вторая тетрадь - это альбом метаболических карт, схем, графиков, которые студент зарисовыва­ ет к каждому занятию согласно методическим указаниям. Схемы лучше выполнять в цвете, выделяя важнейшие узловые звенья об­ менных процессов. По поводу каждого рисунка необходимо сделать резюме - краткий вывод. К концу занятия студент обязан предста­ вить преподавателю протокол работы, альбом и ответы на кон­ трольные упражнения.

Цель предлагаемого учебного пособия: научить студент обращать внимание на главные закономерности метаболизма, уметь пользоваться метаболическими схемами, знать важнейшие биохимические нормативы и правильно трактовать биохимические сдвиги в организме.

3

РАЗДЕЛ I: ВВЕДЕНИЕ В БИОХИМИЮ

Занятие 1. Особенности работы в биохимической лаборатории

Мотивация: Знание назначения и принципа построения калибро­ вочного графика необходимо для определения концентрации раз­ личных веществ в биологических объектах.

Цель занятия: Ознакомиться с предметом и задачами биохимии, с оборудованием биохимической лаборатории и инструкциями по тех­ нике безопасности. Научиться работать на фотоэлектроколориметре, строить калибровочный график.

Вопросы, изученные ранее и необходимые для данного занятия:

4

Содержание обучения. Граф логической структуры темы

-изучение путей метаболизма важнейших органических мо­ лекул и неорганических веществ, а также механизмов регу­ ляции этих процессов;

-исследование проблем биоэнергетики организма;

-выяснение молекулярных основ формирования патологии, включая наследственные заболевания;

-создание методов и средств биохимической диагностики и контроля проводимого лечения;

-изучение механизмов действия лекарств;

-разработка методов генной инженерии с целью получения

Основная литература:

1.Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. - 1990. - С. 13-15; 1998.- С. 15-18.

2.Николаев А. Я. Биологическая химия.- 1998,- С. 5-8.

3.Биохимия / Под ред. Е. С. Северина. - 2003. - С. 6-7.

Дополнительная литература:

1.Леникджер А. Основы биохимии. - 1985.- Т. 1.-С. 12-15.

2.Марри Р. и соавт. Биохимия человека. - 1993. - Т. 1. - С. 9-11.

«5

3.Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник II Меньшиков В. В., Делекторская Л. Н., Заболотницкая Р. П. и др.- М.: Медицина, 1987. - 368 с.

Вопросы и задания для самоподготовки:;

1.Ознакомьтесь по учебнику с предметом и задачами биологиче­ ской химии, ее разделами.

2.Изучите инструкцию (см. ниже) по технике безопасности при ра­ боте с электроприборами, химическими реактивами, противопо­ жарные меры.

3.Изучите и перепишите в тетрадь памятку «Первая помощь при несчастных случаях».

4.Ознакомьтесь с имеющейся в лаборатории химической посудой. Потренируйтесь отмеривать точные объемы воды (10, 5, 2, 1 и 0,1 мл) с помощью бюретки, цилиндра и пипеток.

5.Ознакомьтесь с имеющейся в лаборатории аппаратурой.

6.Изучите принцип работы фотоэлектроколориметра.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В БИОХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Работа в биохимической лаборатории имеет ряд особенно­ стей: для реакций и анализов приходится применять токсические, огнеопасные вещества, концентрированные растворы, работать с биологическим материалом (кровь, моча, желчь, желудочный сок, слюна и др.).

Строгое соблюдение элементарных правил техники безопас­ ности сводит до минимума вероятность несчастных случаев.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА

1.Работающие в лаборатории должны помнить, что они имеют де­ ло с сильнодействующими реагентами (концентрированными ки­ слотами, сильными основаниями и т. д.), которые портят одежду, а попав на кожу или в глаза могут вызвать ожоги или другие тя­ желые повреждения. Поэтому необходимо избегать резких дви­ жений и быстрого передвижения по лаборатории, чтобы не раз­ лить нечаянно реактивы и не толкнуть соседей.

2.Работать в лаборатории разрешается только в халатах.

3.Во время работы нужно быть внимательным и точно соблюдать порядок и последовательность операций!, указанных в практикуме.

4.На рабочем месте следует поддерживать чистоту и порядок, а после работы - помыть посуду.

5.Во избежание отравлений и инфицирования в лаборатории за­ прещается принимать пищу.

6.Нельзя использовать поврежденную посуду.

7 Химикалии не должны соприкасаться с кожей и слизистыми.

8.При работе с раздражающими;, токсическими, концентрирован­ ными или летучими веществами нужно пользоваться вытяжным шкафом.

9.При разливании реактивов не наклоняться низко над сосудом во избежание попадания брызг на лицо и одежду.

10.После использования реактивов склянки следует тотчас же за­ крыть и поставить на место.

11.При нагревании пробирки на открытом огне ее нужно держать в наклонном положении, направляя отверстие в сторону от себя и от соседей. Содержимое пробирки рекомендуется периодически встряхивать.

12.После работы необходимо тщательно вымыть руки.

МЕЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ При работе с электроприборами запрещается:

1.Включать приборы в сеть без разрешения преподавателя.

2.Пользоваться неисправными электронагревательными прибора­ ми и приборами без термоизоляционных прокладок.

3 Прикататься влажными руками к рубильникам, выключателям, электровилкам и т. п.

4Переносить включенные приборы и ремонтировать их под током

5.Производить включение электроприбора вблизи легковоспламе­ няющихся жидкостей.

6.Загромождать подступы к электроустройствам (рубильникам, вы­ ключателям, розеткам) и вешать на электроустройства различ­ ные вещи.

ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРЫ

1. При работе с легковоспламеняющимися веществами вблизи не должно быть открытого огня.

2 Горючие вещества должны находиться на рабочем месте лишь в небольших количествах (не более 50 мл).

3. Горючие жидкости, не смешивающиеся с водой (бензин, эфир и др.), категорически запрещается сливать в канализацию. Их нуж­ но сдать лаборанту или преподавателю.

ПОВЕДЕНИЕ ПРИ ПОЖАРЕ

1.Удалить воспламенившиеся реактивы.

2.Выключить электронагревательные приборы.

3.Использовать огнетушитель.

4.Горящую одежду тушить завертыванием в одеяло.

5.При значительном пожаре вызвать по телефону 01 пожарную ко­ манду, сообщить инженеру по технике безопасности.

6.Все лица, не занятые тушением пожаре немедленно покидают помещение.

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ

1. При ожогах кожи кислотами обожженные места промыть под струей воды (10-15 мин), затем наложить повязку с 1% раствором соды (2 чайные ложки соды на стакан воды).

2.При ожогах кожи щелочами обожженное место промыть под струей воды, затем наложить повязку с 2% раствором борной ки­ слоты.

3.При тяжелом ожоге с повреждением кожи наложить повязку, смо­ ченную слабым раствором марганцевокислого калия.

4.При случайном попадании кислот или щелочей в рот немедленно прополоскать рот холодной водой, а затем нейтрализующим рас­ твором (соды или борной кислоты).

5.При случайном попадании в желудочно-кишечный тракт солей тяжелых металлов немедленно прополоскать рот водой, затем промыть желудок водой.

6.При ожогах глаз кислотами быстро промыть глаза водой и зака­ пать в них 2% раствор питьевой соды, наложить сухую повязку.

7.При ожогах глаз щелочами быстро промыть глаза водой и зака­ пать в них раствор 2% борной кислоты, наложить сухую повязку.

8.При термических ожогах немедленно приложить вату, смоченную этиловым спиртом и смазать обожженное место раствором мар- ганцево-кислого калия.

--

Измерить оптическую плотность на фотоэлектроколориметре (при крас­ ном светофильтре). Построить ка­

либровочный график, откладывая по оси абсцисс содержание 2,6-дихлор- фенолиндофенолята натрия в про­ бах, а по оси ординат - оптическую плотность.

Задания для контроля усвоения темы

1.Перечислите проблемы, изучаемые различными разделами биохимии.

2.Назовите биологический: материал, используемый в биохимиче­ ской лаборатории и правила работы с ним.

3.Укажите меры первой помощи;

-при ожогах кожи кислотами и щелочами;

случайном попадании кислот или щелочей в рот; случайном попадании кислот или щелочей в желудочно-

кишечный тракт; ожогах глаз кислотами или щелочами; термических ожогах.

4.Назовите правила центрифугирования.

5.Поясните применение метода фотометрии в биохимических ис­ следованиях.

6.Укажите принцип и общие приемы работы на фотоэлектроколо­ риметре.

7.Поясните назначение и принцип построения калибровочного графика.

8.Поясните применение стандартных растворов в биохимических исследованиях.

9.Укажите роль биохимических исследований для практической медицины.

10.Поясните значение биохимии в формировании врача.

РАЗДЕЛ II: СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА БЕЛКОВ Занятие 2. Химия и свойства аминокислот и пептидов

Мотивация: Знание химического строения аминокислот и их свойств необходимо для изучения химического состава и свойств белков.

Цель занятия: Изучить свойства аминокислот, образование пеп­ тидной связи, функции белков в организме.

Студент должен:

Вопросы, изученные ранее и необходимые для данного занятая:

Основная литература:

1.БерезовТ. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. - 1990. - С. 17-20, 28-37; 1998 -С.19-22, 33-43.

2.Николаев А. Я. Биологическая химия. - 1998. - С. 9-17.

3.Биохимия / Под ред. Е. С. Северина. - 2003. - С. 9-15.

4.Алейникова Т. Л. и соавт. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. - 1988. - С. 11-13; - 2000. - С. 4-7.

Дополнительная литература:

1.Ленинджер А. Основы биохимии. - 1985. - Т. 1. - С. 107-140.

2.Марри Р. и соавт. Биохимия человека. - 1993. - Т.1. - С. 21-41.

11

Вопросы и задания для самоподготовки

1.Выясните функции белков в живых организмах:.

2.Изучите элементарный состав белков.

3.Перепишите в альбом табл. 1 «Классификация аминокислот», дополнив ее названиями аминокислот (эмпирическими и рацио­ нальными).

4.Выясните важнейшие физико-химические! свойства аминокислот, укажите, какими группировками они определяются.

5.Поясните причину существования оптической изомерии амино­ кислот.

6.Выясните свойства аминокислот, присущие их а-амино- и карбок­ сильным группам.

7.Выясните механизм образования пептидных связей. Напишите формулу пептида, состоящего из аминокислот: лейцин, треонин, лизин, аспарагиновая кислота, назовите его.

8.Поясните, какие группировки входят в состав радикалов амино­ кислот, как они влияют на свойства пептидов

9.Выясните, какие цветные реакции универсальны для всех белков, чем это обусловлено.

Ю.Поясните, какие цветные реакции можно использовать для опре­ деления аминокислотного состава белка.

1Изучить химические ре­ Проделать с яичным белком и же­ акции, с помощью кото­ латином биуретовую реакцию, реак­

Задания дня контроля усвоения темы

1.Укажите, какие аминокислоты можно получить, замещая один из атомов водорода в метильной группе аланина различными груп­ пировками.

2.Назовите продукты замещения аминогруппой гидроксила в кар­ боксильной группе дикарбоновых аминокислот.

3.Перечислите полярные не имеющие заряда группировки амино­ кислот. Приведите примеры аминокислот содержащих такие группировки.

4.Приведите примеры полярных отрицательно заряженных амино­ кислот.

5.Перечислите аминокислоты, обладающие основными свойства­ ми.

6.Укажите, какие аминогруппы аминокислот лизина и аргинина мо­ гут участвовать в образовании пептидных связей.

7.Поясните, какие цветные реакции универсальны для белков.

8.Назовите, какой компонент белка выявляется с помощью реакции нитрования (ксантопротеиновой).

9.Поясните механизм образования пептидной связи.

10.Поясните, что общего в структуре различных пептидов (незави­ симо от их аминокислотного состава).

Тестовые задания

1.Установите соответствие между функцией белка и конкретными примерами

2.Среднее содержание азота в белках составляет

1.Менее 1%; 2. До 10%; 3. Около 16%; 4. Более 25%; 5. Около 50%.

3.Оптическая активность аминокислот обусловлена

1.Асимметрией а-углеродного атома;

2.Наличием аминогруппы;

3.Наличием карбоксильной группы;

4.Амфотерностью аминокислот;

5.Гидрофобностью радикала.

4.Из перечисленных аминокислот аполярной является

3.Треонин;

5.Из перечисленных аминокислот положительно заряженной является

3.Аспарагин;

6.Из перечисленных аминокислот полярной незаряженной является

3.Фенилаланин;

7.Реакция Адамкевича выявляет следующий компонент полипеп­ тидной цепи

3.Амидную группу,

8.Для различия растворов аминокислоты фенилаланин и полипеп­

3.Нитрования (ксантопротеиновую);

9.Для пептида ала-цис-гли-вал-гис-тре характерны все три реакции

1.Биуретовая,нингидриновая,Адамкевича;

2.Нингидриновая, Фоля,Адамкевича;

3.Фоля, биуретовая, Адамкевича;

4.Биуретовая, нингидриновая, Фоля;

5.Биуретовая,нингидриновая,нитрования.

10.Заряд диссоциированной формы глутаминовой кислоты (в ус­ ловных единицах) в нейтральной среде равен

Занятие 3. Свойства простых белков. Методы выделения и очистки белкое.

Мотивация: Знание основных физико-химических свойств белков необходимо для понимания их биологических функций, для выделе­ ния и очистки белковых лекарственных препаратов.

Цель занятия: Изучить основные физико-химические свойства бел­ ков, методы выделения и очистки белков.

Студент должен:

Вопросы, изученные ранее и необходимые дня данного занятия:

.16

Основная литература:

1.Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. - 1990. -

С.20-28, 37-42; 1998. - С. 23-33.

2.Николаев А. Я. Биологическая химия. - 1998. - С. 36-53.

3.Биохимия / Под ред. Е С. Северина - 2003. - С. 67-73.

4Алейникова Т. Л. и соавт. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. - 1988. - С. 25-26, 28-32; 2000 - С. 1011, 12-14, 16-17.

Дополни тельная литература:

1. Ленинджер А. Основы биохимии. - 1985. - Т. 1 - С. 140-145. 2 Уайт А и др. Основы биохимии. - 1981. - Т. 1. - С. 125-165.

Вопросы и задания для самоподготовки

1.Поясните основные физико-химические свойства простых белков.

2.Назовите методы определения молекулярной массы белков.

3.Поясните, чем определяются амфотерные свойства простых белков.

4.Выясните, как формируется заряд белковой молекулы при рас­ творении белков в воде.

5.Выясните факторы стабилизации белков в растворе, свойства белковых растворов.