Модульные программы практических и лабораторных занятий по курсам «введение в биохимию» и «биохимия»

Практические и лабораторные занятия по курсам «Введение в биохимию» и «Биохимия» проводятся в соответствии с программами дисциплин, которые представлены в виде модулей. Модуль – это функциональный целевой узел, в котором объединено учебное содержание (учебно-методические пособия, лекции, лабораторные работы, темы рефератов и т. д.) и технология овладения им в систему высокого уровня целостности. Модуль – это и программа обучения, индивидуализированная по содержанию, методам учения, уровню самостоятельности, темпу учебно-познавательной деятельности.

Каждый модуль имеет комплексную цель, содержащую интегрирующую составляющую (учебный элемент – О; УЭ-О) и частные (УЭ-1, УЭ-2 и т. д.). В связи с достаточно большим объемом часов на самостоятельную работу студентов (СРС) в модулях представлены задания для внеаудиторной (вСРС) и аудиторной работы (аСРС). В аудиторное время планируется проведение лабораторных работ, семинаров, проверка заданий внеаудиторной работы, консультации с преподавателем по вопросам, требующим каких-либо разъяснений.

При выполнении модульных программ необходимо пользоваться учебной литературой. Для каждого задания приводятся рекомендации по его выполнению в графе «рекомендации по выполнению заданий» и указываются страницы учебной литературы, перечень которой приводится в начале модульной программы.

Результаты работы студентов заносятся в карту «Характеристика работы студента» (приложение 1), что помогает как самому студенту, так и преподавателю оценить готовность обучающегося к итоговому контролю знаний (зачет, экзамен).

Модульная программа курса «биохимия» Литература

Основная

1. Биохимия: Учеб. для ин-тов физ. культ. / Под ред. В.В. Меньшикова, Н.и. Волкова. – М.: ФиС, 1986. – 384 с.

2. Биохимия: Учеб. для ин-тов физ. культ. / Под ред. Н.Н. Яковлева. – М.: ФиС, 1974. – 344 с.

3. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений физ. воспит. и спорта. – Киев.: Олимпийская литература, 2000. – 504 с.

4. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2006. – 220 с.

Дополнительная

5. Проскурина И.К. Биохимия: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2001. – 240 с.

Модуль I. Основные органические вещества клетки и их роль в обмене веществ

Комплексная цель овладения содержанием модуля I:

– изучить физико-химические свойства биоорганических веществ;

– уметь качественными реакциями определять наличие биоорганических веществ в изучаемом природном материале;

– развивать навыки работы с химическим оборудованием и реактивами;

– получить представление о роли биоорганических веществ в обеспечении здоровья человека.

Занятие 1. Белки. Обратимые и необратимые реакции осаждения белков

№ п/п УЭ

Учебный материал с указанием заданий

Рекомендации по выполнению заданий, оценка

УЭ-0

Цель занятия: систематизировать знания и закрепить умения определять суммарный заряд белков и его изменение в зависимости от рН-среды;

изучить физико-химические свойства аминокислот и белков;

развивать навыки работы с химическим оборудованием и реактивами.

Внимательно прочитайте цель занятия. Запишите дату, номер и название занятия в тетради для СРС.

вСРС являются УЭ-1.

аСРС являются УЭ-2–5.

УЭ-1

Цель: систематизировать знания о физико-химических свойствах аминокислот и белков.

1.1. Повторите материал лекций или учебника, раскрывающий физико-химические свойства белков, изменение заряда белка в разных средах раствора, понятие «изоэлектрическая точка».

Выполняйте устно.

Литература:

№ 1. – С. 71–72.

№ 2. – C. 48–49.

№ 3. – С.233–234.

№ 5. – С. 17–18.

УЭ-2

Цель: изучить физико-химические свойства белков, развивать навыки работы с химическим оборудованием.

2.1. Выполните лабораторную работу № 1 «Реакции осаждения белков».

Цель: выяснить влияние нейтральных солей ионов тяжелых металлов, кислот, органических веществ на коагуляцию белков.

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, воронки с фильтрами, чашка Петри. Раствор белка (солевой), сульфат аммония (кристаллический), сульфат аммония (насыщенный раствор), хлорид натрия (кристаллический), сульфат магния (кристаллический), уксусная кислота (1%-й раствор), гидроксид натрия (10%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор).

1. Высаливание белков. Обратимое осаждение белков сульфатом аммония

Ход работы:

1. В пробирку налейте 2 мл солевого раствора яичного белка. Добавьте равный объем насыщенного раствора сульфата аммония, наблюдайте появление осадка белков.

2. К раствору с осадком белков добавьте равный объем дистиллированной воды, хорошо перемешайте и наблюдайте постепенное исчезновение осадка белков.

Сделайте вывод.

2. Осаждение белков сульфатом аммония

Ход работы:

1. В пробирку налейте 2 мл солевого раствора яичного белка, добавьте равный объем насыщенного раствора сульфата аммония и слегка встряхивайте смесь. Получается полунасыщенный раствор сульфата аммония, из которого выпадает в осадок в виде небольшой мути белок глобулин. Через 3 мин. жидкость фильтруйте.

2. В фильтрат добавьте при перемешивании кристаллический сульфат аммония до прекращения его растворения. В насыщенном растворе этой соли появляются муть и хлопья выпадающего в осадок белка альбумина.

Сделайте вывод.

3. Осаждение белков хлоридом натрия и сульфатом магния

Ход работы:

1. В две пробирки налейте по 3 мл солевого раствора яичного белка. В одну пробирку добавьте кристаллический хлорид натрия, во вторую – сульфат магния до полного насыщения. Через 2–3 мин. в обеих пробирках появляется осадок глобулинов.

2. Содержимое пробирок отфильтруйте. В фильтрате остаются альбумины, которые в нейтральных растворах не выпадают в осадок от этих солей даже при полном насыщении.

3. В обе пробирки к фильтрату добавьте 4–5 капель однопроцентной уксусной кислоты. При этом происходит выпадение альбуминов в осадок. Через 3 мин. альбумины отфильтруйте.

4. Проверьте фильтрат на отсутствие белка при помощи биуретовой реакции.

Сделайте вывод.

4. Осаждение белков солями тяжелых металлов

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, ацетат свинца (0,5%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор), нитрат серебра (1%-й раствор), сулема (двухлористая ртуть, 0,5%-й раствор).

Ход работы:

1. В четыре пробирки налейте по 1 мл раствора белка и добавьте по каплям в первую пробирку – раствор ацетата свинца, во вторую – сульфата меди, в третью – нитрата серебра, в четвертую – сулему (яд!). Во всех пробирках наблюдается осадок.

2. В первую пробирку добавьте избыток ацетата свинца, во вторую – избыток сульфата меди. Наблюдается растворение осадка.

Сделайте вывод.

5. Осаждение белков алкалоидными реактивами

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, уксусная кислота (1%-й раствор), уксусная кислота (10%-й раствор), танин (5%-й раствор), железистосинеродистый калий (5%-й раствор).

Ход работы:

1. В первую пробирку налейте 1 мл раствора белка и подкислите его двумя – тремя каплями однопроцентной уксусной кислоты. Затем добавьте 5–6 капель танина. Наблюдайте выпадение белка в осадок.

2. Во вторую пробирку налейте 1 мл раствора белка, подкислите его двумя – тремя каплями десятипроцентной уксусной кислоты и добавьте 2–3 капли железистосинеродистого калия, взбалтывая после добавления каждой капли. Наблюдайте выпадение осадка.

Сделайте вывод.

6. Осаждение белков минеральными кислотами

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Концентрированные серная, соляная, азотная кислоты.

Ход работы:

1. В три пробирки налейте по 1 мл кислот: в первую – соляной, во вторую – серной, в третью – азотной.

2. Во все пробирки осторожно по стенке, наклонив каждую пробирку, прилейте по 0,5 мл раствора белка так, чтобы он не смешивался с кислотами. В месте соприкосновения двух жидкостей появляется белый аморфный осадок белка в виде кольца.

3. Каждую пробирку осторожно встряхните. При этом осадок, выпавший при действии азотной кислоты, увеличивается, а осадки, выпавшие при действии серной и соляной кислот, растворяются.

Сделайте вывод.

7. Осаждение белков органическими кислотами

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, трихлоруксусная кислота (5%-й раствор).

Ход работы:

1. В пробирку налейте 1 мл раствора белка и добавьте 2–3 капли 5%-го раствора ТХУ, наблюдайте выпадение осадка белка.

Сделайте вывод.

8. Осаждение белков спиртом

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, этиловый спирт.

Ход работы:

1. В пробирку налейте 1 мл раствора белка и добавьте равное количество этанола. Наблюдайте выпадение осадка белка в виде кольца на границе жидкостей.

Сделайте вывод.

9. Осаждение белков при нагревании

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водяная баня. Раствор яичного белка, уксусная кислота (1%-й раствор), уксусная кислота (10%-й раствор), хлорид натрия (насыщенный), гидроксид натрия (10%-й раствор).

Ход работы:

1. В 5 пробирок налейте по 1–2 мл раствора белка и нагрейте на водяной бане содержимое первой пробирки. Наблюдайте выпадение осадка белка в виде мути.

2. Во вторую пробирку добавьте 1 каплю 1%-го раствора уксусной кислоты и нагрейте. Осадок образуется быстрее и полнее вследствие того, что в результате подкисления достигнуто значение рН-среды, когда частицы белка теряют свой электрический заряд, то есть значения ИЭТ.

3. В третью пробирку добавьте 0,5 мл 10%-го раствора уксусной кислоты и нагрейте. Осадка не образуется даже при кипячении.

4. В четвертую пробирку добавьте 0,5 мл 10%-го раствора уксусной кислоты, затем 0,5 мл насыщенного раствора хлорида натрия и нагрейте. Образуется осадок белка.

5. В пятую пробирку добавьте 0,5 мл 10%-го раствора гидроксида натрия и нагрейте. Осадка не образуется даже при кипячении.

По завершении работы результаты оформите в виде таблицы 2.

Таблица 2

	Нейтральная среда	Слабокислая среда	Кислая среда	Кислая среда +нейтральная соль	Щелочная среда
1. Реактив
2. Характер осадка

Сделайте вывод.

7.2. Подготовьте ответы на вопросы:

1. От каких физико-химических свойств белков зависят реакции осаждения белков?

2. Какое явление называется высаливанием?

3. Какими реактивами вызывается обратимое осаждение белков?

4. Какими реактивами вызывается необратимое осаждение белков?

5. Почему при отравлении солями тяжелых металлов в качестве противоядия дают яичный белок или молоко?

7.3. Запишите вывод к лабораторной работе № 1.

Запишите цель работы, оборудование, реактивы в тетрадь СРС.

Проведите следующие реакции:

а) высаливание белков ((NH₄)₂SO₄);

б) осаждение белков солями тяжелых металлов (Pb²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺);

в) осаждение белков алкалоидными реактивами;

г) осаждение минеральными кислотами (HCl, HNO₃);

д) осаждение белков органическими кислотами (TXY, CH₃COOH);

е) осаждение белков водоотнимающими агентами (C₂H₅OH).

Образец оформления работы преподаватель покажет на доске.

Время работы 45 мин.

Вывод делайте самостоятельно.

.

Обсудите в группе.

Работайте с группой.

Запишите в тетради для СРС.

УЭ-3

Цель: закрепить умение определять суммарный заряд белков и его изменение в зависимости от рН-среды.

3.1. Выполните задание:

• 1. Напишите формулы пептидов и дайте им названия. В какой среде (кислой, нейтральной, щелочной) лежит их изоэлектрическая точка? а) цис-ала-тир; б) глу-лиз-арг, в) вал-асп-арг.

• 2. Напишите формулы и дайте названия:

а) дипептида из незаменимых аминокислот, ИЭТ которого при рН < 7;

б) дипептида из незаменимых аминокислот, ИЭТ которого при рН > 7;

• 3. Напишите формулу гексапептида из аминокислот разных классов, используя хотя бы две незаменимые аминокислоты. Дайте название, определите заряд в разных средах.

• 4. Напишите формулу пентапептида с суммарным зарядом «-2», используя хотя бы одну незаменимую аминокислоту.

Выполняйте письменно в тетради СРС, соблюдайте правила написания формул аминокислот.

Формулы аминокислот:

№ 1. – С. 68–70.

№ 2. – C. 49–52.

№ 3. – С. 230–232.

№ 5. – С. 15–17.

УЭ-4

Цель: закрепить знания по теме занятия 1 «Белки. Обратимые и необратимые реакции осаждения белков».

4.1. Проверьте выполнение задания 3.1. За консультацией обратитесь к преподавателю.

4.2. Оцените выполнение УЭ 3.1. Критерии оценки:

«5» – все задания выполнены правильно;

«4» – есть некоторые недочеты (названия пептидов не указаны);

«3» – есть ошибки, выполнена половина задания;

«2» – почти ничего не выполнено правильно.

4.3. Завершите выполнение задания 3.1 (при необходимости).

Время 10 мин. Работайте в паре. Поставьте оценку в тетради для СРС так:

УЭ-3.1. Оценка «___».

Ф.И. проверяющего.

Время 10 мин.

УЭ-5

5.1. Подведение итогов занятия.

1. Прочитайте цель занятия и самостоятельно оцените степень ее достижения: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно». Отметьте самооценку в карте «Характеристика работы студента».

2. Домашнее задание. Если ваша самооценка «отлично», «хорошо», то готовьтесь к занятию 2 «Общие и специфические цветные реакции на белки и свободные аминокислоты». Если ваша самооценка «удовлетворительно» и ниже – проработайте занятие 1 еще раз.

Время 5 мин.

Работайте вместе с группой.