Модуль II. Биологически активные вещества организма человека и их роль в обмене веществ

Комплексная цель овладения содержанием модуля II:

– изучить строение биологически активных веществ (витаминов, гормонов, ферментов);

– знать функции биологически активных веществ, их значение в обеспечении биохимических и физиологических процессов живого организма;

– овладеть теорией и методами формирования здорового образа жизни на основе отказа от вредных привычек;

– развивать навыки химического анализа биологического материала.

Занятие 5. Витамины – регуляторы биохимических процессов. Ферменты – биологические катализаторы

№ п/п УЭ

Учебный материал с указанием заданий

Рекомендации по выполнению заданий, оценка

УЭ-0

Цель занятия: изучить химический состав витаминов и ферментов;

знать функции витаминов и ферментов и их роль в обеспечении биохимических процессов в организме человека;

уметь проводить качественные реакции на определение витаминов А, D, С и группы В в биологическом материале; уметь проводить реакции на выявление воздействия физико-химических факторов на активность ферментов;

овладеть теорией и методами формирования здорового образа жизни на основе отказа от вредных привычек.

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

вСРС являются УЭ-1–3, 6.

аСРС являются УЭ-4, 5, 7.

УЭ-1

Цель: изучить строение и общую характеристику витаминов.

1.1. Изучите материал по учебнику и лекциям.

1.2. Подготовьте ответы на вопросы:

1. Что такое витамины?

2. Какова потребность организма в витаминах и от чего она зависит?

3. В чем заключается механизм действия витаминов? Назовите важнейшие коферменты, в состав которых входят витамины.

4. На чем основана классификация витаминов? Какие группы витаминов известны? Назовите основных представителей отдельных классов.

5. Какие наблюдаются состояния организма в зависимости от обеспеченности витаминами? Что такое авитаминоз, гиповитаминоз, гипервитаминоз?

6. Какова роль отдельных жирорастворимых и водорастворимых витаминов в регуляции обмена веществ?

7. Какие знаете витаминоподобные вещества? Какие из них усиливают энергообразование в скелетных мышцах?

8. Какие витамины обладают анаболическим эффектом? Что это означает?

9. Какие витамины обладают антиоксидантным действием? Есть ли необходимость в них при различных физических нагрузках? Почему?

10. Какие витамины участвуют в энергообеспечении скелетных мышц?

11. В связи с чем увеличиваются нормы потребления витаминов для спортсменов?

1.3. Задание для самоконтроля.

 1. Тест (выберите правильный ответ).

1. Приоритет открытия витаминов принадлежит:

а) Л.П. Иванову;	в) М.В. Ненцкому;
б) Н.И. Лунину;	г) Я.О. Парнасу.

2. Витамины участвуют в реакциях обмена в организме человека, потому что:

а) поступают вместе с пищей;	в) входят в состав ферментов;
б) являются питательными веществами;	г) входят в состав конечных продуктов реакции.

3. Близкие по химической структуре соединения, обладающие одинаковыми биологическими свойствами, являются:

а) витаминами;	в) гомологами;
б) изомерами;	г) витамерами.

4. Нарушения в организме, вызванные избыточным накоплением витамина, называют:

а) гипервитаминоз;	в) авитаминоз;
б) гиповитаминоз;	г) мутация.

5. Признаком витаминов не является:

а) большинство не синтезируются в организме человека;

б) служат источником энергии и пластическим материалом;

в) входят в состав активных групп ферментов;

г) потребность в сутки невелика.

Самостоятельно.

Литература:

№ 1. – С. 102–115.

№ 2. – С. 83–88.

№ 3. – С. 105–127.

№ 5. – С. 33–44.

Письменно в тетради СРС.

В случае затруднений найдите ответы на вопросы в учебнике. Проанализируйте свою работу.

За каждый правильный ответ 1 балл.

В тетради для СРС после проработанного теста поставьте оценку так:

УЭ-1.3. Оценка «____».

УЭ-2

Цель: систематизировать свои знания о витаминах.

3.1. Изучите характеристики жирорастворимых витаминов А, D, Е, К и F, а также водорастворимых витаминов В₁, В₂, В₃, РР, В₆, В₁₂, В₁₅, С, Р, Н, U по учебнику и лекциям.

3.2. Оформите сведения в виде таблицы 3.

Таблица 3
Характеристика витаминов
Название и строение витамина	Биологическая роль (участие в биохимических процессах)	Признаки		Суточная потребность	Источники
		гиповитаминоза	гипервитаминоза

3.3. Задание для самоконтроля:

 1. Тест (выберите правильный ответ).

1. Никотин и никотиновая кислота – это витамины:

а) В1;

б) В3;

в) В5;

г) В12;

д) К.

2. Витамин В₁₂ содержит в своем составе катион:

а) калия;

б) кобальта;

в) натрия;

г) магния;

д) цинка.

3. Антипелларгическим является витамин:

а) Е;

б) С;

в) В2;

г) В5;

д) В12.

4. Витамин, регулирующий процесс свертывания крови, – это:

а) А;

б) С;

в) D;

г) К;

д) Е.

5. Витамин, регулирующий транспорт ионов кальция и фосфора через клеточные мембраны:

а) А;

б) С;

в) D;

г) К;

д) Е.

6. Физиологическое название витамина Н:

а) антисеборейный;	в) антиневритный;	д) антиксерофтальмический.
б) антицинготный;	г) антирахитический;

7. Какие витамины могут синтезироваться в организме (в виде исключения):

а) А;

б) Е;

в) D;

г) РР;

д) С?

8. Для каких витаминов характерна взаимообусловленность действия:

а) К и Е;

б) А и D;

в) С и Н;

г) В1 и В12;

д) Р и С?

9. Какие компоненты клеток прежде всего страдают при недостатке витамина Е:

а) мембраны;	в) буферные системы;	д) органоиды?
б) вода;	г) минеральные вещества;

10. Витамин, необходимый для синтеза глюкокортикоидных гормонов в корковом слое надпочечников:

а) В1;	б) С;	в) Р;	г) В5;	д) В6.

Делайте в полный разворот тетради для СРС.

№ 1. – С. 102–115.

№ 2. – С. 83–88.

№ 3. – С. 105–127.

№ 5. – С. 33–44.

Письменно в тетради СРС.

В случае затруднений найдите ответы на вопросы в учебнике. Проанализируйте свою работу.

За каждый правильный ответ 0,5 балла.

В тетради для СРС после проработанного теста поставьте оценку так:

УЭ-3.3. Оценка «____».

УЭ-3

Цель: выявить роль витаминов в физкультурно-спортивной деятельности и укреплении здоровья.

3.1. Заслушайте доклады:

• 1. Витамины и спорт.

• 2. Никотиновая кислота и никотин: сходство и различие.

Во время прослушивания доклада обратите внимание на вопросы:

1. Какие витамины необходимы при увеличении нагрузок?

2. Суточную дозу какого витамина следует увеличить при употреблении дополнительных количеств белка с целью наращивания мышечной массы?

3. Какой витамин необходимо ввести в рацион при тренировках в горных условиях?

4. Какие витамины способствуют улучшению спортивных результатов в разных видах спорта?

5. Поливитаминные препараты, которые можно употреблять в зимне-весеннее время.

6. Какие витамины более полезны: искусственные препараты или содержащиеся в натуральных продуктах?

7. Пищевые продукты, содержащие большое количество витаминов.

8. Сравнительная характеристика химического состава и строения никотина и никотиновой кислоты.

9. Химический состав сигаретного дыма и показатель ПДК данных соединений в воздухе.

10. Наиболее вредные компоненты табачного дыма и вызываемые их действием болезни.

11. механизм действия никотина на здоровье человека.

12. Чем обусловливается возникновение физиологической потребности в курении и привыкания к ней?

3.2. Демонстрация наглядного пособия «курящая кукла» (немедленный эффект курения).

3.3. Обсуждение докладов.

Внимательно прочитайте все вопросы. Кратко фиксируйте содержание докладов в тетради для СРС.

Обратите внимание на таблицы: «Химический состав сигаретного дыма», «Компоненты табачного дыма и вызываемые ими болезни».

Работайте с группой, задавайте вопросы, высказывайте свое мнение. Оценка заносится в карту «Характеристика работы студента».

УЭ-4

Цель: провести обнаружение витаминов качественными реакциями.

4.1. Выполните лабораторную работу № 6 «качественные реакции на витамины».

1. Реакции на витамин А (ретинол)

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, серная кислота (концентрированная), хлороформ, хлорид железа (1%-й раствор), рыбий жир.

Ход работы:

1. В две пробирки налейте по 5 капель рыбьего жира.

2. В первую пробирку добавьте 0,5 мл концентрированной серной кислоты. Появится фиолетово-красное окрашивание, переходящее в бурое.

3. Во вторую пробирку добавьте 10 капель хлорного железа. Постепенно появляется зеленое окрашивание.

2. Реакции на витамин Д (кальциферол)

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, анилин, соляная кислота (концентрированная), раствор брома в хлороформе (1:60), рыбий жир.

Ход работы:

1. В две пробирки налейте по 1 мл рыбьего жира.

2. В первую пробирку добавьте 1 мл раствора брома в хлороформе. В присутствии витамина Д жидкость окрашивается в зеленовато-бурый цвет

3. Во вторую пробирку добавьте 1 мл смеси анилина и концентрированной соляной кислоты (15:1), тщательно смешайте содержимое пробирки и нагрейте до кипения. При этом жидкая эмульсия становится сначала зеленой, потом красной.

3. Реакции на витамин Е (токоферол)

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, азотная кислота (концентрированная), токоферол (спиртовой).

Ход работы:

1. В пробирку налейте 1 мл спиртового раствора витамина Е, прилейте 10 капель концентрированной азотной кислоты, осторожно встряхните. Жидкость окрашивается в красный цвет.

4. Реакции на витамин С (аскорбиновая кислота)

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, колбочки на 50 мл, бюретки, пипетки на 1 и 10 мл, соляная кислота (2%-й раствор), соляная кислота (10%-й раствор), красная кровяная соль (5%-й раствор), гидроксид калия (5%-ный раствор), хлорид железа (1%-й раствор), 2,6-дихлор­фенолиндофенол (0,02%-й раствор), сок лимона, капусты, лука, картофеля (или 0,1%-й раствор аскорбиновой кислоты).

Ход работы:

1. В колбочку отмерьте 1 мл исследуемого сока, добавьте 10 мл дистиллированной воды и 2 капли соляной кислоты, перемешайте, оттитруйте содержимое колбочки 2,6-дихлорфенолиндофенолом.

Сравните количество мл красителя, пошедшего на титрование исследуемых соков, сделайте вывод о количественном содержании витамина С в исследуемых объектах.

2. В пробирку налейте 1 мл испытуемого сока, добавьте 2 капли гидроксида калия, 2 капли раствора красной кровяной соли, перемешайте и добавьте 6–8 капель соляной кислоты и 2 капли раствора хлорида железа. Выпадает синий осадок.

4. Реакции на витамин В₁

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, мерные колбы, сульфаниловая кислота, соляная кислота (концентрированная), нитрит натрия (5%-й раствор), сода, тиамин (0,1%-й раствор).

Ход работы:

1. Приготовьте диазореактив: 0,5 г сульфаниловой кислоты соедините с 4,5 мл концентрированной соляной кислоты, доведите до метки 50 мл. К 1,5 мл этого раствора добавьте 7,5 мл нитрита натрия и доведите водой до метки 50 мл в мерной колбе. Полученный реактив используйте в дальнейшей работе.

2. В пробирку налейте 1 мл диазореактива, 1 мл насыщенного раствора соды и по стенке, наклонив пробирку, осторожно наслаивайте 1 мл раствора тиамина. На границе жидкостей образуется красное кольцо.

5. Реакции на витамин В₂

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, соляная кислота (концентрированная), цинк (гранулы), рибофлавин (0,05%-й раствор).

Ход работы:

В пробирку налейте 0,5 мл раствора рибофлавина, прибавьте 5 капель концентрированной соляной кислоты и 1–2 гранулы цинка.

Наблюдается выделение пузырьков водорода и изменение окраски раствора, сначала он становится желто-оранжевым, затем розовым, и, наконец, бесцветным.

Сделайте вывод. Назовите продукты питания, содержащие витамины А, Д, С, В₁, В₂, Е.

Запишите цель работы, оборудование, реактивы в тетрадь СРС.

Проведите качественные реакции на жирорастворимые и водорастворимые витамины. Время работы 20 мин.

внимательно прочитайте ход работы.

Кратко зафиксируйте ход работы и результаты.

Самостоятельно.

УЭ-5

Цель: сравнить действие неорганических катализаторов и ферментов, влияние температуры, рН-среды, активаторов и ингибиторов на активность ферментов.

5.1. Выполните лабораторную работу № 7 «Действие неорганических катализаторов и ферментов».

1. Гидролиз крахмала в присутствии фермента амилазы слюны и соляной кислоты

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, крахмальный клейстер (1%-й раствор), соляная кислота (10%-й раствор), реактив Люголя (раствор йода в иодиде калия), водяная баня с термометром.

Ход работы:

1. В три пробирки налейте по 2 мл раствора крахмала, в первую пробирку добавьте 1 мл слюны, предварительно разведенной в 10 раз; во вторую – 1 мл раствора соляной кислоты; в третью – 1 мл воды (контроль).

2. Все три пробирки нагрейте на водяной бане при температуре 38^оС в течение 10 мин.

3. Через 10 мин. пробирки охладите под струей водопроводной воды и в каждую пробирку добавьте по 2–3 капли реактива Люголя (качественная реакция на крахмал). По окрашиванию объясните, в какой пробирке и почему прошел полный гидролиз крахмала, в какой – частичный, а где гидролиз крахмала не прошел.

Сделайте вывод о действии амилазы слюны на крахмал при пережевывании пищи.

2. Сравнение действия неорганических катализаторов и каталазы крови

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, лучинки, спички, перекись водорода (3%-й раствор), диоксид марганца (кристаллический), оксид железа (кристаллический), диоксид кремния (кристаллический), кровь, сырая печень животных (свежерастертая).

Ход работы:

1. В четыре пробирки налейте по 3 мл раствора пероксида водорода и добавьте: в первую – щепотку диоксида марганца, во вторую – оксида железа, в третью – диоксида кремния и в четвертую – 1 каплю крови.

2. Докажите с помощью тлеющей лучинки интенсивность разложения пероксида водорода в присутствии биокатализатора (каталазы) и неорганических катализаторов.

3. В пробирку поместите 0,3–0,5 г сырой печени, добавьте 10 мл воды и 3 мл раствора пероксида водорода.

Как можно доказать, что выделившийся газ является кислородом? В результате чего он образовался?

Сделайте вывод о действии каталазы крови на пероксид водорода, образующегося при биологическом окислении в организме человека

3. Влияние температуры на активность ферментов

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, сосуд со льдом, водяная баня, крахмальный клейстер (1%-й раствор), реактив Люголя.

Ход работы:

1. В три пробирки налейте по 3 мл раствора крахмала, в первые две пробирки добавьте равный объем слюны, разведенной в воде 1:10, в третью – раствор предварительно разведенной в воде прокипяченной слюны.

2. Первую пробирку поставьте в сосуд со льдом, вторую и третью – на водяную баню при температуре 38°С на 10 мин.

3. Через 10 мин. пробирки охладите под струей водопроводной воды и проведите реакцию на крахмал с йодом.

Объясните, почему реакция на крахмал будет положительной в первой и третьей пробирках, а во второй – отрицательной. Сделайте вывод о том, каков температурный оптимум действия ферментов слюны.

4. Влияние рН-среды на активность ферментов

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водяная баня, крахмальный клейстер (1%-й раствор), соляная кислота (0,2%-й раствор), сода углекислая (1%-й раствор), реактив Люголя.

Ход работы:

1. В два ряда по 8 пронумерованных пробирок налейте по 1 мл дистиллированной воды.

2. В первую пробирку первого ряда пипеткой отмерьте 1 мл раствора соляной кислоты; в первую пробирку второго ряда – 1 мл раствора соды.

3. Перенесите 1 мл раствора из первой пробирки во вторую, из второй – в третью и т. д. Таким образом получите разведение соляной кислоты (в первом ряду) и соды (во втором ряду).

4. Налейте во все пробирки по 2 мл раствора крахмала и по 1 мл слюны, разведенной водой 1:10.

5. Все пробирки поставьте в водяную баню при 38°С на 10 мин., затем охладите под струей водопроводной воды и добавьте 2–3 капли реактива Люголя.

Определите, при какой концентрации кислоты и соды произошло расщепление крахмала.

Сделайте вывод о том, каково оптимальное значение рН-среды ферментативной активности.

5. Действие активатора и ингибитора на активность амилазы слюны

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водяная баня, крахмальный клейстер (1%-й раствор), хлорид натрия (1%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор), реактив Люголя.

Ход работы:

1. В три пробирки налейте по 1 мл следующих растворов: в первую – дистиллированную воду, во вторую – раствор хлорида натрия, в третью – раствор сульфата меди.

2. Во все три пробирки добавьте по 2 мл раствора крахмала и по 1 мл слюны, разведенной водой 1:10.

3. Все пробирки нагрейте в течение 10 мин. в водяной бане при 38°С.

4. Пробирки охладите проточной водой и добавьте по 2–3 капли реактива Люголя.

Сделайте вывод о том, какое действие оказали хлорид натрия и сульфат меди на активность амилазы слюны. Назовите известные вам активаторы и ингибиторы ферментов.

6. Влияние алкоголя на активность ферментов

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водяная баня, крахмальный клейстер (1%-й раствор), желудочный сок (аптечный), раствор яичного белка, гидроксид натрия (10%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор), спирт этиловый, реактив Люголя.

Ход работы:

1. В четыре пробирки налейте по 2 мл следующих растворов: в первую и вторую пробирки – раствор крахмала, в третью и в четвертую – раствор белка.

2. Добавьте: в первую пробирку – 2 мл воды и 2 мл слюны, разведенной водой 1:10, во вторую – 2 мл спирта и 2 мл разведенной слюны, в третью – 2 мл воды и 2 мл желудочного сока (аптечного).

3. Все 4 пробирки поставьте в водяную баню при 38°С на 10–15 мин.

4. Пробирки охладите проточной водой и проведите реакции: на крахмал (с йодом) – в первой и во второй пробирках, на белок (биуретовую реакцию) – в третьей и четвертой пробирках.

Объясните результаты опытов и сделайте вывод о влиянии этанола на активность ферментов.

5.2. Сделайте вывод к лабораторной работе № 7.

5.3. Заслушайте результаты исследовательской работы студентов по темам: «Влияние физической нагрузки на амилазную активность», «Влияние физических нагрузок различного характера на реакцию слюны».

5.4. Обсуждение выступлений студентов о результатах исследований.

Запишите название, цель работы, оборудование, реактивы.

внимательно прочитайте ход работы.

Кратко зафиксируйте ход работы и результаты.

Задавайте вопросы, высказывайте свое мнение. Оценка заносится в карту «Характеристика работы студента».

УЭ-6

Цель: изучить строение и функции ферментов как биологических катализаторов, регулирующих все процессы жизнедеятельности организма.

6.1. Изучите материал по учебнику и лекциям.

6.2. Подготовьте ответы на вопросы и обсудите в группе:

1. Строение молекул ферментов.

2. Понятия: «кофермент», «апофермент», «простетическая группа».

3. Свойства ферментов.

4. Активаторы и ингибиторы ферментов: понятия, роль, примеры.

5. Классификация ферментов.

6.3. Оцените уровень усвоения материала.

Самостоятельно

№ 1. – С. 88–89, 96–102.

№ 2. – С.70–82.

№ 3. – С. 88–104.

№ 5. – С. 46–63.

УЭ-7

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 6 «Гормоны. Сравнительная характеристика биологически активных веществ организма». Если ваша самооценка «удовлетворительно» и ниже – проработайте занятие 5 еще раз.

3. Подготовьте беседу с учащимися о воздействии никотина на биохимические процессы.

Время 5 мин.

Самостоятельно