ЗАНЯТИЕ 24 ТЕМА: Витамины.

Цель занятия: изучить специфические биохимические функции витаминов, их роль в метаболизме.

Студент должен знать

1. Строение водорастворимых (В₁, В₂, В₆, PP, С, Н) и жиро-растворимых (A, D, E, K) витаминов, их основные свойства

2. Строение и механизм действия ферменов

3. Строение и механизм действия коферменов

4. Механизмы перекисных процессов и антиоксидантной защиты

5. Механизмы интеграции обмена углеводов, липидов и белков

1. Теоретическая часть.

   1. Общая характеристика и классификация витаминов. История учения о витаминах (работы Лунина Л.И., Сосина К.А., Эйкмана Х., К. Функа, Ф.Г, Гопкинса). Групповая характеристика витаминов. Гипоавитаминозы и авитаминозы, их причины (алиментарные, повышенная потребность, парентеральное питание, заболевание ЖКТ, глистные инвазии, применение лекарственных препаратов и антивитаминов, врожденные нарушения обмена витаминов).

   2. Каждый витамин рассматривается по схеме:

      1. Химическая природа и основные свойства (устойчивость к действию света, pH среды, высокой температуре и др.).

      2. Превращения в организме и механизмы активации.

      3. Механизм действия (участие в обмене веществ, физиологические эффекты).

      4. Картина гипо-, авитаминоза и гипервитаминоза и их клинико-лабораторная диагностика.

      5. Источники витаминов и содержание в продуктах питания.

      6. Показания к применению, профилактические и лечебные дозы.

   3. Водорастворимые витамины.

      1. Знание химического строения обязательно для витаминов: B₁ (тиамин), B₂ (рибофлавин), PP (никотинамид, ниацин), B₆ (пиридоксин), C (аскорбиновая кислота), H (биотин).

      2. Знание химического строения необязательно: пантотеновая кислота, пангамовая кислота, фолиевая кислота, витамин B₁₂ (кобаламин), витамин U.

   4. Жирорастворимые витамины.

      1. Знание химического строения обязательно для витаминов: А (антиинфекционный, витамин роста), D (антирахитический) их провитамины и метаболиты, E (антистерильный), K (антигеморрагический).

ЗАДАЧИ:

1. Какие вещества могут полностью заменить пищевой метионин?

а) бетаин	в) гомоцистеин	д) орнитин	ж) карнозин
б) цистеин	г) витамин B6	е) карнитин	и) креатин

2. Действие яичного белка авидина связано с тем, что он ...

а) растворяет сгустки фибрина

б) препятствует всасыванию биотина

в) блокирует образование холина из бетаина

г) действует как ингибитор трипсина

д) является антивитамином Н

е) является антивитамином А

ж) является антивитамином Е

з) является антивитамином К

3. Какой метаболический путь страдает от дефицита биотина?

а) синтез кетоновых тел из ПВК

б) образование лактата из глюкозы

в) образование глюкозы из лактата

г) синтез ЖК

д) окисление ЖК

е) элонгация ЖК

ж) синтез кетоновых тел из ЖК

4. В какие превращения включается аденозин-кобаламин?

а) малонил-КоА  ацетил-КоА

б) -кетоглутарат  сукцинил-КоА

в) ацетил-КоА  ОМГ-КоА

г) пропионил-КоА  метилмалонил-КоА

д) метилмалонил-КоА  сукцинил-КоА

е) сукцинил-КоА  порфобилиноген

ж) ПВК  ацетил-КоА

5. 1,25-дигидрохолекальциферол (кальцитриол) является активной формой:

а) витамина А	г) витамина D	ж) витамина Н
б) витамина B1	д) витамина К	з) витамина U
в) витамина С	е) витамина В2

6. Триада «Д» - деменция, диарея, дерматит - связана с дефицитом:

а) витамина А	г) биотина	ж) холекальциферола
б) витамина B12	д) ниацина	з) пиридоксаля
в) витамина C	е) тиамина

7. Какие соединения имеют структурное сходство с витамином К?

а) коэнзим Q	г) салицилаты	ж) дикумарол
б) викасол	д) витамин Е	з) фактор Кристмаса
в) тироксин	е) гистидин

8. Какие из кофакторов не нуждаются в специфических витаминах предшественниках?

а) FAD	в) АТФ	д) АПБ	ж) FМN
б) NAD	г) гем	е) NAD	з) HS KоА

9. Кальцитриол увеличивает в крови уровень:

а) Mg^2+	в) Ca^2+	д) Na^+	ж) Н2РО4^2-
б) Cu^2+	г) Fe^2+	е) К^+	з) Сl^-

10. В животных тканях триптофан является предшественником:

а) HS KоА	в) SAM	д) АТФ	ж) FМN
б) никотинамида	г) FAD	е) NADР	з) NAD

11. Какие из витаминов необходимы при окислении пропионата?

а) B12	д) тиамин
б) пантотеновая кислота	е) рибофлавин
в) биотин	ж) ниацин
г) фолиевая кислота	з) пиридоксин

12. Производные фолиевой кислоты являются коферментами в реакциях:

а) сер  гли	д) образования пуринов
б) образования мочевины	е) сер  креатин
в) образования пиримидинов	ж) сер  холин
г) ЦТК	з) сер  гем

13. Для реакций гидроксилирования необходимы:

а) NADFH	д) АТФ
б) тетрагидрофолиевая кислота	е) аскорбат
в) O2	ж) HS KоА
г) H2O2	з) тиамин

14. Длительная закупорка желчных протоков является причиной развития:

а) остеомаляции	д) синдрома трех "Д"
б) синдрома бери-бери	е) геморрагий
в) куриной слепоты	ж) хейлоза
г) мегалобластической анемии	з) диареи

15. Найдите соответствие: дефицит витаминов - проявления

а) аскорбиновой кислоты	е) пеллагра
б) никотиновой кислоты	ж) бери-бери
в) тиамина	з) геморрагии новорожденных
г) D	и) гипопротромбинемия
д) K	к) гипокальциемия

16. Найдите соответствие: витамин - реакции:

а) тиамин	е) карбоксилирования пропионата
б) пантотеновая кислота	ж) трансаминирования аминокислот
в) никотиновая кислота	з) транскетолазные
г) пиридоксин	и) активации пальмитата
д) биотин	к) окисления лактата

17. Найдите соответствие: дефицит соединения - состояние

а) витамина А	е) мегалобластическая анемия
б) рибофлавина	ж) гипохромная анемия
в) железа	з) эндемический зоб
г) фолата	и) ксерофтальмия
д) иода	к) хейлоз

18. Найдите соответствие: метаболические пути - витамин

а) ЦТК	е) В1
б) пентозный цикл	ж) РР
в) ГНГ из пирувата	з) В2
г) ГНГ из аминокислот	и) В6
д) анаэробный гликолиз	к) Н

19. Найдите соответствие: фермент - кофактор

а) трансальдолаза	е) биотин
б) метилмалонил КоА мутаза	ж) аденозилкобаламин
в) а-кетоглутаратдегидрогеназа	з) Fe и Cu
г) цитохромоксидаза	и) тиамин
д) ацетил КоА карбоксилаза	к) ниацин

20. Найдите соответствие: кофактор - фермент

а) пиридоксальфосфат	е) трансаминаза
б) биотин	ж) сукцинатдегидрогеназа
в) тиаминпирофосфат	з) пируваткарбоксилаза
г) витамин B2	и) трансформилаза
д) ТГФК	к) пируватдегидрогеназа

Практическая часть:

Лабораторная работа № 1. Качественные реакции на витамин B₁.

Витамин B₁ состоит из пиримидинового и тиазольного колец. Он получил название тиамина, поскольку содержит серу и азот:

Тиаминпирофосфат (в некоторых тканях тиаминтрифосфат) - (соответственно ТПФ или ТТФ) является коферментной формой тиамина и синтезируется в печени путем прямого переноса фосфата от АТФ.

ТПФ в составе ферментов углеводного обмена участвует в окислительном декарбоксилировании - -кетокислот и в транскетолазной реакции. Его недостаток вызывает поражение периферической нервной системы, сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. При этом в крови накапливаются пировиноградная кислота и другие -кетокислоты.

Реакция окисления.

ПРИНЦИП МЕТОДА: в щелочной среде тиамин окисляется феррицианидом калия в тиохром, обладающий при ультрафиолетовом облучении синей флюоресценцией. Реакция протекает по следующей схеме:

ХОД РАБОТЫ. К 1 капле 5% раствора тиамина прибавляют 5-10 капель 10% раствора едкого натра, 1-2 капли 5% раствора феррицианида калия и взбалтывают. Прогрев флюороскоп в течение 10 минут, наблюдают синюю флюоресценцию при облучении раствора ультрафиолетовыми лучами.

Диазореакция.

ПРИНЦИП МЕТОДА: в щелочной среде тиамин с диазореактивом образует сложное комплексное соединение оранжевого цвета.

ХОД РАБОТЫ. К диазореактиву, состоящему из 5 капель 1% раствора сульфаниловой кислоты и 5 капель 5% раствора нитрата натрия добавляют 1-2 капли 5% раствора тиамина и затем по стенке, наклонив пробирку, осторожно добавляют 5-7 капель 10% раствора бикарбоната натрия. На границе двух жидкостей появляется кольцо оранжевого цвета.

Лабораторная работа №2. Качественная реакция на витамин B₂.

Рибофлавин состоит из изоаллоксазинового ядра и спирта рибитола:

Рибофлавин входит в состав простетической группы флавиновых ферментов (флавопротеидов - FP) в виде коферментов флавинадениндинуклеотида (FAD) и флавинаденинмонодинуклеоитда (FMN). Флавопротеиды катализируют окислительно-восстановительные реакции. Они участвуют в окислении D-аминокислот, -окислении жирных кислот, в работе дыхательных цепей митохондрий и микросом и др. Биологическое действие флавиновых ферментов связано с наличием окислительно-восстановительных свойств изоаллоксазинового кольца.

При недостатке в организме В₂ возникают поражения слизистых в виде хейлита, глоссита и др.

ПРИНЦИП МЕТОДА: окисленная форма витамина В₂ представляет собой желтое флюоресцирующее в ультрафиолетовых лучах вещество. Реакция на витамин В₂ основана на способности его легко восстанавливаться, при этом раствор витамина В₂, обладающий желтой окраской, приобретает сначала розовый цвет за счет образования промежуточных соединений, а затем обесцвечивается так как восстановленная форма витамина В₂ бесцветна.

ХОД РАБОТЫ. В пробирку наливают 10 кап. раствора витамина В₂, добавляют 5 кап. конц. HCl опускают зернышко металлического цинка. Начинается выделение пузырьков водорода, восстанавливающего рибофлавин, жидкость, при этом, постепенно розовеет и обесцвечивается. Сравнивают обе формы витамина В₂ по флюоресценции, поместив каждую пробирку под освещение флюороскопа.

ВЫВОД:

Лабораторная работа №3. Качественная реакция на витамин В₆.

Группа витамина В₆: пиридоксол, пиридоксаль, пиридоксамин, являются производными 3-оксипиридина, носят общее название пиридоксина и обладают активностью витамина В₆.

В организме эти соединения подвергаются фосфорилированию при участии АТФ с образованием коферментов фосфопиридоксаля, фосфопиридоксамина, которые входят в состав ферментов, участвующих в белковом обмене, в реакциях трансаминирования, декарбоксилирования аминокислот, десульфинирования, дегидратирования аминокислот, в образовании витамина PP из триптофана и в некоторых других реакциях.

При недостатке витамина В₆ у животных прежде всего нарушается обмен белков, у человека недостаточность этого витамина встречается редко.

ПРИНЦИП МЕТОДА: витамин В₆ при взаимодействии с раствором хлорного железа образует комплексную соль типа фенолята железа красного цвета.

ХОД РАБОТЫ. К 5 каплям 1% раствора витамина В₆ приливают равное количество 1% раствора хлорного железа и перемешивают. Развивается красное окрашивание.

ВЫВОД:

Лабораторная работа №4. Качественная реакция на витамин E.

Витамин E существует в виде нескольких изомеров: ,  и -токоферолов, которые отличаются друг от друга порядком расположения метильных групп в бензольном кольце. Токоферолы - маслянистые жидкости, растворимые в растительных маслах и жировых растворителях.

Витамин E является мощным антиоксидантом. Некоторые производные витамина E участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, связанных с окислительным фосфорилированием.

Витамин E может депонироваться в мышцах и поджелудочной железе.

ПРИНЦИП МЕТОДА: спиртовой раствор -токоферола окисляется хлоридом железа (Fe³⁺) в токоферилхинон красного цвета:

ХОД РАБОТЫ. В сухую пробирку берут 4-5 капель 0,1% спиртового раствора -токоферола, прибавляют 0,5 мл 1% раствора хлорида железа, тщательно перемешивают. Содержимое пробирки приобретает красное окрашивание.

ВЫВОД:

Лабораторная работа № 5. Количественное определение витамина C.

Биологическая роль аскорбиновой кислоты в организме исключительно важна и многообразна. Она участвует в окислительно-восстановительных процессах и связана с системой глутатиона.

Аскорбиновая кислота участвует в синтезе стероидных гормонов в коре надпочечников и катехоламинов в мозговом слое надпочечников и необходима для процесса гидроксилирования как кофактор ферментов гидроксилаз, например дофамингидроксилазы и др. Она участвует в образовании тетрагидрофолиевой кислоты из фолиевой кислоты, процессинге коллагена (гидроксилировании лизина в оксилизин, пролина в оксипролин), ускоряет всасывание железа, а также активирует фермент желудочного сока пепсиноген, что особенно важно при недостатке соляной кислоты в желудочном соке.

ПРИНЦИП МЕТОДА: метод основан на способности витамина C восстанавливать 2,6-дихлорфенолиндофенол (2,6 ДХФИФ - краска Тильманса), который в кислой среде имеет красную окраску, при восстановлении - обесцвечивается, а в щелочной среде окраска синяя. Для предохранения витамина C от разрушения исследуемый раствор титруют в кислой среде щелочным раствором 2,6 ДХФИФ до появления розового окрашивания.

Для расчета содержания аскорбиновой кислоты в продуктах (капуста, картофель, хвоя, шиповник и др.), используют формулу:

0,088АГ100

X = 

БВ

где: X - содержание аскорбата в мг на 100 г продукта

0,088 - коэффициент пересчета

А - результат титрования 0,001 н раствором 2,6 ДХФИФ (мл)

Б - объем экстракта, взятый для титрования (мл)

В - количество продукта, взятое для анализа (мг)

Г - общее кол-во экстракта, (мл)

100 - пересчет на 100 г продукта

ХОД РАБОТЫ.

1. Определение содержания витамина C в капусте.

Навеску капусты - 1 г тщательно растирают в ступке с 2 мл 10% раствора соляной кислоты, объем доводят до 10 мл и фильтруют. Отмеривают для титрования 2 мл фильтрата, добавляют 10 капель 10% раствора соляной кислоты и титруют 2,6 ДХФИФ до розовой окраски, сохраняющейся в течение 30 сек.

По формуле, указанной выше, рассчитывают содержание аскорбиновой кислоты в 100 г продукта.

Содержание аскорбата (мг/100 г продукта) :

капуста	25 - 60
хвое	200 - 400
шиповник	500 -1500

2. Определение содержания витамина C в картофеле.

Взвешивают 5 г картофеля, тщательно растирают в ступке с 20 каплями 10% раствора соляной кислоты (для того, чтобы картофель не темнел). Постепенно приливают дистиллированную воду - 15 мл. Полученную массу сливают в стаканчик, ополаскивают ступку водой, сливают ее по стеклянной палочке в стаканчик и титруют 0,001 н раствором 2,6 ДХФИФ до розового окрашивания. В 100 г картофеля содержится 1-5 мг витамина C.

3. Определение содержания витамина C в моче.

Определение содержания витамина C в моче дает представление о запасах этого витамина в организме, так как наблюдается соответствие между концентрацией витамина C в крови и количеством этого витамина, выделяемым с мочой. Однако при гиповитаминозе С содержание аскорбиновой кислоты в моче не всегда понижено. Часто оно бывает нормальным, несмотря на большой недостаток этого витамина в тканях и органах.

У здоровых людей введение per os 100 мг витамина C быстро приводит к повышению его концентрации в крови и моче. При гиповитаминозе C ткани, испытывающие недостаток в витамине, задерживают принятый витамин C и его концентрация в моче не повышается. C мочой у здорового человека экскретируется 20-30 мг/сутки или 113-170 мкМ/сутки витамина C. У детей уровень экскреции этого витамина понижается при многих острых и хронических инфекционных и соматических заболеваниях.

ХОД РАБОТЫ.

В стаканчик или колбочку отмеривают 10 мл мочи и 10 мл дистиллированной воды, перемешивают, подкисляют 20 каплями 10% раствора соляной кислоты и титруют 0,001 н раствором 2,6 ДХФИФ до розового окрашивания.

Расчет содержания аскорбиновой к-ты в моче проводят по формуле:

0,088АВ

X = 

Б

где: X - содержание аскорбиновой кислоты, в суточной моче (мг/сут)

0,088 - коэффициент пересчета

А - результат титрования 0,001 н раствором 2,6-ДХФИФ (мл)

Б - объем мочи, взятый для титрования (мл)

В - среднее суточное количество мочи (для мужчин - 1500 мл, для женщин - 1200 мл).

ВЫВОД:

ЗАНЯТИЕ 25 ТЕМА: Гормоны 1. Общая эндокринология. Механизм действия.

Цель занятия: изучить химическое строение, классификации, механизмы действия гормонов, принципы и уровни организации нейро-эндокринной системы. Изучить механизмы регуляции Ca-P обмена.

Исходный уровень знаний и умений:

1. Строение основных классов гормонов (катехоламины, стероидные, тиреоидные)

2. Строение аденилатциклазного комплекса

3. Система вторичных посредников (мессенджеров)

4. Структура хроматина и регуляция биосинтеза белка

5. Интеграция и регуляция обмена углеводов, липидов, аминокислот.

6. Онтогенетические изменения морфологических признаков, функций и метаболизма.

Студент должен знать: