ГОСУДАРСТВЕННОЕ МЕДИЦИНСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ МЕДИЦИНСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ
МЗ УКРАИНЫ
“УКРАИНСКАЯ МЕДИЦИHСКАЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКАЯ
АКАДЕМИЯ”
МЕТОДИЧЕСКИЕ Р АЗ РАБОТ КИ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕHТОВ ІІ КУРСА
МЕДИЦИНСКОГО ФАКУЛЬТЕТА
ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ И БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
(МОДУЛИ II-ІІІ)
Полтава – 2012
Авторы: д.м.н., профессор Л.М. Тарасенко, д.м.н., профессор К.С. Непорада, к.б.н.,
доцент В.К. Григоренко, к.б.н., ст. преп. С.В. Харченко, к.м.н., доцент Л.Г. Нетюхайло,
М.В. Билець, О.Е. Омельченко, Н.Н. Прислопская.
Методические разработки по биологической и биоорганической химии
(ІІ-V модули) для самостоятельной работы студентов медицинского факультета. –
Полтава, 2006. – с. Русским языком.
Методические разработки для самостоятельной работы студентов по
биологической и биоорганической химии (І-V модули) высших медицинских заведений
образования ІV уровня аккредитации подготовлены в соответствии с программой
“Биологическая и биоорганическая химия”, которая составлена сотрудниками опорной
кафедры
биоорганической,
биологической
и
фармакологической
химии
Национального медицинского университета имени О.О. Богомольца (заведующий
кафедры – член-корреспондент АМН Украины, заслуженный деятель науки и техники
Украины,
профессор Ю.И. Губский). Учебный материал структурирован на 5
модулей, что отвечает стандартам учебы, согласно основ Болонского процесса, и
способствует повышению качества подготовки студентов. Учебное пособие
рассчитано на 2-х часовые занятия, содержит последовательность и указания к
учебным действиям, перечень практических навыков и видов индивидуальных,
самостоятельных работ, а также список обязательной и дополнительной литературы.
Рецензенты: заслуженный деятель науки и техники Украины, доктор медицинских
наук,
профессор,
заведующий
кафедрой
нормальной
физиологии В.П. Мищенко.
доктор медицинских наук, профессор кафедры экспериментальной и
клинической фармакологии Т.А. Девяткина.
2
ПАМЯТКА СТУДЕНТУ!
Дисциплина “БИОЛОГИЧЕСКАЯ И БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ”
структурирована на 3 модуля:
Модуль 1. Биологически важные классы биоорганических
соединений. Биополимеры и их структурные компоненты.
Модуль 2. Общие закономерности метаболизма.
Метаболизм углеводов, липидов, аминокислот и его регуляция.
Модуль 3. Молекулярная биология. Биохимия межклеточных
коммуникаций.
Биохимия тканей и физиологических функций.
Учебный план по дисциплине “Биологическая и биоорганическая химия”
для студентов медицинского факультета
Количество часов, из них
Курс
Аудиторных
обучени
Виды контроля
Всего
Практически СРС
я
Лекций
х занятий
270
50
150
70
1-2
Кредиты ECTS
9,0
Модуль 1
60год/2,0
Текущий и итоговый
кредиты
10
30
20
1
(стандартизированны
ECTS
й)
Модуль 2
105год/3,5
Текущий и итоговый
кредиты
20
60
25
2
(стандартизированны
ECTS
й)
Модуль 3
10год/3,5
Текущий и итоговый
кредиты
20
60
25
2
(стандартизированны
ECTS
й)
В том числе,
итоговый
29год/1,0
контроль
кредиты
14
15
усвоения
ECTS
4 модулей
Недельная
6,75год / 0,23 кредита ECTS
нагрузка
Примечание: 1 кредит ECTS – 30 часов
Аудиторная работа - 74%, СРС – 26%
Структура
учебной
дисциплины
3
МОДУЛЬ 2
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА
МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ, ЛИПИДОВ, АМИНОКИСЛОТ
И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ.
Тема 1.
Предмет, задачи, основные этапы и современные
направления развития биохимии. Цель и методы проведения
биохимических
исследований,
их
клинико-диагностическое
значение.
Актуальность темы.
Биохимия – фундаментальная наука и учебная дисциплина, которая изучает
химический состав живых организмов и химические превращения биомолекул. Только
знание молекулярных механизмов функционирования организма обеспечивает
глубокое понимание механизмов патогенеза, биохимической диагностики,
профилактики и лечения важнейших заболеваний человечества.
Знания биохимии необходимы для изучения физиологии, микробиологии,
фармакологии, общей патологии и клинических дисциплин. Без крепкого фундамента
теоретических дисциплин невозможное формирование высококвалифицированного
врача.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Изучение химического состава живых организмов и химических реакций
биомолекул, которые входят в состав этих организмов.
Конкретные цели:
1. Анализировать этапы и закономерности становления биохимии как медикобиологической науки и учебной дисциплины.
2. Объяснять принципы и основы методов биохимических исследований
функционального состояния организма человека в норме и при патологии.
3. Использовать результаты биохимического анализа для оценки состояния
определенных звеньев обмена веществ.
Исходный уровень знаний-умений. Знать химический состав живых организмов
и структуру биоорганических соединений.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
Контроль исходного уровня
знаний.
1. Определение биохимии как 1.1. Биохимия как наука.
биологической науки. Задачи 1.2. Задачи биохимии.
биохимии.
1.3. Основные этапы развития биохимии.
1.4. Значение биохимии для диагностики и
лечения основных заболеваний человека.
2. Разделы биохимии.
2.1. Статическая биохимия.
2.2. Динамическая биохимия.
2.3. Функциональная биохимия.
2.4. Клиническая биохимия как раздел
биохимии.
4
3. Цель и методы проведения 3.1. Объекты изучения биохимии.
биохимических исследований, их 3.2. Цель биохимических лабораторных
клинико-диагностическое
исследований.
значение.
3.3.
Материал
и
принципы
забора
материала для исследования (подготовка
больного, забор крови, забор мочи).
3.4. Критерии оценки метода лабораторных
исследований (достоверность, точность,
специфичность,
чувствительность
и
ошибка метода).
3.5.
Клинико-диагностическое
значение
биохимических исследований.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Подготовить реферат из истории развития биохимии:
а) направления развития биохимии;
б) основополагающие открытия в отрасли структуры и функциональной роли
белков.
Правила работы в биохимической лаборатории.
1. Лабораторные исследования начинать после инструктажа преподавателя, строго
придерживаясь методики (алгоритма) исследований.
2. При проведении лабораторных исследований быть внимательным, аккуратным и
точным.
3. Работу с опасными реактивами проводить под вытяжкой.
4. Придерживаться инструкций к работе на приборах и оборудовании.
Порядок работы на ФЭК:
1. Колориметр включить в сеть за 15 мин. до начала измерений. Во время
прогревания кюветное отделение должно быть открыто.
2. Выставить необходимый для измерения цветной светофильтр.
3. Установить минимальную чувствительность колориметра.
4. Перед измерением проверить установку стрелки колориметра на “0” при закрытом
кюветном отделении.
5. По ходу светового луча поместить кювету с раствором.
6. Закрыть крышку кюветного отделения.
7. Снять показатели по шкале колориметра.
8. Выключить прибор из сети.
Порядок работы с использованием водяной бани:
Установить баню на подставку или стол.
Уровень воды в бане должен быть не более 2/3 объема посуды.
Окунуть в баню штатив для пробирок.
На сложной вилке бани установить переключение мощности в положение
“700 В.А.”, что отвечает ускоренному нагреванию. Вилку вставить в электрическую
сеть.
5. После закипания води переключатель перевести в положение “350 В.А.”, что
отвечает рабочему режиму.
6. Во время работы поддерживать нужный уровень воды в бане.
1.
2.
3.
4.
Алгоритм лабораторной работы.
5
Качественный
аминокислот.
анализ
биологической
жидкости
на
содержание
белков
и
1) Нингидриновая реакция на аминокислоты.
Принцип реакции. Нингидрин при нагревании с α-аминокислотами вызывает
образование из них альдегида с освобождением CO2 и NH3, и восстановленного
нингидрина. Аммиак реагирует с восстановленным нингидрином, образовывая
комплекс сине-фиолетового цвета.
Ход качественного определения аминокислот. В пробирку налить 0,5 мл
раствора аминокислоты и добавить 0,5 мл 1% раствора нингидрина в спирте.
Перемешать и нагревать на водяной бане 5 минут. Наблюдается сине-фиолетовая
окраска.
2) Биуретовая реакция на белки.
Принцип реакции. Ионы меди (Cu2+) в щелочной среде образуют с пептидными
группами (кислото-амидная или пептидная связь) комплексное соединение синефиолетового цвета.
Ход качественного определения белков.
В пробирку налить 0,5 мл раствора белка и 0,5 мл биуретового реактива.
Развивается сине-фиолетовая окраска.
Тема 2. Исследование строения и физико-химических свойств
белков-ферментов.
Актуальность темы.
Ферменты это биологические катализаторы реакций обмена веществ. Белковая
природа ферментов обусловливает их высокую лабильность в зависимости от многих
факторов. Так, в зависимости от температуры тела человека, а также от рН
внутренней среды организма активность ферментов может изменяться, что приводит
к развитию патологических процессов.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Изучить физико-химические свойства белков-ферментов.
Конкретные цели:
1. Анализировать механизмы регуляции основных метаболических процессов;
2. Трактовать биохимические закономерности строения и функционирования разных
классов ферментов;
3. Анализировать физико-химические свойства белков-ферментов.
Исходный уровень знаний-умений: знать строение белков, классификацию и
структуру протеиногенных аминокислот.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1.
Доказать
белковую
природу
физико-химических
свойств ферментов биуретовой реакцией, реакцией
белков-ферментов.
Фоля. Объяснить принципы метода.
6
1.2.
Объяснить
термолабильность
ферментов на
примере
определения
активности
амилазы
слюны,
которая
предварительно нагрета или охлаждена и
предварительно не обработана.
1.3. Изучить зависимость активности
амилазы слюны от рН среды.
2.
Ферменты
как
2.1. Физико-химические свойства белковбиологические
катализаторы ферментов.
реакций обмена веществ.
2.2.
Электрохимические
свойства,
растворимость.
2.3. Термодинамическая стабильность
белковых молекул ферментов; денатурация.
3. Строение ферментных
3.1.
Апофермент,
кофермент
белков. Простые и сложные (простетическая группа). Олигомерные белкиферменты.
ферменты, мультиэнзимные комплексы.
3.2.
Мембранно-ассоциируемые
ферменты.
4.
Методы
выделения
4.1. Ультрацентрифугирование.
ферментов из биообъектов.
4.2.
Гельи
ионообменная
хроматография.
4.3. Электрофорез.
Алгоритм лабораторной работы.
1. Доказать белковую природу ферментов биуретовой реакцией, реакцией
Фоля.
1.1. Биуретовая реакция на белки:
Принцип реакции: ионы меди (Cu2+) в щелочной среде образуют с пептидными
группами комплексное соединение сине-фиолетового цвета.
Ход работы: в пробирку налить 0,5 мл исследуемого раствора и 0,5 мл
биуретового реактива. Развивается сине-фиолетовая окраска.
1.2. Реакция Фоля.
Принцип метода: при нагревании раствора белка, в котором есть остатки
серусодержащих аминокислот (цистеин) с растворами щелочи и соли свинца, сера
образует черный осадок PbS.
Ход работы: в пробирку налить 0,5 мл исследуемого раствора, добавить 1 мл
реактив Фоля. Нагревать на водяной бане до образования черного осадка.
2. Изучение термолабильности ферментов.
Слюну развести в 5 раз (1 мл слюны + 4 мл воды). 2 мл разведенной слюны
кипятить 5 минут. В 3 пробирки налить по 10 кап. 1% раствора крахмала. В первую
пробирку прибавить 10 кап. воды (контроль), во вторую – 10 кап. охлажденной
прокипяченной слюны, в третью – 10 кап. разведенной слюны.
Все пробирки поместить в водяную баню или термостат при температуре 38 0С на
10 минут. После этого выполнить качественные реакции на крахмал и продукты его
гидролиза (глюкозу и мальтозу).
Реакция на крахмал: к 5 кап. исследуемого раствора добавить 1 кап. раствора
Люголя (КІ3). В присутствии крахмала появляется синяя окраска
Реакция Фелинга: к 5 кап. исследуемого раствора добавить 3 кап. раствора
Фелинга (CuSO4 + NaOH), подогреть. В присутствии глюкозы или мальтозы выпадает
желтый осадок гидрата закиси меди или красный осадок закиси меди.
7
3. Изучение зависимости активности ферментов от рН среды.
Слюну развести в 10 раз (1 мл слюны + 9 мл воды). В 3 пробирки налить по 1 мл
буферных растворов с рН 3; 7,4; 14. В каждую пробирку отмерять по 1 мл разведенной
слюны, по 1 мл 1% раствора крахмала, перемешать и инкубировать 10 мин. при
температуре 38 0 С. После этого под контролем индикаторной бумаги нейтрализовать
содержание пробирки с рН 3 - раствором щелочи, а содержание пробирки с рН 14 –
раствором 0,1н HCl.
Результат опыта выявить с помощью раствора Люголя, добавляя его по 1-2 кап. в
каждую пробирку, размешать, отметить окраску и сделать выводы.
Тема 3. Определение активности ферментов. Единицы измерения
каталитической
активности
ферментов.
Исследование
ферментативных процессов по типу реакций основных классов
ферментов.
Актуальность темы.
Количественное определение активности ферментов в биологическом материале
используется для диагностики разных болезней. Так при остром панкреатите
повышается активность амилазы в крови и моче.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Анализировать изменение активности фермента амилазы в биологических
жидкостях. Изучение международной классификации ферментов по типу реакций.
Конкретные цели:
1. Количественно определять активность амилазы в моче за Вольгемутом,
трактовать полученные результаты.
2. Трактовать международную классификацию и номенклатуру ферментов по
типу реакций.
Исходный уровень знаний-умений: знать постепенный гидролиз молекулы
крахмала к мальтозе через стадию декстринов. Знать типы химических реакций.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение активности амилазы
определения амилазы слюны.
слюны.
2.
Методы
определения
2.1. На конкретных примерах объясните
активности ферментов.
принципы методов определения активности
ферментов:
а) по количеству продукта, который
образуется под действием фермента за
единицу времени;
б) по количеству потраченного субстрата
за единицу времени;
в)
спектрофотометрические
методы
8
определения активности ферментов и
визуализация результатов ферментативной
реакции.
2.2. Единицы измерения активности и
количества ферментов:
а) международные единицы;
б) катал;
в) удельная активность фермента.
3.
Международная
3.1. Объяснить принцип международной
классификация и номенклатура классификации и номенклатуры ферментов.
ферментов по типу реакций.
3.2. Назвать шесть классов ферментов и
объяснить типы катализированных реакций.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Сделать реферативный доклад по теме: ”Роль поджелудочной железы в
возникновении гиперамилаземии и гиперамилазурии”.
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение активности амилазы.
Принцип определения активности амилазы по Вольгемуту:
Метод основан на способности амилазы расщеплять (гидролизовать) крахмал.
Находят такое разведение слюны, которое расщепляет 2 мг крахмала (в 2 мл 0,1%
раствора крахмала) за 30 минут при t=38 0С. Потом рассчитывают количество
крахмала, которое расщепляется 1 мл неразведенной слюны.
В норме активность амилазы слюны – 160-320 ус.ед.
Ход работы.
В 10 пробирок наливают по 1 мл воды. В 1-ю пробирку добавляют 1 мл слюны,
разведенной в 10 раз, перемешивают. Набирают в пипетку 1 мл смеси и переносят ее
в 2-ю пробирку, из нее – таким же образом в 3-м и т.д до 10-и пробирке. Из 10-и
пробирки 1 мл смеси выливают. Во все пробирки доливают по 1 мл воды и по 2 мл
крахмала, перемешивают и оставляют в термостате на 30 минут при t=38 0 С. Через
30 минут пробирки вынимают и добавляют по 1 капли раствора Люголя,
перемешивают. Жидкость в пробирках окрашивается в желтоватый, розовый и
фиолетовый цвета. Отмечают последнюю пробирку с желтым цветом, где гидролиз
крахмала прошел полностью и проводят расчет.
Расчет:
Отмечают пробирку, где гидролиз крахмала прошел полностью. Например,
желтый цвет появился в 4-й пробирке, где слюна разведена в 160 раз.
Соответственно, 1/160 мл слюны расщепляет 2 мл 0,1% раствора крахмала, а 1 мл
неразведенной слюны будет расщеплять Х мл 0,1% раствора крахмала:
1/160 мл - 2 мл
1мл - Х мл
2 ×1×1 6 0
Х=
= 320 мл 0,1% раствора крахмалю.
1
Таким образом, амилазная активность слюны равняется 320 у.е.
9
Тема 4. Исследование механизма действия ферментов и кинетики
ферментативного катализа.
Актуальность темы. Сложное строение и функциональная организация
ферментов частично является ключом к пониманию характерных свойств ферментов
– высокой специфичности и скорости катализа. Большую роль в развитии
представлений о механизме действия ферментов сыграли классические работы
Михаэлиса и Ментен, которые разработали положение о фермент-субстратных
комплексах.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Изучение механизмов действия ферментов и кинетики ферментативного катализа.
Знать методы определения активности ферментов, а также уметь интерпретировать
эти методы.
Конкретные цели:
1. Анализировать механизмы действия ферментов.
2. Объяснить методы определения активности ферментов
3. Объяснить кинетику ферментативного катализа.
Исходный уровень знаний-умений. Знать биологическую роль и структуру
ферментов, физико-химические свойства белков.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1.
Определение
активности
определения
активности холинестеразы.
холинестеразы.
2.
Механизмы
действия
2.1. Термодинамические закономерности
ферментов.
ферментативного катализа.
2.2. Активные центры ферментов. Отличия
строения активных центров у простых и
сложных ферментов.
2.3. Ферментативное
превращение
субстратов при каталитическом действии
фермента
на
примере
действия
химотрипсина
и
ацетилхолинестеразы.
Последовательность этапов каталитического
процесса.
3. Кинетика ферментативных
3.1. Зависимость скорости реакций от
реакций.
концентрации фермента, субстрата, рН и
температуры.
3.2. Константа Михаелиса-Ментен, ее
смысловое значение.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Подготовить рефераты из раздела «Механизм действия ферментов»:
А) «Механизм действия антиметаболитов на обмен веществ и их клиническое
применение»;
В) «Механизм действия ферментов в очаге воспаления».
10
Алгоритм лабораторной работы.
Провести сравнительный анализ активности холинестеразы в разных образцах
сыворотки крови (титрование раствором NaOH).
Принцип метода. Холинестераза катализирует реакцию гидролиза ацетилхолина с
образованием холина и уксусной кислоты. В крови человека содержится два вида
холинестеразы. В сыворотке содержится неспецифическая псевдохолинестераза,
которая расщепляет не только ацетилхолин, но и другие эфиры холина. В
эритроцитах содержится специфическая, истинная ацетилхолинестераза, которая
расщепляет лишь ацетилхолин.
Метод выявления и количественного определения холинестеразы основан на
титровании щелочью уксусной кислоты, что высвободилась в процессе гидролиза
ацетилхолина. Количество щелочи, что пошла на титрование, является мерой
активности фермента.
Ход работы. Берут две пробирки. В первую отмеряют 0,5 мл сыворотки крови №
1, во вторую – 0,5 мл сыворотки крови № 2. Потом в обе пробирки с исследуемыми
сыворотками добавляют по 2 мл 2% -го раствора ацетилхолина и инкубируют при
37оС 10 минут. После этого добавляют по 2 капли фенолфталеина и титруют
содержание пробирок 0,1 М раствором NaOH к слабо розовой расцветке.
Количество щелочи, которое пошло на титрование, является мерой активности
фермента.
Заполняют таблицу:
Исследуемая
сыворотка
№1
№2
Количество 0,1 М NaOH,
которое пошло на
титрование, в мл
Вывод
По результатам проведенного эксперимента сделать вывод.
Тема 5. Исследование регуляции ферментативных процессов.
Актуальность темы. Протекание биохимических реакций в организме возможно
только при условии
присутствия каталитически
активных форм ферментов.
Существует несколько
путей регуляции
активности ферментов: изменение
каталитической активности фермента, изменение количества фермента. Благодаря
активации или торможению активности ферментов увеличивается или уменьшается
скорость
биохимических реакций, которые лежат в основе процессов
жизнедеятельности. Нарушение регуляции активности ферментов приводит к
развитию патологических процессов в организме человека.
Цель и начальный уровень знаний-умений.
Общая цель: изучить регуляцию ферментативных процессов.
Конкретные цели:
1. Анализировать механизмы регуляции основных метаболических процессов.
2. Анализировать пути и механизмы регуляции ферментативных процессов как
основы обмена веществ в организме в норме и при патологиях.
Исходный уровень знаний-умений: знать
активные центры.
11
свойства ферментов, их строение,
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов опытов выписать
специфичности, торможения и алгоритм лабораторной работы.
активации ферментов.
2. Специфичность действия
2.1. Объясните биологическую значимость
ферментов.
специфичности действия ферментов, чем она
обусловлена?
Какие
виды специфичности
ферментов известны Вам? Приведите примеры.
3.
Регуляция
3.1. Регуляция активности ферментов путем
ферментативных процессов.
изменения
каталитической
активности
фермента:
а) алостерическая регуляция активности
ферментов;
б) ковалентная модификация ферментов;
в)
активация
ферментов
путем
ограниченного протеолиза;
г)
действие
регуляторных
белковэффекторов
(кальмодулина,
протеиназ,
протеиназных
ингибиторов,
циклических
нуклеотидов).
3.2. Регуляция активности ферментов путем
изменения количества фермента.
4. Ингибиторы, активаторы
4.1.
Обратимое
и
необратимое
ферментов.
ингибирование ферментов.
4.2. Физиологически активные соединения и
ксенобиотики как обратимые (конкурентные и
неконкурентные) и необратимые ингибиторы
ферментов.
5.
Изоферменты
–
5.1.
На
примере
изоферментов
множественные молекулярные лактатдегидрогеназы (ЛДГ), креатинфосфокиназы
формы
белков,
результат объясните значение их определения в клинике.
экспрессии разных генов.
5.2. Проферменты, их биологическая роль и
значение.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Подготовить реферативное сообщение на тему: “Протеиназы. Протеиназные
ингибиторы”.
Алгоритм лабораторной работы.
1. Специфичность ферментов.
Слюну развести в 5 раз ( 1 мл слюны + 4 мл воды). В 2 пробирки налить по 5 кап.
разведенной слюны. В первую пробирку добавить 10 кап. 1% раствора крахмала, во
вторую – 10 кап. 1% раствора сахарозы. Обе пробирки поместить на 10 мин. в
термостат при температуре 38 0С, после чего выполнить реакцию Фелинга на
углеводы.
12
Реакция Фелинга: к 5 кап. исследуемой смеси прибавить 3 кап. раствора
Фелинга (CuSO4 + NaOH), подогреть. В присутствии глюкозы или мальтозы выпадает
желтый осадок гидрата закиси меди или красный осадок закиси меди.
2. Влияние активаторов и ингибиторов на активность амилазы слюны.
В 3 пробирки налить по 1 мл слюны, разведенной в 10 раз (1 мл слюны + 9 мл
воды). В первую пробирку добавить 1 кап. 1% раствора хлорида натрия, во вторую –
1 кап. 1% раствора сернокислой меди, в третью – 1 кап. воды, потом в каждую
пробирку добавить по 5 кап. 1% раствора крахмала, перемешать и оставить при
комнатной температуре на 4-5 минут. Провести реакцию на крахмал с реактивом
Люголя (КІ3).
Реакция на крахмал: к 5 кап. исследуемой смеси добавить 1 кап. раствора
Люголя. В присутствии крахмала появляется синяя окраска.
3. Исследовать влияние фосфакола и ионов кальция на активность
холинестеразы.
Принцип
метода.
Холинестераза
катализирует
реакцию
гидролиза
нейромедиатора – ацетилхолина с образованием холина и уксусной кислоты. В крови
человека содержится два вида холинестеразы. В сыворотке содержится
неспецифическая псевдохолинестераза, которая расщепляет не только ацетилхолин,
но и другие эфиры холина. В эритроцитах содержится специфическая, истинная
ацетилхолинестераза, которая расщепляет лишь ацетилхолин.
Фосфорорганические соединения (ФОС, фосфакол) являются необратимыми
ингибиторами холинестеразы
и ацетилхолинестеразы, поскольку ковалентно
связываются с активным центром фермента и тормозят его активность. Препараты
ФОС являются высокотоксичными ядами для насекомых (пестициды) и теплокровных
животных. Механизм тормозного действия заключается в связывании с ОН-группой
серина в активном центре фермента.
Рост концентрации ионов Са2+ в нервном окончание является непосредственным
биохимическим
сигналом,
что
активирует
выход
ацетилхолина
через
пресинаптическую
мембрану,
его
взаимодействие
с
холинорецепторами
постсинаптической мембраны и расщепления медиатора в синаптической щели
ацетилхолинестеразой. Поэтому ионы кальция являются мощным активатором
холинестеразы.
Метод количественного определения холинестеразы основан на титровании
щелочью уксусной кислоты, что высвободилась в процессе гидролиза ацетилхолина.
Количество щелочи, которое израсходовано на титрование является мерой
активности фермента.
Ход работы. Три пробирки заполняют реактивами по таблице.
Содержание пробирок
№ пробирки
1
2
Сыворотка крови, мл
0,5
0,5
Раствор CaCl2, капель
--5
Раствор фосфакола, капель
----Инкубация при комнатной температуре, 5 минут
2%-ной раствор ацетилхолина
1,5
1,5
Инкубация 10 минут
Фенолфталеин, капель
2
2
Количество 0,1 М NaOH,
которое израсходовано на
титрование
По результатам проведенного эксперимента сделать выводы.
13
3
0,5
--5
1,5
2
Тема 6. Медицинская энзимология.
Актуальность темы.
Уменьшение концентрации или полное отсутствие какого-нибудь фермента в
живой системе является результатом генетической неспособности к его биосинтезу и
проявляется специфической патологией. В настоящее время известно около 150
таких энзимопатий (в обмене простых и сложных белков, в обмене углеводов, липидов
и азотистых оснований).
Изменение активности ферментов в тканях может служить критерием
биохимической диагностики, а изучение динамики этих изменений указывает на
эффективность лечения.
Чистые ферменты и их смеси широко используются как лекарственные препараты
в терапии, хирургии, офтальмологии и других областях медицины.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Объяснить изменения хода ферментативных процессов и накопления
промежуточных продуктов метаболизма при врожденных (наследственных) и
приобретенных пороках метаболизма – энзимопатиях.
Конкретные цели:
1. Анализировать изменения активности индикаторных ферментов плазмы крови при
патологии определенных органов и тканей.
2. Объяснить применение ферментных препаратов и ингибиторов ферментов как
фармакологических препаратов при определенных патологических состояниях.
Исходный уровень знаний-умений:
1. Знать строение глутарата, пирувата и α-аминокислот.
2. Знать принцип колориметрии и порядок работы на ФЕК.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке.
Содержание и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1.
Практическое
изучение
1.1. В тетрадь протоколов записать
определения активности АсАТ и АлАТ в алгоритм лабораторной работы.
сыворотке крови.
2. Медицинская энзимодиагностика.
2.1.
Современные
аспекты
энзимодиагностики:
клеточные,
экскреторные
секреторные
та
ферменты.
2.2.
Изоферменты
в
энзимодиагностике,
тканевая
специфичность
распределения
ферментов.
2.3.
Изменение
активности
ферментов плазмы и сыворотки крови
как
диагностические
показатели
развития патологических процессов в
организме.
2.4. Применение энзимодиагностики
в
кардиологии,
гепатологии,
нефрологии,
урологии,
онкологии,
пульмонологии, ортопедии, и тому
14
подобное (примеры).
3. Энзимопатология.
3.1.
Нарушение
протекания
ферментативных
процессов:
наследственные
и
приобретенные
энзимопатии.
3.2.
Врожденные
пороки
метаболизма и их клинико-лабораторное
исследование.
4. Энзимотерапия в медицинской
4.1. Использование ферментов в
практике.
качестве лекарственных средств.
4.2.
Фармакологическое
применение ферментов желудочнокишечного тракта; свертываемой и
фибринолитической системы крови,
каликреин-кининовой
и
ренинангиотензиновой систем.
5.
Применение
ингибиторов
5.1. Ингибиторы ферментов как
ферментов в медицине.
лекарственные средства.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Подготовить реферативное сообщение по теме:
1. Энзимопатология.
2. Энзимодиагностика заболеваний миокарда, печени.
3. Энзимотерапия.
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение активности АсАТ и АлАТ в сыворотке крови.
Принцип метода: определяется оптическая плотность раствора гидразона
кетоглутарата и пирувата, которые образуются при взаимодействии аланина (или
аспартата) с кетоглутаратом. Определение проводят в 1 см кювете при длине волны λ
– 500-530 нм. При определении АсАТ – пируват образуется путем
декарбоксилирования оксалоацетата.
Реактивы:
1. Эталонные 2 мМ раствора пирувата.
2. 1 мМ раствор 2,4-динитрофенилгидразина в 1 М НCl.
3. Раствор NаОН (16 ч. в 1000 мл Н2О).
4. Субстрат АсАТ: а) 0,1 мМ раствор аспартата;
б) 0,2 мМ раствор кетоглутарата;
в) фосфатный буфер рН-7,4.
5. Субстрат АлАТ: а) 0,2 мМ раствор аланина;
б) 0,2 мМ раствор кетоглутарата;
в) фосфатный буфер рН-7,4.
Определение активности АсАТ.
Опытная проба
Контроль
0,25 мл
--0,05 мл
0,25 мл
0,05 мл
---
+
+
Реактивы,
последовательность
действия
Реактив 4
Физраствор
Сыворотка крови
Инкубация до 60 мин.
При t = 23 оС
15
Реактив 2
0,25 мл
0,25 мл
Перемешиваем
и
оставляем
на 20 мин.
+
+
о
при t = 23 С
Раствор щелочи
2,5 мл
2,5 мл
Перемешиваем и через 10 мин. определяем оптическую плотность опытной
пробы против контроля в кювете 1см при длине волны λ – 500-530 нм.
Определение активности АлАТ проводят по той же схеме, но вместо реактива 4,
берут реактив 5.
Для расчета активности строят калибровачный график с растворами 1 и 2.
В сыворотке крови здорового человека активность:
АсАТ = 0,1 – 0,45 мМ / г / л
АлАТ = 0,1 – 0,68 мМ / г / л
Тема 7.
Исследование роли кофакторов и коферментных
витаминов в каталитической активности ферментов.
Актуальность темы.
Ферменты как катализаторы принимают участие во всех без исключения
биохимических процессах, которые лежат в основе жизнедеятельности живой
материи. Коферменты входят в состав большинства ферментов и практически
определяют активность последних.
Коферментные (активные) формы водорастворимых витаминов принимают
участие в регуляции жизненно важных биологических процессов, а также находят
широкое применение в клинической практике для коррекции нарушений процессов
метаболизма.
Цель и исходный уровень знаний-умений.
Общая
цель:
уметь
трактовать
биохимические
закономерности
функционирования витаминов (по их коферментным формам) как компонентов
питания человека и регуляторов ферментативных реакций и обменных процессов.
Уметь четко исследовать взаимосвязь патогенеза расстройств при разных
гиповитаминозах с функционированием определенных звеньев обмена веществ.
Конкретная цель: иметь четкое понятие о биологических
функциях
водорастворимых коферментных витаминов В2, РР, В6. Уметь писать формулы
наиболее важных коферментов, и понимать принципы и цель определения в
биологических жидкостях их предшественников.
Исходный уровень знаний-умений. Интерпретировать механизмы участия
витаминов в построении коферментов, которые катализируют биохимические реакции
в организме (на примере НАД+).
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов практических
качественных
реакций
на занятий выписать алгоритм лабораторной
витамины В2, РР, В6.
работы.
2. Небелковая часть сложных
2.1.
Определение
понятия
ферментов.
“коферменты”. Водорастворимые витамины
16
как
предшественники
в
биосинтезе
коферментов.
2.2. Определение понятия “кофакторы”,
их влияние на структуру и каталитическую
активность ферментов.
3. Коферменты.
3.1. Строение и свойства коферментов.
3.2. Классификация коферментов по
химической природе.
3.3.
Классификация коферментов по
типу реакции, которая катализуеться:
а) коферменты, которые являются
переносчиками протонов и электронов
водорода;
б)
коферменты, которые являются
переносчиками химических групп;
в) коферменты синтеза, изомеризации и
расщепления углерод-углеродных связей.
4. Характеристика и свойства
4.1. Участие коферментных форм
коферментных форм витаминов витаминов В2 и РР в окислительноВ2, РР, В6.
восстановительных реакциях.
коферментных
4.2.
Влияние
производных витаминов В6 на отдельные
звенья метаболизма.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
1. Создания схемы в электронном варианте по теме “Коферментные витамины”.
2. Написание структурных формул коферментных витаминов и объяснения
механизма образования их биологически активных (коферментных) форм.
Алгоритм лабораторной работы.
1) Качественная реакция на витамин B2 .
Принцип метода: реакция на витамин B2 базируется на его способности легко
восстанавливаться, при этом раствор B2 желтого цвета, приобретает сначала розовый
цвет, а затем обесцвечивается, так как образуется восстановленная форма B2.
Ход работы: к 10 кап. витамина B2 добавляют 5 кап. HCl и железную стружку.
Наблюдают выделение пузырей водорода. Раствор постепенно окрашивается в
розовый цвет, а затем обесцвечивается.
2) Качественная реакция на витамин B6 .
Принцип метода: витамин B6 при взаимодействии с раствором хлорного железа
образует комплексную соль типа фенолята железа красного цвета.
Ход работы: к 5 кап. витамина B6 добавляют 5 кап. 1% раствора хлорного железа.
Образуется комплекс красного цвета.
Тема 8. Исследование роли кофакторов и коферментных
витаминов в каталитической активности ферментов.
Актуальность темы.
Витамины принимают участие в регуляции жизненноважных процессов, в
частности, они необходимы для функционирования цикла тpикаpбоновых кислот,
биоэнеpгетических процессов и другое. Витамины находят широкое применение в
клинической практике для коррекции разных нарушений обмена веществ.
17
Принцип качественных реакций на витамины лежит в основе многих методов
определения последних в биологических жидкостях и продуктах питания.
Цель и исходный уровень знаний-умений.
Общая цель.
Уметь применять знание по биохимии для объяснения патогенеза расстройств при
витаминной недостаточности, а также их профилактика и обоснования терапии
заболеваний, в симптомокомплексе которых имеет место абсолютная или
относительная недостаточность витаминов.
Конкретные цели: трактовать роль витаминов и их биологически активных
производных в механизмах катализа при участии основных классов ферментов.
Анализировать пути и механизмы регуляции ферментативных процессов, как основы
обмена веществ в организме в норме и при патологиях.
Исходный уровень знаний-умений. Знать структуру биоорганических
соединений, которые входят в состав витаминов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов практических
качественных
реакций
на занятий выписать алгоритм лабораторной
витамины.
работы.
2. Теоретическое изучение
2.1. В тетрадь самоподготовки записать
коферментных витаминов.
формулы витаминов, их биологическую роль
и механизм действия.
2.2.
Дать
определение
понятий:
"витамины", "антивитамины", "провитамины"
(условия их превращения в витамины).
Объясните
клиническое
применение
витаминов и антивитаминов на конкретных
примерах.
2.3.
Кофермент
ацетилирования
(Коэнзим-А) – производный пантотеновой
кислоты. Биологические свойства витамина
В3, механизм действия.
2.4.
Коферменты
–
производные
фолиевой кислоты. Витамин Вс (фоллиевая
кислота): биологические свойства, механизм
действия.
2.5. Липоевая кислота: кофермент в
реакциях
окислительного
декарбоксилирования
кетокислот
и
аэробного окисления глюкозы.
2.6.
Кофермент
тиаминдифосфат.
Витамин
В1
(тиамин):
строение,
биологические свойства, механизм действия.
2.7. Кофермент карбоксибиотин. Витамин
Н
(биотин):
биологические
свойства,
механизм действия.
2.8.
Коферменты
–
производные
18
витамина В12. Витамин В12 (кобаламин):
биологические свойства, механизм действия.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Подготовка обзора научной литературы по выбранным темам:
1. Роль витамина С в метаболизме соединительной ткани.
2. Лечебное применение витамина С.
3. Лечебное применение витамина В12.
Алгоритм лабораторной работы.
1) Качественная реакция на витамин B1.
Принцип метода: в щелочной среде тиамин окисляется в тиохpом феppицианид
калия. Тиохpом способный флуоресцировать синим цветом при ультрафиолетовом
облучении раствора на флуоpоскопе.
Ход работы: к 0,5 мл витаминов добавляют 5 кап. 5% раствора K3Fe(CN)6, 5 кап.
30% раствора NaOH и 15 кап. бутанола (тщательным образом смешать!). Наблюдают
синюю флуоресценцию на флуоpоскопе.
2) Количественное определение витамина C в моче.
Принцип метода: метод базируется на способности витамина C восстановливать
2,6-дихлоpфенолиндофенол, который в кислой среде имеет красный цвет, а при
восстановлении обесцвечивается.
Ход определения: в колбочку отмеряют 10 мл мочи и 10 мл H2O, добавляют 20
кап. 10% HCl и титруют 0,001н раствором 2,6-дихлоpфенолиндофенолом (ДНФ) до
розового цвета.
Расчет:
0,088 × А × В
X=
, где X - содержание витамина C в мг/сут
Б
0,088 - количество витамина C, мг (эмпирическая величина)
А - результат титрования, 0,001 н раствором ДНФ, мл
Б- объем мочи, взятый для титрования (10 мл)
B - суточный диурез (1500-2000 мл)
Hоpма: 20 - 30 мг/сут.
113,55 - 170,33 мкмоль/сут.
Тема 9.
Фундаментальные закономерности обмена веществ.
Общие пути превращений белков, углеводов, липидов.
Актуальность темы.
Обмен веществ – один из главных признаков живых организмов. Все виды обмена
веществ тесно взаимодействуют между собой. Координацию деятельности всех
органов и тканей, основой которой является обмен веществ и энергии, выполняют три
важнейшие системы: нервная, эндокринная и сосудистая система. Они осуществляют
тонкую регуляцию метаболизма в норме и патологии.
Важно учитывать использование во многих процессах биосинтеза общих
источников энергетического обеспечения, существование общих предшественников
(например, ацетил-КоА-связующая цепь всех метаболических путей) и общий
конечный путь метаболизма (ЦТК, тканевое дыхание).
19
Знание общих закономерностей метаболизма необходимо для глубокого
понимания механизмов развития метаболических изменений при многих
патологических процессах (например, кетоз при сахарном диабете).
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Усвоить тесную взаимосвязь разных видов обмена веществ и общие механизмы
регуляции в норме и при патологии.
Конкретные цели:
1. Анализировать последовательные стадии обмена веществ.
2. Анализировать механизмы регуляции основных метаболических процессов
(трех общих стадий).
Исходный уровень знаний-умений: знать строение белков, липидов, углеводов,
витаминов, воды, минеральных веществ; строение, свойства и биологическую роль
ферментов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1.
Метаболические
пути.
1.1.
Катаболизм как
совокупность
Определить
понятия процессов
расщепления
биомолекул
катаболические, анаболические и (глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты до
амфиболические
пути конечных продуктов).
метаболизма.
1.2. Анаболизм как синтез биомолекул,
необходимых для построения клеточных
структур.
2.
Экзоергические
и
2.1. Связь катаболизма и анаболизма с
эндоергические реакции.
энергетическим обменом.
2.2. Роль АТФ и других макроэргов в
катаболических та анаболических путях
метаболизма.
3.
Три
общие
стадии
3.1. Стадия 1 - распад сложных
катаболизма биомолекул.
макромолекул до простых компонентов.
3.2. Стадия 2 внутриклеточный
катаболизм
углеводов,
липидов
и
аминокислот.
3.3. Ацетил-КоА – общий конечный
продукт второй стадии внутриклеточного
метаболизма
углеводов,
липидов
и
аминокислот.
3.4. Стадия 3 – окисление ацетил-КоА до
конечных продуктов – СО2 и Н2О.
3.5. Общая характеристика ЦТК и
система
транспорта
электронов
в
мембранах
митохондрий
(тканевое
дыхание) и сопряжения с окислительным
фосфорилированием.
4. Методы изучения обмена 4.1. Метод хроматографии, виды, значения.
веществ.
4.2. Метод электрофореза, принцип.
4.3. Метод
дифференцированного
20
центрифугирования.
4.4. Метод
спектроскопии
рентгеноструктурный анализ).
(ЯМР,
Практические навыки:
1. Воспроизведение последовательных этапов общих путей катаболизма белков,
углеводов и липидов.
2. Объяснить механизмы протекания ферментативных реакций (ферменты и
коферменты) на примерах взаимосвязи:
обмен углеводов ↔ обмен белков
↕
↕
обмен липидов
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Обзор научной литературы по теме:
1. Универсальность хемиосмотической теории для живых систем.
2. Разобщители окислительного фосфорилирования и регуляция термогенеза.
Тема 10. Исследование функционирования цикла трикарбоновых
кислот.
Актуальность темы.
Цикл трикарбоновых кислот является общим путем катаболизма органических
веществ и важным этапом биологического окисления. Нарушение функционирования
цикла трикарбоновых кислот приводит, прежде всего, к гипоэнергетическим
состояниям и увеличению альтернативных путей использования ацетил-КоА, в
частности кетогенеза.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Изучить биохимические закономерности функционирования цикла трикарбоновых
кислот и его регуляцию.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности протекания обмена веществ.
2. Трактовать
биохимические
закономерности
функционирования
цикла
трикарбоновых кислот, его анаплеротических реакций и амфиболитическую роль.
3. Объяснять биохимические механизмы регуляции процессов анаболизма и
катаболизма.
Объяснять
биохимические
механизмы
регуляции
цикла
трикарбоновых кислот и его ключевую роль в обмене веществ и энергии.
Исходный уровень
трикарбоновых)
кислот.
знаний-умений:
знать
строение
органических
(ди-
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Записать в тетрадь протоколовметода
количественного опытов алгоритм лабораторной работы.
определения лимонной кислоты.
21
и
2. Общая характеристика 2.1. Биохимическое
значение
цикла
цикла трикарбоновых кислот.
трикарбоновых кислот.
2.2. Схема
функционирования,
последовательность реакций.
2.3. Ферментативные
реакции
цикла
трикарбонових кислот:
характеристика
ферментов.
2.4. Особенности
функционирования
α-кетоглутаратдегидрогеназного
мультиэнзимного комплекса .
2.5. Реакции
субстратного
фосфорилирования в цикле трикарбоновых
кислот.
2.6. Суммарный баланс молекул АТФ,
которые образуются при функционировании
цикла.
2.7. Анаплеротические и амфиболические
реакции цикла трикарбоновых кислот.
3.
Регуляция
цикла
3.1.
Объясните
биохимические
трикарбоновых кислот
механизмы регуляции цикла трикарбоновых
кислот и его ключевую роль в обмене
веществ и энергии.
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение лимонной кислоты.
Принцип метода: метод основывается на реакции взаимодействия лимонной
кислоты с солями меди и железа при их одновременном присутствии. Продукты,
которые образуются в реакции, имеют желто-зеленый цвет; интенсивность окраски
пропорциональна количеству лимонной кислоты.
Ход определения: В пробирку отмеряют 1 мл исследуемой сыворотки, добавляют
7,5 мл воды, а затем 1мл 10% раствора сульфата меди и 0,5 мл 15% раствора
железо-амонийнных квасцов в 5% азотной кислоте. Параллельно ставят стандарт: те
же реактивы и в той же последовательности, но вместо сыворотки берем 1 мл
раствора лимонной кислоты известной концентрации. Содержание пробирок
(отдельно) перемешивают и через 5 минут определяют оптическую плотность
растворов на ФЭК при синем светофильтре в 5 мм кювете.
По найденным величинами оптической плотности стандарта и сыворотки
составляем пропорцию и рассчитываем содержание лимонной кислоты в сыворотке.
В норме концентрация лимонной кислоты в крови 88 - 156 мкмоль/л (1,7 - 3.0 мг%).
Тема 11. Биоэнергетические процессы: биологическое окисление,
окислительное фосфорилирование.
Актуальность темы.
Биологическое окисление является конечным этапом распада углеводов, липидов
и белков в живых организмах. Оно реализуется мультиэнзимными комплексами
внутренних мембран митохондрий, сопровождается поглощением кислорода и
выделением СО2, воды и энергии, которая частично аккумулируется в связях АТФ, что
синтезируется.
22
Гипоксии, и некоторые естественные и синтетические соединения нарушают
биологическое окисление или окислительное фосфорилирование, что приводит к
энергетическому кризису и необратимым изменениям в организме.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Знать основы биоэнергетики тканей, механизмы развития энергодефицита и
необратимых изменений в организме при гипоэнергетических состояниях.
Конкретные цели:
1. Трактовать
роль
биологического
окисления,
тканевого
дыхания
и
окислительного фосфорилирования в генерации АТФ при аэробных условиях.
2. Анализировать нарушение синтеза АТФ при условиях действия на организм
человека
патогенетических
факторов
химического,
физического
и
биологического происхождения.
Исходный уровень знаний-умений: знать особенности окислительновосстановительных реакций, уметь объяснить биологическую роль витаминов РР и В2
и ферментов І-го класса в этих реакциях.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. К какому классу и подклассу
определения
активности ферментов принадлежат эти ферменты?
цитохромоксидазы митохондрий.
1.2. Записать в тетрадь протоколовопытов алгоритм лабораторной работы и
объяснит принцип метода определения
активности цитохромоксидазы митохондрий.
2. Взаимосвязь процессов
2.1. Энергия химических связей как
образования
и
потребления основной вид энергии, которая используется
энергии в живых системах.
клетками
для
обеспечения
своей
жизнедеятельности.
3. Пути синтеза АТФ в 3.1.
Субстратное
и
окислительное
клетках.
фосфорилирование.
3.2. Образование АТФ в клетках при
аэробных
и
анаэробных
условиях.
Преимущества.
4. Реакции биологического
4.1. Типы реакций (дегидрогеназная,
окисления.
оксидазная, оксигеназная) их биологическое
значение.
5. Молекулярная организация
5.1. Компоненты дыхательной цепи как
митохондриальной
цепи окислительно-восстановительные
пары
биологического окисления.
кофакторов.
5.2.
Молекулярные
комплексы
внутренних мембран митохондрий.
6.
Окислительное
6.1.
Освобождение
энергии
в
фосфорилирование.
дыхательной цепи и участки образования
АТФ.
6.2.
Коэффициент
окислительного
фосфорилирования, пункты сопряжения.
23
7.
митохондрий.
АТФ-синтетаза
7.1.
Строение
и
принципы
функционирования АТФ-синтетазы.
Алгоритм лабораторной работы.
Определение активности цитохромоксидазы – компонента дыхательной цепи
митохондрий.
Принцип метода. Цитохромы – сложные белки гемпротеины, относятся к классу
ферментов – оксидо-редуктаз, собравшиеся во всех животных и растительных
клетках. Благодаря тому, что атомы железа в цитохромах легко изменяют свою
валентность, цитохромы является компонентами дыхательной цепи митохондрий и
переносчиками электронов от восстановленного убихинона на кислород. В
цитохромной системе передавать электроны на кислород может лишь цитохром а-а3 –
цитохромоксидазы в состав которой входит медь.
Метод определения активности цитохромоксидазы основан на способности
диметилпарафенилендиаминхлорида (ДПФД) быть донором электронов для
цитохрома с. ДПФД неферментативно восстанавливает цитохром с, а сам окисляясь,
превращается в красный пигмент, количественное образование которого является
пропорциональным активности цитохромоксидазы митохондрий.
Ход работы. Две пробирки: контрольную и опытную заполняют реактивами по
таблице:
Содержание пробирок
Пробирка
Контрольн
ая
1,0 мл
2 капли
0,5 мл
0,5 мл
1,0 мл
---
Фосфатный буфер, рН = 7,4
Раствор цитохрома с
Суспензия митохондрий
Раствор ДПФД
Этиловый спирт
Физраствор
Инкубация в термостате 5 мин. при 37оС
Результаты: появление красной окраски
Опытна
я
1,0 мл
2 капли
0,5 мл
0,5 мл
--1,0 мл
Добавление этилового спирта инактивирует цитохромоксидазу и ферментативное
превращение цитохрома с. Пробирки помещают в термостат на 5 минут при 37оС и
наблюдают за появлением красной окраски.
По результатам проведенного эксперимента сделать выводы.
Тема
12.
Хемиосмотическая
теория
окислительного
фосфорилирования. Ингибиторы и разобщители окислительного
фосфорилирования.
Актуальность темы.
Митохондриальную систему сопряжения окислительных процессов с генерацией
высокоэнергетического
интермедиата
АТФ,
называют
окислительным
фосфорилированием.
Окислительное фосфорилирование позволяет организму поглощать значительную
долю потенциально свободной энергии окисления субстратов. Обоснование
24
механизма окислительного фосфорилирования позволяет сделать хемиосмотическая
теория. Окислительное фосфорилирование является очень важным процессом,
нарушение его протекания несовместимо с жизнью.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Изучить хемиосмотическую теорию окислительного фосфорилирования и
условия его эффективного протекания.
Конкретные цели:
1. Трактовать роль биохимического окисления, тканевого дыхания и окислительного
фосфорилирования в генерации АТФ при аэробных условиях.
2. Анализировать нарушение синтеза АТФ при условиях действия на организм
человека патогенных факторов химического, физического и биологического
происхождения.
Исходный уровень знаний-умений: знать особенности
строения митохондрий и основы биоэнергетики тканей.
гистологического
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Указания к учебным действиям
Содержание
и
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Исследовать процесс окислительного
процесса
окислительного фосфорилирования
в
митохондриях,
фосфорилирования
в объяснить, на чем он базируется.
митохондриях.
2. Хемиосмотическая теория
2.1.
Электрохимический
градиент
окислительного
протонов
(ΔμН+).
Физико-химические
фосфорилирования
– составляющие электрохимического градиента
молекулярный
механизм протонов.
генерации АТФ в процессе
биологического окисления.
3. Условия эффективного
3.1.
Целостность
митохондриальной
сопряжения
окисления
и мембраны.
фосфорилирования
в
3.2. Наличие всех компонентов цепи
митохондриях.
транспорта.
3.3. Специфическая внутримембранная
топография переносчиков.
3.4. Наличие достаточного количества
АДФ и Фн.
4. Ингибиторы и разобщители
4.1. Ингибиторы транспорта электронов
тканевого дыхания.
(ротинон, амитал, цианиды, СО).
4.2.
Разобщители
окислительного
фосфорилирования
(2,4-динитрофенол,
гормоны щитовидной железы, свободные
жирные кислоты).
4.3. Нарушение синтеза АТФ в условиях
действия на организм человека патогенных
факторов
химического,
физического
и
биологического происхождения.
25
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Обзор научной литературы и подготовка реферативных сообщений по темам:
1. Разобщители окислительного фосфорилирования и регуляция термогенеза.
2. Универсальность хемиосмотической теории для живых систем.
Алгоритм лабораторной работы.
Изучение окислительного фосфорилирования в митохондриях и действие
разобщителя– 2,4-динитрофенола на этот процесс.
Принцип метода. В процессе окисления разных субстратов и передачи
электронов в дыхательной цепи митохондрий освобождается энергия. Часть этой
энергии
используется
для
синтеза
АТФ
в
процессе
окислительного
фосфорилирования:
АДФ + Фн АТФ
В эксперименте, чтобы предотвратить нагромождение АТФ (высокое содержание
АТФ ингибирует ферменты дыхательной цепи) в качестве конечного акцептора
неорганического фосфата используют глюкозу. Фосфорилирование глюкозы при
участии АТФ катализирует фермент – гексокиназа:
Глюкоза + АТФ АДФ + глюкозо-6-фосфат
Определение неорганического фосфата основано на способности молибдата
аммония в кислой среде присоединять остаток фосфорной кислоты с образованием
фосфата аммония. Фосфат аммония под действием восстановителя – аскорбиновой
кислоты образует продукты окрашенные в синий цвет. В процессе окислительного
фосфорилирования Фн изымается из инкубационной среды, и поэтому интенсивность
синей расцветки раствора уменьшается.
Разобщители – это соединения которые нарушают сопряженность окисления и
фосфорилирования в митохондриях. В присутствии разобщителей наблюдается
активное поглощение кислорода митохондриями, однако скорость генерации АТФ –
значительно уменьшается (или отсутствует). Согласно хемиосмотической теории,
разобщители вызывают потерю мембраной электрохимического протонного
потенциала – движущей силы генерации макроэргических связей АТФ.
Материалы и реактивы: свежевыделенные митохондрии из мышц кроля; смесь №
1 – 0,08 моль КН2РО4, 0,255 моль KCl, 0,05 моль MgCl2 растворяют в
дистиллированной воде, добавляют 0,1 М раствор КОН к рН = 7,4 и доводят объем в
мерной колбе до 1 л; смесь № 2 – водный раствор глюкозы с АТФ, что содержит 90 мг
глюкозы и 30 мг АТФ в 1 мл; гексокиназа в 1%-м растворе глюкозы (0,8 мг гексокиназы
в 1 мл); 5%-й раствор сукцината калия; 5%-й раствор уксусной кислоты; 10%-й раствор
трихлоруксусной кислоты (ТХУ); 1 %-й раствор динитрофенола; 2,5%-й раствор
молибдата аммония
в 10 М растворе H2SO4 (2,5 г молибдата аммония растворяют
в 50 мл 20 М раствора H2SO4 и доводят объем водой до 100 мл); 5%-й раствор
аскорбиновой кислоты.
Ход работы. Три пробирки – контрольную, опытную № 1 та опытную № 2
заполняют реактивами по таблице:
Содержание пробирок
Контрол
ь
1,0 мл
0,5 мл
0,5 мл
0,5 мл
Смесь № 1
Смесь № 2
Гексокиназа
Сукцинат калия
26
Пробирки
Опыт
№1
1,0 мл
0,5 мл
0,5 мл
0,5 мл
Опыт
№2
1,0 мл
0,5 мл
0,5 мл
0,5 мл
2,4-динитнофенол (капли)
----Суспензия митохондрий
--0,5 мл
Суспензия митохондрий после
0,5 мл
--кипячения
Раствор уксусной кислоты (капли)
2 капли
--Инкубация в термостате 15 мин. при температуре 37оС
Раствор ТХУ
1,0 мл
1,0 мл
Молибдат аммонию
0,5 мл
0,5 мл
Аскорбиновая кислота
0,5 мл
0,5 мл
Результаты: наблюдают за появлением
синей окраски
2 капли
0,5 мл
----1,0 мл
0,5 мл
0,5 мл
Уксусная кислота добавляется для полноты денатурации белка в контрольной
пробирке. После инкубации в термостате на протяжении 15 мин. при 37оС в каждую
пробирку добавляют по 1,0 мл 10%-го раствора ТХУ; по 0,5 мл 2,5%-го раствора
молибдата аммония и по 0,5 мл
5%-го раствора аскорбиновой кислоты. На
протяжении 20 минут наблюдают за появлением синей окраски.
По результатам проведенного эксперимента сделать выводы.
Тема 13.
глюкозы.
Исследование гликолиза – анаэробного окисления
Актуальность темы.
Освобождение энергии солнца, аккумулированной в химических связях глюкозы,
начинается
при
гликолизе
в
реакции
субстpатного
окислительного
фосфоpилирования. В этом процессе часть энергии глюкозы трансформируется в
энергию макроэргических фосфатных связей, которые используются на ресинтез АТФ,
то есть форму энергии, доступную для использования всеми тканями при выполнении
разных видов работы (синтеза, механической, транспорта веществ через мембраны).
При напряженной работе мышц временно возникают анаэробные условия, и тогда
основным процессом, что обеспечивает энергией мышцы, становится гликолиз –
анаэробное окисление глюкозы. В норме конечный продукт гликолиза – молочная
кислота, - быстро ресинтезируется в печени в глюкозу и гликоген и частично
окисляется.
Многие заболевания сопровождаются гипоксией тканей (сердечно-сосудистые
заболевания, заболевания легких и др.), что приводит к накоплению в тканях
молочной кислоты, развитию ацидоза, и, соответственно, расстройству обмена
веществ и функций органов. Определение молочной кислоты в крови является тестом
для оценки интенсивности гликолиза. Гиперлактатемия – маркер блока аэробных
путей окисления глюкозы.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знания о анаэробном обмене углеводов для объяснения
состояния организма в норме и при патологии, что сопровождаются гипоксией.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности внутриклеточного метаболизма
углеводов: анаэробный гликолиз.
2. Уметь писать химизм реакций гликолиза.
27
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать строение углеводов
(биоорганическая химия): глюкозы, фруктозы. Уметь писать строение спиртов,
альдегидов, карбоновых кислот.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение молочной кислоты
метода определения молочной методом Уффельмана.
кислоты.
2.
Анаэробный
гликолиз.
2.1. Общая характеристика анаэробного
Биологическая роль, химизм, окисления глюкозы.
механизм регуляции.
2.2. Последовательность реакций и
ферменты гликолиза.
2.3. Гликолитическая оксидоредукция:
субстратное
фосфорилирование
и
челночные
механизмы
окисления
гликолитического НАДН. Эффект Пастера.
2.4. Регуляция гликолиза.
2.5. Спиртовое и другие виды брожения.
2.6. Пути утилизации молочной кислоты.
2.7.
Причины
и
последствия
гиперлактатемии.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
1. Написать ферментативные реакции превращения интермедиатов в гликолизе.
2. Построить схему гликолиза.
3. Создать схему регуляции обмена глюкозы.
Алгоритм лабораторной работы.
Определение конечного продукта анаэробного гликолиза – молочной кислоты
методом Уффельмана.
Принцип реакции. При взаимодействии комплексного соединения фенолята
железа фиолетового цвета с молочной кислотой образуется лактат железа желтозеленого цвета.
Ход работы: помещаем в пробирку 1 мл сыворотки крови, добавляем 5 капель 1%
раствора FeCL3 и 1,0 мл раствора фенола. Наблюдаем за появлением желтозеленого цвета.
Тема 14. Исследование аеробного окисления глюкозы.
Актуальность темы.
Аэpобное окисление глюкозы играет важную роль в процессах жизнедеятельности
как главный процесс энергообразования (особенно для нервной ткани, сердечной
мышцы). При патологии которая сопpовождается гипоксией тканей (инсульт, инфаркт
миокарда, облитерирующие заболевания сосудов, заболевания органов дыхания)
нарушается аэробный обмен углеводов, это приводит к расстройству других видов
обмена веществ и нарушению функций органов и тканей.
28
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знание об аэpобном окислении глюкозы для объяснения
энергетических процессов организма в норме и нарушении их в анаэробных условиях.
Уметь использовать в клинике определения ПВК для оценки энергетического обмена
человека.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности внутриклеточного метаболизма
углеводов: аэробное окисление глюкозы.
2. Анализировать изменения уровня ПВК в клинике для оценки энергетического
обмена человека и обеспечения витамином В1.
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать структуры глюкозы, кетокислот.
Знать строение холоферментов и роль коферментов. Знать энергетический обмен.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1.
Определение
пировиноградной
определения
пировиноградной кислоты в моче.
кислоты
в
биологических
жидкостях.
2.
Изучение
аэробного
2.1.
Этапы
аэробного
окисления
окисления глюкозы.
глюкозы.
2.2
Окислительное
декарбоксилирование пирувата.
2.2.1.
Мультиферментный
пируватдегидрогеназный
комплекс –
особенности
функционирования
при
участии трех
ферментов
и
пяти
коферментов.
Суммарное
уравнение
процесса.
2.3.
Сравнительная
характеристика
биоэнергетики аэробного и анаэробного
окисления глюкозы.
2.4. Эффект Пастера – переключение из
анаэробного
на
аэробное
окисление
глюкозы, особенности регуляции.
2.5. Челночные механизмы окисления
гликолитического
НАДН.
Малатаспартатный
шунт
транспорта
восстановительных
эквивалентов
гликолитического НАДН в митохондрии в
аэробных условиях.
3.
Клиническое
значение
3.1.
Причины
и
последствия
определения
пировиноградной пируватэмии.
кислоты в
биообъектах.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
29
Подготовить реферат на тему: ”Участие водорастворимых
углеводном обмене и их клиническое применение”.
витаминов
в
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение пировиноградной кислоты в моче.
Принцип метода: пировиноградная кислота (ПВК) при взаимодействии с 2,4динитрофенилгидразином (2,4-ДФГ) в щелочной среде образует окрашенный
комплекс жёлто-оранжевого цвета. Интенсивность окраски прямо пропорциональная
количеству ПВК.
Ход работы.
(Использовать сухую посуду). В первую пробирку наливают 0,5 мл мочи; во
вторую – 0,5 мл стандарта. Потом в обе пробирки добавляют по 1 мл раствора 2,4ДФГ; и через 5 минут – по 4 мл концентрированного раствора KOH.
Перемешивают и через 5 минут определяют оптическую плотность (экстинкцию)
растворов на ФЕК, в кювете на 5 мм с синим светофильтром. По величинам
экстинкций стандарта и опыта рассчитывают содержание ПВК в суточном объеме
мочи.
В норме за сутки с мочой выделяется:
10 – 25 мг (114 – 284 мкмоль) ПВК.
Повышение экскреции отмечают при недостатке витамина B1 и гипоксиях разного
происхождения.
Тема 15.
Альтернативные пути
Метаболизм фруктозы и галактозы.
обмена
моносахаридов.
Актуальность темы.
К альтернативным путям обмена моносахаридов относят пентозофосфатный и
глюкуронатный пути обмена глюкозы, обмен фруктозы и галактозы.
Пентозофосфатный путь обмена глюкозы – источник пентоз для синтеза
нуклеотидов, нуклеиновых кислот, коферментов, кроме этого является источником
восстановленного НАДФН, который используется
при синтезе жирных кислот,
холестерола, стероидных гормонов и других соединений.
Глюкуронатный путь обмена глюкозы – источник глюкуроновой кислоты, которая
используется для синтеза гликозаминогликанов (углеводных производных
протеогликанов – белков соединительной ткани) и принимает участие в
обезвреживании токсинов в печени.
Фруктоза и галактоза включаются в путь обмена глюкозы. При нарушении
превращения фруктозы и галактозы развивается фруктоземия и галактоземия.
Цель и начальный уровень знаний-умений.
Общая цель: изучить альтернативные пути обмена моносахаридов.
Конкретные цели: трактовать биохимические закономерности путей обмена
моносахаридов, пентозофосфатный путь окисления глюкозы, путь уроновых кислот.
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать строение моносахаридов,
гексуроновых кислот.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
30
1. Практическое изучение
1.1. Количественное определение пентоз в
метода определения пентоз в сыворотке в крови.
крови.
2. Пентозофосфатный путь
2.1. Биологическое значение и особенности
(ПФП) обмена глюкозы.
функционирования пентозофосфатного пути
в
разных тканях.
ферментативых
2.2.
Последовательность
реакций ПФП:
а) окислительная стадия;
б) стадия изомерных превращений.
2.3. Нарушение пентозофосфатного пути
обмена глюкозы в эритроцитах: энзимопатия
глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы.
3.
Глюкуронатный
путь
3.1.
Объясните
биологическую
роль
обмена глюкозы.
глюкуpонатного пути окисления глюкозы; на
конкретных примерах объясните его структурную
роль и роль в обезвреживании токсических
веществ.
3.2. Hапишите строение глюкуpоновой кислоты,
УДФ-глюкуpоновой
кислоты,
гексозамина
(глюкозамина или галактозамина).
4. Метаболизм фруктозы.
4.1. Метаболический путь и ферментативные
реакции превращения фруктозы в организме
человека.
4.2. Наследственные энзимопатии, связанные с
генетическими дефектами синтеза ферментов
метаболизма фруктозы –
непереносимость
фруктозы (фруктоземия).
5. Метаболизм галактозы.
5.1. Метаболический путь и ферментативные
реакции превращения
галактозы в организме
человека.
5.2. Наследственные энзимопатии, связанные с
генетическими дефектами синтеза ферментов
метаболизма галактозы – галактоземия.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов:
1. Построить схемы метаболических путей обмена углеводов.
2. Оценивать состояние углеводного обмена по биохимическим показателям при
патологических процессах.
3. Клиническое значение галактозной пробы.
Алгоритм лабораторной работы.
1. Количественное определение пентоз в крови.
Принцип метода: метод базируется на цветной реакции между пентозой
(рибозой или дезоксирибозой) и орцином в кислой среде в присутствии Fe3+. При их
взаимодействии образуется комплекс зеленого цвета. Интенсивность окраски зависит
от количества пентоз.
Ход работы:
В пробирку к 0,5 мл исследуемых растворов добавить 0,5 мл 1% оpцина
(приготовленного на 0,1% растворе FeCl3 в концентрированной HCl). Одновременно
31
поставить стандарт: взять 0,5 мл раствора пентозы известной концентрации и
добавить 0,5 мл орцинового реактива.
Пробирки поместить в кипящую водяную баню на 40 минут. Потом вытянуть,
прибавить по 5 мл воды; перемешать содержание пробирок и определить оптическую
плотность растворов на ФЭК в кювете на 5 мм при красном светофильтре (λ = 665 нм).
По величинами оптической плотности стандарта и исследуемого раствора
составить пропорцию и рассчитать содержание пентоз.
В норме концентрация пентоз: в крови – меньше 133 мкмоль/л (2мг%),
в моче – в среднем около 250 мг/сут.
2. Выявление фруктозы реакцией Селиванова.
Принцип метода: при нагревании раствора фруктозы с концентрированной
соляной кислотой образуется оксиметилфурфурол, который с резорцином дает
продукт конденсации, окрашенный в интенсивный вишнево-красный цвет.
Ход работы: в пробирку помещают 2-3 капли 1% раствора фруктозы, 4-5 капель
реактива Селиванова (0,05 г резорцина растворяют в 100 мл разведенной соляной
кислоты 1:1). Нагревают и наблюдают за изменением окраски раствора.
Тема 16. Исследование катаболизма и биосинтеза гликогена.
Регуляция обмена гликогена.
Актуальность темы.
Знание врачом биохимических механизмов синтеза и распада гликогена, как
процессов регулирующих концентрацию глюкозы в крови, имеет важное значение для
оценки состояния углеводного обмена, понимания патогенеза отдельных
наследственных и ненаследственных заболеваний и их диагностики.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Выучить и написать схемы биохимических процессов синтеза и распада гликогена,
их регуляция и значение в патогенезе гликогенозов и агликогенозов.
Конкретные цели:
1. Трактовать функциональные особенности и биологическое значение синтеза и
распада гликогена в тканях.
2. Объяснять молекулярно-биологические основы наследственных энзимопатий
связанных с обменом гликогена.
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать структуру мономеров и
определять типы связей в молекулах наиболее распространенных гомо- и
гетерополисахаридов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Выявление гликогена в печени.
выявления гликогена в печени.
2. Синтез гликогена и его
2.1.
Структура
гликогена
и
его
нарушения.
биологическая роль.
32
2.2. Объясните механизмы биосинтеза
гликогена (реакции, ферменты).
2.3.
Генетические
нарушения
ферментных систем синтеза гликогена,
характеристика
наиболее
распространенных агликогенозов.
3.
Катаболизм
гликогена.
3.1.
Объясните
биохимические
Регуляция обмена гликогена.
механизмы распада гликогена в печени и
мышцах:
реакции,
ферменты,
биологическая роль. Чем отличается распад
гликогена в печени и мышцах?
3.2. Гормональная регуляция обмена
гликогена: каскадный механизм ц-АМФзависимой
регуляции
активности
гликогенфосфорилазы
и
гликогенсинтетазы.
3.3. Генетические нарушения процесса
распада гликогена (гликогенозы).
4. Метаболизм углеводных
4.1. Биосинтез О- и N- связанных
компонентов гликоконъюгатов.
гликопротеинов;
значение
гликозилтрансфераз и долихолфосфата.
4.2. Биосинтез гликолипидов на примере
образования олигосахаридных фрагментов
детерминант групп крови человека системы
АВ0.
Ферменты
катаболизма
гликоконъюгатов. Генетические нарушения
метаболизма гликоконъюгатов (ревматизм,
гликозидозы,
мукополисахаридозы,
гликолипидозы).
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
Создание схемы в электронном варианте: “Регуляция процессов синтеза и
распада гликогена”.
Алгоритм лабораторной работы.
Задание 1. Изучение распада и биосинтеза гликогена в печени.
Принцип работы. Наиболее активно распад и биосинтез гликогена проходит в
печени. Гликоген образует с йодом окрашенные соединения: окраска от ярко-красного
до красно-бурого возникает в результате образования неустойчивого адсорбционного
соединения гликогена с йодом.
Ход работы:
0,5 г печени размещают в фосфорной чашке, добавляют 5 мл кипящей
дистиллированной воды и кипятят 3 минуты. Ткань печени растирают в фосфорной
ступке, добавляют 2 мл воды, 5 капель уксусной кислоты и кипятят 10 минут. Осадок
белков фильтруют. Образованный гидролизат исследуют.
Задание 2.
Выявление гликогена в печени животных при нормальном
рациональном питании и в состоянии голода.
Принцип метода. Качественной реакцией на гликоген печени является реакция на
ранее подготовленный гидролизат.
Ход работы:
К 0,5 мл гидролизата печени добавляют 3 капли раствора йода. При наличии в
печени гликогена раствор будет иметь характерный красный цвет.
33
Результаты опыта заносить в таблицу:
Исследуемая печень
1. Животных при рациональном
питании.
2. Животных в состоянии голода.
Сделать выводы.
Качественная реакция на гликоген
Тема 17. Глюконеогенез.
Актуальность темы.
Главным источником глюкозы как метаболического топлива для организма
является ее поступление с пищевыми продуктами. Существуют метаболические пути,
которые обеспечивают организм глюкозой за счет ее синтеза из неуглеводных
биомолекул (пирувата, лактата, гликогенных аминокислот, глицерола).
Биосинтез глюкозы обеспечивает ее нормальную концентрацию в условиях
сниженного поступления моносахаридов и исчерпания главного аккумулированного
источника
глюкозы – гликогена печени. Глюконеогенез играет главную
адаптационную роль при стресс-синдроме.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знание о процессах глюконеогенеза при изучении
клинических дисциплин и для объяснения нарушений обмена веществ при
заболеваниях (сахарный диабет, болезнь Иценко-Кушинга и другие). Уметь
использовать показатели углеводного обмена для оценки состояния больных, выбора
метода лечения.
Конкретные цели:
1. Трактовать функциональные особенности и биологическое значение биосинтеза
глюкозы – глюконеогенеза.
2. Анализировать изменения уровня глюкозы крови, механизм ее гормональной
регуляции (инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, АКТГ).
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать химическое строение
гликогенных аминокислот, глицерола, пирувата, лактата. Уметь писать химизм
реакций гликолиза.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1.
Практическое
изучение
1.1. Определение глюкозы в сыворотке
процесса глюконеогенеза.
крови натощак.
2. Теоретическое изучение
2.1.
Какой
процесс
называется
процесса глюконеогенеза.
„глюконеогенез”? В каких тканях он активно
проходит?
2.2.
Физиологичное
значение
глюконеогенеза.
2.3.
Метаболический
путь
глюконеогенеза;
необратимые
реакции
гликолиза, реакции и ферменты, что
34
позволяют их обойти.
2.4. Компартментализация превращение
пирувата в фосфоэнолпируват.
2.5. Субстраты глюконеогенеза. Лактат и
аланин как субстраты глюконеогенеза.
2.6. Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори).
2.7. Глюкозо-аланиновый цикл.
2.8. Метаболическая и гормональная
регуляция глюконеогенеза. Регуляторные
ферменты.
Болезнь
Иценко-Кушинга
(стероидный диабет).
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
1. Создать схему регуляции обмена глюкозы.
2. Подготовить реферативное сообщение на тему: „Особенности углеводного
обмена при условиях болезни Иценко-Кушинга”.
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение глюкозы в крови натощак.
Принцип метода: глюкоза при взаимодействии с ортотолуидином образует продукт
сине-зеленого цвета. Интенсивность окраски прямопропорциональна количеству
глюкозы.
В норме концетрация глюкозы крови:
3,3 – 5,5 ммоль/л.
Ход работы.
В сухую пробирку вносят 2,0 мл ортотолуидинового реактива (отмеряют
центрифужной мерной пробиркой) и добавляют к нему микропипеткой фильтрат крови
– 0,2 мл (фильтрат получают путем смешивания 0,2 мл крови с 1,8 мл 3% раствора
трихлоруксусной кислоты со следующим фильтрованием).
В другую сухую пробирку вносят 2,0 мл ортотолуидинового реактива и 0,2 мл
стандартного раствора глюкозы (4,5 ммоль/л).
Пробирки помещают на 8 минут в кипящую водяную баню; потом охлаждают и
содержание пробирок фотометрируют на ФЭК в 5 мм кювете при красном
светофильтре (длина волны = 620 нм).
По величинам экстинкций рассчитывают концентрацию глюкозы в крови.
Пример расчета:
экстинкция фильтрата - 0,28
экстинкция стандарта - 0,25
концентрация глюкозы в фильтрате - Х
концентрация глюкозы в стандарте – 4,5 ммоль/л
4,5 ммоль/л - 0,25
Х - 0,28
Х=
4,5 × 0,2 8
0,2 5 = 5,0 ммоль/л
35
Тема
18.
Исследование
механизмов
гормональной регуляции обмена углеводов.
метаболической
и
Актуальность темы.
Регуляция обмена углеводов, на всех этапах их синтеза и распада,
обеспечивается нейрогуморальным путем. Инсулин, модифицируя разные пути
метаболизма углеводов, уменьшает уровень глюкозы в крови. Соматотропный,
адренокортикотропный,
тиреотропный
гормоны,
тироксин,
адреналин,
глюкокортикоиды и глюкагон вызывают гипергликемию.
В то же время, углеводный обмен регулируется разными факторами, которые
влияют на активность ферментов
концентрацией: субстратов, метаболитов,
коферментов, наличием или отсутствием кислорода.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Знать интеграцию всех этапов обмена углеводов и контроль содержания глюкозы
в крови, что достигается путем тесного взаимодействия нейрогенных и гуморальных
факторов, главными среди которых являются гормоны, которые осуществляют гипо- и
гипергликемическое влияние.
Наиболее распространенным заболеванием основу которого составляет
абсолютная или относительная инсулиновая недостаточность, является сахарный
диабет. Каждый будущий врач должен хорошо усвоить механизмы гормональной
регуляции обмена углеводов, так как данные знания объясняют биохимическую и
клиническую диагностику, а также подходы к лечению патологических изменений
обмена углеводов.
Конкретные цели:
1. Анализировать изменения уровня глюкозы крови, механизм ее гормональной
регуляции (инсулин, глюкагон, адреналин), патологические проявления
нарушений обмена глюкозы, сахарный диабет, голодание.
Исходный уровень знаний-умений.
Уметь писать формулы моно- и дисахаридов (биоорганическая химия). Знать
эндокринные железы, которые принимают участие в регуляции обмена углеводов
(биология, гистология).
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Принцип метода глюкозотолерантного
глюкозотолерантного теста.
теста.
2.
Гормоны-регуляторы
2.1.
Механизмы
гипогликемического
обмена глюкозы, эффекты и эффекта инсулина.
механизмы влияния на уровень
2.2. Механизм влияния на углеводный
глюкозы.
обмен
глюкагона,
адреналина,
глюкокортикоидов.
3. Глюкоземия: нормальное
3.1. Нормогликемия: механизмы ее
состояние и его нарушение.
поддержки.
3.2.
Гипогликемия:
причины
возникновения и последствия для организма.
3.3.
Гипергликемия
–
причины
и
осложнения.
36
4.
Сахарный
диабет:
4.1.
Клинико-биохимическая
инсулинзависимый
тип
I
и характеристика.
инсулиннезависимый тип ІІ.
4.2. Диагностические критерии сахарного
диабета:
а) глюкозотолерантный тест;
б) двойная сахарная нагрузка.
в) гликозилированный Нb А1С.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
Подготовить реферативный доклад: “Метаболические изменения и осложнения
при сахарном диабете”.
Алгоритм лабораторной работы.
Оральный глюкозотолерантный тест.
Принцип метода: утром натощак определяют концентрацию глюкозы в крови,
взятой из пальца. После этого пациенту дают выпить раствор глюкозы из расчета 1 г
глюкозы на 1 кг веса тела. А затем, на протяжении 3-х часов, у него через каждый час
берут кровь и определяют в ней концентрцию глюкозы ортотолуидиновым методом
(см. предыдущее занятие).
По найденным величинам строят сахарную кривую: по горизонтали откладывают
время в часах, а по вертикали – концентрацию глюкозы в крови.
В норме в крови здорового человека:
1) Максимальное повышение уровня глюкозы наблюдается через 1 час после
сахарной нагрузки; но не превышает “почечный порог”.
2) ко второму часу уровень глюкозы в крови снижается ниже начального уровня.
3) к третьему часу концентрация глюкозы в крови возвращается к норме.
С, ммоль/л
12,0
10,0
8,0
6,0
2
4,0 1
2,0
1
2
3
1 - сахарная кривая в норме;
2 - сахарная кривая при скрытом сахарном диабете.
37
час
Тема
19.
Исследование
катаболизма
и
триацилглицеролов. Установление молекулярных
регуляции липолиза.
биосинтеза
механизмов
Актуальность темы.
Липиды в организме человека выполняют энергетическую, депонирующую,
регуляторную и структурную функции, принимают участие в построении и
функционировании биологических мембран клеток. Знания патохимии липидного
обмена необходимы для понимания патогенеза
наиболее распространенных
заболеваний человека (атеросклероз, ожирение, стеатогепатит и др.)
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знания о мобилизации жира из жировых депо, окислении
липидов в тканях в клинике с целью объяснения патогенеза ряда заболеваний
(отдельных эндокринных заболеваний, ожирения, наследственных болезней).
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические функции простых и сложных липидов в организме:
участие в построении и функционировании биологических мембран клеток,
запасная энергетическая функции, использование в качестве предшественников в
биосинтезе биологически активных соединений липидной природы.
2. Трактовать биохимические закономерности внутриклеточного метаболизма
липидов: катаболизм и биосинтез триацилглицеролов, фосфолипидов,
гормональная регуляция липолиза.
Исходный уровень знаний-умений.
1. Знать классификацию липидов.
2. Писать формулы глицерола, жирных кислот, триацилглицеролов, фосфолипидов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое значение 1.1. Определение содержания общих
определения общих липидов в липидов в сыворотке крови за методом
сыворотке крови.
Кункеля.
2. Пути метаболизма простых 2.1.
Биологические
функции
главных
липидов
(триацилглицеролов). классов
липидов:
энергетическая,
Механизмы регуляции.
структурная, регуляторная.
2.2. Катаболизм триацилглицеролов в
адипоцитах
жировой
ткани:
последовательность реакции, механизмы
регуляции активности триглицеридлипазы.
2.3. Нейрогуморальная регуляция липолиза
с участием адреналина, норадреналина,
глюкагона и инсулина.
2.4. Окисление глицерола: ферментативные
реакции, биоэнергетика.
2.5. Биосинтез триацилглицеролов.
2.6. Адипоциты жировой ткани и их роль в
обмене липидов и биоэнергетических
процессах в организме.
38
2.7. Патохимия ожирения.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
1. Подготовить реферат на тему «Ожирения».
2. Создать схему гормональной регуляции липолиза.
1.
2.
3.
4.
5.
Самостоятельная работа студента:
Построить
схему
и
написать
химические
реакции
катаболизма
триацилглицеролов.
Построить схему и написать химические реакции окисления глицерола.
Построить схему и написать химические реакции биосинтеза триацилглицеролов.
Построить схему и написать химические реакции биосинтеза фосфоглицеридов.
Объяснить молекулярные механизмы регуляции обмена липидов.
Алгоритм лабораторной работы
Количественное определение липидов по методу Кункеля.
Принцип метода: водорастворимые комплексы липидов сыворотки крови при
взаимодействии с водонасыщенным фенолом разрушаются с образованием
свободных липидов. Вследствие этого сыворотка мутнеет; интенсивность помутнения
зависит от количества липидов в сыворотке.
Ход работы.
К 1,6 мл реактиву Кункеля (водонасыщенного фенола) добавляют 0,2 мл
исследуемой сыворотки, перемешивают, через 30 мин колориметрируют на ФЭК в
кювете 3 мм с бесцветным светофильтром. (При очень большой мутности смесь
разводят реактивом Кункеля в 2 раза и колориметрируют. Результат умножают на 2).
Расчет: величину экстинкции умножают на 100.
Hоpма составляет 35 - 45 единиц оптической плотности.
Норма концентрации общих липидов в сыворотке крови 4 – 8 г/л.
Кровь для анализа всех показателей обмена липидов берут через 12 часов после
приема пищи (натощак).
Клиническое значение анализа: у больных сахарным диабетом, липоидным
нефрозом, острым или хроническим нефритом, атеросклерозом и некоторыми
другими заболеваниями наблюдается выраженная гипеpлипидэмия. Часто она
наблюдается при гиповитаминозах, ИБС, панкреатите, злоупотреблении алкоголем.
Тема 20. Транспортные формы липидов.
Актуальность темы.
Количественное определение β- и пре-β-липопротеидов имеет
большое значение для диагностики атеросклероза, ишемической
болезни сердца (ИБС), ожирения,
хронических заболеваниях
печени, так как позволяет выявить повреждение паренхимы печени.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь применять знание переваривания, всасывания и транспорта липидов
кровью в клинике для объяснения этиологии и патогенеза некоторых заболеваний.
39
Уметь применять пробу Бурштейна для оценки состояния больных с заболеваниями
печени, ИБС, атеросклерозом и др.
Конкретные цели:
1. Трактовать количественные изменения липопротеинов для диагностики
атеросклероза, ИБС, хронических заболеваний печени.
2. Уметь количественно определить липопротеиды крови по Бурштейну.
Исходный уровень знаний-умений.
Уметь писать реакцию ферментативного гидролиза жира.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Уметь определять липопротеиды
метода определения ЛПНП и крови по методу Бурштейна.
ЛПОНП за Бурштейном.
2. Особенности образования
2.1. Назвать классы липопротеинов
и транспорта липидов кровью.
плазмы крови, их значения.
2.2. Охарактеризовать качественный и
количественный
состав
липопротеинов
плазмы крови.
2.2.1.
Классы
апопротеинов,
их
биологическая роль.
2.3. Образование транспортных форм
липопротеинов крови.
2.4. Количественные и качественные
изменения липопротеинов крови при их
циркуляции в крови и клетках.
2.5.
Клинико-биохимическая
характеристика первичных и вторичных
липопротеинэмий по классификации ВОЗ.
2.6.
Принципы
лабораторной
диагностики дислипопротеинэмий.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
Подготовить реферативное сообщение на тему: «Нарушение обмена липидов при
разных типах гиперлипопротеинэмий».
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение β-липопротеинов в сыворотке крови по Бурштейну.
Принцип метода: При взаимодействии липопротеинов с хлоридом кальция и
гепаpином нарушается коллоидная стойкость белков сыворотки крови, в результате
чего увеличивается степень ее помутнения.
Ход работы.
В пробирку вносят 2 мл раствора CaCl2 и 0,2 мл исследуемой сыворотки.
Перемешивают и определяют оптическую плотность смеси (Е1) на ФЭК в 5 мм кювете
при красном светофильтре (λ = 630 нм). Смесь переливают опять в пробирку,
добавляют микропипеткой 0,04 мл раствора гепаpина, перемешивают. Ровно через
4 минуты опять определяют оптическую плотность смеси (Е2) при тех же условиях.
Расчет:
40
( Е2 - Е1 ) × 1000.
В норме содержание β-липопротеинов составляет 350-550 условных единиц
оптической плотности, что отвечает 3,0 - 4,5 г/л (300-450 мг%).
Тема 21. Бэта-окисление жирных кислот. Исследование обмена
жирных кислот и кетоновых тел.
Актуальность темы.
Свободные жирные кислоты в плазму крови поступают после гидролиза
триглицеридов жировой ткани и являются главными энергетическими субстратами
для клеток. Определение жирных кислот в сыворотке крови имеет диагностическое
значение. Гиперлипацидэмия наблюдается при сахарном диабете, при гиперсекреции
адреналина и глюкокортикоидов, при нефрозах, голодании. Гиполипацидэмия
отмечается при гипотиреозе, повышенной секреции инсулина.
Кетоновые тела:
ацетоуксусная кислота, β-гидроксимасляная кислота
синтезируются в печени и выполняют энергетическую функцию. В норме они
образуются в небольших количествах и окисляются в тканях до оксида углерода и
воды. Моча здорового человека дает отрицательную реакцию на кетоновые тела.
При сахарном диабете, базедовой болезни, голодании происходит усиленный распад
жиров (и белков), в связи с чем в крови накапливаются кетоновые тела,
обусловливая смещение pH крови в кислую сторону (ацидоз). Это приводит к
развитию интоксикации организма (кетоз).
Цель и начальный уровень знаний-умений.
Общая цель: изучить процесс β-окисления жирных кислот и пути использования
ацетил-КоА в организме, а также биосинтез кетоновых тел и последствия кетоза.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности метаболизма жирных кислот.
2. Объяснять биохимические основы возникновения и развития нарушений обмена
липидов.
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать строение жирных кислот,
кетоновых тел.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое значение
1.1. Определение кетоновых тел в моче.
определения кетоновых тел в
моче.
2. Окисление жирных кислот. 2.1. Окисление жирных кислот (β-окисление)
а) активация жирных кислот;
б) роль карнитина в транспорте жирных кислот в
митохондрии;
в) последовательность ферментативних реакций.
2.2. Энергетика β-окисление жирных кислот.
2.3. Окисление глицерола.
3. Обмен кетоновых тел.
3.1. Кетоновые тела. Реакции биосинтеза и
41
утилизации кетоновых тел, их
физиологичное
значение.
3.2. Метаболизм кетоновых тел в условиях
патологии.
Механизмы
избыточного
роста
содержания кетоновых тел при сахарном диабете и
голодании.
3.3. Последствия кетоза.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
Создать схемы:
1. Транспорт и депонирование липидов.
2. Подготовить реферативный доклад „Причины и последствия
„Ацетонемический синдром у детей” (для педиатров).
кетоза”,
Алгоритм лабораторной работы.
1. Выявление ацетона (кетоновых тел) в моче (реакциями с нитропрусидом
натрия и хлоридом железа). Выявление кетоновых тел в моче экспресс-методом.
Значение выявления кетоновых тел в крови и моче для медицины. Определение
кетоновых тел в моче.
Принцип метода: ацетон и ацетоуксусная кислота при взаимодействии с
нитpопpуссидом натрия (Na2[Fe (CN)6NO]) в щелочной среде образуют продукты
реакции оранжевого цвета. При подкислении ледяной ( 100% ) уксусной кислотой
эти продукты приобретают вишневый цвет.
Ход работы.
В центpифужную пробирку наливают 0,5 мл исследуемой мочи, потом 0,5
мл 10% раствора щелочи ( NaOH ) и 0,5 мл раствора нитpопpуссида натрия. При
перемешивании развивается оранжевая расцветка. Добавление 0,5 мл ледяной
уксусной кислоты вызывает вишневую окраску.
В крови концентрация кетоновых тел равняется
0,034-0,43 ммоль/л ( 1-2 мг% ).
В норме в моче кетоновые тела не обнаруживаются. Они появляются при
сахарном и стероидном диабете, при голодании, при недостатке углеводов в
питании.
2. Выявление ацетона йодоформной реакцией. Написать эту реакцию.
Тема 22. Биосинтез жирных кислот. Обмен сложных липидов.
Актуальность темы.
В отличие от простых жиров и жирных кислот, которые используются как
энергетический материал, сложные липиды выполняют пластические функции и
являются главными компонентами биологических мембран клеток. Нарушение обмена
сложных липидов является основой развития таких заболеваний как стеатоз печени,
атеросклероз (уменьшение антиатерогенных α-липопротеинов плазмы крови).
Генетически обусловленные нарушения синтеза лизосомальных ферментов
распада сложных липидов приводит к развитию сфинголипидозов.
42
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель: уметь использовать знание обмена сложных липидов и
регуляторных свойств эйкозаноидов для понимания патогенеза заболеваний. Уметь
определять фосфолипиды в сыворотке крови.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности внутриклеточного метаболизма
липидов: биосинтез жирных кислот, фосфолипидов.
2. Трактовать биохимические закономерности регуляции биосинтеза жирных кислот
и сложных липидов.
3. Объяснить биохимические основы возникновения и развития нарушений
липидного обмена: ожирение, стеатогепатит.
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать
распространенных в биологических системах жирных кислот.
строение
наиболее
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение фосфолипидов в
метода
определения сыворотке крови.
фосфолипидов
в
сыворотке
крови.
2. Биосинтез жирных кислот.
2.1. Биосинтез высших жирных кислот,
метаболические источники.
2.2. Биосинтез насыщенных жирных кислот
(пальмитата).
2.3. Синтез малонил-КоА.
2.4. Особенности строения синтетазы
жирных кислот, ацилтранспортирующего
белка. Источники НАДФН для биосинтеза
жирных кислот.
2.5. Регуляция биосинтеза жирных кислот.
2.6. Элонгация
насыщенных
жирных
кислот.
2.7. Образование
монои
полиненасыщенных
жирных
кислот.
Физиологичное значение.
3. Обмен сложных липидов.
3.1. Биологическая роль сложных
липидов.
3.2. Биосинтез фосфатидилхолина.
3.3.
Какие
липотропные
факторы
(незаменимые
компоненты
еды)
необходимы
для
синтеза
фосфатидилхолина?
3.4.
Нарушение
обмена
сложных
липидов – стеатоз печени.
43
4. Генетические аномалии 2.1. Сфинголипидозы:
обмена сфинголипидов.
А) Болезнь Нимана-Пика.
Б) Болезнь Тея-Сакса.
В) Болезнь Гоше.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
1. Создать схему биосинтеза лецитина (2 пути).
2. Подготовить реферативный доклад: „Биохимические
стеатогепатита”.
механизмы
развития
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение фосфолипидов в сыворотке крови.
Принцип метода: фосфолипиды осаждают трихлоруксусной кислотой вместе с
белками крови. Осадок минерализируется (переводят органические соединения в
неорганические) и в растворе минерализата с помощью цветной реакции определяют
неорганический фосфат.
Ход работы.
В одну мерную центрифужную пробирку отмеряют 5 мл раствора минерализата;
во вторую – 5 мл стандарта неорганического фосфата. Потом в обе пробирки
добавляют по 1 мл раствора молибдата аммония, одну каплю раствора
восстановителя и воды до 10 мл. Содержание пробирок тщательным образом
перемешивают и оставляют на 20 минут. Потом определяют оптическую плотность
(экстинкцию) растворов на ФЭК при красном светофильтре (λ= 640-690 нм) в 10 мм
кювете.
По величинам экстинкций составляют пропорцию и рассчитывают содержание
неорганического фосфата в минерализате сыворотки. Результат умножают
на 25 (исходя из того, что содержание неорганического фосфата в фосфолипидах
составляет 4%).
Тема 23. Биосинтез и
Исследование
нарушений
атеросклероз, ожирение.
биотрансформация холестерола.
липидного
обмена:
стеаторея,
Актуальность темы.
Наиболее распространенные заболевания человечества – сердечно-сосудистые
болезни и их тяжелые осложнения – ишемическая болезнь сердца (ИБС),
ишемическая болезнь мозга и нижних конечностей связанны с нарушением обмена
холестерола и развитием атеросклероза. Ожирение – эпидемия 21-го века. Его
патогенетическую основу составляет нарушение обмена триацилглицеролов.
Сахарный диабет сопровождается развитием микро- и макроангиопатий,
последние обусловленные расстройством обмена холестерола.
Знания метаболизма липидов необходимы для усвоения этиологии, патогенеза,
факторов риска атеросклероза и его метаболической и фармакологической
коррекции.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель: изучение метаболизма и биотрансформации холестерола
необходимо для глубокого анализа разных форм патологии липидного обмена,
44
которые составляют молекулярную основу наиболее распространенных заболеваний
человечества.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности регуляции биосинтеза холестерола и
его биотрансформации: этерификация, образования желчных кислот,
стероидных гормонов, витамина D3.
2. Анализировать изменения в системе циркуляторних транспортных липидов при
патологии обмена липидов (атеросклероз, ожирение, сахарный диабет).
3. Объяснять биохимические основы развития патологии обмена липидов:
генетических и приобретенных (атеросклероз, ожирение, сахарный диабет).
Исходный уровень знаний-умений: знать строение и функции липидов, гормоны
желез внутренней секреции.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1.
Определение
содержания
определения
холестерола
вхолестерола в сыворотке крови.
сыворотке крови по Ильку.
2. Биосинтез холестерола.
2.1. Биологическая роль холестерола.
2.2.
Циркуляторный
транспорт
холестерола.
Норма
содержания
холестерола в сыворотке крови. Транспорт
холестерола,
изменения
в
системе
липопротеинов
при
патологии,
их
функциональное значение.
2.3. Схема реакций синтеза холестерола.
Ключевая реакция биосинтеза.
2.4. Регуляция синтеза холестерола.
3. Пути биотрансформации
3.1.
Механизм
этерификации
холестерола.
холестерола.
3.2. Биосинтез желчных кислот из
холестерола.
3.3. Биосинтез стероидных гормонов из
холестерола.
3.4. Образование витамина D3 из
холестерола.
4.
Патология
липидного
4.1. Механизмы развития атеросклероза.
обмена.
4.2. Механизмы развития ожирения.
4.3. Нарушение липидного обмена при
сахарном диабете (макроангиопатий, кетоз),
механизмы их развития.
4.4. Стеаторея, механизм развития.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
1. Создание схемы в электронном варианте по теме “Биосинтез холестерола и его
регуляция”, “Транспорт липидов”.
2. Оценка по биохимическим показателям нарушений липидного обмена при
патологических состояниях.
45
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение холестерола в крови по Ильку.
Принцип метода: Холестерол при взаимодействии с уксусным ангидридом в
присутствии концентрированных серной и уксусной кислот образует продукты реакции
сине-зеленого цвета. Интенсивность окраски прямо пропорциональна количеству
холестерола.
Ход работы.
Пробирки и микропипетки должны быть сухими. В две центpифужные мерные
пробирки наливают по 2 мл реактива Илька (Осторожно, концентрированные
кислоты!!!); потом в одну из них отмеряют 0,1 мл стандартного раствора холестерола,
а во вторую - 0,1 мл исследуемой сыворотки. Содержание пробирок осторожно
стряхивают для перемешивания и оставляют на 20 минут. Потом растворы
фотометриpуют на ФЭК при красном светофильтре (λ = 630-690 нм). По величинам
оптической плотности (экстинкции) стандарта и сыворотки составляют пропорцию и
рассчитывают концентрацию холестерола в исследуемой сыворотке.
В норме концентрация холестерола (общего) в сыворотке взрослого человека
составляет 3,1 – 5,2 ммоль/л (120-250 мг%). Эфиpосвязанный холестерол сыворотки
составляет 2/3 общего холестерола.
Тема
24.
Исследование
превращений
аминокислот
(трансаминирование, дезаминирование, декарбоксилирование).
Актуальность темы.
В процессе декарбоксилирования аминокислот в тканях образуются активные
соединения – биогенные амины (ГАМК, дофамин, гистамин, серотонин, норадреналин,
адреналин), и амины – эндогенные токсины (путресцин, кадаверин) при гниении
белков в кишечнике.
В процессе дезаминирования аминокислот образуются кетокислоты, которые
могут использоваться в процессе
трансаминирования для синтеза заменимых
аминокислот.
Аланинаминотрансфераза (АлАТ) является гепатоспецифическим ферментом,
аспартатаминотрансфераза (АсАТ) является кардиоспецифическим ферментом. Эти
ферменты используются для энзимодиагностики заболеваний печени и миокарда.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель:
1. Усвоить принцип метода и оценку клинического значения определения
активности АлАТ и АсАТ.
2. Воспроизвести в эксперименте процесс переаминирования с использованием
глутаминовой и пировиноградной кислот.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности внутриклеточного метаболизма
аминокислот:
процессы
тpансаминирования,
дезаминирования,
декаpбоксилирования, объяснять биологическое действие образуемых биогенных
аминов: серотонина, гистамина, гамма-аминомасляной кислоты.
2. Написать уравнение реакции переаминирования глутаминовой и пировиноградной
кислот.
46
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать формулы 20 аминокислот.
Применять метод хроматографии для выявления аминокислот.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1.
Определение
активности
определения
активности аминотрансфераз в сыворотке крови.
аминотрансфераз в сыворотке
крови.
2.
Пул
свободных
2.1.
Пути
поступления
свободных
аминокислот в организме.
аминокислот в ткани.
2.2. Пути использования свободных
аминокислот в тканях.
3. Общие пути превращения
3.1. Трансаминирования аминокислот:
аминокислот.
реакции и их биохимическое значение.
3.2.
Написать
уравнение
реакций
переаминирования
глутаминовой
и
пировиноградной кислот.
3.3.
Механизм
действия
аминотрансфераз.
3.4.
Прямое
и
непрямое
дезаминирование
свободных
Lаминокислот в тканях.
3.5.
Декарбоксилирование
Lаминокислот
в
организме
человека.
Физиологичное значение образованных
продуктов.
3.6. Окисление биогенных аминов.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
1. Строить схемы и писать биохимические реакции превращения аминокислот в
метаболических
процессах
дезаминирования,
трансаминирования
и
декарбоксилирования.
2. Анализировать и трактовать молекулярные механизмы регуляции обмена
аминокислот и отдельных метаболических путей.
3. Подготовить реферативное сообщение: ”Клиническое значение определения
аминотрансфераз”.
Алгоритм лабораторной работы.
1. Воспроизвести в эксперименте процесс трансаминирования, используя
глутаминовую и пировиноградную кислоты.
Принцип метода: заключается в том, что в процессе ферментативного переноса
аминогруппы с глутаминовой кислоты на кетокислоту (ПВК) образуется аланин. О том,
что проходит переаминирование, заключают по появлению аланина на хромотограме.
Ход работы: в две пробирки отмеряют по 0,5 мл раствора глутаминовой кислоты,
0,5 мл раствора ПВК, 1 мл раствора углекислого калия и 0,25 мл раствора
монобромуксусной кислоты.
В 1 пробирку (опыт) добавляют 0,5 мл свежей мышечной кашки, во вторую
пробирку - мышечную кашку, которая предварительно прокипячена на протяжении
1-2 минут. Обе пробирки ставят в термостат при t = 37оС на 15 минут. Потом в каждую
47
добавляют по 0,25 мл уксусной кислоты и кипятят 2-3 минуты до полного осаждения
белков. Содержимое пробирок фильтруют.
Фильтраты хроматографируют. С этой целью на линии старта двух полосок
фильтровальной бумаги (опыт и контроль) наносят по капле фильтратов из пробирок,
каждый раз подсушивая на воздухе. Полоски бумаги опускают в пробирки, на дне
которых находится фенол, насыщенный водой. Пробирки в штативе помещают в
термостат на 1 час при 35-40оС. После этого полоски бумаги вынимают, отмечают
линию фронта (финиш) растворителя, подсушивают 10-15 минут при 100оС, а затем
проявляют раствором нингидрина. Снова подсушивают.
Для каждого определенного пятна вычисляют коэффициент Rf по формуле:
Rf = 1/h
где, 1- это расстояние от старта к центру пятна,
h- расстояние от старта к финишу ( расстояние, которое прошел
растворитель).
На основе полученных данных делают вывод, хроматограму подклевывают к
протоколу.
Rf аминокислот (для фенола):
Аспарагиновая к-та
Глутаминовая к-та
Цистеин
Глицин (гликокол)
Метионин
– 0,07
– 0,16
– 0,19
– 0,30
– 0,39
Аргинин
Тирозин
Аланин
Фенилаланин
Лейцин
– 0,41
– 0,52
– 0,55
– 0,78
– 0,79
2. Определение активности аминотрансфераз.
Принцип метода. Аминотрансферазы – ферменты которые содержат в качестве
коферментов фосфопиридоксамин, катализируют обратный перенос аминогрупп с
α-аминокислот на α-кетокислоты. Определение концентраци α-кетокислот, которые
образуются при трансаминирование лежит в основе динитрофенилгидразинового
метода определения активности трансаминаз.
(АсАТ).
Ход
работы.
Определение
аспартатаминотрансферазы
В пробирку вносят 0,5 мл субстратно-буферной смеси для определения АсАТ,
выдерживают в термостате при t =37оС в течении 5 минут, добавляют 0,1 мл
сыворотки и инкубируют при t =37оС 60 минут. Потом добавляют 0,5 мл раствора
динитрофенилгидразина и выдерживают в течении 20 минут при комнатной
температуре. Добавляют 5 мл 0,4 М раствору NaOH, перемешивают и оставляют на
10 минут.
Измеряют оптическую плотность проб, которая исследуются при λ = 560 нм.
Определение активности аланинаминотрансферазы (АлАТ). В пробирку вносят
0,5 мл субстратно-буферной смеси для определения АлАТ, выдерживают в
термостате при t =37оС в течении 5 минут, добавляют 0,1 мл сыворотки и инкубируют
при t =37оС 30 минут. Потом добавляют 0,5 мл раствора динитрофенилгидрозина и
выдерживают в течении 20 минут при комнатной температуре. Добавляют 5 мл 0,4 М
раствору NaOH, перемешивают и оставляют на 10 минут. Измеряют оптическую
плотность проб, которые исследуются. Контрольные пробы обрабатывают так, как
опытные, но сыворотку добавляют после инкубации проб.
Расчет активности ферментов проводят по калибровочному графику. При
построении калибровочного графика на оси ординат откладывают значения
оптической плотности, а на оси абсцисс содержание ПВК.
Физиологические уровни: для АсАТ – 0,1-0,5, для АлАТ – 0,1-0,7 мкмоль ПВК на
1 мл сыворотки за 1 час инкубации при t =37оС.
48
Тема 25. Биосинтез глутатиона и креатина.
Актуальность темы.
Креатинин – это конечный продукт обмена креатинфосфата тканей. Повышенная
экскреция с мочой креатинина наблюдается у больных с лихорадкой, острыми
инфекциями, при сахарном диабете. Креатинин – азотистый шлак, но благодаря
азотовыделительной функции почек кровь от него очищается. При патологии почек,
что сопровождается нарушением азотовыделительной функции, а также при острой
сердечной недостаточности, креатинин накапливается в крови, а выделение его с
мочой снижается. Поэтому количественное определение креатинина в крови и моче
является одним из обязательных анализов при заболеваниях почек. Креатинфосфат
применяют в клинике для лечения больных с сердечно-сосудистой недостаточностью.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Усвоить метод количественного определения креатинина в моче, уметь оценить
результаты анализа. Знать цветную реакцию на креатин с пикриновой кислотой, уметь
рассчитывать результаты анализа.
Конкретные цели:
1. Объяснять биохимические механизмы образования креатина и креатинина.
2. Анализировать клиническое значение нарушений обмена креатина и креатинина.
3. Трактовать роль глутатиона в обмене органических пероксидов.
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать строение аминокислот –
предшественников синтеза креатина и глутатиона.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое значение
1.1. Определение креатинина в моче.
определения креатинина в моче.
2. Обмен креатина.
2.1.
Биологическая
роль
креатинфосфата.
2.2. Биосинтез креатина.
2.2.1.
Предшественники
биосинтеза
креатина.
2.2.2.
Особенности
второго
этапа
биосинтеза креатина – трансметилирование
гликоциамина (гуанидинацетата). Источники
СН3–групп.
2.3.
Реакция
фосфорилирования
креатина.
3.
Клинико-биохимическое
3.1. Клиническое значение определения
значение нарушений обмена содержания креатина и креатинина в крови
креатина.
и моче.
3.2. Клиническое значение определения
креатинфосфокиназы.
Изоформы
креатинфосфокиназы.
4. Глутатион.
4.1.
Предшественники
биосинтеза
глутатиона.
4.2.
Роль
глутатиона
в
обмене
49
органических пероксидов.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
Подготовить реферат на тему:
1. Современные биохимические методы исследования функции почек.
2. Биологическая роль системы глутатиона в антиоксидантной защите.
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение креатинина в моче.
Принцип метода: креатинин при взаимодействии с пикриновой кислотой в
щелочной среде образует окрашенные соединения, интенсивность окраски которых
пропорциональна концентрации креатинина в моче.
Экскреция креатинина: ♂ - 1,0-2,0 г/сут
♀ - 0,8-1,8 г/сут
Ход работы:
В колбу объемом 100 мл наливают 1 мл мочи, 1 мл NaOH, 1,5 мл раствора
пикриновой кислоты, перемешивают и оставляют на 10 минут. Потом доводят объем
до 100 мл дист. водой. Параллельно выполняют контроль: 1 мл Н2О, 1 мл NaOH, 1,5
мл пикриновой кислоты, перемешивают и доводят объем до 100 мл дист. водой.
Фотометрируют против контроля на ФЭК с зеленым светофильтром в кювете на
5 мм. С помощью калибровочного графика определяют количество креатинина в 1 мл
моче и перечисляют его количество в моче за сутки (1500-2000).
Калибровочный график количественного определения креатинина в 1 мл моче.
Е
0,25
0,20
0,15
0,10
0,5
1,0
1,5
2,0
С, мг/мл
Тема 26.
Исследование процессов детоксикации аммиака и
биосинтеза мочевины.
Актуальность темы.
Понимание биохимических процессов, которые лежат в основе обезвреживания
аммиака, а также правильная трактовка изменения концентрации мочевины в крови и
моче, крайне необходимы практикующему врачу для правильной постановки диагноза,
оценки состояния больного и динамического наблюдения за эффективностью
назначенного лечения. Измерение содержания мочевины является важным
показателем конечного этапа белкового обмена. В норме с мочой выделяется в
50
среднем 25-30 г мочевины в сутки. При печеночной недостаточности
синтез
мочевины ослабляется, поэтому ее концентрация в крови уменьшается.
При почечной или сердечно-сосудистой недостаточности выделение мочевины с
мочой уменьшается, а уровень в крови повышается, в результате чего развивается
уремия - отравление организма продуктами азотистого обмена. Количество мочевины
в крови увеличивается также при усилении катаболизма белков (лучевая болезнь,
злокачественные образования, интоксикации, лихорадка и др.). Анализ является
обязательным при обследовании и оценки состояния больных с заболеваниями почек
и печени.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь анализировать изменения концентрации мочевины в крови и
интерпретировать полученные результаты. Освоить унифицированный метод
количественного определения мочевины в крови. Изучить этапы биосинтеза
мочевины.
Конкретные цели:
1. Трактовать метаболические закономерности образования и обезвреживания
аммиака, циркуляторного транспорта аммиака, биосинтеза мочевины.
2. Анализировать изменения в системах транспорта и обезвреживания аммиака при
генетических аномалиях ферментов метаболизма аммиака.
Исходный уровень знаний-умений: знать химическую структуру мочевины и
веществ, которые принимают участие в процессах обезвреживания аммиака.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение содержания мочевины
определения
содержания в сыворотке крови.
мочевины в сыворотке крови.
2. Образование аммиака и
2.1. Пути образования аммиака.
процессы
срочного
2.2.
Объяснить
молекулярные
обезвреживания его в организме. механизмы токсического влияния аммиака
на организм.
2.3. Циркуляторный транспорт аммиака.
2.4. Расскажите о 4 молекулярных
механизмах
срочного
обезвреживания
аммиака.
Какие
существуют
пути
использования организмом образованных
азотистых продуктов?
3. Биосинтез мочевины.
3.1.
Какие
процессы
поставляют
свободный аммиак на первом этапе синтеза
мочевины? Hапишите реакции синтеза
глутамина, каpбомаилфосфата?
3.2.
Дать
общую
характеристику
процесса биосинтеза мочевины, химизм
реакций, названия ферментов.
4.
Клиническое
значение
4.1.
Первичные
и
вторичные
исследования мочевины в крови гипераммониэмии (причины и последствия).
51
и моче.
4.2. Объясните изменения показателей
обмена белков при уремии, печеночной и
почечной
недостаточности,
лучевой
болезни.
4.3. Приведите цифровые значения
содержания в норме в крови аммиака,
мочевины, суточное выделения их с мочой.
При заболевании, каких органов и систем
врачу необходимо назначать анализ на
содержание мочевины в крови и моче?
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
1. Оценивать по биохимическим показателям нарушение процессов
обезвреживания аммиака при врожденных и приобретенных пороках метаболизма.
2. Подготовить схемы в электроном варианте:
а) орнитиновый цикл обезвреживания аммиака;
б) взаимосвязь процесса образования мочевины с дезаминированием,
переаминированием аминокислот и энергетическим обменом.
3. Взаимосвязь двух циклов Кребса (орнитинового и трикарбоновых кислот).
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное
определение
содержания
мочевины
в
крови
с
диацетилмонооксимом.
Принцип метода: мочевина образует с диацетилмонооксимом комплекс розовокрасного цвета. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации мочевины в
крови.
Ход работы.
1 пробирка – опыт
0,1 мл опыта
2 мл рабочего раствора
2 пробирка – стандарт
0,1 мл стандарта
2 мл рабочего раствора
3 пробирка – контроль
0,1 мл воды
2 мл рабочего раствора
Кипятить 10 минут на водяной бане все пробирки, после охлаждения
колориметрировать против контроля при λ=540 нм (зеленый светофильтр), кювета 5 мм
Расчет:
Еоп.
Мочевина = --------- * 16,65 = ммоль/л, где Еоп. – экстинкция опытной пробы,
Ест.
Ест. – экстинкция стандартной пробы (в 1 мл 16,65 ммоль/л мочевины)
Концентрация мочевины в сыворотке крови 3,3-8,3 ммоль/л
Экскреция с мочой 20-30 г/сут
Тема 27. Биосинтез порфиринов. Наследственные нарушения
обмена порфиринов.
Актуальность темы.
В результате обмена в организме гемоглобина, миоглобина, цитохромов и других
гемопротеидов, в состав которых входят тетрапиррольные простетические группы,
происходит образование пигментов – порфиринов. Существуют наследственные
нарушения синтеза порфиринов – порфирии. В зависимости от места проявления
специфического ферментного дефекта, различают эритропоэтические и печеночные
порфирии. Основными клиническими проявлениями порфирий являются повышение
чувствительности к свету, неврологические нарушения.
52
Цель и начальный уровень знаний-умений.
Общая цель.
Изучить
процесс синтеза порфиринов. Уметь
наследственных нарушениях обмена порфиринов.
использовать
знание
Конкретные цели: объяснять биохимические принципы регуляции
порфиринов, возникновения и развития наследственных нарушений
порфиринов – порфирий.
о
обмена
синтеза
Исходный уровень знаний-умений: уметь писать строение предшественников
пиррольных колец порфиринов (глицина, сукцинил-КоА). Знать строение порфиринов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Исследование промежуточных продуктов
исследования
промежуточных биосинтеза порфиринов.
продуктов
биосинтеза
порфиринов.
2. Метаболизм порфиринов.
2.1. Порфирины: структура, биологическая роль.
2.2. Реакции биосинтеза протопорфирина IX;
образование гема.
2.3. Регуляция синтеза порфиринов.
2.4.
Наследственные
нарушения
обмена
порфиринов (энзимопатии): эритропоэтическая
порфирия, печеночные порфирии, неврологические
нарушения, фотодерматиты.
Задание для самостоятельной работы студентов.
Ситуационные задачи.
1. Составить схему синтеза гема и указать на ней ферменты, нарушение синтеза
которых приводит к развитию порфирий.
2. Составить сравнительную схему эритропоэтических и печеночных порфирий
(вид порфирии, дефект фермента, плазма крови, моча, кал, доминирующий синдром).
3. Суточная экскреция с мочой порфиринов у больного П. составила 500 мкг, а
порфобилиногена - 800 мкг, содержание эритроцитов в крови значительно снижено.
Из анамнеза оказалось, что больной П. использовал для приготовления пищи
глиняную посуду, в которой, как показал анализ, было повышено содержание свинца.
Нарушением синтеза какого вещества
обусловлена данная патология?
Ингибирование какого фермента произошло?
Алгоритм лабораторной работы.
Исследование промежуточных продуктов биосинтеза порфиринов и их накопления
при порфириях.
1. Реакция Богомолова.
К 10 мл мочи добавляют 2-3 мл насыщенного раствора сульфата меди. Если
происходит помутнение, к образованной гидроокиси меди добавляют несколько
капель соляной кислоты. Через 5 минут добавляют 2-3 мл раствора хлороформа.
При наличии уробилина хлороформ оседает на дно пробирки и окрашивается в
розово-красный цвет.
53
К 1 мл мочи добавляют 5 кап. 5% раствора CuSO4 и 0,5 мл хлороформа.
Перемешивают. При позитивной реакции нижний слой окрашивается в розовый
цвет.
2. Проба Шварца-Уотсона.
К 5 мл мочи добавляют несколько капель реактива Эрлиха (2 части
диметилпараминобензальдегида, 98 частей 20% раствора соляной кислоты), потом
добавляют 1 мл хлороформа и несколько раз взбалтывают. Характерный для острой
порфирии порфобилиноген, или красный продукт его конденсации, остается при
добавлении хлороформа в водной фазе, тогда как желчные пигменты переходят в
хлороформ.
Итоговый контроль усвоения модуля ІІ
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА.
“Метаболизм углеводов, липидов, аминокислот и его регуляция”.
1. Применять знание общих закономерностей метаболизма в процессе
последующей учебы и профессиональной деятельности для анализа патогенеза и
клинической диагностики заболеваний, а также контроля медикаментозной терапии и
обоснования метаболической терапии заболеваний.
2. Использовать теоретические и практические навыки по биохимии и патохимии
при изучении клинических дисциплин и в клинической биохимии.
Перечень вопросов для итогового контроля модуля ІІ:
І. Теоретическая подготовка.
1. Биохимические компоненты клетки, их биохимические функции. Классы
биомолекул. Иерархия биомолекул, их происхождение.
2. Ферменты:
определение; свойства ферментов как биологических
катализаторов.
3. Классификация и номенклатура ферментов, характеристика отдельных классов
ферментов.
4. Строение и механизмы действия ферментов. Активный и аллостерический
(регуляторный) центры.
5. Кофакторы и коферменты. Строение и свойства коферментов; витамины как
предшественники в биосинтезе коферментов.
6. Коферменты: типы реакций, которые катализируют отдельные классы
коферментов.
7. Витамин В1 (тиамин): строение, биологические свойства, механизм действия.
8. Витамин В2 (рибофлавин): строение, биологические свойства, механизм
действия.
9. Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид): строение, биологические
свойства, механизм действия.
10. Витамин В6 (пиридоксин): строение, биологические свойства, механизм
действия.
11. Витамин В12 (кобаламин): биологические свойства, механизм действия.
12. Витамин Вс (фолиевая кислота): биологические свойства, механизм действия.
13. Витамин Н (биотин): биологические свойства, механизм действия.
14. Витамин В3 (пантотеновая кислота): биологические свойства, механизм
действия.
15. Витамин С (аскорбиновая кислота): строение, биологические свойства,
механизм действия.
16. Витамин Р (флавоноиды): строение, биологические свойства, механизм
действия.
54
17. Изоферменты, особенности строения и функционирования, значения в
диагностике заболеваний.
18. Механизмы действия и кинетика ферментативных реакций: зависимость
скорости реакции от концентрации субстрата, рН и температуры.
19. Активаторы и ингибиторы ферментов: примеры и механизмы действия.
20. Типы ингибирования ферментов: обратимое (конкурентное, неконкурентное) и
необратимое ингибирование.
21. Регуляция ферментативных процессов. Пути и механизмы регуляции:
аллостерические ферменты; ковалентная модификация ферментов.
22. Циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ) как регуляторы ферментативных
реакций и биологических функций клетки.
23. Энзимопатии – врожденные (наследственные) дефекты метаболизма
углеводов, аминокислот, порфиринов, пуринов.
24. Энзимодиагностика патологических процессов и заболеваний.
25. Энзимотерапия – применение ферментов, их активаторов и ингибиторов в
медицине.
26. Принципы и методы выявления ферментов в биообъектах. Единицы измерения
активности и количества ферментов.
27. Обмен веществ (метаболизм) - общие закономерности протекания
катаболических та анаболических процессов.
28. Общие стадии внутриклеточного катаболизма биомолекул: белков, углеводов,
липидов.
29. Цикл
трикарбоновых
кислот.
Локализация,
последовательность
ферментативных реакций, значения в обмене веществ.
30. Энергетический баланс цикла трикарбоновых кислот. Физиологичное значение
реакций ЦТК.
31. Реакции биологического окисления;
типы реакций (дегидрогеназная,
оксидазная, оксигеназная) и их биологическое значение. Тканевое дыхание.
32. Ферменты биологического окисления в митохондриях: пиридин-,
флавинзависимые дегидрогеназы, цитохромы.
33. Последовательность
компонентов
дыхательной
цепи
митохондрий.
Молекулярные комплексы внутренних мембран митохондрий.
34. Окислительное фосфорилирование: пункты сопряжения транспорта электронов
и фосфорилирования, коэффициент окислительного фосфорилирования.
35. Хемиосмотическая
теория
окислительного
фосфорилирования, АТФсинтетаза
митохондрий.
36. Ингибиторы
транспорта
электронов
и
разобщители
окислительного
фосфорилирования.
37. Микросомальное окисление: цитохром Р-450; молекулярная организация цепи
переноса электронов.
38. Анаэробное окисление глюкозы, общая характеристика процесса.
39. Аэробное окисление глюкозы. Этапы превращения глюкозы до СО2 и Н2О.
40. Окислительное декароксилирование пирувата. Ферменты, коферменты и
последовательность реакций в мультиферментном комплексе.
41. Сравнительная характеристика биоэнергетики аэробного
и анаэробного
окисления глюкозы, эффект Пастера.
42. Фосфоролитический
путь расщепления гликогена в печени и мышцах.
Регуляция активности гликогенфосфорилазы.
43. Биосинтез гликогена: ферментативные реакции, физиологичное значение.
Регуляция активности гликогенсинтазы.
44. Механизмы реципрокной регуляции гликогенолиза и гликогенеза за счет
каскадного цАМФ-зависимого фосфорилирования ферментных белков.
55
45. Роль адреналина, глюкагона и инсулина в гормональной регуляции обмена
гликогена в мышцах и печени.
46. Генетические нарушения метаболизма гликогена (гликогенозы, агликогенозы).
47. Глюконеогенез: субстраты, ферменты и физиологичное значение процесса.
48. Глюкозо-лактатный (цикл Кори) и глюкозо-аланиновый циклы.
49. Глюкоза крови (глюкоземия): нормогликемия, гипо- и гипергликемии,
глюкозурия. Сахарный диабет – патология обмена глюкозы.
50. Гормональная регуляция концентрации и обмена глюкозы крови.
51. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы: схема процесса и биологическое
значение.
52. Метаболические пути превращения фруктозы и галактозы; наследственные
энзимопатии их обмена.
53. Катаболизм
триацилглицеролов
в
адипоцитах
жировой
ткани:
последовательность
реакций, механизмы регуляции
активности
триглицеридлипазы.
54. Нейрогуморальная регуляция
липолиза при участии адреналина,
норадреналина, глюкагона и инсулина.
55. Реакции окисления жирных кислот (β-окисление); роль карнитина в
транспорте жирных кислот в митохондрии.
56. Окисление глицерола: ферментативные реакции, биоэнергетика.
57. Кетоновые тела. Реакции биосинтеза и утилизации кетоновых тел,
физиологическое значение.
58. Нарушение обмена кетоновых тел в условиях патологии (сахарный диабет,
голодание).
59. Биосинтез высших жирных кислот: реакции биосинтеза насыщенных жирных
кислот (пальмитата) и регуляция процесса.
60. Биосинтез моно- и полиненасыщенных жирных кислот в организме человека.
61. Биосинтез триацилглицеролов и фосфоглицеридов.
62. Метаболизм сфинголипидов. Генетические аномалии обмена сфинголипидов
– сфинголипидозы.
63. Биосинтез холестерина: схема реакций, регуляция синтеза холестерина.
64. Пути биотрансформации холестерина: этерификация; образования желчных
кислот, стероидных гормонов, витамина D3.
65. Циркуляторный транспорт и депонирование липидов в жировой
ткани.
Липопротеинлипаза эндотелия.
66. Липопротеины плазмы крови: липидный и белковый (апопротеины) состав.
Гипер-липопротеинемии.
67. Патологии липидного обмена: атеросклероз, ожирение, сахарный диабет.
68. Пул свободных аминокислот в организме: пути поступления и использования
свободных аминокислот в тканях.
69. Трансаминирование аминокислот: реакции и их биохимическое значение,
механизмы действия аминотрансфераз.
70. Прямое и непрямое дезаминирование свободных L-аминокислот в тканях.
71. Декарбоксилирование L-аминокислот в организме человека. Физиологичное
значение образованных продуктов. Окисление биогенных аминов.
72. Пути образования и обезвреживания аммиака в организме.
73. Биосинтез мочевины: последовательность ферментных реакций биосинтеза,
генетические аномалии ферментов цикла мочевины.
74. Общие пути метаболизма углеродных скелетов аминокислот в организме
человека. Глюкогенные и кетогенные аминокислоты.
75. Биосинтез и биологическая роль креатина и креатинфосфата.
76. Глутатион: строение, биосинтез и биологические функции глутатиона.
56
77. Специализированные пути метаболизма циклических аминокислот –
фенилаланина и тирозина.
78. Наследственные
энзимопатии
обмена циклических аминокислот –
фенилаланина и тирозина.
79. Метаболизм порфиринов: строение гемма; схема реакций биосинтеза
протопорфирина IX и гема.
Практическая подготовка.
1. 1. Подготовка материала (биологические жидкости, клетки, субклеточные
органелы) к проведению биохимических исследований.
2. 2. Построение графиков зависимости скорости ферментативной реакции о
концентрации субстрата, изменений рН среды и температуры.
3. 3. Объяснять механизм превращения субстрата при каталитическом
действии ферментов.
4. 4. Написание структурных формул коферментных витаминов и объяснять
механизм образования их биологически активных (комплексных) форм.
5. 5. Объяснять механизм протекания ферментативных реакций при участии
коферментов.
6. 6. Воспроизведение последовательных этапов общих путей катаболизма
белков, углеводов и липидов.
7. 7. Написание последовательности реакций превращения интермедиатов в
цикле е трикарбоновых кислот.
8. Рисовать схему и объяснять строение и механизм действия цепи
транспортаа электронов.
9. 9. Объяснять на основе положений хемиоосмотической теории механизм
сопряжения, окисления и фосфорилирования, синтеза АТФ в дыхательной
цепи.
10. Выявление глюкозы в растворах реакцией Троммера, Фелинга. Написать
уравнение.
11. Определение глюкозы в крови глюкозооксидазным методом (Городецкого).
Написать уравнение реакции которая лежит в основе этого метода. Какова в
норме концентрация глюкозы в крови человека?
12. Определение глюкозы в крови методом Хагедорна-Йенсена. Объясните
принцип.
13. Выявление фруктозы реакцией Селиванова. Принцип метода.
14. Выявление гликогена в печени. Как может быть использован гликоген печени?
Где еще накапливается в организме человека гликоген?
15. Определение конечного продукта анаэробного гликолиза – молочной кислоты
методом Уффельмана. Принцип метода.
16. Выявление ацетона (кетоновых тел) в моче (реакциями с нитропруссидом
натрия и хлоридом железа). Выявление кетоновых тел в моче експрессметодом. Принципы методов. Значение выявления кетоновых тел в крови и
моче для медицины.
17. Выявление ацетона йодоформной реакцией. Написать эту реакцию.
18. Определение содержания пировиноградной кислоты в биологических жидкостях
колориметрическим методом. Объясните принцип. Как строится калибровочная
кривая?
19. Определение сиаловых кислот реактивом Гесса. Какое клиническое значение
имеет определение концентрации сиаловых кислот в крови?
20. Выявление холестерола методом Сальковского. Принцип метода.
57
21. Выявление холестерола методом Либермана-Бурхарда. Принцип метода. Какая
в норме концентрация холестерола в крови человека?
22. Изучение кинетики действия липазы поджелудочной железы. Какие соединения
в организме активируют липазу? Проиллюстрируйте ответ результатами
практической работы.
23. Воспроизведите в эксперименте процесс переаминирования с использованием
глутаминовой
и
пировиноградной
кислот.
Использование
метода
хроматографии для оценки результатов. Напишите уравнение соответствующих
реакций.
24. Определение
активности
аланинаминотрансферразы
и
аспартатаминотрансферразы. Принцип метода. Значение определения этих
ферментов для медицины.
25. Определение мочевины в моче цветной реакцией с диацетилмонооксимом.
Написать реакции образования мочевины в организме.
26. Определение аммиака в моче. Принцип метода.
27. Определение креатинина в моче цветной реакцией Яффе. При каких условиях
наблюдается увеличение или уменьшение количества креатинина в моче?
28. Выявление желчных пигментов в моче реакцией Гмелина. Поясните процесс
образования желчных пигментов в организме.
29. Выявление уробилина в моче реакцией Богомолова. Принцип метода. Когда
уробилин присутствует среди желчных пигментов в моче?
30. Качественная реакция на фенилпировиноградную кислоту (проба Фелинга).
Принцип метода. При каком заболевании фенилпировиноградная кислота
появляется в моче?
МОДУЛЬ 3
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ. БИОХИМИЯ МЕЖКЛЕТОЧНЫХ
КОММУНИКАЦИЙ.
БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
Тема 1. Строение и функции нуклеиновых кислот.
58
Актуальность темы. Изучение строения и свойств нуклеопротеидов имеет
биологическое в общих чертах и практическое значение для медицины: формирует на
молекулярном уровне понятия о наследственности и изменчивости, хранении и
реализации наследственной информации. Знание материала темы важно для
понимания природы наследственных заболеваний, причины их возникновения, а
также подхода к лечению генетических болезней.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель. Уметь применять знания о нуклеопротеидах для объяснения
наследственных болезней, обоснования методов их лечения и профилактики.
Конкретные цели:
1. Объяснить строение и функции нуклеиновых кислот.
2. Сделать выводы относительно биологической роли нуклеиновых кислот.
3. Анализировать уровни структурной организации нуклеиновых кислот.
Исходный уровень знаний-умений.
Уметь писать формулы азотистых оснований, пентоз.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов практических
качественного
состава занятий выписать алгоритм лабораторной
нуклеопротеидов.
работы
“Гидролиз
и
определение
составных частей нуклеопротеидов”.
1.2. Написать в тетрадь протоколов
схему гидролиза полимера нуклеопротеида
до составных компонентов.
1.3.
В
тетрадь
самостоятельной
подготовки выписать формулы составных
компонентов ДНК, РНК, примеры строения
их мономеров, схему связи мономеров
ДНК и РНК.
2. Строение и функции
2.1. Биохимические функции НК и
нуклеиновых кислот (НК).
нуклеотидов.
Роль нуклеотидов в
образовании молекул НК.
2.2.
Компоненты
нуклеотидов
и
нуклеозидов.
Минорные
азотистые
основания и нуклеотиды.
2.3. Свободные нуклеотиды и их
биохимические
функции:
участие
в
метаболических реакциях (АТФ, НАД,
НАДФ, ФАД, ФМН, ЦТФ, УТФ) и их
регуляции (циклические нуклеотиды – 3’,5’цАМФ,
3’,5’-цГМФ).
2.4. Нуклеиновые кислоты: структура,
свойства, исторические этапы изучения.
Первичная структура НК, полярность
нуклеотидов,
особенности
первичной
структуры ДНК и РНК.
59
3.
Молекулярная
организация
ядерного
хроматина
и
рибосом
эукариотических клеток.
4. Нуклеопротеины.
1.
2.
3.
4.
2.5.
Строение,
свойства
и
биологические
функции
ДНК.
Экспериментальные
доказательства
генетической
роли
ДНК
(феномен
трансформации). Молекулярная масса,
размеры и нуклеотидный состав молекул
ДНК вирусов, прокариотов и эукариотов.
2.6. Вторичная структура ДНК, роль
водородных связей в ее образовании
(правила Чаргаффа, модель УотсонаКрика). Антипараллельные цепи.
2.7. Третичная структура ДНК. Физикохимические свойства ДНК: взаимодействие
с катионными лигандами; гипохромный
эффект; денатурация и ренатурация ДНК.
2.8.
Строение,
свойства
и
биологические эффекты РНК. Типы РНК:
мРНК,
тРНК,
рРНК;
особенности
структурной организации (вторичной и
третичной) разных типов РНК.
3.1.
Хроматин:
нуклеосомная
организация, гистоны и негистоновые
белки.
3.2. Рибосомы: субъединицы, состав
белков и РНК.
4.1. Строение и биологические функции
нуклеопротеинов. Особенности строения
белков нуклеопротеинов.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
Создать схему структурной организации нуклеиновых кислот.
Объяснить механизм образования двойной спирали ДНК.
Объяснить механизм образования шпилек в молекуле т-РНК.
Какие высокомолекулярные комплексы образуют нуклеиновые кислоты?
Алгоритм лабораторной работы.
Гидролиз и определение составных компонентов нуклеопротеидов.
Принцип метода. Определяют качественными реакциями в гидролизате
нуклеиновых кислот дрожжей пентозы, азотистые основания, фосфорную кислоту,
белок.
1. Определение пентоз. К 1 мл гидролизата добавить 0,1 мл реактива Фелинга,
кипятить на водяной бане до образования красной окраски.
2. Определение азотистых оснований. К 0,3 мл гидролизата добавить 0,1 мл
раствора азотнокислого серебра [AgNO3]; наблюдается образование белого осадка.
3. Определение фосфорной кислоты. К 2 мл гидролизата добавить 1 мл раствора
аммония молибденовокислого [(NH4)2MoO4], нагреть на водяной бане до образования
желтого осадка. Добавление 1 мл раствора аскорбиновой кислоты дает синюю
окраску.
4. Определение белка. К 1 мл гидролизата добавить 0,5 мл биуретового реактива.
Наблюдается возникновение фиолетовой окраски.
60
Тема 2. Исследование биосинтеза и катаболизма пуриновых и
пиримидиновых нуклеотидов. Определение конечных продуктов их
обмена.
Актуальность темы.
Структурными компонентами ДНК и РНК является пуриновые та пиримидиновые
мононуклеотиды. Их биосинтез обеспечивает образование информационных молекул
нуклеиновых кислот, необходимых для реализации генетической информации.
Распад нуклеиновых кислот в тканях сопровождается образованием конечных
продуктов. Характерным продуктом распада пуриновых нуклеотидов является
мочевая кислота, избыточное образование которой способствует развитию подагры.
Подагра может быть следствием недостаточной азотвыделительной функции
почек, заболевания сердца, наследственных нарушений обмена пуринових
нуклеотидов, а также избыточного употребления продуктов, богатых на
нуклеопротеиды.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Знать биохимическую динамику превращения нуклеотидов, основы их патохимии
и биохимической диагностики.
Конкретные цели:
1. Анализировать последовательность реакций биосинтеза и катаболизма
пиримидиновых нуклеотидов.
2. Анализировать последовательность реакций биосинтеза и катаболизма
пуриновых нуклеотидов, нарушение синтеза мочевой кислоты и биохимические
основы развития подагры.
Исходный уровень знаний-умений.
1. Уметь проводить титрование (общая химия).
2. Уметь писать строение азотистых оснований и мононуклеотидов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов опытов
количественного
определениявыписать алгоритм лабораторной работы.
мочевой кислоты.
2.
Биосинтез
пуринових
2.1. Схема реакций синтеза ИМФ и
нуклеотидов.
последовательность образования АМФ, ГМФ,
АТФ, ГТФ.
2.2. Регуляция биосинтеза пуриновых
нуклеотидов по принципу отрицательной
обратной связи (ретроингибирование).
3. Биосинтез пиримидиновых
3.1. Исходные субстраты, реакции и
нуклеотидов.
регуляция.
4.
Биосинтез
4.1.
Образование
тимидиловых
дезоксирибонуклеотидов.
нуклеотидов.
4.2. Ингибиторы биосинтеза дТМФ как
противоопухолевые средства (структурные
аналоги дТМФ, производные птерина).
5. Катаболизм пуриновых
5.1. Наследственные нарушения обмена
61
нуклеотидов.
мочевой кислоты.
5.2.
Клинико-биохимическая
характеристика
гиперурикемии,
подагры,
синдрома Леше-Нихана.
Индивидуальная самостоятельная работа студента.
Подготовить реферат на тему: «Подагра, возможные причины и клинические
проявления».
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение мочевой кислоты в сыворотке крови.
Принцип метода. Мочевая кислота восстанавливает фосфорно-вольфрамовый
реактив до образования голубого цвета, которой в щелочной среде с обесцвечением
количественно реагирует с K3[Fe(CN)6]. Сравнивают результаты опытной и
стандартной проб.
Ход определения. Используют две колбочки для опытной (О) и стандартной (С)
проб.
1) В колбу (С) вносят 2 мл стандартного раствора мочевой кислоты (0,5 мг/мл, то
есть в пробе 1 мг мочевой кислоты), в колбу (О) вносят 2 мл мочи. В обе колбы
добавляют по 1 мл раствора NaOH и 1 мл фосфорно-вольфрамового реактива.
Перемешивают, появляется синяя окраска.
2) Содержание колб титруют до обесцвечения раствором K3[Fe(CN)6] и отмечают
количество раствора, которое израсходовано на титрование опытной и стандартной
проб.
3) Расчет ведется по пропорции. Допустим, что на титрование пробы (С) пошло
с мл раствора K3[Fe(CN)6], а на пробу (Д) - d мл. С учетом суточной экскреции мочи
1,5 л проводят расчет:
d
× 0,75 = г/сутки
c
Норма выделения с мочой мочевой кислоты: 0,25 - 0,75 г/сутки
Тема 3. Исследование репликации ДНК и транскрипции РНК.
Актуальность темы.
Генетическая информация, которая содержится в ДНК хромосомах, может быть
реализована путем репликации, или с помощью рекомбинации, транспозиции и
конверсии. Эти процессы являются основой изменчивости организмов, которые
обусловливают их способность к адаптации, но они могут быть причиной развития
патологических состояний. Изменения транскрипции ДНК отображается на уровне
биосинтеза белка и приводит к разным метаболическим нарушениям в клетке. Знания
механизмов репликации и транскрипции позволяет ответить на вопрос, что такое
нормальная физиология и патофизиология заболеваний на молекулярном уровне.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Выучить биохимические механизмы репликации ДНК и транскрипции РНК.
Конкретные цели:
62
3. Трактовать молекулярно-биологические закономерности сохранения и передачи
генетической информации, роль ферментных систем, которые обеспечивают
полуконсервативный механизм репликации ДНК у прокариотов и эукариотов.
4. Объяснять механизмы функционирования ферментной системы транскрипции
РНК.
5. Анализировать последовательность этапов репликации ДНК и транскрипции РНК.
Исходный уровень знаний-умений: знать химическую структуру ДНК и РНК.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Объяснить механизм образования
репликации ДНК и транскрипции двойной спирали ДНК.
РНК.
1.2.
Объяснить
противоопухолевое
действие антибиотиков.
2. Репликация ДНК.
2.1. Биологическое значение репликации
ДНК. Сущность открытия Дж. Уотсона и Фр.
Крика (1953).
2.2.
Полуконсервативный
механизм
репликации;
схема
эксперимента
М.
Мезелсона и Ф. Сталя.
2.3. Общая схема биосинтеза ДНК.
2.4. Ферменты репликации ДНК.
2.5.
Молекулярные
механизмы
репликации ДНК: топологические проблемы
(фрагменты Оказаки).
3. Транскрипция РНК.
3.1.
Общая
схема
транскрипции;
кодирующие и некодирующие цепи ДНК.
3.2. РНК – полимеразы.
3.3. Этапы и ферменты синтеза РНК.
3.4. Сигналы транскрипции: промоторные,
инициаторные,
терминаторные
участки
генома.
3.5. Процессинг – посттранскрипционная
модификация РНК.
ингибиторы
3.6.
Антибиотики
–
транскрипции.
Индивидуальная самостоятельная работа по выбору.
1. Подготовить реферат на темы: «Антибиотики – ингибиторы транскрипции»,
«Сущность открытия Дж. Уотсона и Фр. Крика (1953)».
2. Создать схему репликации ДНК.
3. Создать схему транскрипции РНК.
Тема 4. Биосинтез белка на рибосомах. Исследование процессов
инициации, элонгации и терминации в синтезе полипептидной цепи.
Ингибиторное действие антибиотиков.
Актуальность темы.
63
Раскрытие механизмов синтеза белка и природы наследственных заболеваний
базируется на знании генетического кода, который образует набор кодонов. Биосинтез
аномальных белков лежит в основе наследственных заболеваний, обусловленных
мутациями
–
изменениями
в
нуклеотидной
последовательности
гена.
Антибактериальное действие антибиотиков базируется на их способности
взаимодействовать с белками рибосом прокариотов и ингибировать синтез
бактериальных белков. Знания молекулярных основ биосинтеза белка крайне
необходимы для объяснения процессов регенерации заживления ран и пути их
коррекции, а также для анализа патологических процессов, основу которых
составляет нарушение анаболизма и катаболизма (белковая недостаточность,
гипотрофия у детей, истощение, дисфункция эндокринных желез, голодание и др.).
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Выучить молекулярную организацию клеток, генетического аппарата, системы
белкового синтеза для раскрытия природы наследственных заболеваний и методов их
профилактики и коррекции.
Конкретные цели:
1. Объяснять
механизмы
функционирования
ферментативной
системы
транскрипции РНК.
2. Трактовать понятие белоксинтезирующей системы клетки.
3. Объяснять механизмы функционирования белоксинтезующей системы при
участии ферментов активации аминокислот, инициации, элонгации и терминации
биосинтеза полипептидных цепей.
Исходный уровень знаний: основы генетики из курса биологии.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Генетический код.
1.1. Триплетная структура кода.
1.2. Свойства генетического кода.
1.3.
Таблица
генетического
кода
(смысловые и несмысловые кодоны).
2. Рибосомальная белок2.1. Компоненты белоксинтезурующей
синтезурующая система.
системы рибосом.
2.2. Транспортные РНК и активация
аминокислот. Аминоацил-тРНК-синтетазы.
3.
Этапы
и
механизмы
3.1. Инициация биосинтеза пептидной
трансляции.
цепи.
3.2. Элонгация полипептидной цепи.
3.3. Терминация биосинтеза пептидной
цепи.
3.4. Инициирующие и терминирующие
кодоны мРНК.
3.5. Роль белковых факторов рибосом в
трансляции.
4.
Посттрансляционная
4.1.
Механизмы
посттрансляционной
модификация пептидных цепей. модификации пептидных цепей (процессинг,
сплайсинг).
64
5. Регуляция трансляции.
5.1 Молекулярные механизмы контроля
трансляции на примере биосинтеза глобина.
6. Влияние физиологически
6.1.
Антибиотики
–
ингибиторы
активных
соединений
на транскрипции и трансляции у прокариотов и
процессы
транскрипции
и эукариотов, их медицинское применение.
трансляции.
6.2.
Биохимические
механизмы
противовирусного действия интерферонов.
6.3.
Блокада
биосинтеза
белка
дифтерийным
токсином
(АДФрибозилирование фактора трансляции).
Практические навыки.
1. Объяснить противоопухолевое действие антибиотиков-ингибиторов инициации:
стрептомицина, рифамицина, рифампицина.
2. Объяснить механизм действия антибиотиков-ингибиторов элонгации: амицетина,
хлорамфеникола, эритромицина, циклогексимида, пуромицина, тетрациклинов.
3. Объяснить
механизм
действия
антибиотиков-ингибиторов
терминации:
анизомицина, хлорамфеникола, эритромицина, линкомицина, стрептомицина.
4. Объяснить механизм действия интерферонов.
5. Объяснить механизм действия дифтерийного токсина.
6. Объяснить
молекулярные
механизмы
мутации.
Какие
наиболее
распространенные мутагены вы знаете?
Индивидуальная самостоятельная работа по выбору.
1. Создать схемы: репликации и транскрипции; регуляции экспрессии генов;
репарации ДНК; механизм действия белково-пептидных и стероидных гормонов
на клетки-мишени.
2. Нарисовать
схемы
последовательных
этапов
процессов
репликации,
транскрипции и трансляции.
Тема 5. Регуляция экспрессии генов.
Актуальность темы.
Регуляция экспрессии генов является одним из фундаментальных механизмов
адаптации живых организмов к изменениям окружающей среды. Учитывая
принципиально разную степень сложности и молекулярной организации генома у
безъядерных прокариотов и высших ядерных организмов – эукариотов, механизмы
экспрессии генов у них значительно отличаются.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Знать механизмы регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции оперонов.
Уметь трактовать биохимические механизмы генетических рекомбинаций,
амплификаций генов, особенности регуляции экспрессии генов у эукариотов.
Конкретные цели:
1. Трактовать механизмы регуляции экспрессии генов на уровне транскрипции
оперонов, которые включают структурные и регуляторные гены, промотор и
оператор.
2. Трактовать
биохимические
механизмы
генетических
рекомбинаций,
амплификации генов, особенности регуляции экспрессии генов у эукариотов.
65
Исходный уровень знаний-умений: знать строение и функции нуклеиновых кислот.
Уметь писать формулы азотистых оснований, пентоз, мононуклеотидов. Знать этапы
репликации, транскрипции и трансляции.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Регуляция экспрессии генов.
1.1. Схема регуляции по Ф. Жакобу и
Ж. Мано.
1.2. Строение Lас-оперона Е. соlі:
структурные
и
контрольные
гены;
промотор, оператор, регуляторный ген и
образование белковых репресоров.
1.3. Принципы функционирования Lосоперона: репрессия, индукция.
2. Особенности строения и
2.1. Молекулярная организация ДНК
экспрессии генома эукариот.
эукариотов
(экзоны,
интроны,
последовательности,
которые
повторяются).
2.2. Ядерный хроматин и хромосомы
эукариотов; кариотип человека.
3. Генетические рекомбинации;
3.1. Рекомбинация генома прокариотов
транспозоны.
(трансформация,
трансдукция,
конъюгация).
3.2.
Процессы
рекомбинации
у
эукариотов на примере образования генов
Н- и L-цепей молекул иммуноглобулинов.
4.
Амплификация
генов
4.1. Цепная полимеразная реакция; ее
(гены
металлотионеина, биомедицинское
применение
в
дигидрофолатредуктазы).
диагностике вирусных и наследственных
заболеваний человека, идентификация
особы
(„ДНК-диагностика”).
5. Регуляция экспрессии генов
5.1.
Система
транскрипционных
эукариот на уровне транскрипции.
сигналов
–
промоторные
последовательности,
энхансеры,
аттенуаторы, сайленсеры. Ковалентная
модификация гистонов и негистоновых
белков как один из механизмов контроля
экспрессии генов.
6. Фазы клеточного цикла
6.1.
Биохимические
механизмы
эукариот.
контроля вступления клетки в митоз; cdc 2
– киназа, циклин.
Индивидуальная самостоятельная работа по выбору.
Сделать реферативное сообщение на тему: ”Наследственные молекулярные
болезни, механизмы их возникновения”.
Принципы проведения ДНК-тестирования (теоретически).
Особенное место в клинической генетике занимает ДНК-тестирование (так
называемая ДНК-зондовая диагностика). Сегодня только она с абсолютной точностью
дает возможность исследовать и установить причину заболевания любого
66
происхождения. ДНК-тестирование проводят с помощью молекулярного зонда,
благодаря которому можно распознать нуклеотидную последовательность ДНКизмененной хромосомы.
Для этого выделяют незначительное количество хромосомной ДНК лимфоцита,
разрезают ее рестриктазами на фрагменты, определяют у них последовательность
нуклеотидов, а затем проводят гибридизацию этих фрагментов с меченой ДНК,
определяют среди них гомологичные, проводят электрофорез и за отклонением
гибридологических полос выявляют дефекты в ДНК-молекулах. Эти исследования
нужно проводить в семьях, где есть заболевание с поздним выявлением
патологического гена.
Благодаря введению ДНК-тестирования удалось сделать ряд существенных
выводов:
1. Гены, которые кодируют белки с похожими функциями, могут находится в
разных хромосомах (α и β-глобины).
2. Гены, которые относятся к одному семейству, также могут локализоваться в
разных хромосомах (гормон роста и пролактин).
3. Гены, которые детерминируют большинство наследственных патологий,
вызванных недостаточностью специфических белков (в том числе сцепленных с Ххромосомой), действительно четко локализованные в определенных сайтах
хромосом.
С
помощью
ДНК-диагностики
можно
проводить
эффективную
пресимптоматическую и пренатальную, и даже преимплантационную диагностику
некоторых мультифакториальных болезней уже в І триместре беременности. Это
касается фенилкетонурии (хромосома 12), α- и β-талассемии (хромосома 16 и 11
соответственно), муковисцидоза (хромосома 7), миодистрофии Дюшена-Беккера (Ххромосома), хореи Гентингтона (хромосома 4), синдрома Леша-Найхана (Ххромосома), гемофилии А и В и др.
С помощью ДНК-диагностики можно выявить гетерозиготное носительство
патологического гена в тех случаях, когда другие методы оказываются
неэффективными, а также этим методом можно получить генетический паспорт
каждого индивидуума.
Тема 6. Анализ механизмов мутаций, репараций ДНК. Усвоения
принципов получения рекомбинантных ДНК, трансгенных белков.
Актуальность темы.
Химические мутагены (аналоги азотистых оснований, дезаминирующие,
алкилирующие агенты) и физические (ультрафиолетовое и ионизирующее излучение)
вызывают повреждение ДНК, мутации, что является причиной энзимопатий и
наследственных заболеваний человека.
Восстановление поврежденных молекул ДНК осуществляется благодаря
репарационным системам.
Трансплантация генов, полученных гибридных молекул ДНК, клонирование генов
используется с целью получения биотехнологических лекарственных средств и
диагностикумов (гормонов, ферментов, антибиотиков, интерферонов и др.).
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь применять знание о механизмах мутаций и репараций для объяснения
причин и последствий наследственных заболеваний, обоснование принципов
67
получения рекомбинантных
лекарственных средств.
ДНК,
трансгенных
белков,
биотехнологических
Конкретные цели:
1. Трактовать
биохимические
механизмы
генетических
рекомбинаций,
амплификации генов.
2. Анализировать последствия геномных, хромосомных и генных мутаций,
механизмы действия наиболее распространенных мутагенов, биологическое
значение и механизмы репарации ДНК (репарация УФ-индуцированных генных
мутаций).
3. Объяснять биохимические и молекулярно-биологические принципы методов
генной инженерии, технологий рекомбинантных ДНК, трансплантации генов и
получения гибридных молекул ДНК.
4. Объяснять принцип клонирования генов с целью получения биотехнологических
лекарственных средств.
Исходный уровень знаний-умений: знать структуру нуклеиновых кислот,
мононуклеотидов, азотистых оснований, пентоз.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Механизмы мутаций.
1.1. Мутации: геномные, хромосомные,
генные (точечные).
1.2. Биохимические механизмы действия
химических мутагенов – аналогов азотистых
оснований,
дезаминирующих,
алкилирующих агентов, ультрафиолетового
и ионизирующего излучения.
1.3. Роль индуктируемых мутаций в
возникновении
энзимопатий
и
наследственных болезней человека.
2. Репарация ДНК.
2.1.
Биологическое
значение
и
механизмы репарации ДНК.
2.2.
Репарация
УФ-индуцированных
генных мутаций: пигментная ксеродермия.
3. Рекомбинантные ДНК.
3.1. Генная инженерия. Конструирование
рекомбинантных ДНК: общие понятия,
биомедицинское значение.
3.2. Технология трансплантации генов и
получения
гибридных
молекул
ДНК;
применение рестрикционных эндонуклеаз.
3.3. Клонирование генов с целью
получения
биотехнологических
лекарственных средств и диагностикумов
(гормонов,
ферментов,
антибиотиков,
интерферонов и др.).
Задание для самостоятельной работы студентов.
1. Оценивать врожденные пороки метаболизма (молекулярные болезни) как
следствие генетических повреждений и точечных мутаций.
2. Создать схему репарации ДНК.
68
Практические навыки:
1. Объясните механизм действия интерферонов.
2. Объясните механизм действия дифтерийного токсина.
3. Объясните
молекулярные
механизмы
мутаций.
Какие
наиболее
распространенные мутагены вы знаете?
4. Объясните как методы генной инженерии могут быть использованы в биологии и
медицине?
Тема 7. Исследование молекулярно-клеточных механизмов
действия гормонов белково-пептидной природы на клетки-мишени.
Гормоны гипоталамуса и гипофиза.
Актуальность темы.
Эндокринная система вместе с нервной осуществляет регуляцию основных
процессов жизнедеятельности организма – обмена веществ, роста, развития,
размножения и адаптации. Глубокое понимание этиологии и патогенеза эндокринных
заболеваний и болезней неэндокринного происхождения возможно только на основе
крепких знаний биохимии гормонов, биосинтеза и секреции, механизмов их действия
и регуляции, взаимодействия с клетками и метаболических изменений в тканях и
органах.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знание биохимии гормонов гипоталамуса, гипофиза для
анализа нарушения их функции (гипер- и гипофункции) в условиях патологии. Уметь
анализировать принципы определения гормонов в биологических жидкостях (кровь,
моча, слюна, ткани).
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические и физиологичные функции гормонов и биорегуляторов
в системе межклеточной интеграции жизнедеятельности организма человека.
2. Анализировать и объяснять соответствие структуры гормонов белково-пептидной
природы, производных аминокислот выполняемой функции и механизму действия
на клетки-мишени.
Исходный уровень знаний-умений: знать анатомию и гистологию эндокринных
желез и перечень гормонов, которые они синтезируют.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Синтез и секреция гормонов.
1.1.
Цикличность
гормональной
секреции в организме человека.
1.2.
Циркуляторный
транспорт
гормонов.
1.3. Мишени гормонального действия:
типы реакций клеток на действие
гормонов.
Рецепторы
гормонов:
мембранные
(ионотропные,
метаботропные)
и
цитозольные
рецепторы.
1.4.
Биохимические
системы
69
внутриклеточной
трансдукции
гормональных сигналов.
2.
Молекулярно-клеточные
2.1. Классификация гормонов белковомеханизмы действия белково- пептидной природы.
пептидных гормонов.
2.2.
Молекулярно-клеточные
механизмы действия белково-пептидных
гормонов. Каскадные системы передачи
химического
сигнала
биорегулятора:
рецепторы → G-белки → вторичные
посредники → протеинкиназы.
2.3.
Мессенджерные
функции
циклических
нуклеотидов,
системы
Са2+/кальмодулин,
фосфоинозитолов.
Сериновые, треониновые и тирозиновые
протеинкиназы и эффекторные функции
клеток.
3.
Гормоны
гипоталамо3.1. Гормоны гипоталамо-гипофизарной
гипофизарной системы.
системы.
Либерины
и
статины
гипоталамуса.
3.2. Гормоны передней доли гипофиза.
3.3.
Группа
“гормон
роста”
(соматотропин)
–
пролактин
–
хорионический
соматомамотропин,
патологические процессы, связанные с
нарушением
функций
СТГ,
соматомединов, пролактина.
3.4. Группа гликопротеинов – тропных
гормонов
гипофиза
(тиреотропин,
гонадотропин – ФСГ, ЛГ, хорионический
гонадотропин).
3.5. Семейство проопиомеланокортина
(ПОМК) – продукты процессинга ПОМК
(адренокортикотропин,
липотропины,
эндорфины).
3.6. Гормоны задней доли гипофиза.
Вазопрессин (антидиуретический гормон);
заболевания связанные с нарушением
продукции
АДГ
(несахарный
діабет,
синдром Пархона). Окситоцин.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов по выбору.
Подготовить реферативное сообщение по темам:
1. Анализ современных методов определения гормонов в биологических жидкостях.
Биохимическая диагностика функций гипоталамуса и гипофиза.
2. Роль гормонов гипоталамуса, гипофиза в развитии стресс-синдрома.
Тема 8.
Исследование молекулярно-клеточных механизмов
действия стероидных гормонов на клетки-мишени. Стероидные
гормоны.
Актуальность темы.
70
Стероидные гормоны (кортикостероиды и половые гормоны) играют важную роль
в регуляции всех видов обмена веществ и поддержке гомеостаза. Кортикостероиды
отмечаются широким спектром биологического действия и играют особенную роль в
реализации механизмов адаптации. Половые гормоны влияют на высшую нервную
деятельность, рост и развитие организма, определяют половое дифференцирование
и репродуктивную функцию. Стероидные гормоны широко применяют в клинической
практике для терапии эндокринных заболеваний, а также для коррекции метаболизма
при многих неэндокpинных заболеваниях. В связи с этим знания биохимии
стероидных гормонов и обоснования принципов их лечебного применения очень
необходимы для практической деятельности врача.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знания биохимии гормонов для понимания патогенеза гипеpи гипофункции коры надпочечников и половых желез (гипеpкоpтикостеpоидизм,
болезнь Иценко-Кушинга, болезнь Аддисона, синдром Конна). Уметь применять
знание биохимии гормонов для объяснения этиологии и патогенеза заболеваний
гипофизаpно-надпочечниковой системы, а также коpтикостеpоидной терапии
неэндокpинных заболеваний. Уметь качественно определять содержание 17кетостероидов, уметь писать химическое строение некоторых кортикостероидов и
половых гормонов (гидрокортизон, альдостерон, эстpадиол, тестостеpон).
Конкретные цели:
1. Анализировать изменения обмена веществ и биохимических показателей,
которые характеризуют обмен углеводов, белков и липидов при патологии
коркового слоя надпочечных желез, гипоталамо-гипофизарной системы, гонад и
обобщать прогностическую оценку этих нарушений.
2. Трактовать молекулярные механизмы прямого регуляторного действия на геном
клеток-мишеней гормонов стероидной природы.
3. Проанализировать возможные аспекты использования стероидных гормонов в
клинике.
Исходный уровень знаний-умений: знать строение холестерола как
предшественника в биосинтезе стероидных соединений. Уметь использовать знание
по гистологии корокового вещества надпочечных желез и гонад, назвать гормоны
которые они продуцируют.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Выявление 17-кетостероидов в
качественной реакции на 17- биологическом материале (моча).
кетостероиды.
2. Химическая природа и
2.1. Стероидные гормоны: строение,
механизм действия стероидных номенклатура,
классификация.
Схема
гормонов на клетки-мишени.
образования стероидных гормонов из
холестерола.
2.2. Последовательность процессов в
реализации
молекулярно-клеточных
механизмов действия стероидных гормонов.
Строение
и
свойства
цитозольних
рецепторов для стероидов.
71
3.
Механизм
действия
глюкокортикоидов
и
минералокортикоидов на обмен
веществ.
4. Гипеp- и гипофункция
коркового слоя надпочечников
5. Половые гормоны.
6.
Гормоны
коры
надпочечниковых
желез
при
стpессоpных реакциях.
7. Методы биохимической
диагностики функции коркового
слоя надпочечников и половых
желез.
2.3.
Молекулярная
организация
регуляторных
сайтов
ДНК,
которые
взаимодействуют
с
гормональными
рецепторами.
3.1.
Взаимосвязь
коpтикотpопина,
фоллитpопина, лютpопина, пролактина с
гормонами надпочечников и половых желез.
3.2.
Механизм
действия
глюкокортикоидов и минералокортикоидов
на углеводный, липидный, белковый и
водно-солевой
обмены.
Противовоспалительные
и
иммунодепресивные
свойства
глюкокортикоидов.
4.1. Объясните нарушение углеводного,
белкового,
липидного,
водно-солевого
обменов при гиперкортицизме, болезни
Иценко-Кушинга.
4.2. Объясните нарушение обмена
веществ при болезни Аддисона.
4.3.
Причины
и
последствия
гиперальдостеронизма (синдром Конна).
4.4.
Биоpитмические
изменения
секреции гормонов коры надпочечников,
концентрации гормонов в крови и экскреции
с мочой.
5.1. Физиологичные и биохимические
эффекты женских половых гормонов, связь
с фазами менструального цикла.
5.2. Влияние мужских половых гормонов
на метаболизм.
5.3. Гипо- и гиперфункция половых
желез, изменения метаболизма при них.
6.1. Изменения синтеза стероидных
гормонов и их влияние на адаптивные и
метаболические процессы в условиях
стресса.
7.1.
Биохимическая
диагностика
заболеваний коркового слоя надпочечников
и половых желез.
7.2. Применение кортикостероидов в
медицине.
7.3. Клиническое применение аналогов и
антагонистов гормонов половых желез.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов по выбору
1. Обзор научной литературы по теме: ”Гипоталамо-гипофизарна-надпочечниковая
система в развитии стрессорных реакций и стрессорных повреждений клеток.
2. Создать схему в электронном варианте: ”Молекулярные основы механизма
действия стероидных гормонов на клетки-мишени”.
Алгоритм лабораторной работы.
72
Качественная реакция на 17-кетостероиды.
Принцип метода: 17-кетостероиды с m-динитpобензолом в щелочной среде
образуют продукты конденсации фиолетово-розовой расцветки с максимумом
поглощения 530 нм.
Ход работы. К 5 кап. мочи добавляют 10 кап. раствора m-динитpобензола.
Наблюдают появление фиолетово-розового цвета. Интенсивность расцветки
пропорциональна содержанию 17-кетостероидов.
Суточная экскреция с мочой 17-КС у мужчин - 8,5-12,3 мг/сут;
у женщин – 6,5-17,4 мг/сут;
у детей 4-7 лет – 0,8-2,6 мг/сут;
12-15 лет – 5,0-11,3 мг/сут.
Тема 9. Исследование роли тиреоидных гормонов и биогенных
аминов в регуляции метаболических процессов.
Актуальность темы.
Заболевания щитовидной железы встречаются достаточно часто среди других
форм эндокринной патологии, осложняют течение различных заболеваний и при
тяжелых дисфункциях железы приводят к расстройствам нервной, сердечнососудистой и других систем (“тиреотоксическое сердце”, “тиреотоксическая печень”).
Йоддефицитные
заболевания
относятся
к
наиболее
распространенным
неинфекционным заболеваниям человечества. Знания
биохимии гормонов
щитовидной железы необходимы для понимания молекулярных основ ее патологии,
диагностики, прогноза и профилактики.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знание биохимии гормонов щитовидной железы для анализа
их гипер- и гипофункции.
Конкретные цели:
1. Анализировать изменения обмена веществ и биохимических показателей,
которые характеризуют обмен углеводов, белков и липидов при нарушениях
функционирования щитовидной железы и обобщать прогностическую оценку этих
нарушений.
2. Объяснять биохимические механизмы возникновения и развития патологических
процессов и типичных проявлений нарушений работы щитовидной железы.
Исходный уровень знаний-умений.
1. Уметь писать формулы аминокислот.
2. Знать анатомию эндокринных желез и перечень гормонов, которые они
синтезируют (кафедра анатомии и гистологии).
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Выпишите в тетрадь протоколов
методов
качественного опытов алгоритм лабораторной работы.
определения
тироксина
в
1.2. Ознакомиться с гормональными
гидролизате тиреоидина.
препаратами, которые применяются в
73
клинической практике.
2. Практическое изучение
методов
качественного
определения катехоламинов.
3. Гормоны
щитовидной
железы (Т3, Т4).
4. Биогенные амины
гормональными
медиаторными свойствами.
с
и
2.1. Выпишите в тетрадь протоколов
алгоритм лабораторной работы.
3.1. Структура и биосинтез тиреоидных
гормонов.
Написать
их
структурные
формулы.
Объяснить
молекулярноклеточные
механизмы
действия
тиреоидных гормонов.
3.2. Биологические эффекты Т3 и Т4.
3.3. Патология щитовидной железы,
особенности нарушений метаболических
процессов в условиях гипер- и гипотиреоза.
4.1.
Катехоламины
(адреналин,
норадреналин,
дофамин):
строение,
биосинтез,
физиологичные
эффекты,
биохимические механизмы действия.
4.2.
Индоламины
(серотонин,
мелатонин):
строение,
биосинтез,
физиологичные эффекты, биохимические
механизмы действия.
4.3. Гистамин: строение, биосинтез,
физиологичные эффекты, биохимические
механизмы действия.
4.4. Рецепторы биогенных аминов;
рецепторное
действие
лекарственных
средств,
антагонисты
гистаминовых
рецепторов.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
1. Создать схему: «Механизм действия тиреоидных гормонов на клетки-мишени».
2. Подготовить реферативный доклад на тему «Эндемический зоб».
3. Подготовить реферативный доклад «Биохимические основы профилактики
заболеваний щитовидной железы»
4. Подготовить реферативный доклад «Адаптивная роль мелатонина».
Алгоритм лабораторной работы.
1. Качественное определение катехоламинов.
Принцип метода: адреналин легко окисляется на воздухе с образованием
адpенохpома, в результате чего раствор окрашивается в красный цвет. При
взаимодействии с нитритом образуется соединение, которое имеет желтый цвет, с
хлорным железом (FeCl3) - зеленый. Реакция с хлорным железом характерна для
пиpокатехинового кольца, которое входит в структуру адреналина и норадреналина.
Ход работы.
К 10 кап. раствора адреналина гидрохлорида добавляют 1 кап. раствора
FeCl3.
Наблюдают возникновение зеленой окраски. После добавления 3 капель
10% NaOH образуется соединение вишнево-красной окраски.
2. Определение тиреоидных гормонов.
74
Принцип метода: гормоны щитовидной железы содержат йод. Если их поддать
щелочному гидролизу (кипячение с Na2CO3),то выделится йодид калия. При действии
на КІ в кислой среде йодатом калия образуется йод.
5KI + KIO + 3H2SO4 → 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O
Свободный йод выявляют с помощью крахмала (синее окрашивание).
Ход работы.
1) Получение гидролизата тиреоидина: к 0,2 г тиpеоидина добавляют 5 мл
10% раствора Na2CO3 . Кипятят 5-10 минут.
2) Определение йода: в пробирку вносят 24 кап. охлажденного гидролизата,
добавляют 3 кап. 1% раствора крахмала, 4 кап. KIO и 10-15 кап. 10% раствора H2SO4
до обесцвечения и образования соединения синего цвета. Свободный йод образует с
крахмалом комплексное соединение синего цвета.
Тема 10.
Гормоны
пищеварительного тракта.
поджелудочной
железы.
Гормоны
Актуальность темы.
5% населения развитых стран болеют сахарным диабетом и приблизительно
такое же количество людей предрасположенных к его развитию. Это заболевание
занимает одно из первых мест по причине летальности и имеет очень тяжелые
последствия. В основе развития сахарного диабета лежит недостаточность инсулина
или сниженная резистентность к нему. Инсулин имеет многостороннее действие на
обмен
веществ,
владеет
ростстимулирующими
эффектами,
благодаря
инсулиноподобным фактором (ИФР-І; ИФР-ІІ). Α-клетки поджелудочной железы
продуцируют глюкагон, который нормализует концентрацию глюкозы и свободных
жирных кислот в плазме крови путем активации гликогенолиза и липолиза.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Изучить метаболические и физиологические эффекты гормонов поджелудочной
железы и системы пищеварения.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические и физиологичные функции гормонов и биорегуляторов
в системе межклеточной интеграции жизнедеятельности организма человека.
2. Анализировать и объяснять соответствие структуры гормонов поджелудочной
железы выполняемой функции и механизму действия на клетки-мишени.
3. Анализировать изменения обмена веществ и биохимических показателей, которые
характеризуют обмен углеводов, белков и липидов при сахарном диабете и
обобщать прогностическую оценку этих нарушений.
4. Трактовать
биохимические
и
физиологичные
функции
гормонов
пищеварительного тракта.
Исходный уровень знаний-умений: знать механизмы действия гормонов на
клетки-мишени; знать анатомию и гистологию поджелудочной железы, знать
анатомию ЖКТ.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
75
последовательность действий
1. Практическое изучение
химического строения инсулина.
2. Гормоны поджелудочной
железы.
3. Сахарный диабет.
4.
Гормоны
пищеварительного тракта
1.1.
Осаждение
инсулина
сульфасалициловой
кислотой.
Какая
химическая природа инсулина? Является
ли реакция специфической?
2.1. Инсулин – строение, биосинтез и
секреция.
2.2. Влияние инсулина на обмен
углеводов, липидов, аминокислот и белков.
2.3.
Ростстимулирующие
эффекты
инсулина; факторы роста и онкобелки.
2.4. Глюкагон – строение, механизм
действия.
2.5. Влияние
глюкагона
на
обмен
веществ.
3.1. Нарушение обмена веществ при
сахарном диабете.
3.2. Биохимическая
диагностика
заболеваний поджелудочной железы.
2.2. Гастрин – строение, биологические
функции.
2.3. Холецистокинин
–
строение,
физиологические эффекты.
2.4. Секретин – строение, свойства.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
1. Подготовить реферат на темы: «История открытия химической
инсулина», «Отдаленные последствия сахарного диабета».
2. Составить схему биосинтеза и секреции инсулина.
природы
Алгоритм лабораторной работы.
Изучение химического строения инсулина реакцией осаждения
сульфосалициловой кислотой.
К 0,5 мл исследованных растворов добавить 0,5 мл 20% сульфосалициловой
кислоты. Оценить наличие осадка.
Тема 11. Гормональная регуляция гомеостаза кальция.
Актуальность темы.
Кальций выполняет в организме много важных функций:
А) принимает участие в минерализации костей и твердых тканей зубов;
Б) является кофактором ферментов;
В) является вторичным посредником в трансдукции гормональных сигналов;
Г) принимает участие в сокращении мыш;
Д) участвует в гемостазе.
Постоянство кальция в организме регулируется кальцитропными гормонами
(кальцитонином, паратгормоном и кальцитриолом). Нарушение
гормональной
регуляции гомеостаза кальция может приводить к гипокальциемии (сопровождается
тетанией, развитием остеопороза) или гиперкальциемии (приводит к гипотонии мышц,
нефрокальцинозу).
76
Цель и исходный уровень знаний-умений.
Общая цель.
Уметь оценивать патологические процессы, связанные с нарушением гомеостаза
кальция в организме.
Конкретные цели: трактовать механизмы гормональной регуляции гомеостаза
кальция: распределение Са2+ в организме, формы кальция в плазме крови человека,
роль костной ткани, тонкого кишечника и почек в гомеостазе кальция. Объяснять
биохимические механизмы возникновения и развития патологических процессов и
типичных проявлений нарушений эндокринной системы организма.
Исходный уровень знаний-умений: знать биологическую роль кальция в
организме. Знать механизмы действия гормонов белково-пептидной природы,
анатомию щитовидной та паращитовидной желез. Знать строение холестерола и
механизм действия стероидных гормонов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Провести качественную реакцию на
качественного
метода содержание кальция в плазме крови.
определения кальция в плазме
крови.
2.
Регуляция
гомеостаза
2.1. Распределение Са2+
в организме;
кальция в организме.
молекулярные формы кальция в плазме крови
человека.
2.2. Роль костной ткани, тонкого кишечника
и почек в гомеостазе кальция.
2.3. Паратгормон – строение, механизм
гиперкальциемического действия.
2.4. Кальцитриол: биосинтез, влияние на
абсорбцию Са2+ и фосфатов в кишечнике.
2.5. Кальцитонин: строение, влияние на
обмен кальция и фосфатов.
2.6. Клинико-биохимическая характеристика
нарушений кальциевого гомеостаза (рахит,
остеопороз).
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
Создать схему гормональной регуляции кальция.
Алгоритм лабораторной работы.
Провести качественную реакцию на содержание кальция в плазме крови (реакция
с оксалатом аммония).
Ход работы. В три пробирки внести по 1 мл плазмы крови проб. № 1, № 2, № 3.
Проба № 1 содержит плазму крови здорового человека. В каждую из пробирок внести
по 1 мл насыщенного раствора щавелевокислого аммония (оксалат аммония).
Наблюдать за помутнением раствора и выпадением белого осадка щавелевокислого
кальция. По степени помутнения раствора и количеству образованного осадка
сделать выводы о содержании кальция в пробах, а также о гормональном статусе
организма.
77
Тема 12. Физиологически активные эйкозаноиды.
Актуальность темы.
Эйкозаноиды – семейство соединений, предшественниками которых являются
эйкозановые (С20) жирные кислоты. К ним относятся простагландины (ПГ),
тромбоксаны (ТО) и лейкотриены (ЛТ). Они выполняют роль тканевых гормонов,
которым присущи разнообразные биологические эффекты и также находят широкое
клиническое применение.
Эйкозаноиды играют существенную роль в воспалительных и аллергических
процессах. Аспирин, индометацин и другие НПВС ингибируют активность
циклоксигеназы и применяются как противовоспалительные препараты.
Простагландины используют как средства для стимуляции родов, прерывания
беременности, для лечения бронхиальной астмы.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Знать строение и биологические свойства эйкозаноидов как физиологически
активных соединений липидного происхождения.
Конкретные цели:
1. Знать общую характеристику эйкозаноидов.
2. Знать схему биосинтеза простагландинов и тромбоксанов, лейкотриенов и
ферменты простагландинсинтазного комплекса.
3. Знать схему синтеза лейкотриенов.
4. Уметь анализировать биохимические основы клинического применения
эйкозаноидов.
5.
Объяснить
противовоспалительное
влияние
ингибиторов
синтеза
простагландинов – аспирина и других НПВС.
Исходный уровень знаний-умений: знать строения ненасыщенных жирных
кислот, фосфолипидов, строение биологических мембран, биороль гормонов, основы
гормональной регуляции.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Общая характеристика
1.1.
Предшественники
образования
эйкозаноидов как клеточных эйкозаноидов.
гормонов.
1.2. Простаноиды, тромбоксаны и
лейкотриены,
примеры
структуры
распространенных простагландинов.
2. Биосинтез простаноидов и
2.1. Арахидоновая кислота – источник
тромбоксанов.
синтеза
эйкозаноидов
(роль
фосфолипазы А2).
2.2
Роль
простагландинсинтазного
комплекса в синтезе простагландинов и
тромбоксанов.
2.3. Типы лейкотриенов.
2.4.
Биосинтез
лейкотриенов
(5-ГПЭТЕ > лейкотриены).
78
3. Биологические свойства
эйкозаноидов.
4.
Аспирин
и
другие
нестероидные
противовоспалительные
средства
как
ингибиторы
синтеза простагландинов.
3.1.
Биологическая
роль
простагландинов.
3.2. Биологическая роль тромбоксанов.
3.3. Биологическая роль лейкотриенов
(роль медленно реагирующей субстанции в
генезе аллергии).
3.4. Эйкозаноиды как центральные
медиаторы воспаления (хемоатрактантые,
вазодилятаторы, стимуляторы экссудации,
миграции и дегрануляции лейкоцитов и
фагоцитоза).
3.5.
Клиническое
применение
эйкозаноидов.
4.1. Блокада циклоксигеназы НПВС и ее
последствия.
Практические навыки.
1. Создать схемы синтеза простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов.
2. Писать структурные формулы простагландинов, лейкотриенов.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
Обзор научной литературы по проблеме “Биологические свойства эйкозаноидов”.
Тема 13. Исследование процесса переваривания питательных
веществ (белков, углеводов) в пищеварительном тракте.
Актуальность темы.
Знание биохимических основ процессов переваривания питательных веществ в
желудочно-кишечном тракте необходимо врачам всех специальностей.
При заболеваниях желудка (гипо- и гипеpацидные гастриты, язвенная болезнь
желудка и другие) состав желудочного сока изменяется, нарушаются процессы
переваривания белков, что создает условия для развития патологических процессов в
других отделах желудочно-кишечного тракта. Для постановки диагноза и оценки
функции желудка особенно важное значение имеет количественное определение
общей кислотности, свободной соляной кислоты и "дебит-часа", а также качественный
анализ патологических составляющих желудочного сока - молочной кислоты, крови.
При дуоденитах, нарушении секреторной функции поджелудочной железы (острые
и хронические панкреатиты) нарушаются процессы полостного и мембранного
пищеварения как белков так и углеводов. Врожденные и приобретенные энзимопатии
пищеварения
углеводов,
“непереносимость
дисахаридов”,
достаточно
распространенные в наше время, поэтому знание биохимических основ диагностики
данных заболеваний крайне необходимо каждому практикующему врачу.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Объяснять биохимические механизмы ферментативных процессов пищеварения и
поступления в ткани составных компонентов нутриентов при наследственных и
приобретенных нарушениях синтеза и активности ферментов расщепления белков и
79
углеводов. Уметь определять в желудочном соке качественно свободную HCl,
молочную кислоту, кровь, уметь количественно методом титрования определить
свободную HСl, общую кислотность, уметь по данным анализа рассчитывать виды
кислотности, "дебит-час" свободной HСl.
Конкретные цели:
1. Трактовать физиологические потребности и энергетическую ценность
компонентов питания человека: белков, углеводов, витаминов, микроэлементов.
2. Объяснять возникновение основных патологических процессов пищеварения в
желудке и кишечнике.
Исходный уровень знаний-умений: знать анатомическое и гистологическое
строение органов ЖКТ, названия ферментов которые принимают участие в
пищеварении белков, углеводов, а также строение главных нутриентов: крахмал,
гликоген, белки.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь опытов выписать
определения
кислотности алгоритм лабораторной работы.
желудочного
сока,
и
качественный
анализ
патологических компонентов.
2. Биохимические основы
2.1.
Общая
характеристика
рационального питания.
компонентов и содержание питательных
веществ в распространенных продуктах
питания человека:
а) макрокомпоненты (углеводы, жиры,
белки).
б)
микрокомпоненты
(витамины,
микроэлементы).
2.2.
Физиологичные
потребности,
энергетическая и биологическая ценность
основных нутриентов.
2.3. Микроэлементы, биологические и
биохимические
функции.
Проявления
микроэлементной недостаточности.
3.
Биологическая
3.1. Объясните чем определяется
полноценность белков.
биологическая
полноценность
белков,
выпишите
название
и
строение
незаменимых аминокислот в тетрадь
самоподготовки.
3.2. Раскройте содержание понятий:
азотистое равновесие, позитивный и
негативный азотистый баланс. Роль
изучения их для обоснования норм
белкового питания. Из расчета каких
условий
были
установлены
нормы
белкового питания?
4. Биохимия пищеварения
4.1. Докажите значение свободной HCl
белков в желудке.
в составе желудочного сока. Какие
80
компоненты он содержит, их биоpоль,
механизм образования HCl.
4.2. Hазовите нормальные величины
кислотности желудочного сока, "дебит-час"
свободной HCl, принципы их определения.
4.3. Объясните механизм активации
пепсиногена, действие пепсина на белки.
4.4. Какой показатель называют "дебитчасом" свободной HCl. Почему его
определение
точнее
характеризует
кислотообразующую функцию желудка?
Объясните
патологические
изменения
кислотности желудочного сока: гипо- и
гипеpхлоpгидpия, ахлоpгидpия, ахилия.
4.5.
Hазовите
патологические
составные части желудочного сока, их
диагностическое значение.
5. Пищеварение белков в
5.1. Расскажите про
особенности
кишечнике.
полостного и мембранного пищеварения
белков.
Протеолитические
ферменты
кишечного сока. Чем отличается действие
трипсина,
хемотpипсина,
аминои
каpбоксипептидаз?
Специфичность
действия ферментов.
6. Переваривание углеводов.
6.1. Hазовите ферменты полостного и
мембранного
пищеварения
углеводов;
объясните механизм их действия. Hазовите
моносахариды, которые образуются при
пищеварении крахмала, сахарозы, лактозы.
Особенности их всасывания в кровь.
7.
Наследственные
7.1. Рассказать про “непереносимость
нарушения усвоения углеводов дисахаридов”, клинические проявления и
пищи.
подходы к лечению.
Практические навыки.
Объяснять биохимические механизмы пищеварения белков, углеводов при
участии ферментов ЖКТ.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
Подготовить реферативное сообщение по темам:
1. Нарушение пищеварения белков в кишечнике.
2. Наследственные нарушения пищеварения и усвоения углеводов.
Алгоритм лабораторной работы.
Качественный и количественный анализ желудочного сока.
Принцип методов: по степени гидролиза белка определяют активность пепсина.
Кислотность определяют титрованием HCl желудочного сока раствором NaOH в
присутствии индикаторов диметиламиноазобензола (при рН 2,4-4,0 изменение цвета
от красного на желтый: по желто-оранжевому определяют свободную HCl, по светложелтому - связанную) и фенолфталеина (при рН > 8,0 окрашивается в красный цвет:
определение общей кислотности). Наличие крови определяют по реакции
гемоглобина с перекисью водорода и бензидином, которая дает зеленый продукт
81
окисления. Наличие молочной кислоты определяют по исчезновению черного цвета
фенолята железа при образовании желтого лактата за счет вытеснения фенола
(реакция Уффельмана).
Ход определения.
1) Определение кислотности: к 5,0 мл сока добавляют индикаторы: 2 капли
диметиламиноазобензола и 2 капли фенолфталеина и титруют 0,1 М раствором
NaOH. Отмечают количество щелочи до перехода в желто-оранжевый, цвет семги
(свободная HCl, І пункт), в светло-желтый, лимонный (ІІ пункт, для расчета связанной
HCl), в красный цвет (ІІІ пункт, общая кислотность).
Расчет кислотности в ммоль/л:
І пункт – определяют свободную НСl
Хмл ⋅ 1000 ⋅ 0,1
, где Х мл - количество раствора NaOH;
5
1000 – пересчет на 1 л;
0,1 - молярность NaOH.
ІІ пункт используют для определения связанной HCl. Среднее арифметическое
между ІІ и ІІІ пунктами считают общей HCl. Связанная HCl определяется по разнице
между общей и свободной HCl.
ІІІ пункт – общая кислотность (принцип расчета см. пункт І)
2) Определение наличия крови: к 3 мл сока добавляют 1 мл 1% раствора
бензидина и 1 мл 3% раствора Н2О2. При наличии гемоглобина крови образуется
комплекс, который имеет сине-зеленую окраску.
3) Определение наличия молочной кислоты: к 1 мл реактива Уффельмана
добавляют 10 капель желудочного сока, при наличии молочной кислоты цвет
становится желтым.
В норме в желудочном соке общая кислотность 40-60 ммоль/л, свободная
НCl 20-40 ммоль/л, дебит-час общей HCl - 2-6 ммоль/час, свободной
НCl 1-4,5 ммоль/час, отсутствуют кровь и молочная кислота, сок без цвета.
Тема 14. Исследование процесса переваривания питательных
веществ (липидов) в пищеварительном тракте.
Актуальность темы.
Эмульгирование липидов – важный физико-химический процесс, который
протекает в кишечнике при участии желчных кислот и бикарбоната. Нарушение
эмульгирования липидов в пищеварительном тракте при заболеваниях печени,
желчного пузыря сопровождается нарушением переваривания и всасывания липидов,
а также всасывания жирорастворимых витаминов. Определение общих липидов крови
имеет клиническое значение для оценки состояния больных, так как при многих
заболеваниях (атеросклероз, сахарный диабет, ИБС, острый гепатит, липоидный
нефроз и др.) их содержание значительно повышается.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знание о переваривании и всасывании липидов, а также их
общего содержания в крови для диагностики и прогноза при разных видах патологии
липидного обмена.
82
Конкретные цели:
1. Трактовать физиологические потребности и энергетическую ценность липидов.
2. Объяснять биохимические механизмы ферментативных процессов пищеварения и
поступления в ткани составных компонентов нутриентов при наследственных и
приобретенных нарушениях синтеза и активности ферментов расщепления
липидов.
3. Объяснять возникновение основных патологических процессов пищеварения в
желудке и кишечнике.
Исходный уровень знаний-умений.
1. Уметь писать формулы жирных кислот, глицерина, триглицеридов, желчных
парных кислот.
2. Уметь колориметрировать на ФЭК.
3. Знать механизм действия ферментов.
4. Знать анатомию и гистологию органов ЖКТ.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1.
Изучение
кинетики
1.1. В тетрадь протоколов опытов
действия липазы.
выписать алгоритм лабораторной работы.
2. Потребность организма
2.1. Общая характеристика липидов.
человека в липидах.
2.2. Физиологические потребности и
энергетическая ценность липидов.
2.3. Потребность организма человека в
липидах (жирах, фосфолипидах).
2.4. Биологическая ценность липидов.
Рациональное
питание.
Содержание
липидов в распространенных продуктах
питания.
3. Механизм переваривания
3.1.
Общая
характеристика
липидов в пищеварительном переваривания
липидов.
Ферменты,
тракте.
биохимические механизмы переваривания
липидов
в
отдельных
отделах
пищеварительного тракта.
3.2. Состав желчи. Биохимические
механизмы
развития
желчекамянной
болезни.
3.3. Биохимические изменения обмена
липидов при нарушениях функции желудка
и кишечника и их клинико-биохимическая
диагностика.
3.4. Нарушение секреторной функции
поджелудочной железы при остром и
хроническом панкреатитах, их клиникобиохимическая характеристика.
3.5. Виды стеаторей: панкреатическая
стеаторея
(дефицит
панкреатической
липазы при панкреатитах), гепатогенная
стеаторея (дефицит желчи в кишечнике),
энтерогенная стеаторея (ингибирование
ферментов
липолиза
и
ресинтеза
83
триацилглицеролов в кишечнике).
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
Создать схему пищеварения и транспорта липидов.
Практические навыки:
1. Объяснять биохимические механизмы пищеварения липидов при участии
ферментов в желудочно-кишечном тракте.
2. Изучение кинетики действия липазы поджелудочной железы. Какие соединения в
организме активируют липазу? Проиллюстрируйте ответ результатами
практической работы.
Алгоритм лабораторной работы.
Исследование активности липазы поджелудочной железы.
Принцип метода: об активности панкреатической липазы судят по количеству
освобожденных под действием ферментов жирных кислот, которые оттитровуются
щелочью.
Ход работы: Три пробирки заполняют по схеме. содержание пробирок
инкубируют на водяной бане при 37оС на протяжении 15 мин. После инкубации
проводят титрование 0,1 М раствором гидроксида натрия в присутствии
фенолфталеина. Количество щелочи в мл,
израсходованной на титрование
(нейтрализацию) освобожденных жирных кислот, является показателем активности
липазы.
Компоненты
смеси
1. Растительное масло
2. Вытяжка из поджелудочной
железы
3. Желчь
4. Буфер рН 7,8
Количество
NaOH,
израсходованной на титрование
1
0,5
1,0
№ пробирки
2
0,5
1,0
3
0,5
-
3,0
2,0
1,0
2,0
2,0
Тема 15. Исследование функциональной роли жирорастворимых
витаминов в метаболизме и реализации клеточных функций.
Актуальность темы.
Жирорастворимые витамины – А, Д, Е, К – являются компонентами питания,
экзогенными гормонами, которые попадая в организм стимулируют синтез
специфических белков. Витамин Е как наиболее мощный естественный
биоантиоксидант, инактивирует продукты
перекисного окисления липидов и
предупреждает окислительную модификацию биомолекул (белков, нуклеиновых
кислот), обеспечивает нормальную функцию репродуктивных органов.
Полиненасыщенные жирные кислоты (витамин F) входят в состав фосфолипидов
клеточных мембран и являются предшественниками синтеза физиологически
активных соединений – эйкозаноидов.
Общая цель.
Цель и исходный уровень знаний.
84
Знать процессы и молекулярные основы влияния жирорастворимых витаминов и
проявления гиповитаминозов и гипервитаминозов.
Конкретные цели:
1. Объяснить биорегуляторные (гормоноподобные) и антиоксидантные функции
жирорастворимых витаминов А, Е, К, F, D.
2. Анализировать
причины
и
молекулярно-биохимические
механизмы
возникновения патологических изменений при гипо- и гипервитаминозах.
Исходный уровень знаний-умений.
Знать структуру биоорганических соединений (холестерола, полиненасыщенных
жирных кислот, β-каротина).
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов практических
качественных
специфических занятий выписать алгоритм лабораторной
реакций на жирорастворимые работы.
витамины.
2. Общая характеристика
2.1. Классификация витаминов.
витаминов
как
компонентов
2.2. Экзогенные и эндогенные гипо- и
питания человека.
авитаминозы.
2.3.
Использование
витаминных
препаратов в профилактике и лечении
заболеваний.
3. Особенности усвоения и
3.1. Витамины как компоненты питания
метаболизма жирорастворимыхчеловека.
витаминов.
4. Биологические свойства,
4.1. Биохимические механизмы участия в
роль
в
обмене
веществ, метаболизме жирорастворимых витаминов А,
проявления недостаточности и Е, К, F, D.
гипервитаминоза витаминов.
4.2.
Биохимические
проявления
недостаточности витаминов А, D, Е, К.
4.3.
Биохимические
проявления
гипервитаминозов А, D.
5.
Биоантиоксидантные
5.1. Механизм антиоксидантного действия
свойства
коферментных
и витаминов.
жирорастворимых витаминов.
5.2.
Понятие
о
физиологической
антиоксидантной системе.
Индивидуальная самостоятельная работа студента.
Подготовить реферативные сообщения на темы:
а) “Биологическая роль витамина F”
б) “Токоферол – естественный антиоксидант”.
Алгоритм лабораторной работы.
1) Качественная реакция на витамин А (реакция Друммонда).
Принцип метода: ретинол при взаимодействии с хлороформным раствором
SbCl3 образует продукты реакции синего цвета.
Ход работы.
85
В сухую пробирку вносят 1кап. витамина А и добавляют 4-5 кап. 33%
хлоpофоpмного раствора SbCl3. Наблюдают возникновение интенсивно-синей окраски
смеси.
2) Качественная реакция на витамин D.
Принцип метода: при взаимодействие витамина D со смесью анилина и конц.
HCl раствор приобретает красный цвет.
Ход работы.
В сухую пробирку вносят 1 кап. витамина D, 5 кап. хлороформа и добавляют 1
кап. анилинового реактива (15 ч. анилина + 1 ч. HCl). При нагревании развивается
красная окраска.
3) Качественная реакция на витамин E.
Принцип метода: спиртовой раствор токофеpола при взаимодействие с HNO3
окрашивается в красный цвет.
Ход работы.
В сухую пробирку вносят 5 кап. раствора токофеpола и 10 кап. HNO3. Наблюдают
развитие красной окраски.
4) Качественная реакция на витамин К.
Принцип метода: при добавлении к раствору витамина К цистеина и раствора
щелочи развивается лимонно-желтая окраска.
Ход работы.
К 5 кап. раствора витамина К добавляют 5 кап. цистеина и 1 кап. 10% NaOH.
Наблюдают возникновение желтой окраски.
Тема 16. Исследование белков плазмы крови: белков острой
фазы воспаления, собственных и индикаторных белков.
Актуальность темы.
Исследование системы крови и, в частности, белков плазмы дает очень ценную
диагностическую информацию. Известно более 100 белков, которые в плазме
выполняют важные физиологичные функции. При неотложных состояниях часто
используют средства для поддержания онкотического давления, которое больше
всего зависит от содержания альбуминов.
Гуморальный
иммунитет
оценивают
на
основании
определения
иммуноглобулинов. Важное значение для анализа роли системы протеолиза в
патогенезе многих заболеваний имеет концентрация протеолитических ферментов и
их ингибиторов. Исследование белков острой фазы воспаления широко используется
для диагностики воспалительных, аллергических и других патологических процессов.
Энзимодиагностика – один из наиболее чувствительных и информативных методов
диагностики заболеваний внутренних органов (инфаркт миокарда, гепатит и др.).
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь анализировать состояние здоровья человека в норме и при условиях
развития патологических процессов на основании клинико-биохимической
характеристики системы крови.
Конкретные цели:
86
3. Анализировать биохимический состав крови и объяснять диагностическую роль
белков
плазмы крови.
4. Знать клиническое значение и диагностическую оценку белков „острой фазы”
воспалительных процессов.
5. Уметь оценить изменения активности ферментов плазмы при наиболее
распространенных
заболеваниях
внутренних
органов
как
точного
высокоинформативного метода энзимодиагностики.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1.
Определение
С-реактивного
определения
С-реактивного протеина в сыворотке крови.
протеина в сыворотке крови.
2. Белки плазмы крови и их
2.1. Фракции белков плазмы крови и их
клинико-биохимическая
физиологичная роль.
характеристика.
2.2.
Количественная
оценка
протеинограммы и общие закономерности
ее
изменений
при
патологических
процессах
(острое
и
хроническое
воспаление, заболевание печени, почек,
инфекционные процессы).
3.
Компоненты
системы
3.1.
α1-протеиназный
неспецифической
ингибитор,
α2-макроглобулин,
резистентности и тестовые белки физиологическая
роль
и характер
„острой
фазы”
(БОФ) изменений при патологических процессах.
воспалительных процессов.
3.2. С-реактивный протеин, клиникодиагностическое значение.
3.3.
Фибронектин,
физиологичное
значение и диагностическая роль.
3.4. Криоглобулин, церулоплазмин,
гаптоглобин как компоненты БОФ.
4. Ферменты плазмы крови и
4.1.
Аминотрансферазы,
биороль,
их значение в энзимодиагностике клиническое и диагностическое значение
заболеваний внутренних органов. (АсАТ, АлАТ).
4.2.
Амилаза,
биороль,
клиникобиохимическое значение.
4.3.
Креатинкиназа
как
кардиоспецифический
фермент
в
диагностике инфаркта миокарда.
4.4. Фосфатаза щелочная и кислая,
биороль,
клинико-диагностическое
значение.
5.
Калликреин-кининовая
5.1. Биологическая роль ККС.
система (ККС).
5.2. Участие ККС в развитии отдельных
патологических процессов.
Практические навыки.
1. Оценивать состояние системы крови и ее биохимических функций.
2. Объяснять роль белков, индикаторных ферментов плазмы крови в норме и при
патологии.
87
Индивидуальная самостоятельная работа по выбору.
1. Создать электронную схему калликреин-кининовой системы.
2. Подготовить реферат на тему „Система протеолиза и ее роль в норме и при
повреждении тканей”.
Алгоритм лабораторной работы.
Определение С-реактивного протеина в сыворотке крови.
Принцип метода основан на реакции преципитации С-реактивного протеина (СРП)
с антисывороткой.
Ход работы.
Стеклянный капилляр держат двумя пальцами и под углом 40-450 опускают
концом во флакон с антисывороткой, набирая ее на 1/3 длины капилляра (3 см).
Капилляр опускают тем же концом в исследуемую сыворотку и набирают также на 1/3
длины капилляра – 3 см (не должен быть воздух между реагентами!). Дальше
капилляр заполненный на 2/3 длины, протирают ватой покачивают 10-12 раз,
перемешивая жидкость от одного конца к другому, и устанавливают в штатив. Перед
установлением капилляра в штатив его следует наклонить, чтобы конец, через
который набирали сыворотку, был свободным на 15 мм. Потом этот конец опускают в
пластилин штатива так, чтобы уровень жидкости в нем был выше поверхности
пластилина на 10 см (сыворотка находится на воздушном столбике). Капилляр при
фиксации держат горизонтально, а штатив – вертикально, чтобы не вылить
содержание капилляра.
Образование преципитата (осадок) в капилляре указывает на наличие СРП в
исследуемой сыворотке.
Тема 17. Исследование кислотно-основного состояния крови и
дыхательной функции эритроцитов. Патологические формы
гемоглобинов.
Актуальность темы.
Нарушение кислотно-основного гомеостаза возникает при многих патологических
процессах и относится к неотложным состояниям, декомпенсация которых вызывает
угрозу жизни больных.
Особенности механизмов регуляции и поддержки кислотно-основного гомеостаза
необходимое для понимания состояния больных при развитии ацидоза или алкалоза,
а также для адекватного выбора методов коррекции их нарушений.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Анализировать формы нарушения КОР, объяснять изменения показателей КОР
при разных формах ацидоза и алкалоза.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические принципы дыхательной функции эритроцитов.
2. Анализировать механизмы регуляции и поддержки КОР: буферные системы
крови, функции легких и почек.
3. Трактовать типы гипоксии, механизмы их возникновения.
88
Исходный уровень знаний-умений: знать химический состав буферных систем и
механизм их действия.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение геминовой группы
определения геминовой группы гемоглобина. Объясните принцип метода.
гемоглобина.
2.
Дыхательная
функция
2.1. Гемоглобин: структура, свойства.
эритроцитов.
2.2. Механизм участия гемоглобина в
транспорте
кислорода
и
диоксида
углерода.
2.3. Варианты гемоглобинов человека;
молекулярные
нарушения
строения
гемоглобинов
–
гемоглобинопатии,
талассемии.
3.
Кислотно-основное
3.1. Механизмы регуляции и поддержки
состояние организма человека.
кислотно-основного состояния: буферные
системы крови; функция легких и почек.
3.2. Показатели кислотно-основного
состояния, которые исследуются в клинике.
4.
Нарушение
кислотно4.1. Метаболический алкалоз и ацидоз,
основного состояния.
механизмы их возникновения.
4.2. Респираторные алкалоз и ацидоз,
механизмы их возникновения.
5. Главные типы гипоксии.
5.1.
Механизмы
возникновения
гипоксий.
5.2. Приемы лабораторной диагностики
гипоксий.
Алгоритм лабораторной работы.
Определение геминовой группы гемоглобина бензидиновой пробой.
Принцип метода. Для определения геминовой группы используют бензидиновую
пробу, которая базируется на каталитических свойствах производных гемоглобина
(оксигемоглобина, карбоксигемоглобина). Продукт окисления бензидина имеет синий
цвет, который постепенно может переходить в красный. Проба очень чувствительная.
Ход работы. В пробирку вносят 5 капель разбавленной крови, добавляют 5
капель раствора бензидина и 2-3 капли перекиси водорода. Наблюдают за
изменением цвета.
Ситуационные задачи.
1. Концентрация стандартного бикарбоната в плазме крови у больного воспалением
легких составляет 20 ммоль/л, pH крови - 7,33, концентрация растворенного в
плазме СО2 - 50 мм pт.ст. Какое состояние кислотно-основного равновесия и чем
оно обусловлено?
2. Концентрация стандартного бикарбоната (BS) в плазме крови больного сахарным
диабетом составляет 6 ммоль/л, pH крови - 7,10, граница значений ВЕ ("избыток
или дефицит кислот") составляет -5,2. Сделайте вывод о состоянии кислотноосновного равновесия и объясните механизм изменений.
89
3. pH крови больного токсичным гепатитом равняется 7,27, pСО2 = 42 мм рт.ст.,
ВS=23 ммоль/л, ВВ=33 ммоль/л, ВЕ= - 9, молочная кислота = 9,7 ммоль/л. Дайте
оценку состояния КОР. Hазовите форму нарушения, объясните механизм
развития.
4. pH плазмы крови больного равняется 7,20, pСО2 = 68 мм pт.ст., ВS=13 ммоль/л,
ВВ=15 ммоль/л; ВЕ= - 11. Сделайте вывод о состоянии и форме нарушения КОР.
5. pH плазмы крови больного составляет 7,45, pСО2 =28 мм pт.ст., ВS=32,4 ммоль/л;
ВЕ= + 5,8; ВВ=68 ммоль/л. Сделайте вывод о состоянии КОР и форме нарушения.
Тема 18.
Исследование азотистого обмена и небелковых
азотосодержащих компонентов крови – конечных продуктов
катаболизма гема.
Актуальность темы.
Вместе с белками в крови находятся азотистые соединения небелкового
характера: мочевина, мочевая кислота, кpеатинин, аммоний-ион, индикан, билирубин,
аминокислоты, пептиды, креатин. За исключением трех последних, они являются
конечными продуктами азотистого обмена. Азот вышеназванных веществ носит
название "остаточного", так как он определяется после осаждения белков в
безбелковом фильтрате крови. Выделяют ретенционную и продукционную азотемию.
Ретенционная азотемия возникает в результате нарушения азотовыделительной
функции почек, а также при сердечно-сосудистой недостаточности. Продукционная
азотемия развивается при печеночной недостаточности, при повышенном распаде
белков в организме (злокачественные опухоли, туберкулез) и др.
Определение остаточного азота в крови является обязательным для диагностики
заболеваний почек.
При катаболизме гемма происходит разрыв тетрапирольного кольца гемма,
образование вердоглобина, биливердина, билирубина, превращение в билирубиндиглюкуронид, экскреция в желчь. Определение желчных пигментов применяется для
дифференциальной диагностики желтух.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Оценивать показатели азотистого обмена
азотосодержащих небелковых компонентов крови.
и
изменения
содержания
Конкретные цели:
1. Анализировать биохимический состав крови и объяснять диагностическую роль
небелковых азотосодержащих соединений (остаточный азот) и небелковых
азотосодержащих компонентов крови – конечных продуктов катаболизма гема в норме
и в условиях патологии.
Исходный уровень знаний-умений: знать структуру, метаболизм, локализацию,
нормы компонентов остаточного азота крови. Знать строение молекулы гемоглобина.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение остаточного азота
определения
содержания крови.
90
остаточного азота крови.
2. Небелковые азотистые
2.1. Норма остаточного азота в
органические соединения плазмы сыворотке крови. Клиническое значение
крови.
его определения.
2.2.
Состав
остаточного
азота.
Происхождение, нормы и клиническое
значение
определения:
мочевины,
аммиака, мочевой кислоты, креатина,
креатинина,
индикана,
аминокислот,
билирубина.
2.3. Укажите причины ретенционной и
продукционной азотемии, их связь с
отдельными формами патологии органов и
систем.
2.4.
Какие
особенности
состава
остаточного азота характерные для разных
видов азотемии?
3. Катаболизм гемоглобина.
3.1. Схема катаболизма гемоглобина и
гемма.
3.2. Строение желчных пигментов.
Нормы содержания в сыворотке крови,
моче, кале.
3.3. Клиническое значение определения
желчных пигментов.
Практические навыки.
Оценивать показатели
азотистого обмена
азотосодержащих небелковых компонентов крови.
и
изменения
содержания
Алгоритм лабораторной работы.
Определение остаточного азота крови за Раппопортом-Ейхгорном.
Принцип метода: после осаждения белков крови на азотные соединения
центрифугата действуют щелочным раствором гипобромита, остаток которого
определяют йодометрично. Разница в количестве гипосульфита, израсходованного на
титрование контроля и опыта, используют для расчета остаточного азота в сыворотке
крови.
ОПЫТ
В центрифужную пробирку вносим
1 мл воды, 1 мл сыворотки крови, 4 мл
осадителя, перемешиваем и через 10
минут центрифугируем 5-10 минут. В
колбу отмеряем 2 мл центрифугата
добавляем
2,5
мл
гипобромита,
перемешиваем и через 2 минуты
добавляем 2-3 капли КІ, 1,5 мл 18%
НСl.
Титруем
гипосульфитом
до
слабожелтого цвета. Добавляем 2-3
капли
крахмала
и
титруем
до
обесцвечения гипосульфитом.
Ход работы:
КОНТРОЛЬ
В колбу отмеряем 2 мл осадителя,
добавляем
2,5
мл
гипобромита
перемешиваем и через 1-2 минуты
добавляем 2-3 капли КІ, 1,5 мл 18% НСl.
Титруем
гипосульфитом
до
слабожелтого цвета. Добавляем 2-3
капли
крахмала
и
титруем
до
обесцвечения раствором гипосульфита.
91
Расчет остаточного азота (RN):
Разница в количестве мл гипосульфита использованного
контрольной (К) и опытной (О) проб умножают на коэффициент (30).
RN = (К – О) · 30 = остаточный азот, мг%
мг% · 0,7139= остаточный азот, ммоль/л
Норма остаточного азота крови: 14,3 – 28,6 ммоль/л
и
титрования
Тема 19. Исследование
биохимических закономерностей
реализации иммунных процессов. Иммунодефицитные состояния.
Актуальность темы.
Иммунная система организма с помощью клеточных и гуморальных механизмов
обеспечивает
распознавание,
связывание
и
разрушение
антигенов
как
инфекционного, так и неинфекционного происхождения. Иммунная система состоит из
тимуса, селезенки, лимфатических узлов, лимфоцитов костного мозга и крови. Кроме
лимфоцитов в реакциях иммунитета принимают участие многочисленные белки и
пептиды – иммуноглобулины, компоненты системы комплемента, гормоны и
медиаторы иммунитета.
Знания о биохимических закономерностях иммунных
процессов важны для понимания механизмов развития имунодефицитных состояний,
которые развиваются в условиях повреждения отдельных звеньев клеточного или
гуморального иммунитета.
Цель и исходный уровень знаний-умений.
Общая цель.
Знать биохимические закономерности реализации иммунных процессов.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические принципы функционирования иммунной системы;
2. Анализировать роль иммуноглобулинов в реакциях гуморального иммунитета;
объяснять биохимические основы развития иммунодефицитных состояний.
Исходный уровень знаний-умений: знать строение и функции тимуса,
селезенки, лимфоцитов, иммуноглобулинов.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1.
Биохимия
иммунных
1.1.
Общая
характеристика
иммунной
процессов.
системы;
клеточные
и
биохимические
компоненты.
1.2.
Иммуноглобулины:
структура,
биологические функции, механизмы регуляции
синтеза
иммуноглобулинов.
Биохимические
характеристики
отдельных
классов
иммуноглобулинов человека.
1.3. Медиаторы и гормоны иммунной системы;
цитокины
(интерлейкины,
интерфероны,
белково-пептидные факторы регуляции роста и
пролиферации клеток).
92
2.
компоненты
комплемента.
Биохимические
2.1. Биохимические компоненты системы
системы комплемента человека.
2.2.
Классический
и
альтернативный
(пропердиновый) механизмы активации.
3.
Патохимия
иммунных
3.1.
Биохимические
механизмы
процессов.
иммунодефицитных
состояний:
первичные
(наследственные) и вторичные иммунодефициты.
3.2.
Синдром
приобретенного
иммунодефицита человека.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов.
1. Создать схему. Система комплемента: 2 механизма активации.
2. Подготовить реферативное сообщение на тему: “Аллергия”,
приобретенного иммунодефицита человека”.
„Синдром
Примеры маркеров клеток иммунной системы.
Маркер/
антиген
CD1
Распространенность
CD3
Тимоциты, некоторые
В-лимфоциты
Зрелые Т-лимфоциты
CD4
Т-хелперы, моноциты
CD8
CD10
CD14
Все Т-лимфоциты,
аутореактивные
В-лимфоциты
Лимфоидные
полустволовые клетки,
пре В-лимфоциты, все
гранулоциты
Моноциты
В-лимфоциты
Ранние В-лимфоциты,
гранулоциты
CD25
Активированные Т- и
В-лимфоциты, моноциты
CD40
В-лимфоциты
CD45RO
Ранние Т- и Влимфоциты, моноциты,
макрофаги, гранулоциты
CD45
Все лейкоциты
CD51
Все лейкоциты,
макрофаги, тромбоциты
CD57
Нормальные киллеры
CD61
Тромбоциты
CD71
Макрофаги,
CD20
CD24
Функциональное значение
Взаимодействие тимоцитов с
микроокружением
Субединицы Т-клеточного антигенного
рецептора
Рецептор гликопротеидов главного
комплекса гистосовместимости ІІ,
комплементарный CD8, используется
вирусом СПИД для внутриклеточного
проникновения
Рецептор гликопротеидов главного
комплекса гистосовместимости І,
комплементарный CD4
Нейтральная эндопептидаза, ранее
считался маркером лейкозных бластов
при острых лейкозах
Рецептор липополисахаридов
(экзогенных пирогенов)
Ионный канал, маркер В-клеток
Используется в дифференцировании
форм лимфобластного лейкоза
Часть рецептора ИЛ-2
Рецептор индукторов синтеза Ig E
Маркер Т-клеток памяти
Маркер всех лейкоцитов
α-рецептор витронектина
Маркер нормальных киллеров
β-рецептор витронектина
Трансфериновый рецептор
93
стволовые клетки,
активированные
лимфоциты и моноциты
Тема 20. Биохимия печени. Патобиохимия желтух.
Актуальность темы: определяется важным значением печени в обмене белков,
жиров, углеводов, биологически активных веществ, гормонов, пигментов, а также
детоксикации разных веществ.
Знания биохимии печени необходимы для понимания патогенеза разных форм ее
патологии и нарушений других систем и органов: нервной, сердечно-сосудистой и
почек, а также для обоснования профилактических и лечебных мероприятий при
печеночной недостаточности.
Определение содержания билирубина в сыворотке крови важно для оценки
функции печени и дифференциальной диагностики желтух (гемолитической,
паренхиматозной, механической, генетическидетерминованных).
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знания биохимии печени при изучении основ ее патологии и
уметь определять содержание билирубина в сыворотке крови для оценки
пигментообразующей функции печени и желчевыделения.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности функции печени: гликостатической,
липидрегулирующей, белок-синтезирующей, мочевинообразующей, пигментной,
желчеобразующей.
2. Анализировать дифференциальные изменения биохимических показателей крови
и мочи (свободный и конъюгированный билирубин) с целью оценки патобиохимии
желтух.
3. Объяснять роль печени в обеспечении нормогликемии (синтез и катаболизм
гликогена, глюконеогенез) и патологические изменения – гипо-, гипергликемия,
глюкозурия.
4. Объяснять биохимические основы развития недостаточности функции печени при
условиях химического, биологического и радиационного поражения.
5. Уметь количественно определять билирубин (прямой, общий) в сыворотке крови
по Иендрашику.
Исходный уровень знаний-умений: уметь применять знания о строении и
функциях печени, уметь писать формулу гема.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1.
Практическое
изучение
1.1.
Определение
билирубина
в
определения
билирубина
в сыворотке крови.
сыворотке крови.
2. Функции печени.
2.1. Углеводная (гликогенная) функция
печени.
2.2. Белоксинтезирующая, мочевино94
3. Патобиохимия желтух
образующая, функция печени. Биохимические механизмы
развития печеночной
энцефалопатии.
2.3. Роль печени в регуляции липидного
состава крови.
2.4. Желче-образовывающая функция
печени. Биохимический состав желчи.
2.5.
Изменения
биохимических
показателей
при
остром
гепатите,
вызванном вирусами или алкогольной
интоксикацией, их диагностическая оценка.
2.6.
Изменения
биохимических
показателей при хроническом гепатите,
циррозе,
желчекаменной
болезни,
дискинезии
и
холецистите,
их
диагностическая оценка. Связь нарушений в
экскреторной
функции
печени
с
нарушениями процессов пищеварения в
кишечнике, диагностика этих нарушений.
2.7. Роль печени в обмене желчных
пигментов. Катаболизм гемоглобина.
3.1. Гемолитическая (предпеченочная),
паренхиматозная
(печеночная),
обтурационная
(подпеченочная)
желтухи.
3.2. Ферментативные, наследственные
желтухи:
синдром
Криглера-Найяра,
болезнь Жильбера, синдром ДабинаДжонсона, желтухи новорожденных.
Задание для индивидуальной самостоятельной работы студентов:
1. Создать схему „Патобиохимия желтух”.
2. Составить таблицу „Дифференциальная диагностика желтух” и заполнить ее.
Алгоритм лабораторной работы.
Определение билирубина в сыворотке крови.
Принцип метода: в основе метода лежит реакция Ван-ден-Берга: билирубин при
взаимодействии с диазореактивом дает красно-розовую окраску, интенсивность
которой прямопропорциональна его концентрации. По разнице между количеством
общего и прямого билирубина определяют уровень непрямого билирубина.
Ход определения:
Растворы
Пробирка 1
Пробирка 2
Пробирка 3
общий
прямой
контроль
билирубин
билирубин
Сыворотка крови
0,5
0,5
Кофеин
1,75
1,75
Физ. раствор
1,75
0,5
Диазореактив
0,25
0,25
0,25
Содержание пробирки 1 колориметрируют через 20 минут.
Содержание пробирки 2 колориметрируют через 5-10 минут.
( λ = 540 нм, кювета – 5 мм)
Е
95
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
17,1 34,2 51,3 68,4
85,5
102,6
мкмоль/л
Норма содержания: общий билирубин: 8,5-20,5 мкмоль/л (0,5-1,2 мг%),
непрямой билирубин: 1,7-17,1 мкмоль/л (0,1-1,0 мг%),
прямой билирубин: 2,2-5,1 мкмоль/л (0,13-0,3 мг%).
Тема 21.
Исследование процессов биотрансформиции
ксенобиотиков и эндогенных токсинов. Микросомальное окисление,
цитохром Р450.
Актуальность темы.
Все лекарственные вещества разделяются на естественные (аутобиогенные) и
инородные (ксенобиотики). Ксенобиотики в норме отсутствуют в организме человека.
Ксенобиотики проходят при своем превращении 2 основные фазы: модификацию
(несинтетическая) и конъюгацию (синтетическая). В микросомах находятся
ферментные цепи окисления веществ (микросомальное окисление). Они
представлены двумя короткими цепями переноса электронов и протонов. Один из них
– монооксигеназная цепь окисления, второй – редуктазная цепь окисления. Цитохром
Р450 – последнее самоокислительное звено монооксигеназной цепи микросом. Как и
все цитохромы, он относится к гемпротеинам.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Знать биохимические механизмы детоксикационной функции печени: типы
реакций микросомального окисления и конъюгации в биотрансформации
ксенобиотиков. Знать ферментные цепи окисления в микросомах.
Конкретные цели: трактовать биохимические механизмы функционирования
детоксикационной системы печени, реакции микросомального окисления и
конъюгации в биотрансформации ксенобиотиков и эндогенных токсинов.
Исходный уровень знаний-умений. Знать строение и функции печени. Типы
химических реакций.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение индикана в моче.
определения индикана в моче.
2.
Детоксикационная
2.1. Биотрансформация ксенобиотиков и
функция печени.
эндогенных токсинов.
3.
Типы
реакций
3.1.
Реакции
микросомального
биотрансформации
инородных окисления.
химических соединений
в
3.2.
Индукторы
и
ингибиторы
печени.
микросомальных монооксигеназ.
96
3.3. Реакции конъюгации в гепатоцитах:
биохимические
механизмы,
функциональное значение.
4. Электроннотранспортные
4.1. Генетический полиморфизм и
цепи
эндоплазматического индуцибельность синтеза цитохрома Р450 .
ретикулума.
4.2. Возникновение и природа развития
толерантности к лекарственным средствам.
5.
Клиническое
значение
5.1. Образование индола и этапы его
определения индикана.
обезвреживания.
5.2. Какое клиническое значение имеет
определение индикана в крови и моче?
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
Реферативное сообщение «Методы определения детоксикационной функции
печени».
Алгоритм лабораторной работы.
Выявление индикана в моче (проба Обермейера).
Принцип
метода.
Индикан
(животный
индикан)
–
калиевая
соль
индоксилсульфата. Метод основан на превращении индикана в индоксил в процессе
кислотного гидролиза эфирной связи сильной минеральной кислотой (соляная
кислота). Образованый индоксил, в присутствии тимола, окисляется хлоридом
железа до индиголигнона – соединения розово-фиолетового цвета.
Ход работы. К 4 мл мочи добавляют 2 мл 10%-го раствора ацетата свинца
[Pb (CH3COOH)2] для осаждения желчных пигментов, солей и других веществ, которые
мешают проведению реакции. Образованный осадок фильтруют. К 2 мл фильтратов
добавляют 1 мл 5%-го раствора тимола в 96%-ом этиловом спирте и 2 мл реактива
Обермейера (0,4 г хлорида железа - FeCl3, растворенного в 100 мл соляной кислоты).
Через 10 мин. добавляют 1 мл хлороформа, осторожно перемешивают и наблюдают
за образованием двух слоев: верхнего – водного и нижнего – хлороформного. Нижний,
хлороформный слой окрашивается в розово-фиолетовый цвет. При выраженной
индиканурии интенсивность окраски усиливается до красно-фиолетового цвета. Это
дает возможность делать наполовину-количественную оценку результатов.
С целью последующего
уточнения полученного результата, нижний
хлороформный слой отбирают пипеткой, переносят в другую пробирку и добавляют
несколько капель 20%-го раствора тиосульфата натрия. При отсутствии индикана в
моче окраска исчезает после добавления тиосульфата натрия. При положительной
реакции индикана мочи, окраска слоя хлороформа не исчезает после добавления
тиосульфата натрия.
Тема 22. Исследование нормальных компонентов мочи.
Актуальность темы.
В регуляции гомеостаза – постоянства внутринней среды организма почкам
принадлежит главная роль. Они обеспечивают выведение из организма конечных
продуктов азотистого обмена, воды и солей, а также токсичных веществ. Благодаря
регуляции состава мочи почки поддерживают постоянство водно-солевого баланса,
осмотического давления жидкостей организма и кислотно-основного состояния. Почки
синтезируют и секретируют в общий кровоток также некоторые биологически активные
соединения.
Биохимическое исследование мочи необходимо врачу для диагностики
заболеваний почек, оценки их функции и мочевыделительных путей, а также
диагностика заболеваний других органов и систем.
97
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
1. Выучить биохимические процессы которые лежат в основе мочеобразования в
почках.
2. Анализировать биохимический состав мочи в норме.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические механизмы регуляции почками водно-солевого
обмена и кислотно-основного равновесия.
2. Оценивать функциональное значение конечных продуктов азотистого обмена и
продуктов детоксикации которые выделяются с мочой в норме.
Исходный уровень знаний-умений: знать строение и функции почек, а также
название и строение биологически активных веществ, которые регулируют
мочеобразование
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1.
Определение
относительной
физико-химических свойств мочи плотности и рН мочи.
в норме.
2. Биологическая роль почек.
2.1. Объясните функции почек в
организме, их роль в поддержке баланса
воды,
электролитов,
постоянства
осмотического давления, pH, выведении
конечных продуктов обмена.
2.2. Объясните роль почек в синтезе
веществ регуляторного действия (ренинангиотензин-альдостероновая
система),
обмене
креатина
и
образовании
кальцитриола.
3. Биохимические механизмы
3.1.
Механизм
образования
в
мочеобразовательной функции гломеpулах нефрона первичной мочи и ее
почек.
химический состав. Клиренс креатинина.
3.2. Механизм образования вторичной
мочи.
3.3. Регуляция мочеобразования.
4. Обмен веществ в почках.
4.1.
Особенности
энергетического
обмена в почках.
4.2.
Объясните
молекулярные
механизмы поддержки почками регуляции
постоянства КОР.
5. Химический состав мочи в
5.1.
Основные
физико-химические
норме.
свойства мочи.
5.2. Hазовите основные органические и
минеральные компоненты мочи, количество
их суточной экскреции.
6.
Клиническое
значение
6.1. Hа конкретных примерах объясните
анализа мочи.
значение анализа мочи для выявления
патологии почек, оценки их функции,
98
диагноза и прогноза
органов и систем.
болезней
других
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Подготовьте реферативное сообщение по теме:
1. Молекулярные механизмы разных стадий мочеобразования, влияние на них
биорегуляторов.
2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система, ее физиологическая роль.
3. Ренальная остеодистрофия.
Алгоритм лабораторной работы.
1. Определение относительной плотности мочи.
В норме относительная плотность мочи - 1,017-1,022.
В небольшой цилиндр налить мочу и осторожно опустить урометр. Выполнить
измерение по шкале урометра (нижний мениск жидкости).
2. Определение рН мочи (с помощью универсального индикатора).
На середину индикаторной бумаги нанести 2 кап. мочи, через 1 минуту
сопоставить цвет с контрольной полоской на универсальном индикаторе и установить
соответствующее значение рН опытной мочи.
Тема 23. Исследование патологических компонентов мочи.
Актуальность темы.
Нарушение мочеобразования наблюдается при повреждении нефрона,
расстройствах нейрогуморальной регуляции функции почек, болевом синдроме,
сердечно-сосудистой недостаточности и др. Наиболее глубокие нарушения
гомеостатической функции почек характерны для уремии – тяжелой формы почечной
недостаточности, что приводит к значительному уменьшению выделения из
организма продуктов азотистого обмена, экскреции ионов водорода и органических
кислот, изменению содержания электролитов крови, нарушению гомеостаза. Знания
биохимических механизмов патогенеза почечной недостаточности и изменений
химического состава мочи необходимы врачу для глубокого понимания основ
патологии почек и других систем, имеют важное значение для понимания патогенеза и
диагностики заболеваний, для оценки эффективности лечения.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Уметь использовать знание
биохимии почек в клинической медицине для
объяснения патогенеза разных форм патологии почек и обусловленных ими
нарушений гомеостаза, для диагностики и контроля лечения заболеваний почек, а
также сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем.
Конкретные цели:
1. Анализировать дифференциальные изменения биохимических показателей мочи с
целью оценки патобиохимии желтух.
2. Трактовать биохимические механизмы регуляции водно-солевого обмена и роль
почек в образовании мочи.
3. Анализировать биохимический состав мочи в условиях развития патологических
процессов: оценивать функциональное значение конечных продуктов азотистого
обмена (мочевина, мочевая кислота, креатин) и продуктов детоксикации (индикан,
гиппуровая кислота), изменения их суточного выделения.
99
4. Анализировать состояние здоровья человека на основании биохимических
параметров изменений промежуточных и конечных продуктов метаболизма в моче.
Исходный уровень знаний-умений.
1. Биохимический состав мочи человека в норме.
2. Клинико-диагностическое значение анализа состава мочи.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов опытов
методов
качественного
и выпишите алгоритм лабораторной работы.
количественного
определения
патологических
компонентов
мочи
и
оценка
их
диагностического значения.
2. Патобиохимия почек и
2.1.
Биохимический
состав
мочи
водно-солевого обмена
человека
в условиях патологических
процессов.
Клинико-диагностическое
значение анализа состава мочи.
2.2.
Биохимическая
характеристика
почечного клиренса и почечного порога, их
диагностическое значение.
2.3. Клинико-биохимические изменения
при
гломерулонефрите,
амилоидозе,
пиелонефрите,
острой
почечной
недостаточности.
2.4. Диагностика хронической почечной
недостаточности.
2.5.
Характеристика
условий
образования
в
почках
камней,
их
химический
состав
и
мероприятия
профилактики.
1.
2.
3.
4.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
Подготовить реферативный доклад на тему: «Почечная недостаточность,
биохимические изменения крови и мочи».
Подготовить реферативный доклад на тему: «Качественные изменения
мочеобразования при сильной и длительной боли».
Подготовить
реферативный
доклад
на
тему:
«Микроальбуминурия.
Диагностическое значение для оценки диабетогенной нефропатии».
Подготовить реферативный доклад на тему: «Изменения показателей мочи при
сахарном диабете».
Алгоритм лабораторной работы.
1. Качественное определение белка:
К 0,5 мл мочи добавить 0,5 мл 20% сульфосалициловой кислоты. При наличии
белка появляются белые хлопья.
Количественное определение белка:
Проба Геллера: на 0,5 мл 5% раствора HNO3 наслаивают 0,5 мл мочи, образуется
белое нитевидное кольцо, которое соответствует 0,033 г/л белка.
2. Качественное определение глюкозы реактивом Фелинга:
100
К 20 кап. мочи добавляют 10-20 кап. реактива Фелинга, кипятят. При наличии
глюкозы появляется желтый осадок.
Количественное определение глюкозы за Альтгаузеном:
К 1 мл 10% NaOH добавляют 4 мл мочи, кипятят 1 минуту и сопоставляют со
стандартной шкалой.
Количественное определение глюкозы с помощью "Глюкотеста", в основе
которого лежит глюкозоксидантная реакция с образованием глюконовой кислоты в
присутствии кислорода. Степень расцветки индикаторной полоски сравнивают со
стандартной шкалой.
3. Качественное определение крови бензидиновой пробой:
К 20 кап. мочи добавляют 20 кап. бензидинового реактива, 5 кап. H2O2. При
наличии кровяных пигментов моча окрашивается в зеленый цвет.
4. Определение кетоновых тел:
К 20 кап. мочи добавляют 20 кап. 10% NaOH, 20 кап. нитропруссида натрия, 10
кап. CH3COOH. При наличии кетоновых тел появляется вишневая окраска.
Определение ацетона с помощью набора для експресс-анализа "Ацетон в моче".
О наличии ацетона свидетельствует фиолетовая окраска таблетки.
5. Определение желчных кислот в моче:
Через бумажный фильтр фильтруют 2 мл мочи. В конус фильтра вносят 1 кап.
HNO3. При наличии желчных кислот на фильтре образуются разноцветные кольца
(зеленого, синего, красного, желтого цветов).
6. Определение уробилина в моче:
К 1 мл мочи добавляют 5 кап. 5% раствора CuSO4 и 0,5 мл хлороформа.
Перемешивают. При положительной реакции нижний слой окрашивается в розовый
цвет.
Тема 24. Биохимия мышц и мышечного сокращения.
Актуальность темы.
Мышцы составляют около половины массы тела. При сокращении мышц
химическая энергия АТФ превращается в механическую.
Нарушение метаболизма мышц приводит к тяжелым заболеваниям. Так,
повышение активности лизосомальных протеаз в цитозоли приводит к
прогрессирующей мышечной дистрофии. Недостаточность витамина Е, денервация
мышц, их иммобилизация сопровождается распадом белков мышц и последующей их
атрофией.
Ишемия миокарда вызывает уменьшение уровня АТФ в нем и нарушение функции
и структуры органа. Знание принципов биохимической диагностики самых
распространенных заболеваний человека, в том числе ИБС – показатель
профессиональной зрелости врача.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель.
Знать биохимические и молекулярные основы физиологичных функций
мышечной ткани, особенности метаболизма сердечной мышцы; основы патохимии
мышечной ткани и биохимические принципы диагностики, в частности
энзимодиагностики инфаркта миокарда.
Конкретные цели:
1. Объяснять биохимические основы энергообеспечения и молекулярные механизмы
мышечного сокращения.
101
2. Объяснять нарушение обмена веществ миокарда и изменение активности энзимов
плазмы крови при остром инфаркте.
Исходный уровень знаний-умений. Структура и функция мышц (анатомия,
гистология), обмен углеводов и липидов в тканях (предыдущие занятия биохимии).
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. В тетрадь протоколов опытов выписать
определения
содержанияалгоритм лабораторной работы.
холестерола в мышечной ткани.
2.
Ультраструктура
и
2.1 Структурная организация саркомеров.
биохимический состав миоцитов.
2.2 Белки миофибрил: миозин, актин,
тропомиозин, тропонин.
Молекулярная организация толстых и
тонких филаментов.
3. Молекулярные механизмы
3.1. Роль ионов Са2+ в регуляции
мышечного
сокращения:сокращения и расслабления скелетных и
современные представления огладких мышц.
взаимодействии
мышечных
3.2.
Биоэнергетика
мышечной
ткани:
филаментов.
источники
АТФ
в
мышцах.
Роль
креатинфосфата
в
обеспечении
энергии
мышечного сокращения.
3.3. Патобиохимия мышц – миопатии.
4. Клеточная организация и
4.1.
Особенности
биоэнергетических
особенности мышечной тканипроцессов в миокарде и регуляция сокращения
сердца.
кардиомиоцитов.
4.2. Связь обмена в сердечной мышце с
обменом в нервной, эндокринной системах,
печени, легких, сосудах.
5. Повреждение сердца при
5.1.
Повреждение
сердца
при:
некоторых заболеваниях.
тиреотоксикозе, гипотиреозе, гиперкортицизме,
сахарном
диабете,
заболевании
паращитовидных желез и хронической почечной
недостаточности,
влиянии
радиации,
порфириях, подагре, нарушении питания,
алкогольной интоксикации.
6.
Нарушение
обмена
6.1. Изменение активности энзимов плазмы
веществ в коронарных сосудах и крови
при
остром
инфаркте
миокарда;
сердечной мышцы при ее остромдиагностика:
микроинфаркта,
стенокардии,
инфаркте.
алкогольной интоксикации.
7.
Патобиохимия
7.1. Изменение биохимических показателей
гипертонической
болезни
и на разных стадиях гипертонической болезни и
других заболеваний.
их оценка.
7.2.
Симптоматические
артериальные
гипертензии.
7.3.
Использование
биохимических
показателей
для
оценки
активности
эндомиокардита.
7.4.
Биохимическая
диагностика
102
заболеваний
миокарда
(миокардит,
миокардиопатии).
7.5. Заболевание перикарда.
7.6. Ревматизм – его клинико-биохимическая
диагностика.
Индивидуальная самостоятельная работа студента
Подготовить реферат на тему: “Патобиохимия гипертонической болезни”.
Алгоритм лабораторной работы.
Определение холестерола в мышцах.
Принцип метода:
Ход работы:
Пробирки и микропипетки должны быть сухими. В четыре центрифужные мерные
пробирки отмеряют по 2,0 мл реактива Илька (осторожно, концентрированные
кислоты), потом в первую пробирку отмеряют микропипеткой 0,1 мл гомогената
скелетных мышц; в третью – 0,1 мл гомогената сердечной мышцы; а в четвертую – 0,1
мл гомогената гладких мышц.
Содержание пробирок осторожно стряхивают для перемешивания и оставляют на
20 мин. Потом содержание пробирок фотометрируют на ФЭК при красном
светофильтре (λ=630-690 нм) в 5 мм кювете.
По величинам оптической плотности (экстинции) стандарта и экстинции
содержания вторых пробирок составляют пропорции и рассчитывают концентрацию
холестерола в исследуемых мышцах.
Гомогенаты мышц готовят в соотношении 5,0 г ткани на 20,0 мл воды.
В норме содержание холестерола в скелетных мышцах – 0,06 %,
в сердечной – 0,12 %, в гладких мышцах – 0,21 %.
Тема 25. Биохимия соединительной ткани.
Актуальность темы.
Изучение особенностей химического состава и метаболизма соединительной
ткани имеет важное значение для понимания патогенеза коллагенозов,
мукополисахаридозов и других заболеваний соединительной ткани и для разработки
методов их диагностики и лечения.
Цель и исходный уровень знаний.
Общая цель. Уметь использовать знание о строении и метаболизме
соединительной ткани для диагностики коллагенозов, мукополисахаридозов.
Конкретные цели:
1. Трактовать биохимические закономерности метаболизма соединительной ткани.
2. Анализировать биохимический состав соединительной ткани (фибриллярного и
основного компонентов).
3. Объяснять особенности патобиохимии соединительной ткани: биохимические
механизмы возникновения мукополисахаридозов и коллагенозов.
Исходный уровень знаний-умений: знать химическое строение аминокислот,
которые входят в состав коллагена. Знать гистологию соединительной ткани.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
103
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение содержания сиаловых
определения сиаловых кислот по кислот в ротовой жидкости.
1.2. Клиническое значение определения
методу Гесса.
сиалових
кислот
в
биологических
материалах.
2. Общая характеристика
2.1.
Биохимическое
строение
морфологии и биохимического межклеточного
вещества
рыхлой
состава соединительной ткани.
волокнистой соединительной ткани.
2.2. Фибрилярные белки: коллагеновые
и эластичные волокна (строение коллагена
и эластина).
2.3. Биохимический состав основного
аморфного
вещества
межклеточного
матрикса (строение гликопротеинов и
протеогликанов).
3. Биосинтез коллагена.
3.1. Этапы синтеза коллагена.
3.2.
Особенности
трансляционной
и
посттрансляционной
модификации
коллагена.
Образование фибриллярных структур.
4. Распределение разных
4.1. Сложные углеводы основного
гликозаминогликанов в органах и аморфного матрикса соединительной ткани
тканях человека.
– гликозаминогликаны.
Особенности
биосинтеза
гликозаминогликанов.
4.3.
Механизмы
участия
молекул
гликозаминогликанов
в
построении
основного вещества рыхлой волокнистой
соединительной ткани.
4.4.
Распределение
разных
гликозаминогликанов в органах и тканях
человека.
5.
Патобиохимия
5.1.
Биохимические
механизмы
соединительной ткани.
возникновения мукополисахаридозов, их
клинико-биохимическая диагностика.
5.2.
Биохимические
механизмы
возникновения коллагенозов, их клиникобиохимическая диагностика.
Индивидуальная самостоятельная работа студента:
1. Реферат: «Типы коллагенов. Возростные изменения коллагеновых структур».
2. Создать схему этапов биосинтеза коллагена.
Алгоритм лабораторной работы.
Количественное определение сиаловых кислот в ротовой жидкости.
Принцип метода: метод основан на цветной реакции сиаловых кислот с реактивом
Гесса. Интенсивность розовой окраски прямо пропорциональная концентрации
сиаловых кислот.
Ход определения:
104
К 1 мл ротовой жидкости в центрифужной пробирке добавляют 1 мл 10%
раствора ТХУ. Пробирку кипятят на водяной бане 5 минут. После охлаждения
центрифугируют (1500 об/мин., 5 минут). К 0,4 мл центрифугата добавляют 5 мл
реактива Гесса, кипятят 30 минут. После охлаждения колориметрируют на ФЭК в 10
мм кювете,
λ = 540 нм (зеленый светофильтр).
Расчет:
Величину экстинкции умножают на 1000.
Норма: 100-195 ус.ед.
концентрация сиаловых кислот в ротовой жидкости - 0,01 г/л;
сыворотке крови - 2,0-2,33 ммоль/л.
Распределение разных гликозаминогликанов в органах и тканях человека.
Ткань
1. Кожа
2. Хрящ
3. Сухожилие
4. Связки
5. Пуповина
6. Стекловидное
тело
7. Синовиальное
вещество
8.
Клапаны
сердца
9.
Межпозвоночные
диски
10.
Костная
ткань
11. Роговица
12. Печень
13. Легкие
14.
Артериальные
сосуды
15. Эмбрионный
хрящ
16.
Тучные
клетки
Гиалурон
овая кислота
+
+
+
Хондроитинсуль
фат
А
В
С
+
+
+
+
+
+
+
+
Кератансуль
фат
І
ІІ
Гепар
ин
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Примечание: + означает наличие ГАГ в данной ткани; отсутствие + не
обязательно свидетельствует о полном отсутствии ГАГ, они могут присутствовать в
очень малом количестве.
Тема 26. Биохимия костной ткани. Факторы риска остеопороза.
Актуальность темы.
Костная ткань выполняет опорную функцию, является местом депонирования
кальция, неорганического фосфата. В костном мозге образуются клетки крови.
105
Знания метаболизма костной ткани и ее минерального состава необходимы для
понимания механизмов остеогенеза и его нарушений при заболеваниях опорнодвигательного аппарата.
Цель и начальный уровень знаний-умений.
Общая цель.
Уметь использовать знание о специфике структуры и метаболизма костной ткани
для диагностики заболеваний опорно-двигательного аппарата.
Конкретные цели: уметь оценивать состояние костной ткани, знать факторы риска
остеопороза.
Исходный уровень знаний-умений: знать гистологию костной ткани.
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения
студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
последовательность действий
1. Практическое изучение 1.1. В тетрадь протоколов опытов выписать
определения
компонентов алгоритм лабораторной работы.
минерализата костной ткани.
2. Химический состав и 2.1. Химический состав костей.
2.2. Биохимия процесса минерализации костной
метабо- лизм костной ткани.
ткани.
2.3. Роль витаминов в минерализации костной
ткани (витамины С, А, D).
Роль
кальцитpопных
гормонов
в
3. Гормональная регуляция 3.1.
минерализации костной ткани.
обмена костной ткани.
3.2. Влияние глюкокортикоидов и половых
гормонов на метаболизм костной ткани.
Современные
методы
диагностики
4. Биохимические тесты в 4.1.
заболеваний
костной
ткани
(маркеры
диагностике
заболеваний
остеогенеза
и
резорбции).
костной ткани.
4.2. Hоpмы содержания кальция и фосфора в
крови.
и
5. Понятие про остеопороз и 5.1. Определение понятий „остеопороз”
„остеомаляция”.
остеомаляцию.
5.2. Характеристика биохимических показателей
крови и костной ткани при остеопорозе и
остеомаляции.
Маркеры резорбции и формирования костной ткани
Маркеры резорбции
В сыворотке крови
Тартрат-резистентная кислая фосфатаза
Карбокситерминальные телопептиды коллагена І типа
В моче
Кальций
Гидроксипролин
Пиридинолин
Деоксипиридинолин
Карбокси- и аминотерминальные телопептиды коллагена І типа
Галактозилгидроксилизин (гидроксилизиновий гликозид)
Маркеры формирования
В сыворотке крови
106
Щелочная фосфатаза (костная изоформа)
Остеокальцин
Карбокси- и аминотерминальные пептиды проколлагена І типа
Алгоритм лабораторной работы.
1) Качественная реакция на фосфор.
К 2 мл раствора минерализата добавляют 1 мл раствора молибденовокислого
аммония - выпадает желтый осадок.
2) Качественная реакция на кальций.
К 4 кап. щавелевокислого аммония добавляют 4 кап. минерализата - выпадает
белый осадок щавелевокислого кальция.
3) Качественная реакция на магний.
Определение магния ведется в присутствии раствора солей кальция.
Содержание пробирки (2) с осадком щавелевокислого кальция фильтруют. К
надосадочной жидкости добавляют аммиак до выделения кристаллического осадка
двойной аммонийномагниевой соли.
4) Определение карбонатаниона.
Наличие карбонатаниона оценивают по реакции образования белого осадка с
раствором хлорида бария (BaCl2 ): к 1 мл минерализата добавляют 2-3 кап. BaCl2 выпадает белый осадок.
Тема 27. Биохимия нервной ткани.
Актуальность темы.
Нервная система играет
решающую
роль в регуляции
процессов
жизнедеятельности
и адаптации организма к изменениям условий внешней и
внутренней среды.
Знания основ биохимии нервной ткани необходимы для раскрытия патогенеза,
клинических проявлений, профилактики и терапии нервных, психических и
психосоматических заболеваний, а также для обоснования показаний к применению
психотропных средств (психофаpмакология).
Цель и начальный уровень знаний.
Общая цель.
Знать особенности химического состава, метаболических процессов в нервной
ткани,
механизмы
передачи
нервных
импульсов,
нейромедиаторную
и
пептидэргическую системы головного мозга, их роль в развитии психических
расстройств и в механизме влияния психотропных средств.
Конкретные цели:
Объяснять особенности метаболизма нервной системы, молекулярные
механизмы действия нейромедиаторов, биохимическую основу нарушений обмена
медиаторов и модуляторов головного мозга при психических расстройствах.
Исходный уровень знаний-умений: знать структуру, функции нервной системы,
происхождения нейромедиаторов (схемы синтеза катехоламинов, ГАМК), основы
передачи импульсов в возбудимых тканях), обмен веществ (белков, липидов,
углеводов).
Ориентировочная карта для самостоятельного изучения студентами
учебной литературы при подготовке к занятию.
Содержание
и
Указания к учебным действиям
107
последовательность действий
1. Практическое изучение
1.1. Определение содержания белка с
определения белка в ликворе.
сульфосалициловой кислотой в ликворе.
2.
Особенности
2.1.
Нейроспецифические
белки
биохимического
состава
и головного мозга.
метаболизма нервной системы.
2.2.
Особенности
аминокислотного
Химический состав головного состава мозга.
мозга.
2.3. Роль системы глутаминовой кислоты.
2.4.
Нейроспецифические
липиды
(ганглиозиды, цереброзиды, холестерол).
3. Энергетический обмен в
3.1. Значение аэробного окисления
головном мозге.
глюкозы в энергообеспечении мозга.
3.2. Изменения энергетического обмена в
условиях физиологичного сна и наркоза.
4.
Нейромедиаторы
и
4.1.
Возбуждающие
и
тормозные
рецепторы нейромедиаторов и нейромедиаторы.
физиологически
активных
4.2. Пептидэргическая система головного
соединений.
мозга: опиоидные пептиды, рецепторы
опиоидных пептидов.
4.3. Нарушение обмена медиаторов и
модуляторов
головного
мозга
при
психических расстройствах.
4.4.
Нейрохимические
механизмы
действия психотропных средств.
Практические навыки:
1. Сравнить содержание фосфатидов в нервной и мышечной тканях.
2. Сравнить содержание холестерола в нервной и мышечной тканях.
Индивидуальная самостоятельная работа студентов.
Подготовить доклад на тему: “Особенности нейромедиаторного баланса мозга при
стрессорных влияниях”.
Алгоритм лабораторной работы.
1. Унифицированный метод определения белка с сульфосалициловой кислотой в
ликворе.
Принцип
метода:
интенсивность
помутнения
при
коагуляции
белка
сульфосалициловой кислотой пропорциональна его концентрации.
Ход определения: в пробирку наливают 5 мл свижеизготовленного рабочего
раствора (смесь равных объемов 6% раствора сульфосалициловой кислоты и 14%
раствора безводного сернокислого натрия) и 0,5 мл ликвора. Тщательным образом
перемешивают. Через 10 минут интенсивность помутнения измеряют на ФЭК в кювете
1 см против контроля, длина волны 410 – 480 нм (сине-фиолетовый светофильтр).
Для контроля вместо реактива берут 0,9% раствор хлорида натрия.
Расчет ведут по калибровочному графику:
Е
108
0,4
0,3
0,2
0,1
0,1
0,2
0,3
0,4
С г/л
Нормальные величины:
Нормальное содержание белка в ликворе из желудочков мозга – 0,12 - 0,2 г/л,
Из большой цистерны - 0,1 – 0,22 г/л,
При люмбальной пункции – 0,22 – 0,33 г/л.
2.
Унифицированный
метод
определения
глобулинов
высаливанием
(реакция Нонна-Апельта).
Принцип метода: основой реакции является свойство насыщенного раствора
сернокислого аммония избирательно осаждать глобулины.
Ход определения: в пробирку вносят 0,5 мл ликвора, добавляют 0,5 мл реактива и
перемешивают (опыт). В контрольную пробирку равного диаметра вместо ликвора
наливают 1 мл воды (контроль).
Оценка результатов.
Результаты реакций проводят на протяжении 3-х минут после смешивания
ликвора с реактивом, так как дальше помутнение может пройти и в нормальной
спинномозговой жидкости.
Сравнение опыта с контролем проводят на темном фоне.
Для оценки результатов пользуются системой 4-х плюсов:
- значительное помутнение - 4+
- умеренное - 3+
- заметная опалесценция - 2+
- слабая опалесценция - 1+
ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ МОДУЛЯ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ. БИОХИМИЯ МЕЖКЛЕТОЧНЫХ
КОММУНИКАЦИЙ.
БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ.
Перечень вопросов для итогового модульного контроля ІІІ:
1. Азотистые основания, нуклеозиды и нуклеотиды – составные компоненты
молекул нуклеиновых кислот. Минорные азотистые основания и нуклеотиды.
2. Свободные нуклеотиды (АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, ЦТФ, УТФ; 3',5'-АМФ,
3',5'-ГМФ) и их биохимические функции.
3. Нуклеиновые кислоты. Общая характеристика ДНК и РНК, их биологическое
значение в сохранении и передаче генетической информации.
4. Особенности первичной структуры ДНК и РНК. Связи, которые образуют
первичную структуру нуклеиновых кислот.
109
5. Вторичная структура ДНК, роль водородных связей в ее образовании (правила
Чаргаффа, модель Уотсона-Крика), антипараллельные цепи.
6. Третичная структура ДНК. Физико-химические свойства ДНК: взаимодействие
ДНК с катиоными лигандами, образование нуклеосом.
7. Молекулярная организация ядерного хроматина эукариотов: нуклеосомная
организация; гистоны и негистоновые белки.
8. Строение, свойства и биологические функции РНК. Типы РНК: мРНК, тРНК,
рРНК. Особенности структурной организации разных типов РНК.
9. Нуклеопротеины: строение, биологические функции.
10. Биохимический состав, строение и функции биологических мембран.
11. Компартментализация биохимических процессов в клетках.
12. Роль липидов в построении биологических мембран. Жидкостно-мозаичная
модель биомембран.
13. Биосинтез пуринових нуклеотидов: схема реакций синтеза ИМФ; образование
АМФ и ГМФ; механизмы регуляции.
14. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов: схема реакций; регуляция синтеза.
15. Биосинтез дезоксирибонуклеотидов. Образование тимидиловых нуклеотидов;
ингибиторы биосинтеза дТМФ как противоопухолевые средства.
16. Катаболизм пуриновых нуклеотидов; наследственные нарушения обмена
мочевой кислоты.
17. Схема катаболизма пиримидиновых нуклеотидов.
18. Репликация ДНК: биологическое значение; полуконсервативный механизм
репликации.
19. Последовательность этапов и ферменты репликации ДНК у прокариот и
эукариот.
20. Транскрипция РНК: РНК-полимеразы прокариот и эукариот, сигналы
транскрипции (промоторные, инициаторные и терминаторные участки генома).
21. Процессинг - посттранскрипционная модификация мРНК.
22. Генетический (биологический) код; триплетная структура кода, его свойства.
23. Транспортные – тРНК и активация аминокислот. Аминоацил-тРНК-синтетазы.
24. Этапы и механизмы трансляции (биосинтеза белка) на рибосомах: инициация,
элонгация и терминация.
25. Посттрансляционная модификация пептидных цепей. Регуляция трансляции.
26. Ингибиторы транскрипции и трансляции у прокариотов и эукариотов:
антибиотики и интерфероны – их применение в медицине; дифтерийный
токсин.
27. Регуляция экспрессии генов прокариотов: регуляторные и структурные участки
лактозного (Lac-) оперона (регуляторный ген, промотор, оператор).
28. Мутации: геномные, хромосомные, генные; механизмы действия мутагенов;
роль
инду-цированных мутаций в возникновении энзимопатий
и
наследственных заболеваний человека.
29. Биологическое значение и механизмы
репарации
ДНК.
Репарация
УФ-индуцированных генных мутаций: пигментная ксеродермия.
30. Генная инженерия: конструирование рекомбинантных
ДНК; клонирование
генов; генно-инженерный синтез ферментов, гормонов, интерферонов и др.
31. Гормоны: общая характеристика; роль гормонов и других биорегуляторов в
системе межклеточной интеграции функций организма человека.
32. Классификация гормонов и биорегуляторов: соответствие структуры и
механизмов действия гормонов.
33. Реакция клеток-мишеней на действие гормонов. Мембранные (ионотропные,
метаботропные) и цитозольные рецепторы.
110
34. Биохимические системы внутриклеточной передачи гормональных сигналов:
G-белки, вторичные посредники (цАМФ, Са2+/кальмодулин, ИФ3, ДАГ).
35. Молекулярно-клеточные
механизмы действия стероидных и тиреоидных
гормонов.
36. Гормоны гипоталамуса: либерины и статины.
37. Гормоны передней доли гипофиза:
соматотропин (СТГ), пролактин.
Патологические процессы, связанные с дисфункцией гипофиза.
38. Гормоны
задней доли гипофиза.
Вазопрессин и окситоцин: строение,
биологические функции.
39. Инсулин: строение, биосинтез и секреция; влияние на обмен углеводов,
липидов, аминокислот и белков. Ростстимулирующие эффекты инсулина.
40. Глюкагон: регуляция обмена углеводов и липидов.
41. Тиреоидные гормоны: структура, биологические эффекты Т4 и Т3. Нарушение
метаболических процессов при гипо- и гипертиреозах.
42. Катехоламины (адреналин, норадреналин, дофамин): строение, биосинтез,
физиологические эффекты, биохимические механизмы действия.
43. Стероидные гормоны коры надпочечников (С21-стероиды) – глюкокортикоиды и
минералокортикоиды; строение, свойства.
44. Женские половые гормоны:
эстрогены, прогестерон. Физиологические и
биохимические эффекты; связь с фазами овуляционного цикла.
45. Мужские половые гормоны (С19-стероиды). Физиологические и биохимические
эффекты андрогенов; регуляция синтеза и секреции.
46. Гормональная регуляция гомеостаза кальция в организме. Паратгормон,
кальцитонин, кальцитриол.
47. Эйкозаноиды: строение, биологические и фармакологические
свойства.
Аспирин и другие нестероидные
противовоспалительные средства как
ингибиторы синтеза простагландинов.
48. Биохимия питания человека: компоненты и питательные нутриенты
рационального питания; биологическая ценность отдельных нутриентов.
49. Механизмы превращения питательных веществ (белков, углеводов, липидов) в
пищеварительном тракте. Ферменты желудка и кишечника.
50. Нарушение переваривания отдельных нутриентов в желудке и кишечнике;
наследственные энзимопатии процессов пищеварения.
51. Микроэлементы в питании человека. Биологические функции отдельных
микроэлементов; проявления микроэлементарной недостаточности.
52. Витамины в питании человека. Водорастворимые и жирорастворимые
витамины; экзогенные и эндогенные причины витаминной недостаточности.
53. Витамин А (ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота): биологические свойства,
механизм действия, проявления недостаточности, источники, суточная
потребность.
54. Витамин К (филохинон, фарнохинон): биологические свойства, механизм
действия, проявления недостаточности, источники, суточная потребность.
55. Витамин Е (-токоферол): биологические свойства, механизм действия,
проявления недостаточности, источники, суточная потребность.
56. Витамин D3 (холекальциферол): биологические свойства, механизм действия,
проявления недостаточности, источники, суточная потребность.
57. Биохимические и физиологичные функции крови в организме человека.
Дыхательная функция эритроцитов.
58. Гемоглобин: механизмы участия в транспорте кислорода и диоксида углерода.
Варианты и патологические формы гемоглобинов человека.
59. Буферные системы крови.
Нарушение кислотно-основного баланса
в
организме (метаболический и респираторный ацидоз, алкалоз).
111
60. Биохимический состав крови человека. Белки плазмы крови и их клиникобиохимическая характеристика.
61. Ферменты плазмы крови; значение в энзимодиагностике заболеваний органов
и тканей.
62. Калликреин-кининовая система крови и тканей. Лекарственные средства –
антагонисты кининообразования.
63. Небелковые органические соединения плазмы крови. Неорганические
компоненты плазмы.
64. Биохимические и функциональные характеристики системы гемостаза.
65. Свертывающая система крови;
характеристика отдельных
факторов;
механизмы функционирования каскадной системы свертывания крови.
66. Роль витамина К в реакциях коагуляции; лекарственные средства – агонисты
и антагонисты витамина К.
67. Антисвертывающая система крови;
характеристика антикоагулянтов.
Наследственные нарушения процесса свертывания крови.
68. Фибринолитическая система крови. Лекарственные средства, которые влияют
на процессы фибринолиза.
69. Иммуноглобулины; биохимическая
характеристика
отдельных
классов
иммуноглоглобулинов человека.
70. Медиаторы и гормоны иммунной системы: интерлейкины; интерфероны;
белково-пептидные факторы регуляции роста и пролиферации клеток.
71. Система комплемента; биохимические компоненты системы комплемента
человека; классический и альтернативный пути активации.
72. Биохимические механизмы иммунодефицитных состояний: первичные
(наследственные) и вторичные иммунодефициты.
73. Биохимические функции печени: гликостатическая, белоксинтезирующая,
мочевинообразующая, желчеобразующая, регуляция липидного состава крови.
74. Детоксикационная функция печени;
типы реакций биотрансформации
ксенобиотиков и эндогенных токсинов.
75. Реакции микросомального окисления. Цитохром Р450; електроно-транспортные
цепи в мембранах эндоплазматического ретикулума гепатоцитов.
76. Реакции
конъюгации
в
гепатоцитах:
биохимические
механизмы,
функциональное значение.
77. Роль печени в обмене желчных пигментов. Патобиохимия желтух; типы желтух;
наследственные (ферментные) желтухи.
78. Водно-солевой обмен в организме. Внутриклеточная и внеклеточная вода;
обмен воды, натрия, калия.
79. Роль почек в регуляции объема, электролитного состава и рН жидкостей
организма. Биохимические механизмы мочеобразующей функции почек.
80. Ренин-ангиотензиновая система почек. Гипотензивные лекарственные средства
– ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента.
81. Биохимический состав мочи человека в норме и в условиях развития
патологических процессов. Клинико-диагностическое значение анализа состава
мочи.
82. Биохимический состав мышц. Белки миофибрил: миозин, актин, тропомиозин,
тропонин.
83. Молекулярные механизмы мышечного сокращения.
Роль ионов Са2+ в
регуляции сокращения и расслабления мышц.
84. Биоэнергетика мышечной ткани; источники АТФ; роль креатинфосфата в
обеспечении энергии мышечного сокращения.
85. Биохимия нервной системы:
особенности биохимического состава и
метаболизма головного мозга.
112
86. Энергетический обмен в головном мозге человека. Значение
аэробного
окисления глюкозы; изменения в условиях физиологического сна и наркоза.
87. Биохимия нейромедиаторов; рецепторы нейромедиаторов и физиологически
активных соединений.
88. Пептидергическая система головного мозга: опиоидные пептиды, рецепторы
опиоидных пептидов.
89. Нарушение обмена медиаторов и модуляторов
головного мозга при
психических расстройствах.
Нейрохимические механизмы действия
психотропных средств.
ІІ. Практическая подготовка.
1. Объясните механизм образования двойной спирали ДНК.
2. Объясните механизм образования шпилек в молекуле тРНК.
3. Какие высокомолекулярные комплексы образуют нуклеиновые кислоты?
Определите основные компоненты нуклеопротеинов (белок, азотистые
основания, пентозы, фосфорная кислота) в его гидролизате. Поясните
принципы методов.
4. Определение содержания мочевой кислоты в биологических жидкостях с
реактивом Фолина. Поясните принцип метода.
5. В чем суть противоопухолевого действия антибиотиков? Все ли антибиотики
могут быть использованы как противоопухолевые? Поясните механизм
действия афидиколина, актиномицина D.
6. Обоснуйте механизм действия антибиотиков – ингибиторов инициации:
стрептомицина, ауринтрикарбоксиловой кислоты, рифамицина, рифампицина.
7. Обоснуйте механизм действия антибиотиков – ингибиторов элонгации:
амицетина, хлорамфеникола, эритромицина, циклогексимида, пурамицина,
тетрациклинов.
8. Обоснуйте механизм действия антибиотиков – ингибиторов терминации:
анизомицина, хлорамфеникола, эритромицина, линкоцина, стрептомицина.
9. Поясните механизм действия интерферонов.
10. Поясните механизм действия дифтерийного токсина.
11. Поясните
молекулярные
механизмы
мутаций.
Какие
наиболее
распространенные мутагены Вы знаете?
12. Поясните, какие методы генной инженерии могут быть использованы в биологии
и медицине.
13. Осаждение инсулина сульфосалициловой кислотой. Какова химическая
природа инсулина? Является ли реакция специфической?
14. Биуретовая реакция с гормонами белковой и пептидной природы. Какие
гормоны белковой и пептидной природы Вы знаете?
15. Каким методом можно выявить метаболиты гормонов стероидной природы?
Какие гормоны относятся к этой группе? Поясните принцип метода.
16. Выявление адреналина хлоридом железа (ІІІ). Поясните принцип метода.
Какова химическая природа адреналина? Напишите его формулу.
17. Выявление йодсодержащих гормонов. Поясните принцип метода. Какие
гормоны относятся к этой группе?
18. Определение витамина А реакцией Друммонда. Объясните принцип метода.
19. Определение витамина D анилиновой пробой. Объясните принцип метода.
20. Определение витамина Е реакцией с азотной кислотой. Объясните принцип
метода.
21. Определение витамина К реакцией с щелочным раствором цистеина.
Объясните принцип метода.
113
22. Определение кислотности желудочного сока: общей кислотности, свободной и
связанной соляной кислоты. Объясните принцип метода.
23. Определение в желудочном соке молочной кислоты. Объясните принцип
метода. При каких патологических состояниях в желудке оказывается молочная
кислота?
24. Определение в желудочном соке "кровяных пигментов" (бензидиновой пробой).
Объясните принцип метода. Какая чувствительность этого метода?
25. Определение фибриногена в плазме крови. Объясните принцип метода.
26. Определение геминовой группы гемоглобина. Объясните принцип метода.
27. Определение глюкозы крови глюкозооксидазным методом
(Городецкого).
Написать уравнение реакций, которые лежат в основе этого метода. Какое
нормальное содержание глюкозы в крови человека?
28. Определение содержания билирубина и его фракций в сыворотке крови
колориметрическим диазометодом. Объясните принцип метода.
29. Определение глюкозы в крови методом Хагедорна-Йенсена. Объяснить
принцип.
30. Определение холестерина в крови методом Сальковского. Объясните принцип
метода.
31. Определение креатинина в сыворотке крови цветной реакцией Яффе.
Объясните принцип метода.
32. Определить
активность
аланинаминотрансферазы
и
аспартатаминотрансферазы крови. Принцип метода. Значение определения
этих ферментов для медицины.
33. Определить реакцию мочи. Проанализировать результат.
34. Определение ферментной активности мочи на примере фермента амилазы –
метод Вольгемута. Клиническое применение этого метода.
35. Определение белка в моче при ее кипячение, реакциями с сульфосалициловой
и азотной кислотами. Клиническое применение этих методов.
36. Определение глюкозы в моче реакцией Фелинга. Объясните принцип метода.
37. Определение уробилина в моче (реакция Богомолова). Объясните принцип
метода.
38. Определение желчных пигментов в моче (реакция Гмелина). Объясните
принцип метода.
39. Определение крови в моче (бензидиновая проба).
40. Определение
аланин-р-гидроксилазной
активности
микросом
печени.
Объясните принцип метода.
41. Объяснить значение образования индикана. Где локализован этот процесс?
42. Объяснить способ оценивания детоксикационной функции печени по
образованию гиппуровой кислоты.
43. Сравнить содержание фосфатидов в мышечной и нервной тканях. Объяснить
полученные результаты экспериментов.
44. Сравнить содержание холестерина в мышечной и нервной тканях. Объяснить
полученные результаты экспериментов.
Дополнение
Биохимические показатели сыворотки крови
114
Компонент сыворотки крови
1. Белки крови:
общий белок
глобулины
альбумины
белковый коэффициент
2.
Небелковые
азотистые
компоненты:
остаточный азот
мочевина
мочевая кислота
креатин
кpеатинин
азот аммиака
индикан
3. Показатели углеводного обмена:
глюкоза
молочная кислота (венозная кровь)
пировиноградная кислота
сиаловые кислоты
4. Показатели липидного обмена:
общие липиды
тpиацилглицеpолы
холестерол
фосфолипиды
липопpотеиды:
α-ЛП: мужчины
женщины
β-ЛП
кетоновые тела
Концентрация в молярных единицах
65,0-85,0 г/л
23,0-35,0 г/л
35,0-50,0 г/л
1,5-2,3
14,3-28,5 ммоль/л
3,3-8,3 ммоль/л
0,12-0,46 ммоль/л
0,08-0,11 ммоль/л
0,06-0,076 ммоль/л
29,4-47,0 мкмоль/л
1,19-3,13 мкмоль/л
3,3-5,5 ммоль/л
0,55-2,22 ммоль/л
34-102 мкмоль/л
2,0-2,33 ммоль/л
4,0-8,0 г/л
0,59-1,77 ммоль/л
3,0-6,5 ммоль/л
2,0-4,6 ммоль/л
1,25-4,25 г/л
2,5-6,5 г/л
3,0-4,5 г/л
0,034-0,43 ммоль/л
(не более 2,5 мг/%)
5. Показатели пигментного обмена:
билирубин общий
билирубин прямой
билирубин непpямий
6. Показатели минерального обмена:
натрий
калий
кальций общий
железо: мужчины
женщины
хлориды
неорганический фосфат
8,5-20,5 мкмоль/л
1,0-5,0 мкмоль/л
1,7-17,0 мкмоль/л
137,0-144,0 ммоль/л
3,8-5,3 ммоль/л
2,25-2,75 ммоль/л
14,3-26,0 мкмоль/л
10,7-21,5 мкмоль/л
95,0-103,0 ммоль/л
1,0-2,0 ммоль/л
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЖЕЛУДОЧНОГО СОКА
Общая кислотность
Свободная соляная кислота
Связанная соляная кислота
Дебит час
40,0-60,0 ммоль/л
20,0-40,0 ммоль/л
10,0-20,0 ммоль/л
1,0-4,0 ммоль/ч
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ МОЧИ ВЗРОСЛОГО ЧЕЛОВЕКА
115
Компонент
Мочевина
Креатинин
Мочевая кислота
Гиппуpовая кислота
Индикан
Натрий
Калий
Кальций
Хлориды
Фосфаты
Азот общий
17- КС
Кетоновые тела
Клиренс кpеатинина
Относительная
плотность
Концентрация
в молярных единицах
333,0-583,0 ммоль/сут
8,0-16,0 ммоль/сут
1,5-4,4 ммоль/сут
46,0-56,0 мкмоль/сут
100,0-200,0 ммоль/сут
50,0-70,0 ммоль/сут
1,2-3,7 ммоль/сут
100,0-250,0 ммоль/сут
29,0-45,0 ммоль/сут
344,0-861,0 мкмоль/сут
в единицах массы
(г/сут)
20,0-35,0
0,8-2,0
0,3-0,8
0,4-0,8
0,01
2,0-4,0
1,5-2,0
0,1-0,3
0,8-1,2
10,0-18,0
5,0-25,0 мг/сут
20,0-50,0 мг/сут
80,0-120,0 мл/мин
1016-1022
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОЧИ У ДЕТЕЙ РАЗНЫХ ВОЗРАСТНЫХ
ГРУПП.
Показатель
Возрастная группа
Объем мочи – 30-60 мл/сут
Новорожденные
400-500 мл/сут
Деть до года
600-700 мл/сут
3-5 лет
800-1400 мл/сут
8-14 лет
Относительная плотность – 1012
Новорожденные
1002-1006
Дети до года
РН мочи – 5,0-7,0
Новорожденные
4,5-8,0
дети
Мочевина – 0,14 г/кг за сутки
До 3 месяцев
0,25 г/кг за сутки
9-12 месяцев
Мочевая кислота - 28,3 мг/кг за сутки
До 3 месяцев
Креатинин – 10-13 мг/кг за сутки
Новорожденные
17-КС – 0,1-0,5 мг/сут
Новорожденные
0,7-2,4 мг/сут
4-7 лет
1,8-5,0 мг/сут
7-12 лет
5,0-10,0 мг/сут
12-15 лет
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЫВОРОТКИ КРОВИ У ДЕТЕЙ РАЗНЫХ
ВОЗРАСТНЫХ ГРУПП
Компонент
сыворотки крови
Белки крови:
общий белок
альбумины
α1-глобулины
α2-глобулины
β-глобулины
Концентрация показателей в зависимости от возрастной
группы детей
новорожденные
1-5 лет
8-12 лет
48-73 г/л
38-42 г/л
1,6-2,4 г/л
4,1-6,1 г/л
2,4-7,4 г/л
61-75 г/л
35-40 г/л
1,6-2,4 г/л
5,3-7,3 г/л
5,7-7,3 г/л
116
58-76 г/л
38-42 г/л
2,0-2,6 г/л
5,2-7,0 г/л
6,0-8,0 г/л
γ-глобулины
Остаточный
Азот
Мочевина
Мочевая кислота
Глюкоза
Молочная кислота
Пировиноградная
кислота
Лимонная кислота
Общие липиды
Триацилглицеролы
Холестерол
9,9-11,9 г/л
6,3-9,1 г/л
8,6-12,8 г/л
14,6-22,8 ммоль/л
19,0-29,0 ммоль/л
19,0-20,0 ммоль/л
2,5-4,5 ммоль/л
0,14-0,29 ммоль/л
2,44-3,44 ммоль/л
2,0-2,4 ммоль/л
4,3-7,3 ммоль/л
0,14-0,21 ммоль/л
2,78-5,5 моль/л
1,0-1,7 ммоль/л
4,3-7,3 ммоль/л
0,17-0,41 ммоль/л
3,33-5,55 ммоль/л
1,0-1,7 ммоль/л
0,17-0,32 ммоль/л
26,0-67,0 ммоль/л
1,7-4,5 г/л
0,11-1,11 ммоль/л
1,37-3,50 ммоль/л
0,05-0,09 ммоль/л
62,0-130,0ммоль/л
4,5-7,0 г/л
0,34-1,12 ммоль/л
1,81-4,53 ммоль/л
0,05-0,09 ммоль/л
62,0-130,0ммоль/л
4,5-7,0 г/л
0,41-1,56 ммоль/л
3,11-5,18 ммоль/л
Фосфолипиды
0,65-0,14 ммоль/л
1,3-2,2 ммоль/л
1,8-3,3 ммоль/л
Билирубин (общий)
Калий
Натрий
Кальций
Фосфор
Хлор
Железо
до 102,6 мкмоль/л
4,7-6,6 ммоль/л
135-155 ммоль/л
2,3-2,5 ммоль/л
1,78 ммоль/л
96-107 ммоль/л
5,0-19,0 мкмоль/л
3,4-13,6 мкмоль/л
4,15-5,76 ммоль/л
125-143 ммоль/л
2,5-2,87 ммоль/л
0,65-1,62 ммоль/л
96-107 ммоль/л
9,3-33,6 мкмоль/л
3,4-13,6 мкмоль/л
3,7-5,1 ммоль/л
137-147 ммоль/л
2,5-2,87 ммоль/л
0,65-1,62 ммоль/л
96-107 ммоль/л
9,3-33,6 мкмоль/л
ЛИТЕРАТУРА.
1. Беpезов Т.Т., Коpовкин Б.В. Биологическая химия. (для мединститутов). М.,
Медицина, 1990.- 544 с.
2. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: МИА, 2004. – 566 с.
3. Савицкий И.В. Биологическая химия. (для мединститутов). Киев, Высшая школа,
1982.- 471 с.
4. Стpоев Е.А. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1986.- 479 с.
5. Кушманова О.Д. Пpактикум по биохимии. М., Медицина, 1983.- 424 с.
6. Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В. Руководство к пpактическим занятиям по
биологической химии.М.,Высшая школа, 1988. – 238 с.
7. Лекционный матеpиал.
117
СОДЕРЖАНИЕ
МОДУЛЬ 2 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА.............................................. 4
Тема 1. Предмет, задачи, основные этапы и современные направления
развития биохимии. Цель и методы проведения биохимических исследований,
их клинико-диагностическое значение. ..................................................................... 4
Тема 2. Исследование строения и физико-химических свойств белковферментов................................................................................................................... 6
Тема 3. Определение активности ферментов. Единицы измерения
каталитической активности ферментов. Исследование ферментативных
процессов по типу реакций основных классов ферментов. .................................... 8
Тема 4. Исследование механизма действия ферментов и кинетики
ферментативного катализа. ..................................................................................... 10
Тема 5. Исследование регуляции ферментативных процессов. ........................ 11
Алгоритм лабораторной работы. ............................................................................. 12
Тема 6. Медицинская энзимология. ...................................................................... 14
Тема 7. Исследование роли кофакторов и коферментных витаминов в
каталитической активности ферментов. ................................................................. 16
Тема 8. Исследование роли кофакторов и коферментных витаминов в
каталитической активности ферментов. ................................................................. 17
Актуальность темы. .................................................................................................. 17
Тема 9. Фундаментальные закономерности обмена веществ. Общие пути
превращений белков, углеводов, липидов. ............................................................ 19
Тема 10. Исследование функционирования цикла трикарбоновых кислот. ........ 21
Тема 11. Биоэнергетические процессы: биологическое окисление,
окислительное фосфорилирование. ....................................................................... 22
Тема 12. Хемиосмотическая теория окислительного фосфорилирования.
Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования. ...................... 24
ИТОГОВЫЙ МОДУЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ. ........ Ошибка! Закладка не определена.
МОДУЛЬ 3 МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ, ЛИПИДОВ, АМИНОКИСЛОТ
И ЕГО
РЕГУЛЯЦИЯ. ........................................................................................................................ 4
Тема 1. Исследование гликолиза – анаэробного окисления глюкозы. ................ 27
Тема 2. Исследование аеробного окисления глюкозы. ........................................ 28
Тема 3. Альтернативные пути обмена моносахаридов. Метаболизм фруктозы и
галактозы................................................................................................................... 30
118
Тема 4. Исследование катаболизма и биосинтеза гликогена. Регуляция обмена
гликогена. ................................................................................................................... 32
Тема 5. Глюконеогенез. ........................................................................................... 34
Тема 6. Исследование механизмов метаболической и гормональной регуляции
обмена углеводов. .................................................................................................... 36
Тема 7. Исследование катаболизма и биосинтеза триацилглицеролов.
Установление молекулярных механизмов регуляции липолиза. .......................... 38
Тема 8. Транспортные формы липидов. ................................................................. 39
Актуальность темы. ................................................................................................... 39
Количественное определение β- и пре-β-липопротеидов имеет большое
значение для диагностики атеросклероза, ишемической болезни сердца (ИБС),
ожирения, хронических заболеваниях печени, так как позволяет выявить
повреждение паренхимы печени. ............................................................................ 39
Тема 9. Бэта-окисление жирных кислот. Исследование обмена жирных кислот и
кетоновых тел. ........................................................................................................... 41
Тема 10. Биосинтез жирных кислот. Обмен сложных липидов. ........................... 42
Тема 11. Биосинтез и биотрансформация холестерола. Исследование
нарушений липидного обмена: стеаторея, атеросклероз, ожирение. ................... 44
Тема 12. Исследование превращений аминокислот (трансаминирование,
дезаминирование, декарбоксилирование). ............................................................. 46
Тема 13. Биосинтез глутатиона и креатина............................................................ 49
Тема 14. Исследование процессов детоксикации аммиака и биосинтеза
мочевины. .................................................................................................................. 50
Тема 15. Биосинтез порфиринов. Наследственные нарушения обмена
порфиринов. .............................................................................................................. 52
МОДУЛЬ 4 МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ. БИОХИМИЯ МЕЖКЛЕТОЧНЫХ
КОММУНИКАЦИЙ. .............................................................................................................. 58
Тема 1. Строение и функции нуклеиновых кислот. ............................................... 58
Тема 2. Исследование биосинтеза и катаболизма пуриновых и пиримидиновых
нуклеотидов. Определение конечных продуктов их обмена. ................................ 61
Тема 3. Исследование репликации ДНК и транскрипции РНК. ............................. 62
Тема 4. Биосинтез белка на рибосомах. Исследование процессов инициации,
элонгации и терминации в синтезе полипептидной цепи. Ингибиторное действие
антибиотиков. ............................................................................................................ 63
Тема 5. Регуляция экспрессии генов. ..................................................................... 65
Тема 6. Анализ механизмов мутаций, репараций ДНК. Усвоения принципов
получения рекомбинантных ДНК, трансгенных белков. ......................................... 67
Тема 7. Исследование молекулярно-клеточных механизмов действия гормонов
белково-пептидной природы на клетки-мишени. Гормоны гипоталамуса и
гипофиза. ................................................................................................................... 69
Тема 8. Исследование молекулярно-клеточных механизмов действия
стероидных гормонов на клетки-мишени. Стероидные гормоны. ......................... 70
Тема 9. Исследование роли тиреоидных гормонов и биогенных аминов в
регуляции метаболических процессов. ................................................................... 73
Тема 10. Гормоны поджелудочной железы. Гормоны пищеварительного тракта.
.................................................................................................................................... 75
Тема 11. Гормональная регуляция гомеостаза кальция. ...................................... 76
Тема 12. Физиологически активные эйкозаноиды. ................................................ 78
ИТОГОВЫЙ МОДУЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ. ......... Ошибка! Закладка не определена.
МОДУЛЬ 5 БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ .......................... 58
119
Тема 1. Исследование процесса переваривания питательных веществ (белков,
углеводов) в пищеварительном тракте. .................................................................. 79
Тема 2. Исследование процесса переваривания питательных веществ (липидов)
в пищеварительном тракте. ..................................................................................... 82
Тема 3. Исследование функциональной роли жирорастворимых витаминов в
метаболизме и реализации клеточных функций. ................................................... 84
Тема 4. Исследование белков плазмы крови: белков острой фазы воспаления,
собственных и индикаторных белков. ..................................................................... 86
Тема 5. Исследование кислотно-основного состояния крови и дыхательной
функции эритроцитов. Патологические формы гемоглобинов.............................. 88
Цель и исходный уровень знаний. ........................................................................... 88
Тема 6. Исследование азотистого обмена и небелковых азотосодержащих
компонентов крови – конечных продуктов катаболизма гема. .............................. 90
Тема 7. Исследование биохимических закономерностей реализации иммунных
процессов. Иммунодефицитные состояния............................................................ 92
Тема 8. Биохимия печени. Патобиохимия желтух................................................. 94
Тема 9. Исследование процессов биотрансформиции ксенобиотиков и
эндогенных токсинов. Микросомальное окисление, цитохром Р450. .................... 96
Тема 10. Исследование нормальных компонентов мочи. .................................... 97
Тема 11. Исследование патологических компонентов мочи. ............................... 99
Тема 12. Биохимия мышц и мышечного сокращения. ........................................ 101
Тема 13. Биохимия соединительной ткани. ......................................................... 103
Тема 14. Биохимия костной ткани. Факторы риска остеопороза. ....................... 105
Тема 15. Биохимия нервной ткани. ...................................................................... 107
ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ МОДУЛЯ V ................................................ 109
Дополнение ............................................................................................................. 114
СОДЕРЖАНИЕ........................................................................................................ 118
120