Ганеева Л. А., Зайнуллин ли, Абрамова З. И
 Скачать 5.05 Mb.
|
/ СТ, где 0,04 — концентрация адреналина в стандартном растворе (мг / мл, D ИС — оптическая плотность исследуемого раствора адреналина, D CT — оптическая плотность стандартного раствора адреналина. Вопросы и задания для самопроверки 1. Какие вещества называются гормонами 2. Какова классификация гормонов Какой вид классификации, на ваш взгляд, наиболее адекватно отражает их функции 3. Какие гормоны вырабатываются щитовидной железой Какова их структура Напишите структурные формулы этих гормонов. 4. Какой гормон регулирует функцию щитовидной железы Что такое гипотиреоз, гипертиреоз 5. Какова структура и функции важнейших пептидных и белковых гормонов 6. В каких железах внутренней секреции синтезируются пептидные гормоны 7. Какой гормон стимулирует синтез гликогена Каков его механизм действия 8. Всели модификации инсулина обладают гормональной активностью 9. Какие фундаментальные процессы контролируют стероидные гормоны 10. Какие гормоны вырабатывает мозговой слой надпочечников Какова их структура 11. Каков механизм биосинтеза адреналина и норадреналина 159 12. Какой гормон проявляет анаболическую активность Какой железой он вырабатывается 13. Какой гормон повышает кровяное давление в почках вследствие вызываемого им сужения почечных артерий 14. Напишите структурные формулы нижеперечисленных соединений а) кортикостерон, тестостерон, эстрадиол б) тирозин, адреналин, норадреналин в) тиронин, L-3, 5, 3 1 ‑ трийодтиронин, L- 3, 3 1 ‑ дийодгиронин; г) окситоцин, вазопрессин. 15. Осуществите нижеперечисленные превращения с использованием структурных формул всех компонентов с указанием ферментов а) тирозин → диоксифенилаланин → окситирамин → норадреналин → адреналин б) прогестерон → 17‑оксипрогестерон → андростендион → тестостерон в) холестерол → прогестерон → 11‑дезоксикортикостерон → кортикосте- рон → альдостерон. 160 Глава 8. Водно-солевой обмен Для нормальной жизнедеятельности организма наряду с белками, жирами, углеводами, витаминами необходимо поступление воды и минеральных веществ, которые являются также незаменимыми факторами питания. У взрослого человека вода составляет ⅔ массы тела. Содержание воды зависит от возраста, степени упитанности, функционального состояния организма. Различные органы и ткани отличаются по содержанию воды печень, мозг, кожа содержат 70 % воды, мышцы, сердце — 76–80 %, кости и жировая ткань содержат наименьший процент воды. Вода является идеальным растворителем для диссоциирующих веществ. В электрическом поле того или иного иона молекулы воды образуют регулярные структуры в соответствии с зарядом иона. Эта гидратная оболочка экранирует ион от ионов противоположного заряда. Вода имеет высокую константу диэлектрической проницаемости, те. вводе электростатическое притяжение двух противоположно заряженных ионов снижается примерно враз. Молекулы воды, находящиеся во внутренней сфере непосредственно около иона, практически иммобилизованы и перемещаются вместе с центральным ионом. Хорошо растворимы вводе и нейтральные соединения с несколькими гидроксильными группами (например, глицерин, глюкоза, поскольку они способны образовывать водородные связи с молекулами воды. Основными источниками поступления воды в организм являются питьевая вода (0,5–1,7 л, пищевая (0,8–1 л, эндогенная (0,2–0,3 л, образующаяся в организме в процессе биологического окисления и путем дегидратации. Потребность вводе у взрослого человека в среднем 30–40 г / кг массы тела в сутки, ау ребенка — в 3–4 раза выше. Общее количество воды, поступающее в организм и выводимое из него, составляет л. Это нормальный водный баланс. В выведении воды принимают участие почки, кожа, кишечник, легкие. Регуляция водного обмена осуществляется при помощи антидиуретического гормона (АДГ). Вводном обмене принимают участие ионы Na + , С , Mg 2+ , гидратирующие ткани, и ионы К, Са 2+ , дегидратирующие ткани, способствующие удалению воды из организма. Минеральные вещества поступают в организм с пищевыми продуктами и водой. Большинство солей легко всасывается кишечником и поступает в кровь, тканевые жидкости и ткань. Некоторые ионы задерживаются определенными тканями например, NaCl — в коже или под кожей, ионы Fe 2+ , Сu 2+ Со 2+ , М — в печени, I – — в щитовидной железе, Кв мышцах, Са 2+ , Mg 2+ , F – — в костной ткани. 161 Таблица 17. Вода и минеральные элементы 1 2 3 4 5 Мине- Среднее содер Основной источник Суточная по- Функция, местона ральные жание (г) в рас требность (г) хождение в организме вещества чете на массу человека (65 кг) НО 35 000–40 000 Напитки, вода в со- 900–1 200 Растворитель, составная ставе твердой пищи, часть клеток, диэлектрик, окислительные хладоагент, переносчик, процессы реагент биохимических реакций Макроэлементы Na 100 Поваренная соль 1,1 –3,3 Осморегуляция, мембранный потенциал, обмен минеральных веществ К 150 Овощи, фрукты, 1,9 –5,6 Мембранный потенциал зерновые метаболизм минеральных веществ Са 1 300 Молоко, молочные 0,8 Формирование костной продукты ткани, свертывание крови, сигнальное вещество Mg 20 Зеленые овощи 0,35 Формирование костной ткани, кофактор ферментов Cl 100 Поваренная соль 1,7 –5,1 Обмен минеральных веществ Р 650 Мясо, молоко, 0,8 Формирование костной овощи, зерновые ткани, энергетический обмен, обмен нуклеиновых кислот S 200 Аминокислоты 0,2 Обмен липидов, углеводов цис, мет) образование конъюгатов Микроэлементы Fe 4 –5 Мясо, печень, яйца 10 Гемоглобин, миоглобин, овощи, зерновые цитохромы, ферритин Zn 2 –3 Мясо, печень, 15 Цинксодержащие зерновые ферменты Mn 0,02 Многие пищевые 2,5 Ферменты продукты С 0,1 –0,2 Мясо, овощи, рыба 2 –3 Оксидазы фрукты Mo 0,02 Зерновые, орехи, 0,15 –0,5 Оксидоредуктазы бобовые С < 0,01 — 0,05 –0,2 Не определены 162 1 2 3 4 5 Se — Овощи, мясо 0,05 –0,2 Селенсодержащие ферменты I 0,03 Морская рыба, 0,15 Тироксин йодированная поваренная соль F Потребность Фторированная 0,0015 –0,004 Кости, зубная эмаль не определена питьевая вода, чай, молоко В организме человека около 65 минеральных элементов. Жизненно необходимые элементы подразделяются на макроэлементы (суточная потребность > 100 мг) и микроэлементы (суточная потребность < 100 мг. К макроэлементам относятся Na, К, Са, Mg, Cl, P, S, I. К жизненно важным микроэлементам относятся Fe, Zn, МС. Фтор (F) не принадлежит к этой группе, однако необходим для поддержания в здоровом состоянии костной и зубной ткани. Вопрос о принадлежности к жизненно важным микроэлементам V, Ni, Sn, В, Si остается открытым. Такие элементы принято называть условно эссенциальными. Количество минеральных веществ, абсорбированных из пищи, как правило, зависит от метаболических потребностей организма и состава пищевых продуктов. Дефицит минеральных веществ — явление нередкое и может возникать по различным причинам, например из‑за однообразного питания, нарушения усвояемости, при различных заболеваниях. Минеральные вещества в организме участвуют в поддержании кислотно- щелочного равновесия (буферные системы являются кофакторами ферментов, тем самым регулируют активность ферментов и обмен веществ выполняют опорную функцию (кости, скелет являются составной частью биологически активных веществ (йод в тиронинах, цинк в инсулине, железо в гемоглобине, цитохромах и т. д участвуют в нервно-мышечном возбуждении. Почти все минеральные элементы функционируют в организме как структурные компоненты и электролиты. Работа 35. Качественное определение неорганических соединений костной ткани В состав костной ткани входит вода (50 %), органические (28 %), неорганические (22 %) вещества. Среда неорганических веществ большую часть составляет фосфат кальция (85 %) ив значительно меньших количествах содержится карбонат кальция (10 %), фосфат магния (1,5 %), фторид кальция (0,3 %). Минеральные вещества распределены в органическом веществе костной ткани в виде тончайших включений. 163 Реактивы и оборудование Костная ткань кг костной ткани приливают 25 мл 0,5 % раствора серной кислоты и оставляют на сутки. Затем отфильтровывают. Фильтрат, в котором находятся неорганические вещества, используют для опыта оксалат аммония (конц молибденовый реактив (см. работу 21). Пробирки, пипетки, воронки, конические колбы. Ход работы А Открытие ионов кальция.В пробирку помещают мл фильтрата костной вытяжки, добавляют 3 капли насыщенного раствора оксалата аммония. Выпадает осадок оксалата кальция СаНРО 4 + (NH 4 ) 2 C 2 O 4 → СаС 2 О 4 ↓ + (NH 4 ) 2 HPO 4 Б Открытие ионов магния.Оксалат кальция,полученный в предыдущем опыте, отделяют фильтрованием. К фильтрату добавляют 3–4 капли концентрированного раствора аммиака. Выпадает осадок фосфата магний-аммония: MgHPO 4 + NH 4 OH → MgNH 4 PO 4 ↓ + Н В Открытие фосфорной кислоты.К нескольким миллилитрам профильтрованной вытяжки из костной ткани прибавляют 5–6 капель молибденового реактива и нагревают до кипения. Медленно образуется желтый осадок фосфоро-молибдата аммония 12(NH 4 ) 2 MoO 4 + Н 3 РО 4 + 21HNO 3 → (Р • 12МоО 3 ↓ + 21NH 4 NO 3 + Н Работа 36. Количественное определение кальция в сыворотке крови Кальций, содержащийся в виде солей в сыворотке крови, переводят в оксалат. При растворении оксалата кальция в серной кислоте освобождается эквивалентное количество щавелевой кислоты, которую оттитровывают раствором перманганата калия СаСl 2 + (NH 4 ) 2 C 2 O 4 → СаС 2 O 4 ↓ + 2NH 4 C1 СаС 2 O 4 + H 2 SO 4 → CaSO 4 ↓+ НС НС + КМ + 3H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + С + Н В норме содержание кальция в сыворотке крови составляет 4,2–5,2 мг / 100 мл (1,05–1,30 ммоль / л. Реактивы и оборудование Аммиак (2 %), оксалат аммония (насыщ.), серная кислота (5 %), перманганат калия (0,01 н, сыворотка крови. Центрифуга, баня водяная, микро бюретка на 2 мл, пипетки на 1 мл, колбы конические на 25 мл. Ход работы В одну центрифужную пробирку вносят мл сыворотки крови, в другую — 1 мл бидистиллированной воды (контроль. В обе пробирки наливают по 1 мл насыщенного раствора оксалата аммония и оставляют 164 стоять на 1 час. Затем проводят центрифугирование при 3 000 об. / мин. в течение минут. Сливают надосадочную жидкость, затем к осадку приливают по 2 мл 2 % раствора аммиака, взмучивают осадок и вновь центрифугируют. Осадок оксалата аммония удаляют многократной промывкой 2 % раствором аммиака (не менее 3 раз. Затем добавляют в каждую пробирку по 1 мл 5 % раствора серной кислоты. Содержимое пробирок перемешивают стеклянной палочкой, добиваясь полного растворения осадка. Количественно переносят содержимое пробирок в конические колбы на 25 мл, смывая подогретой 5 % серной кислотой. Горячий раствор титруют 0,01 н. раствором перманганата калия до появления слабо-розовой окраски, неисчезающей в течение 0,5–1 мин. Содержание калия рассчитывают по формуле C=0,2 • (V 1 –V 2 ) • 100, где С — содержание кальция (мг %); 0,2 — масса кальция (мг, соответствующая 1 млн. раствора КМ 4 ; V 1 — объем (млн. раствора КМ, израсходованного на титрование опытной пробы V 2 — объем (млн. раствора КМ, израсходованного на титрование контрольной пробы 100 — пересчет на 100 мл. Для пересчета в единицы СИ (ммоль / л) умножить полученное значение на коэффициент пересчета 0,2495. Работа 37. Определение хлоридов в крови В крови хлор находится в основном в виде хлорида натрия. Хлориды образуют с нитратом серебра нерастворимый хлорид серебра. Безбелковый фильтрат крови, содержащий хлориды, титруют 0,01 н. раствором нитрата серебра в присутствии 5 % раствора хромата калия. После осаждения всего хлора в виде хлорида серебра, прибавленная 1 капля нитрата серебра образует осадок хромата серебра кирпично-красного цвета NaCl + AgNO 3 → AgCl↓ + NaNO 3 AgNO 3 + K 2 Cr 2 O 4 →Ag 2 Cr 2 O 4 ↓ + 2KNO 3 Содержание хлоридов в крови составляет 295 мг / 100 мл (83,19 ммоль / л, в сыворотке крови — 95–103 ммоль / л. Реактивы и оборудование Сульфат цинка (0,45 %); гидроксид натрия (0,1 н хромат калия (5 %), 0,1 М раствор нитрата серебра отвешивают на аналитических весах 16,988 г нитрата серебра, помещают в мерную колбу на 1 л, растворяют в дистиллированной воде и доливают водой до метки. 0,01 н. раствор О готовят из 0,1 н. раствора непосредственно перед работой. Титр О устанавливают по 0,01 н. раствору NaCl (0,585 г NaCl растворяют в 1 л воды. Кровь или сыворотка. Микробюретки на 5 мл, воронки с ватой, конические колбы, микропипетки на 0,2 мл, пипетки на 1 и 5 мл, водяная баня (или термостат. 165 Ход работы В пробирки наливают по мл раствора сульфата цинка и по 1 млн. раствора щелочи. В две пробирки вносят по 0,1 мл крови или сыворотки крови, в две другие — 0,1 мл воды (контроль. Все четыре пробирки опускают в кипящую водяную баню на 3 минуты, образовавшийся осадок белков отфильтровывают через предварительно обработанную горячей водой вату. Осадок промывают 2 раза водой по 3 мл. К фильтрату прибавляют 2 капли 5 % раствора хромата калия и титруют 0,01 н. раствором нитрата серебра до едва заметного появления кирпично-красного осадка. Содержание хлоридов рассчитывают по формуле С = (V 1 –V 2 ) • 0,585 • 100 / 0,1, где С — содержание хлоридов (мг / 100 мл V 1 — количество 0,01 н. раствора О, пошедшего на титрование опытной пробы (мл V 2 — количество 0,01 н. раствора О, пошедшего на титрование контрольной пробы (мл 0,585 — масса хлорида натрия (мг, соответствующая 1 млн. раствора О 100 — пересчет на 100 мл 0,1 мл) — количество взятой сыворотки или крови. Для пересчета в единицы СИ (ммоль / л) умножить полученное значение на коэффициент пересчета 0,2820. Вопросы и задания для самопроверки 1. Почему вода является самым важным компонентом живых организмов 2. Какие свойства воды делают ее универсальным биорастворителем? 3. В каких органах и тканях ив каком количестве содержится вода в организме человека 4. Как называется вода, образующаяся в процессе обмена веществ в организме 5. Каковы биологические функции воды 6. Какие химические элементы называются биогенными Почему именно эти элементы стали биогенными Каково их положение в периодической системе Д. И. Менделеева 7. Какова классификация биогенных элементов 8. Почему минеральные элементы являются жизненно важными и необходимыми факторами питания 9. Какие минеральные соединения являются основой костной ткани у высших животных 10. Какова роль кальция в регуляции обмена веществ на метаболитном уровне 11. Какие катионы специфически влияют на отдачу воды клетками организма Приведите механизм этого процесса. 12. Какова роль магния в метаболизме Приведите примеры. 13. Какова роль фосфора в жизнедеятельности организмов Приведите примеры. 14. Цитохром с содержит 0,426 % железа. Рассчитайте минимальную молекулярную массу этого белка. 15. Объем влажной рибосомы из дрожжей равен 15 • 10 3 нм, а сухой — 5 • 10 нм. Рассчитайте содержание иммобилизованной воды в рибосоме. 166 ГЛАВА 9. ПИГМЕНТНЫЙ ОБМЕН Пигментный обмен представляет собой совокупность сложных окрашенных веществ в организме человека и животных. Наиболее хорошо известный пигмент крови — гемоглобин. Это сложный белок — хромопротеин, который состоит из белковой части, глобина, и простетической группы, представленной четырьмя гемами. Структура каждого гема хорошо изучена. Он состоит из четырех пиррольных ядер, связанных между собой метиновыми мостиками. В центре образованного пиррольными ядрами порфиринового кольца находится ион железа со степенью окисления 2. Разрушение эритроцитов начинается в микросомальной фракции ретику- лоэндотелиальной системы клеток печени, селезенки, костного мозга. После отделения глобина красный гем расщепляется гем-оксигеназой с помощью кислорода и НАДФН на ионы двухвалентного железа, оксид углерода и зеленый биливердин. Далее биливердин восстанавливается до оранжевого билирубина. Для дальнейшего разрушения билирубин транспортируется кровью в печень при помощи альбумина. В печени билирубин дважды конъюгирует- ся с активированной глюкуроновой кислотой (УДФ-GlcUA), катализируемый УДФ-глюкуронозилтрансферазой. Глюкуроновая кислота присоединяется к пропионатным боковым цепям билирубина сложноэфирными связями. Образующийся диклюкуронид билирубина переносится в желчь путем активного транспорта против градиента концентрации. В кишечнике конъюгат билирубина снова частично расщепляется бактериальной глюкуронидазой. Свободный билирубин постепенно восстанавливается до бесцветного уробилиногена и стеркобилиногена, которые далее окисляются кислородом воздуха до уробилина и стеркобилина. Эти конечные продукты метаболической трансформации желчных пигментов в кишечнике окрашены в цвета от оранжевого до желтого. Они выделяются по большей части с калом, а в меньшей степени резорбируются. Наряду с гемоглобином, по аналогичному пути разрушаются группы гема и у других гемсодержащих белков (миоглобина, цитохрома, каталазы, пероксидазы. Однако их вклад в образование желчных пигментов составляет лишь от 10 до 15 %. Один из важных субъективных признаков нарушения пигментного обмена появление желтухи, которое отмечается при уровне билирубина в крови мкмоль / ли более. Причинами гипербилирубинемии могут быть 1) усиление гемолиза эритроцитов, 2) нарушение функции печеночных клеток, 3) задержка оттока желчи. Повышение содержания общего и связанного билирубина в крови, а также наличие его в моче являются диагностическими и прогностическими показателями. 167 168 Для определения содержания билирубина в сыворотке (плазме) крови используют в основном химические и физико-химические методы исследования, среди которых выделяют колориметрические, спектрофотометрические, хроматографические и другие. В клинико-лабораторной практике наиболее широко используемым способом определения общего, свободного и связанного билирубина является метод Йендрашека — Грофа, который был выбран в качестве унифицированного. Принцип метода сводится к тому, что в процессе взаимодействия сульфаниловой кислоты с азотокислым натрием образуется диазофенилсульфоновая кислота, которая, реагируя с конъюгированным билирубином сыворотки, дает красное окрашивание. По интенсивности окрашивания судят о концентрации прямого билирубина. Работа 38. Определение содержания билирубина и его фракций в сыворотке крови колориметрическим диазометодом по Йендрашику — Клеггорну — Грофу) Принцип метода. При взаимодействии сульфаниловой кислоты с азотистокислым натрием образуется диазофенилсульфоновая кислота, которая, реагируя со связанным билирубином сыворотки, дает розово-фиолетовое окрашивание. По интенсивности его судят о концентрации билирубина, вступающего впрямую реакцию. При добавлении к сыворотке крови кофеинового реактива свободный билирубин переходит в растворимое диссоциированное состояние, благодаря чему он также вызывает розово-фиолетовое окрашивание раствора со смесью диазореактивов. По интенсивности последнего фотометрически определяют концентрацию общего билирубина. По разнице между содержанием общего и связанного билирубина находят количество свободного. Реактивы и оборудование Кофеиновый реактив 5 г чистого кофеина, 7,5 г бензойно-кислого натрия |