Ганеева Л. А., Зайнуллин ли, Абрамова З. И
 Скачать 5.05 Mb.
|
|
Ход работы Мышечную ткань(свежую)измельчают при охлаждении,за тем 2–3 г ее растирают с кварцевым песком, добавив 5–7 мл воды, в фарфоровой ступке. Полученную мышечную кашицу фильтруют через двойной слой марли. Фильтрат кипятят 1 минуту, охлаждают, затем фильтруют через влажный бумажный складчатый фильтр. В три пробирки наливают по 5 мл 1 % раствора фенола и по каплям прибавляют 1 % раствор хлорида железа (III) до появления интенсивного фиолетового окрашивания (реактив Уффельмана). Затем в одну пробирку приливают 1 мл 0,5 % раствора молочной кислоты, во вторую — вытяжку из мышечной ткани, а в третью — 1 мл дистиллированной воды (контроль. Содержимое пробирок перемешивают. Наблюдают переход фиолетового окрашивания впервой и второй пробирках в зеленовато-желтый, в третьей — цвет раствора не меняется. 129 Вопросы и задания для самопроверки 1. Каково биологическое значение фосфорилирования свободных моносахаридов Напишите уравнение реакции фосфорилирования глюкозы при участии АТФ. 2. Какой процесс называется гликолизом Напишите суммарные уравнения аэробного гликолиза и анаэробного спиртового и молочнокислого брожения. 3. В чем состоит различие между гликолизом и гликогенолизом? Приведите схемы этих процессов. 4. Какие реакции гликолиза связаны с процессом субстратного фосфорилирования Напишите уравнения этих реакций. 5. Каково значение дихотомического и апотомического путей распада глюкозо-6‑фосфата в обмене веществ 6. Какие ферменты катализируют превращение глюкозо-1‑фосфат → глюкозо-6‑фосфат → фруктозо-6‑фосфат → фруктозо-1,6‑дифосфат? Напишите уравнения реакций, протекающих по приведенной выше схеме. 7. Почему при исчерпании запаса неорганического фосфата прекращается процесс брожения, даже если еще не использована вся глюкоза Укажите, какой гексозодифосфат накапливается при брожении, если ингибировать фермент альдолазу. 8. Какие конечные продукты образуются при аэробном гликолизе, спиртовом и молочнокислом брожении, окислительном декарбоксилировании пирува-та? Напишите структурные формулы этих веществ. 9. Каков механизм действия и структура пируватдегидрогеназного комплекса Приведите уравнения реакций с написанием структурных формул всех компонентов. 10. Напишите уравнения реакций с использованием структурных формул всех компонентов, назовите ферменты, катализирующие процессы, протекающие по приведенным ниже схемам а) фруктозо-1,6‑дифосфат → А+Б; б) 3‑фосфоглицерат → 2‑ фосфоглицерат → 2‑фосфоснолпируват → енол-пируват → пируват; в) пируват ↔ лактат г) пируват → А → этанол. 11. В цикле ди- и трикарбоновых кислот (цикл Кребса) для расщепления аце- тил-КоА используются ферменты цитратсинтаза, аконитаза, изоцитратде- гидрогеназа, α-кетоглутаратдегидрогеназа, сукцинил-КоА-синтетаза, сук-цинилдегидрогеназа, фумараза, малатдегидрогеназа. а) Напишите уравнения реакций, катализируемых каждым из этих ферментов. б) Для каждого из этих ферментов укажите, к какому типу принадлежит катализируемая ими реакция. 130 в) Напишите суммарное уравнение химического баланса цикла лимонной кислоты. 12. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса) часто рассматривают как основной путь аэробного метаболизма, то есть как кислородзависимый процесс расщепления. Однако нив одной из реакций цикла кислород не принимает участия в качестве реагента. Почему же тогда этот путь является аэробным, а не анаэробным 13. Рассчитайте число молекул АТФ, образующихся при полном окислительном расщеплении одной молекулы указанных ниже веществ до диоксида углерода и воды а) фруктозо-6‑фосфат; б) ацетил-КоА; в) глицераль- 3‑ фосфат; г) глюкоза. 14. Во что обходится организму хранение глюкозы в форме гликогена Напишите ряд последовательных реакций и суммарную реакцию, которые позволяют определить число молекул АТФ, расходуемых на превращение цитоплазматического глюкозо-6‑фосфата в гликоген и гликогена обратно в глюкозо-6‑фосфат. Какую часть это число составляет от максимального числа молекул АТФ, образующегося при полном расщеплении глюкозо- 6‑ фосфата? 15. В процессе гликолиза на 1 моль глюкозы высвобождается 199 080 Дж при спиртовом брожении на 1 моль распавшейся глюкозы высвобождается 235 620 Дж. В каждом случае 61 200 Дж высвободившейся энергии запасается в макроэргических связях 2 моль АТФ. Рассчитайте коэффициенты полезного действия спиртового брожения и гликолиза. 131 ГЛАВА 6. ЛИПИДЫ Липиды объединяют большую и относительно разнородную группу веществ, содержащихся в животных и растительных тканях, нерастворимых вводе и растворимых в малополярных органических растворителях (ацетоне, бензоле, хлороформе, петролейном эфире. Общее в строении липидов — это присутствие в их молекулах одновременно полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) группировок. Это придает им сродство как к воде, таки к неводной фазе. Липиды относятся к биофильным веществам, что позволяет им осуществлять свои функции на границе раздела фаз. Липиды — наиболее важный из всех питательных веществ источник энергии. В количественном отношении липиды — основной энергетический резерв организма. В основном жир содержится в клетках в виде жировых капель, которые служат метаболическим топливом. Липиды окисляются в митохондриях с образованием большого количества АТФ. Ряд липидов принимает участие в образовании клеточных мембран, те. выполняет структурные функции. Типичными мембранными липидами являются фосфолипиды, гликолипиды, холестерин. Жировые отложения в подкожной ткани и вокруг различных органов обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Как основной компонент клеточных мембран липиды изолируют клетку от окружающей среды и за счет своих гидрофобных свойств обеспечивают формирование мембранных потенциалов. Некоторые липиды выполняют в организме специальные функции. Стероиды, эйкозаноиды и некоторые метаболиты фосфолипидов выполняют сигнальные функции. Они служат в качестве гормонов витаминов медиаторов и вторичных переносчиков.Отдельные липиды выполняют роль «якоря», удерживающего на мембране белки и другие соединения. Некоторые липиды являются кофакторами, принимающими участие в ферментативных реакциях. 132 Липиды делят на омыляемые и неомыляемые в зависимости от их способности к гидролизу с образованием в щелочной среде солей высших карбоновых кислот, те. мыл. Неомыляемые липиды однокомпонентны в том смысле, что представляют собой производные одного негидролизирующегося класса соединений. Омыляемые липиды могут состоять из двух, трех компонентов и более. ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ Жиры — сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных карбоновых кислот (ВЖК). Соединения с одним остатком жирной кислоты относятся к группе моноацилглицеридов. Путем последующей этерификации этих соединений можно перейти к диацил- и триацилглицеридам. Так как молекулы жиров не несут заряда, эту группу веществ называют нейтральными жирами. Углеродные атомы неэквивалентны. При введении одного заместителя в группу —СН 2 ОН центральный атом углерода становится асимметричным. Три остатка жирной кислоты могут различаться как по длине цепи, таки по числу двойных связей. Жиры, экстрагированные из биологического материала, всегда представляют собой смесь близких по свойствам веществ, различающихся только остатками жирных кислот. В пищевых жирах чаще всего содержатся пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая кислоты. Остатки ненасыщенных ВЖК обычно находятся в положении С глицерина. Триацилглицерины, выделенные из разных органов одного итого же организма, могут значительно различаться по составу. В частности, в подкожных жирах больше насыщенных, а в жирах печени ненасыщенных кислот. 133 Консистенция жира обусловлена наличием в нем предельных и непредельных кислот. Животные жиры (сало) содержат значительное количество насыщенных кислот, благодаря чему они при комнатной температуре твердые. Температура плавления триацилглицеринов повышается с увеличением числа и длины остатков насыщенных кислот. Жиры, в состав которых входят ненасыщенные кислоты, при обычной температуре жидкие (масло. В жире человека, плавящемся при 15 С (при температуре тела он жидкий, содержится 70 % олеиновой кислоты. Физико-химические свойства жиров определяются входящими в них жирными кислотами. Качество и чистота жиров характеризуются рядом констант плотностью, температурой плавления и застывания, числом омыления, йодным, кислотным, перекисным числами. Жиры способны вступать вовсе химические реакции, свойственные сложным эфирам. Наибольшее значение имеет реакция омыления, которая может происходить как при ферментативном гидролизе, таки при действии щелочей. Работа 28. Физико-химические свойства жиров Реактивы и оборудование Растительное масло сало сливочное масло прогорклый жир этанол хлороформ диэтиловый эфир бензол желчь яичный белок (1 %); карбонат натрия (1 %); 1 % раствор мыла гидроксид калия (50 % спиртовой раствор гидроксид натрия (10 %); гидроксид калия (0,5 Ми М фенолфталеин (1 % спиртовой раствор соляная кислота (0,5 М ледяная уксусная кислота свежеприготовленный насыщенный раствор йодида калия тиосульфат натрия (0,005 Мин крахмал (1 %); йод (0,1 н. спиртовой раствори н. хлороформный раствор. Весы аналитические, штативы с пробирками, пипетки градуированные на 1, 5, 10, 20 мл, бюретки на 25 мл, микробюретки, обратные воздушные холодильники с притертыми пробками, водяные бани. А. Растворимость и эмульгирование жиров Характерным свойством жиров является их хорошая растворимость во многих органических растворителях и нерастворимость их вводе. При смешивании жиров с водой образуются эмульсии, стойкость которых зависит от среды, в которой она образуется. Наличие вводе эмульгаторов (мыла, желчных кислот, карбонатов) делает эмульсии более стойкими. Образование эмульсий обусловлено тем, что в поверхностный водный слой, окружающий жировые капли, устремляются поверхностно-активные частицы желчных кислот, мыла, карбонатов, которые обволакивают капельки жира и препятствуют их слиянию. В желудочно-кишечном тракте эмульгаторами являются соли желчных кислот, белки, фосфолипиды. 134 Ход работы А В четыре пробирки помещают по мл растительногомасла, затем в первую добавляют 5 мл воды, во вторую — 5 мл спирта, в третью — 5 мл бензола, в четвертую — 5 мл хлороформа. Содержимое всех пробирок энергично встряхивают. Впервой пробирке масло и вода быстро разделяются на два слоя, во второй — образуется мутный раствор, вследствие плохой растворимости масла в спирте, в третьей и четвертой — образуются прозрачные растворы. Б Берут пять пробирок.В первую пробирку наливают мл воды,во вторую мл желчи, в третью — 1 мл 1 % раствора белка, в четвертую — 1 мл 1 % раствора мыла, в пятую — 1 мл 1 % раствора карбоната натрия. Вовсе пробирки добавляют 5 капель растительного масла, содержимое всех пробирок энергично встряхивают и оставляют на 5 минут. Во всех пробирках, кроме первой, образуются эмульсии. Отмечают различия стойкости эмульсий. Б. Гидролиз жира и обнаружение продуктов гидролиза Гидролиз жиров занимает особое место среди реакций, характерных для триацилглицеринов. Сего помощью устанавливают их строение. Гидролиз — первая стадия утилизации и метаболизма пищевых жиров в организме. Расщепление жиров, входящих в состав пищи, происходит у человека и млекопитающих преимущественно в верхних отделах тонкого кишечника, где имеются благоприятные условия для эмульгирования жиров. Наиболее мощное эмульгирующее действие на жиры оказывают натриевые соли желчных кислот. Гидролиз эмульгированных триацилглицеринов под действием панкреатической липазы происходит постадийно: сначала быстро гидролизуются сложноэфирные связи Си С, а потом медленно идет гидролиз 2‑моноацил-глицерина: Таким образом, основными продуктами, образующимися при распаде жиров в кишечнике, являются моноацилглицерины, жирные кислоты, глицерин. В промышленности гидролиз жиров осуществляют либо под действием перегретого пара, либо при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот и щелочей. Наибольшее значение имеет омыление жиров, так как в этой реакции образуются мыла — соли высших жирных кислот. 13 5 Ход работы 1. В колбу емкостью мл помещают мл растительного масла, добавляют 20 мл 50 % спиртового раствора гидроксида калия или гидроксида натрия, содержимое тщательно перемешивают. Колбу с обратным воздушным холодильником нагревают на кипящей водяной бане 30–60 минут до образования однородного раствора. Конец гидролиза устанавливают следующим образом каплю гидролизата помещают на поверхность воды в стаканчике. Если не образуется жирных пятен, гидролиз завершен. К полученному гидролизату добавляют 10 мл дистиллированной воды и открывают глицерин и жирные кислоты. 2. В пробирку наливают 2–3 мл гидролизата, добавляют равный объем 10 % раствора гидроксида натрия и 3–5 капель 2 % раствора сульфата меди. Содержимое пробирки тщательно перемешивают. Наблюдают образование синей окраски в результате образования глицерата меди. 2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 3. В пробирку наливают 2 мл гидролизата и добавляют равный объем 10 % раствора серной кислоты и помещают в кипящую водяную баню до образования на поверхности раствора жирного слоя высших карбоновых кислот. R 3 —COONa + H 2 SO 4 = R—COOH + NaHSO 4 В пробирку наливают 2 мл гидролизата, добавляют 1 мл 10 % раствора хлорида кальция. Пробирку встряхивают. Наблюдается появление осадка — нерастворимой кальциевой соли высших жирных кислот. 2R—COONa + СаС1 2 = (R—COO) 2 Ca↓ + 2NaCl 136 В. Определение числа омыления Числом омыления называется количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации всех жирных кислот, содержащихся в 1 г жира как свободных, таки входящих в состав триацилглицеринов. Число омыления для различных жиров колеблется в пределах 200–300 мг например, для сливочного масла — 216–240 мг, свиного сала — 195–203 мг, оливкового масла — 185–196 мг. Ход работы В колбу помещают г масла,вливают20 мл М спиртового раствора гидроксида калия, соединяют с обратным холодильником и помещают на 40–50 минут в кипящую водяную баню. Тоже самое проделывают с контрольной колбой, в которой масло заменено 1 мл воды (контроль. По истечении времени колбы охлаждают, добавляют по 4 капли фенолфталеина, по 10 мл воды, перемешивают и титруют 0,5 М раствором соляной кислоты до исчезновения окраски. По разности титрования контрольной и опытной колб рассчитывают число омыления ЧО = (V 1 – V 2 ) • 28,5 / m, где V 1 — количество 0,5 М раствора соляной кислоты, израсходованное на контрольное титрование (мл, V 2 — тоже на опытное титрование 28,5 — количество гидроксида калия, эквивалентное 1 мл 0,5 М раствора соляной кислоты (мг m — навеска масла (г. Г. Определение кислотного числа Кислотностью жира, или кислотным числом, называется число миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. При длительном хранении масла наблюдается гидролиз триацилглицеринов, который приводит к накоплению свободных жирных кислот, тек возрастанию кислотности. Повышенная кислотность жира указывает на снижение его качества. Ход работы Берут две конические колбы на мл:в первую помещают г свежего масла, во вторую — 1 г прогорклого масла. В каждую колбу наливают по 1 мл смеси эфира и спирта (1:1), тщательно перемешивают до полного растворения масла. Затем добавляют 1–2 капли фенолфталеина и оттит ровывают 0,1 М спиртовым раствором гидроксида калия до слабо-розового окрашивания (окраска не должна исчезать в течение 1 минуты. Кислотное число вычисляют по формуле КЧ = V • 5,61 / m, где V — объем 0,1 М раствора КОН, израсходованного на титрование (мл 5,61 — количество КОН (мг, эквивалентное 1 мл 0,1 мл раствора КОН m — навеска жира (г. Сравнить кислотное число свежего и прогорклого жиров. 137 Д. Определение эфирного числа Эфирным числом называется число миллиграммов гидроксида калия, образующихся при омылении триацилглицеринов, содержащихся в 1 г жира. Это число определяют как разницу между числом омыления данного жира и его кислотным числом ЭЧ = ЧО – КЧ. Е. Определение перекисного числа Окислительные процессы с участием липидов и их структурных компонентов достаточно разнообразны. В частности, окисление ненасыщенных триа- цилглицеринов при хранении за счет кислорода воздуха, сопровождаемое гидролизом, является частью процесса, известного как прогоркание жира. Ненасыщенные кислоты и липиды с остатками ненасыщенных кислот в мягких условиях окисляются, образуя гликоли, а в жестких условиях с разрывом углерод-углеродных связей окисляются, образуя соответствующие кислоты. Пероксидное окисление жиров — наиболее важная из окислительных реакций. Она является основной причиной повреждения клеточных мембран. Пероксидное окисление представляет собой типичный свободно- радикальный цепной процесс, инициирующийся радикалами НО или НО 2 • Перекисное число служит показателем окислительного изменения жира. Перекисным числом называется число миллилитров раствора тиосульфата натрия, которое необходимо для титрования свободного йода, который выделится при окислении йодида калия пероксидной группировкой 1 г жира. Перок- сидные группировки жира в кислой среде способны реагировать с йодидом калия, с выделением свободного йода. Выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 → 2NaI + Na 2 S 4 O 6 По количеству тиосульфата натрия, затраченному на связывание йода, вычисляют перекисное число. Поскольку возможно образование йода при окислении йодида калия кислородом воздуха, необходимо проводить контрольные пробы. 138 Ход работы Берут две конические колбы емкостью мл:в первую колбу помещают навеску 1 г прогорклого жира, во вторую — 1 мл воды (контроль. Затем в обе колбы прибавляют по 5 мл ледяной уксусной кислоты, по 6 мл хлороформа и по 1 мл свежеприготовленного насыщенного раствора йодида калия. Содержимое колб интенсивно встряхивают в течение 6 минут, затем титруют 0,005 М раствором тиосульфата натрия, добавляя 10 капель 1 % раствора крахмала в качестве индикатора. Перекисное число вычисляют по формуле |