Практикум по бх. Практикум по биологической химии Для студентов лечебного и педиатрического

• Название: Практикум по биологической химии Для студентов лечебного и педиатрического
• Анкор: Практикум по бх.doc
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 5.3 Mb.
• Имя файла: Практикум по бх.doc
• Тип: Практикум; #885
• страница: 15 из 38

Тема 8.1.
Строение и внешний обмен углеводов.
Обмен гликогена

Актуальность

В организме человека и животных углеводы играют важную роль и выполняют разнообразные функции: 1) служат источником энергии, обеспечивая до 67% суточного энергопотребления организма; 2) являются пластическим материалом клеток; 3) используются в качестве исходных продуктов для синтеза липидов, белков и нуклеиновых кислот; 4) углеводные компоненты входят в состав иммуноглобулинов и т.д. К заболеваниям, связанным с патологией углеводного обмена, относятся сахарный диабет, гликогенозы, мукополисахаридозы, галактоземии, фруктоземии, интолерантность к лактозе и сахарозе.

Цель

Изучение переваривания углеводов в пищеварительном тракте. Изучение обмена гликогена – энергетического резерва организма.

Ознакомление на практике с особенностями переваривания целлюлозы и крахмала в желудочно-кишечном тракте. Приобретение практических навыков по проведению качественного анализа мочи на присутствие глюкозы при помощи цветных реакций.

Вопросы для самоподготовки

1. 
   Биологическая роль углеводов. Суточная потребность в углеводах у взрослых и детей. Пищевые продукты – источники углеводов.
   
2. 
   Классификация углеводов в зависимости от количества мономеров в молекуле (моно-, ди-, олиго- и полисахариды), в зависимости от числа углеродных атомов (триозы, тетрозы, пентозы, гексозы) и по положению карбонильной группы (альдозы и кетозы).
   
3. 
   Структура и функции представителей углеводов:
   

• 
  моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза, глицеральдегид, диоксиацетон),
  
• 
  дисахаридов (мальтоза, лактоза, сахароза, целлобиоза),
  
• 
  полисахаридов (крахмал, гликоген, целлюлоза).
  

4. 
   Производные моносахаридов. Что такое сиаловые кислоты? Химическая формула N ацетилнейраминовой кислоты.
   
5. 
   Сложные углеводы – гликозаминогликаны. Строение гиалуроновой и хондроитинсерной кислот, их биологическая роль. Строение и роль гликопротеинов.
   
6. 
   Переваривание углеводов в ротовой полости и кишечнике. Характеристика ферментов переваривания:  амилаза ротовой полости, ферменты панкреатического сока ( амилаза, олиго-1,6-глюкозидаза), ферментные комплексы тонкого кишечника, отвечающие за гидролиз дисахаридов (сахаразо-изомальтазный, гликоамилазный,  гликозидазный).
   
7. 
   Возрастные особенности переваривания и всасывания углеводов. Биохимические причины непереносимости сахарозы и лактозы у детей.
   
8. 
   Причины непереваривания целлюлозы в желудочно-кишечном тракте человека. Роль целлюлозы в пищеварении человека.
   
9. 
   Транспорт моносахаридов через клеточные мембраны.
   
10. 
    Пути превращения глюкозы в клетке. Источники глюкозы в клетке. Фосфорилирование глюкозы, роль реакции.
    
11. 
    Превращение фруктозы в глюкозу. Пути метаболизма фруктозы. Каково значение фруктозы в обмене веществ плода и новорожденных? Эссенциальная фруктозурия.
    
12. 
    Роль галактозы в организме. Превращение галактозы в глюкозу. Галактоземия, молекулярные причины, клинические проявления и основы лечения.
    
13. 
    Синтез гликогена из глюкозо-6-фосфата (гликогеногенез). Распад гликогена до глюкозо-6-фосфата (гликогенолиз). Особенности обмена гликогена в печени и мышцах при некоторых физиологических состояниях (потребление пищи, голодание, мышечная активность).
    
14. 
    Регуляция ферментов обмена гликогена – гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы.
    

• 
  гормональная – влияние адреналина и глюкагона (аденилатциклазный механизм, роль цАМФ и протеинкиназы А); роль инсулина и участие фосфодиэстеразы в снижении концентрации цАМФ в клетке.
  
• 
  аллостерическая регуляция активности гликогенфосфорилазы при участии АМФ;
  
• 
  кальций-зависимая активация киназы фосфорилазы гликогена.
  

15. 
    Генетические нарушения распада гликогена: печеночные, мышечные и смешанные гликогенозы. Что такое агликогеноз?
    
16. 
    Особенности обмена углеводов в печени. Участие глюкокиназы и глюкозо-6-фосфатазы в обеспечении роли печени по поддержанию постоянной концентрации глюкозы в крови.
    
17. 
    Углеводы – лекарственные препараты (глюкоза, гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, декстраны, гепарин, сердечные гликозиды).
    
18. 
    Качественные реакции на глюкозу (реакции Троммера и Фелинга). Принцип методов.
    
19. 
    Практическое исследование переваривания углеводов в желудочно-кишечном тракте, принцип метода.
    

ТЕмы ДЛЯ РЕФЕРАТИВНЫХ СООБЩЕНИЙ

1. 
   Сиаловые кислоты. Гликозаминогликаны (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, дерматансульфат, кератансульфат, гепарин). Их характеристика: строение, биологическая роль. Использование в медицине.
   
2. 
   Фруктоза: ее значение в обмене плода и новорожденных. Химизм процессов обмена фруктозы. Нарушения обмена фруктозы: эссенциальная фруктоземия, наследственная непереносимость фруктозы.
   

Лабораторная работа 1

Обнаружение глюкозы в моче

В клинической практике для определения глюкозы в моче пользуются реакциями Троммера и Феллинга.

Реактивы

1) 1% р-р глюкозы, 2) 1% р-р CuSO₄; 3) 10% р-р NaOH; 4) реактив Фелинг I, содержащий NaOH, 5) реактив Фелинг II, содержащий раствор CuSO₄.

Материал исследования

Моча нормальная и моча с глюкозой.

Реакция Троммера

Принцип

Реакция основана на способности глюкозы восстанавливать при нагревании в щелочной среде гидроксид меди (II) Cu(OH)₂ голубого цвета в гидроксид меди (I) CuOH желтого цвета и закись меди Cu₂O красного цвета.

Проведение анализа

	Контроль, капли	Опыт 1, капли	Опыт 2, капли
1% раствор глюкозы Нормальная моча Моча с глюкозой 10% р-р NaOH 1% р-р CuSO4	5 — — 15 5	— 5 — 15 5	— — 5 15 5
	Пробы одновременно нагревают в кипящей водяной бане до появления окраски как минимум в одной из проб

Нормальные значения

Моча отсутствие

Реакция Фелинга

Принцип

Реакция Фелинга основана на том же принципе, что и реакция Троммера. Отличие и преимущество этой реакции заключаются в том, что Фелинг для стабилизации катионов Cu²⁺ предложил прибавлять сегнетовую соль, которая препятствует выпадению черного осадка CuO при нагревании, искажающего полученные результаты.

Проведение анализа

Проводят соответственно таблице:

	Контроль, капли	Опыт 1, капли	Опыт 2, капли
Раствор глюкозы Нормальная моча Моча с глюкозой Раствор Фелинг I Раствор Фелинг II	5 — — 2 2	— 5 — 2 2	— — 5 2 2
	Пробы одновременно нагревают в кипящей водяной бане до появления окраски как минимум в одной из проб

Нормальные значения

Моча отсутствие

Клинико-диагностическое значение

Глюкозурии могут быть физиологическими и патологическими. К физиологическим относятся алиментарная глюкозурия, глюкозурия беременных и нейрогенная глюкозурия стрессовых состояний.

Патологическая глюкозурия возникает чаще всего в результате выраженной гипергликемии при патологических изменениях в поджелудочной железе (острый панкреатит, сахарный диабет), надпочечниках ("бронзовый" или стероидный диабет), также при тиреотоксикозе, акромегалии, инфаркте миокарда, кровоизлияниях во внутренние органы, отравлениях морфином, фосфором, при острых инфекциях.

Поражение почечных канальцев и отсутствие реабсорбции глюкозы также приводят к глюкозурии.

Оформление работы

Работу записывают в виде таблицы. По результатам анализа делается вывод о способности данных методов выявлять глюкозу в жидкости.

Исследуемый материал	Реакция	Результат
Нормальная моча Моча с глюкозой

Лабораторная работа 2

Исследование влияния амилазы слюны
на крахмал и целлюлозу

Крахмал является гомополисахаридом, состоящим из амилопектина и  амилозы. В  амилозе остатки глюкозы связаны между собой  (14) глико­зидными связями, в амилопектине –  (14) глико­зид­ными связями и  (16) глико­зидными связями. Целлюлоза является гомополисахаридом, в котором остатки глюкозы связаны между собой только  (14) гликозид­ными связями.

Фермент  амилаза гидролизует только  (14) гликозидные связи.

Принцип

В пробу вносят биологическую жидкость (источник ферментов) и предполагаемый субстрат (крахмал и целлюлоза). О протекании гидролиза субстрата можно судить по появлению характерной окраски при проведении реакции Троммера (см. "Лабораторная работа 1").

Положительная реакция Троммера свидетельствует о наличии в среде продуктов гидролиза – мальтозы или глюкозы. Отрицательная реакция свидетельствует об отсутствии продуктов гидролиза и неоптимальных условиях для работы фермента.

Материал исследования

1) 1% р-р крахмала, 2)1% водная суспензия целлюлозы.

Реактивы

1) Желудочный сок; 2) 5% р-р панкреатина; 3) слюна, разведение (1:5); 4) 1% р-р CuSO₄; 5) 10% р-р NaOH.

Проведение анализа

1. Готовят пробы соответственно таблице:

N пробы	Раствор крахмала, мл	Суспензия целлюлозы, мл	Слюна (1:5), мл	Желудочный сок, мл	Панкреатин, мл
1 2 3 4 5 6 7 8	1,0 1,0 1,0 1,0 –– –– –– ––	–– –– –– –– 1,0 1,0 1,0 1,0	1,0 –– 1,0 –– 1,0 –– 1,0 ––	–– 1,0 1,0 –– –– 1,0 1,0 ––	–– –– –– 2,0 –– –– –– 2,0

2. Для протекания реакции пробирки выдерживают при 37С в течение 30 минут.

3. После инкубации содержимое каждой пробирки анализируют на присутствие продуктов расщепления полисахарида с помощью реакции Троммера.

4. Для этого в каждую из 8 пробирок добавляют по 15 капель 10% раствора NaOH и по 5 капель 1% раствора CuSO₄. Ставят все пробирки в кипящую водяную баню и кипятят в течение 1 минуты. Появление красного осадка оксида меди (I) указывает на положительную реакцию Троммера в присутствии мальтозы.

Примечание: возможная окраска пробирок 4 и 8 в розово-фиолетовый цвет обусловлена биуретовой реакцией на белки препарата панкреатина. Желтый цвет в пробе 8 может быть вызван наличием глюкозы в ткани поджелудочной железы, из которой приготовлен панкреатин.

Оформление работы

Указывают принцип метода и ход работы. Результаты оформляют в виде таблицы. Делают вывод об особенностях переваривания крахмала и целлюлозы в пищеварительном тракте.

N пробы	Субстрат	Ферменты, присутствую­щие в пробе	Условия работы фермента (рН)	Результаты