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: 21 из 38

Тема 10.1.
Механизмы передачи гормонального сигнала.
Классификация гормонов. Гормоны гипофиза.
(семинар)

Актуальность

Одной из особенностей живых организмов является их способность сохранять постоянство гомеостаза при помощи механизмов саморегуляции, в осуществлении которых одно из главных мест принадлежит гормонам. Влияние гормонов на клетки осуществляется через особые механизмы, нарушение которых ведет к недостаточности или изменению эффекта гормона. Для правильной оценки причин возникновения гормональных заболеваний необходимо знание механизмов передачи гормонального сигнала в клетку.

Изменение эндокринной регуляции при недостаточном или избыточном синтезе гормонов приводит к нарушениям процессов обмена в организме. В клинике широко используют гормоны и гормональные препараты для лечения эндокринных и неэндокринных заболеваний.

Цель

Изучение механизмов действия белковых и пептидных гормонов, гормонов производных аминокислот, стероидных гормонов.

Вопросы для самоподготовки

1. 
   Принципы регуляции обменных процессов. Иерархия регуляторных систем организма. Роль гипоталамуса и гипофиза.
   
2. 
   Механизм обратной отрицательной связи в регуляции образования и действия гормонов.
   
3. 
   Общие биологические признаки гормонов. Классы гормонов в соответствии с химическим строением, биологическими функциями и принадлежности к эндокринным железам.
   
4. 
   Характеристика трех мембранных механизмов передачи гормонального сигнала в клетки-мишени:
   

• 
  рецептор, обладающий ферментативной активностью (схематично на примере рецептора инсулина),
  
• 
  рецептор, образующий ионный канал (схематично на примере рецептора ацетилхолина),
  
• 
  передача гормонального сигнала с использованием G белков (аденилациклазный, кальций-фосфолипидный механизмы). Укажите компоненты передающей системы, отметьте роль активирующей и ингибирующей  субъединицы G белка. Какие гормоны используют эти механизмы?
  

5. 
   Гуанилатциклазный механизм передачи сигнала. Общая характеристика этого механизма.
   
6. 
   Строение и источники вторичных посредников передачи гормонального сигнала: цАМФ, цГМФ, инозитолтрифосфат (ИФ₃), диацилглицерол (ДАГ), ионы Са²⁺.
   
7. 
   Характеристика цитозольного механизма передачи гормональных сигналов в клетки-мишени. Гормоны, действующие посредством этого механизма.
   
8. 
   Гормоны гипоталамуса (либерины и статины).
   
9. 
   Гормоны – производные проопиомеланокортина.
   
10. 
    Характеристика гормонов гипофиза (соматотропный гормон, вазопрессин, окситоцин, липотропный гормон, меланоцитстимулирующий гормон) по плану:
    

• 
  название,
  
• 
  химическая природа,
  
• 
  место синтеза,
  
• 
  регуляция синтеза и секреции гормона,
  
• 
  органы-мишени,
  
• 
  локализация рецепторов в клетке и механизм действия,
  
• 
  влияние на обмен углеводов, белков, липидов, минеральных веществ, воды – реакции и ферменты, чувствительные к действию гормона,
  
• 
  гипофункция и гиперфункция гормона, их причины и основные клинические проявления.
  

ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТИВНЫХ СООБЩЕНИЙ

1. 
   Влияние токсинов возбудителей холеры и дифтерии на деятельность аденилатциклазного механизма в пораженной клетке.
   
2. 
   Механизмы и уровни регуляции функций эндокринных желез, нарушение этих механизмов, последствия.
   
3. 
   Окситоцин – гормон межчеловеческих взаимоотношений?
   
4. 
   Гуанилатциклаза, виды, регуляция, способы передачи гормонального сигнала. Гормоны, использующие гуанилатциклазный механизм.
   
5. 
   Роль оксида азота (NO) в регуляции деятельности клеток в норме и патологии. Участие оксида азота в действии лекарств.
   
6. 
   Гормонозависимая индукция и репрессия синтеза белка. Особенности рецептора и гормонорецепторного комплекса, их действие. Гормоночувствительный элемент ДНК.
   

Тема 10.2.
Гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной
поджелудочной и паращитовидной желез

Актуальность

Гормоны гипоталамуса и гипофиза регулируют рост и функцию других эндокринных желез или оказывают влияние на метаболические реакции в тканях-мишенях. Задняя доля гипофиза секретирует гормоны, регулирующие водный баланс и выброс молока из лактирующей молочной железы. Выпадение функции передней доли гипофиза (пангипопитуитаризм) приводит к атрофии щитовидной железы, коры надпочечников и половых желез.

Гормоны щитовидной железы играют важную роль в регуляции общего метаболизма, развития и дифференцировки тканей. Гормоны. регулирующие гомеостаз кальция, вырабатываются в паращитовидной и щитовидной железах и обеспечивают поддержание концентрации кальция в плазме крови в очень узких пределах.

Гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон играют первостепенную роль в гомеостазе глюкозы крови, влияя на обмен углеводов и липидов в печени и жировой ткани.

Цель

Изучение влияния белковых и пептидных гормонов на обмен углеводов, липидов, белков, воды и минеральных веществ.

Приобретение навыков проведения качественных реакций для обнаружения инсулина и тиреоидных гормонов.

Вопросы для самоподготовки

1. 
   Классы гормонов в соответствии с химическим строением, биологическими функциями и принадлежностью к эндокринным железам.
   
2. 
   Гормоны гипоталамуса (либерины и статины).
   
3. 
   Характеристика гормонов гипофиза – соматотропный гормон, вазопрессин, окситоцин, адренокортикотропный, липотропный и меланоцитстимулирующий гормоны, лактотропный, фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны по плану:
   

• 
  название,
  
• 
  химическая природа,
  
• 
  регуляция синтеза и секреции гормона,
  
• 
  органы-мишени,
  
• 
  локализация рецепторов в клетке и механизм действия,
  
• 
  влияние на обмен углеводов, белков, липидов, минеральных веществ, воды – реакции и ферменты, чувствительные к действию гормона,
  

4. 
   Причины и метаболические последствия гипофункции антидиуретического гормона (несахарный диабет). Какие клинические проявления заболевания отмечаются? В чем проявляется гиперфункция вазопрессина?
   
5. 
   Характеристика нарушений, связанных с соматотропином: гипофизарный нанизм, акромегалия, гигантизм. Каковы причины и метаболические нарушения? Клинические проявления заболеваний.
   
6. 
   Характеристика гормонов тиреоидной функции: тиреолиберин. тиреотропный гормон, три- и тетрайодтиронины. Химическая структура тироксина и трийодтиронина, их органы-мишени, локализация рецепторов в клетке и механизм действия. Влияние на обмен углеводов, белков, липидов. Ферменты, чувствительные к действию гормона. Причины гипо- и гиперфункции щитовидной железы. Метаболические нарушения и клинические проявления заболеваний.
   
7. 
   Характеристика кальцитонина и паратгормона по плану:
   

• 
  название,
  
• 
  химическая природа,
  
• 
  регуляция синтеза и секреции гормона,
  
• 
  органы-мишени,
  
• 
  локализация рецепторов в клетке и механизм действия,
  
• 
  влияние на обмен минеральных веществ.
  

8. 
   Как эффект кальцитонина и паратгормона сочетается с действием кальцитриола (производное витамина D)?
   
9. 
   Характеристика гормонов поджелудочной железы – глюкагона и инсулина по плану:
   

• 
  название,
  
• 
  химическая природа,
  
• 
  регуляция синтеза и секреции гормона,
  
• 
  органы-мишени,
  
• 
  локализация рецепторов в клетке и механизм действия,
  
• 
  влияние на обмен углеводов, белков, липидов – реакции и ферменты, чувствительные к действию гормона.
  

10. 
    Типы сахарного диабета. Причины абсолютной и относительной инсулиновой недостаточности. Метаболические нарушения при разных видах сахарного диабета, их клинические проявления, основы лечения.
    
11. 
    Проведение качественных реакций на инсулин.
    
12. 
    Проведение качественных реакций на тироксин.
    
13. 
    Составьте таблицу для гормонов гипофиза, гормонов тиреоидной функции и гормонов паращитовидной и поджелудочной желез по приведенной схеме:
    

Название и химическая природа	Место синтеза	Регуляция действия гормонов	Органы-мишени	Локализация рецепторов, механизм действия	Влияние на обмен				Гипо- и гиперфункция гормонов
					углеводов	белков	липидов	минеральных веществ и воды

ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТИВНЫХ СООБЩЕНИЙ

1. 
   Мелатонин, место синтеза, химическая природа, влияние на метаболизм в норме и патологии. Возможность использования мелатонина в клинической практике.
   
2. 
   Нарушения функции соматотропного гормона. Молекулярные причины. Клинические проявления заболеваний, их диагностика. Основы лечения.
   
3. 
   Несахарный диабет, его виды. Молекулярные механизмы. Метаболические нарушения. Клинические симптомы. Основы лечения.
   
4. 
   Причины недостаточности функции щитовидной железы. Симптомы, клинические проявления у детей и взрослых. Основы лечения. Роль гипофункции щитовидной железы в репродуктивном здоровье женщины.
   

Лабораторная работа 1

Качественные реакции на инсулин

Принцип

Инсулин является простым белком и дает характерные качественные реакции на белок: биуретовую, ксантопротеиновую, Фоля и др. Эти реакции не специфичны.

Материал исследования

Раствор инсулина.

Реактивы

1) Реактив Фоля, содержащий 5% раствор (CH₃COO)₂Pb и 30% раствор NaOH, 2) 0,5% р-р нингидрина, 3) 30% р-р NaOH, 4) 10% р-р NaOH, 5) 5% р-р Pb(CH₃COO)₂, 6) 5% р-р нитропруссида натрия, 7) конц. HNO₃, 8) 5% р-р CuSO₄.

Проведение анализа

В пробирки наливают по 5 капель раствора инсулина и проделывают качественные реакции на белок.

Реакция на пептидную связь

Для обнаружения пептидной связи в инсулине используется универсальная биуретовая реакция.

Принцип

Пептидная группа образует в щелочной среде с ионами Сu²⁺ комплексное соединение фиолетового цвета с красным или синим оттенком в зависимости от числа пептидных связей. Интенсивность окрашивания пропорциональна количеству пептидных групп.

Проведение анализа

В пробирку с 5 каплями раствора инсулина вносят 3 капли 10% раствора NаОН и 1 каплю 5% раствора CuSО₄.

Реакция для обнаружения  аминогрупп

Для обнаружения  аминогрупп, содержащихся в аминокислотах, и концевых  аминогрупп инсулина используется нингидриновая реакция.

Принцип

При нагревании белка с нингидрином происходят окислительное отщепление  аминогрупп и восстановление нингидрина. Восстановленный нингидрин реагирует с аммиаком и другой молекулой окисленного нингидрина с образованием комплекса сине-фиолетового цвета.

Проведение анализа

5 капель раствора инсулина смешивают с 5 каплями 0,5% раствора нингидрина. Пробирки нагревают и кипятят до появления сине-фиолетового окрашивания.

Реакция на ароматические аминокислоты

Для обнаружения ароматических аминокислот (фенилаланин, тирозин, триптофан) используется ксантопротеиновая реакция.

Принцип

Ароматическое кольцо при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образует динитросоединение желтого цвета.

Проведение анализа

К 5 каплям 1% раствора инсулина добавляют 2 капли конц.HNO₃ и осторожно нагревают. Наблюдают за появлением желтого окрашивания, при отсутствии желтого цвета еще добавляют 1-2 капли конц.HNO₃. При добавлении избытка 30% раствора NаОН окраска переходит в оранжевую.

Реакции на серосодержащие аминокислоты

Принцип

Сульфгидрильные группы в инсулине подвергаются щелочному гидролизу, в результате чего происходит отщепление серы в виде сульфида натрия Na₂S, который вступает в дальнейшие реакции:

• 
  реакция Фоля – Na₂S с ацетатом свинца Pb(CH₃COO)₂ дает черный или бурый осадок сульфида свинца;
  
• 
  реакция с нитропруссидом – Na₂S дает с нитропруссидом натрия соединение, окрашенное в красно-коричневый цвет.
  

Проведение анализа

5 капель раствора инсулина и 5 капель 30% раствора NaOH кипятить 1 2 минуты. Разделить содержимое на 2 части для реакций "а" и "б".

а) Реакция Фоля

К 5 каплям гидролизата добавляют 1 каплю раствора уксусно-кислого свинца и нагревают до кипения. Отмечают появление бурого или черного осадка.

б) Реакция с нитропруссидом

К 5 каплям гидролизата добавляют 2-3 капли раствора 5% натрия нитропруссида. Отмечают появление красно-коричневого окрашивания.

Оформление работы

Отмечают принцип методов, регистрируют результаты анализа и делают вывод о наличии инсулина в исследуемом материале.

Лабораторная работа 2

Качественная реакция на тироксин

Реактивы

1) 10% р-р NaOH, 2) 10% р-р Н₂SO₄, 3) 2% р-р KJ, 4) 10% р-р NaHCO₃, 5) 1% р-р крахмала, 6) лакмусовая бумага, 7) 0,5% спиртовый р-р фенолфталеина.

Материал исследования

Таблетки тиреоидина.

Проведение анализа

1. Гидролиз тиреоидина (выполняет лаборант):

В ступку помещают 10 таблеток тиреоидина и тщательно растирают. Растертую массу пересыпают в колбу для гидролиза, добавляют 20 мл 10% раствора NaHCO₃. Колбу с обратным холодильником помещают на асбестовую сетку и содержимое колбы кипятят точно 15 минут (с момента закипания) при умеренном нагревании.

2. Обнаружение йода в гидролизате тиреоидина:

Для обнаружения йода в гидролизате в пробирку наливают 24 капли гидролизата тиреоидина, прибавляют 3 капли 1% раствора крахмала, 1 каплю 0,5% спиртового раствора фенолфталеина, 4 капли 2% раствора KJ и 10-15 капель 10% раствора Н₂SO₄ до прекращения выделения пузырьков углекислого газа и появления синего окрашивания.

Оформление работы

Отмечают принцип методов, регистрируют результаты анализа и делают вывод о наличии тироксина в исследуемом материале.