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: 25 из 38

Тема 11.3.
Неорганические вещества крови.
Кислотно-основное состояние

Актуальность

Кровь занимает особое место в метаболизме благодаря ряду специфических функций, принадлежащих ее химическим компонентам. Незаменима роль крови в газообмене и регуляции кислотно-основного состояния организма, нарушения которых часто встречаются в клинической практике.

Цель

Изучение кислотно-основного состояния крови и механизмов ее обеспечения.

Вопросы для самоподготовки

1. 
   Электролиты плазмы крови:
   

• 
  макроэлементы: натрий, калий, кальций, фосфор, железо, хлор. Каково их распределение и значение в организме? Укажите нормальные концентрации в плазме крови. От каких факторов зависит их концентрация в плазме крови?
  
• 
  микроэлементы: йод, медь, цинк, кобальт, селен. Назовите примеры участия этих элементов в обмене веществ.
  

2. 
   Механизм транспорта углекислого газа. В каком виде переносится углекислый газ? Роль карбоангидразы. Роль эритроцита в изменении концентрации бикарбонат-ионов плазмы.
   
3. 
   Механизм транспорта кислорода. Как кислород связывается с гемоглобином? Кривая насыщения гемоглобина кислородом или диссоциации гемоглобина.
   
4. 
   Схема реакций, происходящих в эритроците в капиллярах легких и капиллярах тканей.
   
5. 
   Показатели кислотно-основного состояния. Их нормальные величины (см. Приложение 3).
   
6. 
   Химические механизмы регуляции кислотно-основного состояния. Каким образом работают буферные системы крови – фосфатная, белковая, бикарбонатная, гемоглобиновая? Химические реакции.
   
7. 
   Характеристика физиологических систем компенсации нарушения кислотно-основного состояния – роль легких, почек, печени и костной ткани. Каким образом они работают?
   
8. 
   Влияние секреции желудка и поджелудочной железы на кислотно-основное состояние организма. Роль печени.
   
9. 
   Основные виды нарушений кислотно-основного состояния – респираторный (дыхательный) ацидоз и алкалоз, метаболический ацидоз и алкалоз, причины, их вызывающие. Изменение показателей кислотно-основного состояния при данных нарушениях. Способы компенсации нарушений.
   
10. 
    Причины сдвигов кислотно-основного равновесия при нижеперечисленных состояниях, способы их химической и физиологической компенсации:
    

    сахарный диабет, пневмония, тканевая гипоксия, отравление этанолом, неукротимая рвота, диарея, приступ бронхиальной астмы, хронический бронхит,

    хроническая почечная недостаточность (снижение функции почек), черепно-мозговая травма с возбуждением дыхательного центра, подъем высоко в горы, правожелудочковая сердечная недостаточность.

11. 
    Определение буферной емкости крови. Принцип метода. Клинико-диагностическое значение и нормальные показатели.
    
12. 
    Определение рН мочи. Клинико-диагностическое значение и нормальные показатели.
    
13. 
    Принцип количественного определения содержания ионов фосфора в сыворотке крови и моче. Клинико-диагностическое значение и нормальные показатели.
    
14. 
    Изучение содержания ионов кальция в сыворотке крови и моче. Принцип метода. Клинико-диагностическое значение и нормальные показатели.
    
15. 
    Определение концентрации ионов хлора в сыворотке крови и моче. Клинико-диагностическое значение и нормальные величины.
    

ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТИВНЫХ СООБЩЕНИЙ

1. 
   Сочетанные нарушения кислотно-основного состояния. Методы определения показателей КОС в клинико-лабораторной практике.
   

Лабораторная работа 1

Определение буферной емкости сыворотки крови
титрометрическим методом

Сила буферных систем определяется их буферной емкостью, т.е. количеством молей кислоты или основания, которое необходимо добавить к буферному раствору, чтобы сместить его активную реакцию на единицу.

Принцип

Для определения буферной емкости сыворотки в отношении кислых продуктов ее титруют кислотой с индикатором метилоранж.

Для определения буферной емкости в отношении щелочных продуктов пробу сыворотки титруют щелочью с индикатором фенолфталеином.

Материал исследования

Сыворотка крови.

Реактивы

1) 0,1М р-р HCl, 2) 0,1М р-р NaOH, 3) 0,5% спиртовый р-р метилоранжа, 4) 0,5% спиртовый р-р фенолфталеина.

Проведение анализа

1. В коническую колбу вносят 1 мл сыворотки крови, 2-3 капли 0,5% спиртового раствора метилоранжа. В сыворотке крови (так как рН выше 4,5) метилоранж окрашивается в желтый цвет. Содержимое колбы титруют из бюретки 0,1 М раствором HCl до изменения цвета индикатора на красный. Отмечают объем, пошедший на титрование.

2. В коническую колбу вносят 1 мл сыворотки крови, 2-3 капли 0,5% спиртового раствора фенолфталеина. В сыворотке крови (при рН ниже 8,2) смесь остается бесцветной. Содержимое колбы титруют из бюретки 0,1М раствором NaOH до слабо-розового окрашивания. Отмечают объем, пошедший на титрование.

Расчет

Рассчитывают отношение количества мл соляной кислоты, идущего на титрование, к количеству мл раствора NaOH.

Нормальные величины

Кислота : щелочь = 20 : 1

Клинико-диагностическое значение

Возрастание соотношения в пользу HCl (увеличение ее затрат) свидетельствует о недостаточности кислых веществ в крови и состоянии алкалоза. Увеличение количества израсходованного раствора NaOH свидетельствует об избытке кислых эквивалентов в крови и состоянии ацидоза.

Виды нарушений кислотно-основного состояния

Выделяют четыре основных вида нарушений кислотно-основного состояния: респираторный ацидоз и алкалоз, метаболический ацидоз и алкалоз. Дополнительно среди этих нарушений обычно различают острые и хронические, компенсированные и декомпенсированные состояния.

Изменение показателей кислотно-основного состояния при ацидозе и алкалозе отражено в таблице (   увеличение,    снижение).

Тип нарушения		рН	рСО2	Избыток оснований	[HCO3–]
Метаболи­ческий	ацидоз		Норма (или )*		
	алкалоз		Норма (или )*		
Респира­торный	ацидоз			Норма (или )**	Норма (или )**
	алкалоз			Норма (или )**	Норма (или )**
Примечание * При метаболических нарушениях изменение рСО2 является компенсаторным. ** При респираторных нарушениях сдвиги избытка оснований и [HCO3–] являются компенсаторными.

Метаболический ацидоз – самая частая и тяжелая форма нарушения кислотно-основного состояния. В основе его лежит накопление в организме нелетучих кислых продуктов (молочная,  оксимасляная и ацето­уксусная кислоты и т.п.) вследствие следующих причин:

• 
  избыточное образование органических кислот – декомпенсированный сахарный диабет (кетоацидоз), врожденные нарушения метаболизма, голодание и гипоксия (лактацидоз), общий наркоз, отравление этанолом, метанолом, заболевания печени, легочная и сердечная недостаточность, нарушения кровообращения, инфекции, анемии;
  
• 
  нарушение выведения кислых продуктов – при острой и хронической почечной недостаточности, сопровождающейся задержкой ионов NH₄⁺, SO₄^2-, HPO₄^2-;
  
• 
  потеря бикарбоната при почечной канальцевой недостаточности или диарее;
  
• 
  избыточное введение кислот с токсичными жидкостями или при отравлении лекарственными препаратами.
  

Респираторный ацидоз – характеризуется увеличением концентрации углекислоты и повышением парциального давления СО₂ в крови выше 50 мм рт.ст.

• 
  высокая концентрация СО₂ во вдыхаемом воздухе;
  
• 
  недостаточность легочной вентиляции – угнетение дыхательного центра, стеноз дыхательных путей, отеки гортани, хронический бронхит, уменьшение активной массы легких.
  

Метаболический алкалоз – состояние дефицита водородных ионов в крови в сочетании с избытком оснований. Часто сопровождается снижением концентрации калия в крови. Причинами являются:

• 
  потеря HCl при рвоте;
  
• 
  потеря Н⁺ в почках,
  
• 
  избыток минералокортикоидов;
  
• 
  дефицит К⁺;
  
• 
  накопление бикарбонатов при передозировке нейтрализующих ацидоз препаратов.
  

Респираторный алкалоз – характеризуется снижением рСО₂ ниже 36 мм рт.ст. и повышением рН выше 7,50 при неадекватно высокой легочной вентиляции по сравнению с продукцией углекислоты в организме. Причинами являются:

• 
  возбуждение дыхательного центра – опухоль, черепно-мозговая травма, энцефалит;
  
• 
  гипервентиляция при гипоксии – горная болезнь, пониженное содержание О₂ во вдыхаемом воздухе.
  

Оформление работы

Указывают принцип метода, ход работы, нормальные величины и результаты исследования, отмечают клинико-диагностическое значение показателя и делают выводы о возможной патологии.

Лабораторная работа 2

Определение рН мочи

Принцип

Определение проводится с помощью индикаторной бумаги или диагностических полосок, имеющих тест-зону для определения рН. Зона индикации диагностических полосок содержит смешанный кислотно-основной индикатор с переходом оранжевой окраски в желтую и далее в зеленую до появления синего цвета в диапазоне рН 5,0-9,0.

Материал исследования

Моча.

Проведение анализа

Не прикасаясь руками к зоне индикации, из пенала упаковки берут полоску и погружают на 1-2 секунды в исследуемую мочу. Капли мочи удаляют, проведя полоской по краю сосуда. Полоски оставляют в горизонтальном положении. Через 1 минуту по цветной шкале на упаковке определяют величину рН.

Нормальные величины

Моча

5,0-6,5

Влияющие факторы

При преимущественно белковом питании реакция мочи кислая, при растительной диете – щелочная. Кислая реакция мочи обусловлена, прежде всего, ионами Н₂РО₄^– и NH₄⁺, а щелочная – ионами НСО₃^–.

Клинико-диагностическое значение

Резко кислая реакция мочи наблюдается при лихорадочных состояниях, сахарном диабете, голодании и т.д. Щелочная реакция мочи отмечается при циститах и пиелитах, сильной рвоте, введении бикарбоната натрия и употреблении щелочных минеральных вод.

Кислотность мочи определяет возможность образования тех или иных типов мочевых камней. Мочекислые камни (уратные) чаще всего образуются при рН ниже 5,5, оксалатные – при рН 5,5-6,0, кальций-фосфатные – при рН 7,0 7,8.

Оформление работы

Указывают принцип метода, ход работы, нормальные величины и результаты исследования, отмечают клинико-диагностическое значение показателя и делают выводы о возможной патологии.

Лабораторная работа 3

Определение концентрации неорганических фосфатов
в сыворотке крови и моче

Принцип

Фосфорная кислота сыворотки крови в кислой среде реагирует с ванадатом и молибдатом аммония с образованием фосфорно-ванадиево-молибде­новой кислоты желтого цвета. Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации неорганического фосфора в пробе и определяется фотометрически.

Материал исследования

Сыворотка крови. Моча, разведение 1:5.

Реактивы

1) 10% трихлоуксусная кислота, 2) рабочий раствор, содержащий 1 ммоль/л аммония молибдата и 1 ммоль/л аммония ванадата.

Стандартный раствор KH₂PO₄, 2,5 ммоль/л.

Проведение анализа

	Опыт 1, мл	Опыт 2, мл	Стандарт, мл
Сыворотка Моча, разведение 1:5 Стандартный раствор Дист. вода ТХУ	0,2 –– –– 0,6 0,8	–– 0,2 –– 0,6 0,8	— –– 0,2 0,6 0,8
	Через 5 8 минут пробы фильтруют или центрифугируют 10 минут при 1500 об/мин
Супернатант Рабочий раствор	0,8 1,0	0,8 1,0	0,8 1,0
	Перемешивают. Через 20 минут измеряют оптическую плотность опытных проб и стандарта против воды при длине волны 670 нм (красный светофильтр)

Расчет

Концентрация фосфатов сыворотки, ммоль/л =

Концентрация фосфатов мочи, ммоль/сут = , где

Е_ОП — оптическая плотность пробы, Е_СТ — оптическая плотность стандарта, С_СТ — концентрация стандартного раствора, 5 – разведение мочи, Д – величина диуреза (1300-1500 мл/сут).

Нормальные величины

Сыворотка		0,81-1,48 ммоль/л
Моча		25,8 48,4 ммоль/сут

Практическое значение

Концентрация фосфатов в сыворотке крови и моче прежде всего зависит от функции паращитовидных и щитовидных желез, функции почек, регулирующего влияния кальцитриола.

Сыворотка

Гиперфосфатемия наблюдается при почечной недостаточности, гипертиреозе, гипопаратиреоидизме, акромегалии, заживлении костных переломов, метастазах в кости, передозировке витамина D, остром дыхательном ацидозе, может быть при миеломной болезни.

Снижение концентрации фосфатов отмечается при инфузии глюкозы и гиперинсулинизме, так как инсулин способствует транспорту фосфора в клетки; диабетическом кетоацидозе, так как глюкозурия повышает экскрецию фосфатов с мочой; гипокалиемии, гиперпаратиреозе, при рахите и остеомаляции, остром алкоголизме, синдроме мальабсорбции.

Моча

Выделение фосфатов возрастает при ускорении катаболических процессов в организме – гипертиреоз, менингит, диабетический кетоацидоз, лейкоз, нарушение функции почек.

Снижение концентрации в моче отмечается при туберкулезе, гипофункции паращитовидных желез.

Оформление работы

Указывают принцип метода, ход работы, нормальные величины и результаты исследования, отмечают клинико-диагностическое значение показателя и делают выводы о возможной патологии.

Лабораторная работа 4

Определение концентрации кальция
в сыворотке крови и моче

Принцип

В кислой среде ионы кальция взаимодействуют с индикаторным реактивом арсеназо-III с образованием комплекса малинового цвета. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации ионов кальция в пробе и определяется колориметрически.

Материал исследования

Сыворотка крови. Моча.

Реактивы

1) Рабочий реагент, содержащий арсеназо III в ацетатном буфере.

Стандартный раствор кальция углекислого, 2,5 ммоль/л.

Проведение анализа

	Опыт 1, мл	Опыт 2, мл	Контроль, мл
Сыворотка Моча Стандартный раствор Рабочий реагент	0,01 — –– 1,0	0,01 –– 1,0	— –– 0,01 1,0
	Тщательно перемешивают. Измеряют оптическую плотность опытных и стандартной проб против воды при длине волны 650-670 нм (красный светофильтр)

Расчет

Концентрация кальция сыворотки, ммоль/л =

Концентрация кальция мочи, ммоль/сут = , где

Е_ОП – оптическая плотность пробы, Е_СТ – оптическая плотность стандарта, С_СТ – концентрация стандартного раствора,
Д – величина диуреза (1300-1500 мл/сут).

Нормальные величины

Сыворотка	2,0-2,6 ммоль/л
Моча	2,5-7,5 ммоль/сут

Клинико диагностическое значение

Сыворотка

Увеличение концентрации общего кальция крови наблюдается при идиопатической чувствительности к витамину D, гиперпаратиреозе, злокачественных опухолях с поражением и без поражения костей, тиреотоксикозе, акромегалии, лейкозах, миеломной болезни, ацидозе.

Гипокальциемия выявляется при гипотиреозе, хронической почечной недостаточности, нарушении всасывания, гиповитаминозе D, остром панкреатите, прогрессирующей остеомаляции, сепсисе (выход через нарушенную систему микроциркуляции), алкоголизме, циррозе печени, гипоальбумин­емии, остром алкалозе (усиление связывания кальция с белками).

Моча:

Содержание кальция возрастает при метастазах рака или саркомы в кости и при состояниях организма, сопровождающихся гиперкальциемией.

Cнижение отмечается при всех случаях снижения содержания кальция в сыворотке, при нефрозах, остром нефрите, дефиците витамина D.

Оформление работы

Указывают принцип метода, ход работы, нормальные величины и результаты исследования, отмечают клинико-диагностическое значение показателя и делают выводы о возможной патологии.

Лабораторная работа 5

Колориметрический метод определения
хлоридов в сыворотке крови и моче

Принцип

В присутствии ионов хлора в кислой среде тиоцианат ртути образует тиоцианат-ионы, образующие окрашенный комплекс с ионами железа Fe³⁺. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации хлорид-ионов в пробе и определяется колориметрически.

Материал исследования

Сыворотка крови. Моча, разведение 1:2.

Реактивы

1) Рабочий реагент, содержащий 2,0 ммоль/л тиоцианата ртути Hg(SCN)₂, 30,0 ммоль/л нитрита железа Fe(NO₃)₃, 4,0 ммоль/л азотной кислоты HNO₃.

Стандартный раствор NaCl, 100 ммоль/л.

Проведение анализа

	Опыт 1, мл	Опыт 2, мл	Контроль, мл
Сыворотка Моча, разведение 1:2 Раствор NaCl Рабочий реагент	0,01 — –– 2,0	0,01 –– 2,0	— –– 0,01 2,0
	Тщательно перемешивают. Через 5 минут измеряют оптическую плотность опытных и стандартной проб против воды при длине волны 490 нм (синий светофильтр)

Расчет

Концентрация хлоридов сыворотки, ммоль/л =

Концентрация хлоридов мочи, ммоль/сут = , где

Е_ОП — оптическая плотность пробы, Е_СТ — оптическая плотность стандарта, С_СТ — концентрация стандартного раствора, 2 – разведение мочи, Д – величина диуреза (1300-1500 мл/сут).

Нормальные величины

Сыворотка Моча

97-108 ммоль/л 120-240 ммоль/сут

Клинико диагностическое значение

Сыворотка

Повышение концентрации ионов хлора наблюдается при обезвоживании, вызванном недостаточным поступлением жидкости, при заболеваниях почек, декомпенсации сердца, гипервентиляции (респира­торный алкалоз), гипофункции коры надпочечников.

Снижение выявляется при обезвоживании в результате потерь жидкости (рвота, понос, интенсивное потоотделение), при стенозе привратника, почечном диабете, желудочной гиперсекреции, недостаточности коры надпочечников, увеличении объема внеклеточной жидкости, инфекционных заболеваниях и других патологических состояниях. Любая значительная гипохлоремия может привести к компенсационному повышению фракций остаточного азота из за стремления организма сохранить постоянство осмотического давления.

Моча

Концентрация ионов хлора нарастает при недостаточности коры надпочечников, нефритах, применении диуретиков.

Уменьшение их концентрации отмечается при большой потере хлора через желудочно кишечный тракт, голодании, синдроме Иценко Кушинга, при сильном потоотделении.

Оформление работы

Указывают принцип метода, ход работы, нормальные величины и результаты исследования, отмечают клинико-диагностическое значение показателя и делают выводы о возможной патологии.

Тестовые задания

Выберите один правильный ответ.

1. 
   Гипоальбуминемия возникает вследствие
   

1) обезвоживания организма

2) инфекционных заболеваний

3) отравления токсинами

4) нарушения усвоения белка

2. 
   Функцией альбуминов является
   

1) транспорт эндогенных метаболитов

2) участие в иммунных реакциях

3) участие в свертывании крови

4) регуляция белкового обмена

3. 
   В наибольшем количестве железо в организме человека находится в составе
   

1) гемоглобина

2) ферритина

3) гемосидерина

4) трансферрина

4. 
   Наибольшая концентрация ферритина наблюдается в
   

1) печени

2) эритроцитах

3) желудке

4) почках

5. 
   Наибольший токсический эффект билирубин оказывает на
   

1) гепатоциты

2) нервные клетки

3) мышечные клетки

4) спленоциты

6. 
   Для гемолитической желтухи характерно в крови
   

1) повышение концентрации прямого билирубина

2) увеличение количества желчных кислот

3) накопление непрямого билирубина

4) повышение концентрации гемоглобина

7. 
   Артериальная кровь человека в норме имеет величину рН
   

1) 6,35-7,45

2) 7,35-7,45

3) 7,00-7,25

4) 6,85-7,15

8. 
   Причиной метаболического ацидоза является
   

1) повышение вязкости крови

2) снижение концентрации углекислоты

3) усиление аммониегенеза

4) гипервентиляция легких

9. 
   Развитие метаболического ацидоза может быть связано с
   

1) сильной рвотой

2) использованием гипокалиемических диуретиков

3) накоплением бикарбонат-ионов

4) интенсивной мышечной работой

10. 
    Развитие метаболического алкалоза может быть связано с
    

1) гемолитической анемией

2) интенсивной рвотой

3) сахарным диабетом

4) гипервентиляцией легких

Ситуационные задачи

1. Из биохимической лаборатории принесли два анализа содержания белка в крови: 30 г/л и 100 г/л, которые были сделаны у двух больных – ребенка с обширными ожогами и мужчины с гипоацидным гастритом, панкреатитом (воспалением поджелудочной железы). Укажите больных, которым принадлежат эти анализы. Обоснуйте вывод.

2. У больного выявлено значительное увеличение остаточного азота крови. Можно ли на основании этого анализа говорить о заболевании почек.

3. У больного затруднено дыхание, оно становится поверхностным, рН крови 7,31, рСО₂ равен 52 ммоль/л, показатель [HCO₃^–] равен 37 ммоль/л, щелочной резерв увеличен. Какой вид нарушения кислотно-основного состояния имеется у больного? Укажите механизмы компенсации.
Раздел 12.
Биохимия почек и печени