Методички педфака на весенний семестр 2014. Структура и свойства белков. Методы выделения и очистки белков. Нарушения белкового состава сыворотки крови
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
Тема. Регуляция активности ферментов. Ферменты в медицинской практике. Цели занятия. Профессиональные. 1. Изучить механизм действия ферментов. 2. Изучить механизмы, лежащие в основе активации и ингибиции ферментов. 3. На основе полученных знаний понять принципы и возможности использования ферментов в медицинской практике. Воспитательные. 1. Уметь пользоваться литературой. 2. Уметь выбрать в литературных источниках ключевое звено. Значение темы: Энзимы – высокоспециализированные белки, исполняющие роль биокатализаторов химических реакций. Почти все они функционируют внутриклеточно, за исключением ферментов органов пищеварения и отдельных энзимов плазмы крови. В настоящее время клиническая энзимология развивается по трем направлениям: энзимодиагностика, энзимотерапия и использование регуляторов активности ферментов как лекарственных препаратов. Хронометраж практического занятия: 1. Вводная беседа. Тестирование исходного уровня знаний — 20 мин. 2. Практическая часть. Обсуждение теоретического материала по теме — 60 мин 3. Разбор ситуационных задач — 25 мин 4. Контроль усвоения темы — 20 мин. 5. Подведение итогов и задание к следующему занятию — 10 мин. Продолжительность занятия — 3 часа Методическое и материально-техническое оснащение (таблицы, варианты иммобилизационных и сенсорных ферментов, видеофрагменты) Содержание темы:Ферменты. Механизмы активации ферментов и виды активации. Механизмы ингибиции ферментов. Виды ингибиторов. Локализация ферментов и понятие об органоспецифических ферментах. Изоферменты. Понятие об энзимодиагностике. Применение ферментов в практической медицине. Базисные знания: понятие о строении клетки и функции ее различных органелл. Студент должен уметь: определить органопринадлежность фермента на примере трансаминаз, кислой и щелочной фосфатаз и на примере изоферментов ЛДГ и креатинкиназы (КК). Учебная карта занятия: Вводная беседа о роли ферментов в диагностике и лечении. Вопросы для вводного контроля: 1. Организация химических реакций в организме. (пространственная: цитозоль, митохондрии и т.д., органоспецифичность). 2. Типы метаболических путей. (линейный, разветвленный, циклический, спиральный). 3. Общие неспецифические принципы механизма регуляции активности ферментов. (количество фермента, температурный оптимум, количество субстрата) 4. Аллостерическая регуляция активности фермента. 5. Зависимость активности ферментов от конформации белков. 6. Ингибиторы ферментов. Виды ингибиции. 7. Обратимое и необратимое ингибирование. 8. Конкурентное ингибирование. 9. Специфическое и неспецифическое ингибирование. 10. Понятие о сигнальных ферментах. 11. Понятие об изоферментах. Значение изоферментов в клинике. 12. Изоферменты ЛДГ и их роль в диагностике. 13. Локализация изоферментов ЛДГ. 14. Органоспецифичность трансаминаз и роль в диагностике заболеваний печени и сердца. 15. Значение определения ферментов с целью прогноза и лечения. 16. Заместительные ферменты. Теоретическая часть. 1. Ферментная карта клетки. Компартментализация. Распределение ферментов в клетках и тканях. 2. Типы метаболических путей. 3. Мультиферментные комплексы. Что это такое и зачем нужно. (ПДГ, α-КДГ, пальмитоилсинтаза). 4. Общие неспецифические принципы механизма регуляции активности фермента ферментов. (белок-белковые взаимодействия, присоединение регуляторных белков, ассоциация – диссоциация протомеров, фосфорилирование – дефосфорилирование, ограниченный протеолиз) 5. Пути активации ферментов. (отщепление олигопептида от профермента, образование S–S-связей, делая доступным активный центр, образование комплекса с ионами металлов, аллостерическая активация) 6. Аллостерическая регуляция активности фермента. 7. Ингибиторы ферментов. Виды ингибиции. 8. Понятие о сигнальных ферментах. 9. Понятие об изоферментах. Значение изоферментов в клинике. 10. Основные направления использования ферментов в медицинской практике: а) энзимодиагностика. б) энзимотерапия; Ситуационные задачи. 1. Метанол - очень токсичное соединение: прием внутрь 30 мл метанола может привести к смерти. Такая токсичность обусловлена действием формальдегида - продукта его превращения. Метанол окисляется под действием фермента печени - алкогольдегидрогеназы. Один из методов лечения при отравлении метанолом состоит в том, что больному назначают внутрь или внутривенно этанол в дозах, которые вызывают интоксикацию у здорового человека. Объясните, почему такое лечение эффективно? 2. Если в систему, в которой содержится фермент гликогенсинтаза в активном состоянии, добавить фермент киназу гликогенсинтазы и достаточное количество АТФ, то фермент потеряет свою первоначальную активность. В чем причина снижения активности гликогенсинтазы? Какие условия необходимы, чтобы вернуть ферменту его активность? 3. При остром панкреатите происходит внутриклеточная активация трипсиногена и химотрипсиногена, в результате чего происходит разрушение тканей поджелудочной железы. Такие лечебные препараты как трасилол, контрикал, гордокс являются структурными аналогами субстратов этих ферментов. На чем основано лечебное действие этих препаратов? 4. Больной с переломом костей голени поступил в травматологическое отделение больницы. Определение активности какого фермента следует провести? (ответ: при переломе кости (деструкция ткани) происходит поступление в кровь внутриклеточных ферментов, в частности щелочной фосфатазы, которая является маркером при переломах костей). 5. Гомогенат печени кролика содержит фермент сукцинатдегидрогеназу (СДГ); его инкубировали с субстратом (янтарной кислотой) в присутствии малоновой кислоты. Изменится ли активность СДГ? Каким образом: А) при увеличении концентрации малоновой кислоты; Б) при увеличении концентрации янтарной кислоты? (ответ: а) малоновая кислота является структурным аналогом сукцината, будет ингибировать реакцию СДГ по механизму конкурентного ингибирования; б) увеличение концентрации янтарной кислоты вытеснит из активного центра фермента ингибитор и активность СДГ повысится) 6. Каков механизм действия сульфаниламидных препаратов, ингибирующих рост патогенных бактерий, нуждающихся в парааминобензойной кислоте? (ответ: механизм конкурентного ингибирования) 7. Ингибитор снижает активность фермента до 30% от исходного уровня. Повышение концентрации субстрата катализируемой реакции восстанавливает 80% активности фермента. К какому типу относится данный ингибитор? 8. Высокие концентрации субстрата могут ускорять собственную утилизацию. За счёт чего это происходит? (Каковы основные принципы регуляции ферментативных цепей). 9. Протеолитические ферменты используют для лечения гнойных ран. На чем основано их применение? Какие реакции катализируют эти ферменты? 10. Фермент триглицеринлипаза в жировой ткани может находиться в двух формах с различной активностью: в виде простого белка и фосфопротеина. Почему переход одного состояние в другое сопровождается изменением активности фермента? 11. В среде находится аллостерический фермент и его ингибитор. В результате специфической обработки (не влияющей на третичную структуру) фермент диссоциирует на субъединицы. Изменится ли при этом его активность? Если да, то как? 12. При некоторых заболеваниях рекомендуется применять ингибиторы пептидаз. Почему при пониженной свертываемости крови это не рекомендуется? 13. В сыворотке крови человека содержится ферменты кислые фосфатазы, которые активны в слабокислой среде (рН 5,0). Источники этих ферментов в сыворотке – эритроциты, печень, почки, предстательная железа. С медицинской точки зрения особенно важно определение фермента простаты, что связано с его использованием для диагностики рака предстательной железы. Кислые фосфатазы из других тканей не ингибируются тартрат-ионами, а фермент из простаты – ингибируется. Как можно это использовать для разработки метода специфического определения активности кислой фосфатазы из предстательной железы в сыворотке крови? 14. Фермер использовал инсектицид хлорофос для обработки картофельного поля. У него появились признаки отравления: головная боль, тошнота, галлюцинации. Известно, что хлорофос является фосфорорганическим соединением, которое действует на ацетилхолинэстеразу. Почему он токсичен? 15. Ацетилхолинэстераза содержится, в основном, в печени, поджелудочной железе и эритроцитах крови. Синтез этого фермента происходит в печени. Используя эти данные, объясните причины снижения активности ацетилхолинэстеразы крови у больного с заболеванием печени и у больного с отравлением дихлофосом. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами Регуляторы активности ферментов в качестве лекарственных препаратов. Темы для реферативных сообщений Использование ферментов при лечении поверхностных рубцов и спаек Лабораторный практикум №4 Тема: Введение в обмен веществ и энергии. Роль витаминов в обмене веществ. Гипо- и гипервитаминозы Цели занятия: Сформировать знание общей схемы катаболизма основных пищевых веществ, роли незаменимых компонентов пищи, суточной потребности, источников водорастворимых витаминов, симптомов гипо- и авитаминозов, и навыки по определению содержания витамина С в твердых продуктах. Базисные знания: Из курса биорганической химии - классификация витаминов и химическое строение незаменимых аминокислот, жирных кислот. Учебная карта занятия. Значение темы. Для понимания студентами биохимических основ патологических процессов, им необходимо усвоить на этом занятии следующие разделы биохимии: Метаболизм. Определение. Биологическое значение. Основные этапы метаболизма – поступление, переваривание и всасывание пищевых веществ в желудочно-кишечном тракте, тканевые превращения (анаболизм, катаболизм), формирование и выведение конечных продуктов обмена. Состав пищи человека. Органические и минеральные компоненты. Основные и минорные компоненты. Общая схема унификации энергетического материала. Этапы унификации, субстраты, продукты, энергетическая ценность. Биологический смысл унификации энергетических субстратов. Роль витаминов в обмене веществ. Классификация витаминов. Общие вопросы витаминологии. Практикум: определение витамина С в некоторых пищевых продуктах . Вопросы для подготовки к занятию. 1. Метаболизм. Назначение метаболизма. 2. Катаболизм и анаболизм. 3. Общая схема катаболизма основных пищевых веществ, стадии катаболизма, конечные продукты. 4. Взаимосвязь катаболизма и анаболизма через производство энергии. 5. Роль АТФ в жизнедеятельности клеток. 6. Основные пищевые вещества: углеводы, жиры, белки. 7. Незаменимые компоненты основных пищевых веществ. Незаменимые аминокислоты; пищевая ценность разных белков; незаменимые жирные кислоты. 8. Витамины. Классификация. Номенклатура. 9. Гипер-, гипо-, авитаминозы. Причины. 10. Антивитамины. 11. Роль витаминов в обмене веществ: связь с ферментами. 12. Витамин С (аскорбиновая кислота). Химическое строение, признаки гипо-, гипер-,авитаминоза. Механизм действия, источники, суточная потребность. Возрастные и физиологические особенности, потребности в витамине. Теоретическая часть. Практическая часть. Разбор ситуационных задач. 1.Некоторым пациентам с заболеванием желудочно-кишечного тракта врачи рекомендуют исключить из пищи хлеб грубого помола, блюда из фасоли, гороха. К чему может привести строгое длительное соблюдение такой диеты? 2.Когда человек переходит на рацион с высоким содержанием белка, у него возрастает потребность в витамине В6. Дайте возможные объяснения данному явлению, основываясь на биохимических эффектах витамина В6в организме. 3.Некоторые исследователи Арктики погибали после того, как съедали печень полярного медведя. С каким феноменом можно связать возможные причины гибели? 4.У больного с суставным ревматизмом повышена проницаемость капилляров. Врач назначил больному аскорбиновую кислоту. Обоснуйте назначение врача. Экспериментальная часть Количественное определение содержания витамина С в твердых продуктах Принцип метода: метод основан на способности витамина С восстанавливать 2,6-дихлорфенолиндофенол, который в кислой среде имеет красную окраску, а при восстановлении обесцвечивается. При этом аскорбиновая кислота переходит в дегидроаскорбиновую. Исследуемый раствор титруют в кислой среде щелочным раствором 2,6дихлорфенолиндофенола (краска Тильманса) до появления розового окрашивания. Для определения содержания витамина С в твердых продуктах предварительно необходимо получить экстракт или вытяжку, содержащую витамин С. Ход работы: навеску исследуемого продукта (1 г капусты, яблока, груши и т.п.) измельчают с 2 мл воды и 0,1 стеклянного песка, перемешивают, исследуемый продукт помещают в колбу на 25 мл и доливают водой до метки, оставляют на 5-10 минут для полного извлечения витамина. Для титрования берут 2 мл фильтрата, добавляют 2-3 капли 10% раствора НCI и 2-3 мл воды и титруют краской Тильманса до розового цвета, сохраняющегося в течение 30 сек. Результат титрования записывают, по формуле рассчитывают содержание витамина С в 100 г продукта. Концентрацию витамина С выражают в мг/дл. Расчет производят по формуле: Х = 0,088 х А х 25 х 100 2 х 1 — мг/дл вит. С 1 мл 0,001 н раствора краски Тильманса эквивалентен 0,088 мг витамина С. А — количество краски Тильманса, израсходованной на титрование; 2 — объем экстракта, взятый для титрования, мл; 1 — количество продукта, взятое для анализа, г; 25 — общее количество экстракта, мл; 100 — пересчет содержания витамина С на 100 г продукта. Результат: Вывод: Определение содержания аскорбиновой кислоты в моче. Для диагностики гиповитаминоза С проводят определение витамина С в моче. Наблюдается соответствие между концентрацией витамина С в крови и количеством этого витамина, выделяемого с мочой. Однако при гиповитаминозе содержание аскорбиновой кислоты не всегда понижено. Часто оно бывает нормальным, несмотря на большой недостаток этого витамина в тканях и органах. У здоровых людей введение per os 100 мг витамина С быстро приводит к повышению его концентрации в крови и моче. При гиповитаминозе С ткани, испытывающие недостаток, задерживают витамин, и его концентрация в моче не повышается. Моча здорового человека содержит 20-30 мг витамина С. На наличие гиповитаминоза указывает снижение содержания витамина в плазме крови ниже 28-29 мкмоль/л, в суточной моче ниже 20 мг, в моче, выделенной натощак в течение часа, — ниже 0,5 мг. Считается, что в течение двух недель весь поступивший с пищей витамин С в организме расщепляется. Вариант 1.В колбочку отмеривают 10 мл мочи, приливают 10 мл дистиллированной воды, перемешивают, подкисляют 20 каплями 10% раствора HCl и титруют из микробюретки 0,001 М раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола до розовой окраски Содержание аскорбиновой кислоты в моче рассчитывают по формуле: 0,088 × A × B X=---------------------- , где Б X - содержание аскорбиновой кислоты, мг/сут.; 0,088- содержание аскорбиновой кислоты, мг; A - результат титpoвания 0,001 н раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола, мл; Б - объем мочи, взятый для титрования, мл; Б - среднее суточное количество мочи (для расчета можно принять 1200-1500 мл). Вариант 2. В колбу отмерить 5 мл дистиллированной оды, 1 мл 0.001 М раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола. Титруем из бюретки подкисленной уксусной кислотой мочой до исчезновения розовой окраски. На титрование затратить не более 1 минуты. Содержание витамина С в моче определяют по формуле: Х, мг/сут= (А·0,08)/Б, где Б-объём мочи, пошедшей на титрование, мл. А-суточный объём мочи, мл Задание на следующее занятие вРАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ ПО БИОХИМИИ. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами: Заполнить таблицу по витаминам.
Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия Количественное определение содержания витамина С в твердых продуктах, в моче. Темы для реферативных сообщений Применение антивитаминов в медицине и в быту. Практическое занятие № 5 |