Запишите вывод к лабораторной работе № 1. 1 страница
УДК 57
ББК 28
М 74
Печатается по решению редакционно-издательского совета Поволжской государственной социально-гуманитарной академии
Рецензенты:
доктор биологических наук, профессор О.Н. Макурина (Самарский государственный университет);
доктор педагогических наук, профессор Т.М. Носова (Поволжская государственная социально-гуманитарная академия)
Ответственный за выпуск – кандидат биологических наук, доцент А.А. Семенов
|
Модульные программы лабораторных и практических занятий по биохимии: для студентов факультетов физической культуры вузов / сост. И. В. Наливайко. – Самара : ПГСГА, 2010. – 112 с.
Издание включает две модульные программы практических занятий по курсу «Введение в биохимию» (цикл естественнонаучных дисциплин, вузовский компонент ПГСГА) и лабораторных занятий по курсу «Биохимия» (федеральный компонент, дисциплины предметной подготовки). Модульная программа курса «Введение в биохимию» состоит из 5 модулей, модульная программа курса «Биохимия» – из 6 модулей. В каждом модуле обозначены: комплексная дидактическая цель (КДЦ), интегрирующая дидактическая цель (ИДЦ), учебные элементы (УЭ), вопросы и задания, являющиеся внеаудиторной или аудиторной работой студентов.
Издание предназначено для студентов очной и заочной форм обучения.
УДК 57
ББК 28
© Наливайко И.В., сост., 2010
© ПГСГА, 2010
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Модульные программы лабораторных и практических занятий по биохимии» соответствуют Государственному образовательному стандарту и программе курса «Биохимия» для факультетов физической культуры вузов. Объем сведений, приведенных в лабораторных и практических работах, упражнениях и расчетных задачах, соответствует программе по биохимии и требованиям к обязательному минимуму содержания основной обязательной программы подготовки выпускников по специальностям 033100 (050720) «Физическая культура» и специальности 022300 (032101) «Физическая культура и спорт».
Издание включает две модульные программы практических занятий по курсу «Введение в биохимию» (цикл естественнонаучных дисциплин, вузовский компонент ПГСГА) и лабораторных занятий по курсу «Биохимия» (федеральный компонент, дисциплины предметной подготовки). Модульная программа курса «Введение в биохимию» состоит из 5 модулей, модульная программа курса «Биохимия» – из 6 модулей.
Публикация посвящена статической, динамической и функциональной биохимии (биохимии спорта) и включает разделы «Биохимия как наука. История развития биохимии», «Вода в живых организмах», «Химический состав организма человека», «Белки», «Углеводы», «Липиды», «Нуклеиновые кислоты», «Витамины», «Ферменты», «Гормоны», «Обмен веществ и энергии», «Взаимосвязь и регуляция обмена веществ в организме», «Биохимия мышц и мышечной деятельности», «Биохимия физических упражнений и спорта».
Модульные программы предназначены для студентов очной и заочной форм обучения.
Студентам специальности 033100 (050720) «Физическая культура» на изучение курса «Введение в биохимию» отведено 36 часов, из них на лекции – 12 часов, на практические занятия – 6 часов, на самостоятельную работу – 18 часов; на курс «Биохимия» отведено 100 часов, из них на лекции – 16 часов, на лабораторные занятия – 20 часов, на самостоятельную работу – 64 часа.
Студентам специальности 022300 (032101) «Физическая культура и спорт» на изучение курса «Введение в биохимию» отведено 70 часов, из них на лекции – 22 часа, на практические занятия – 14 часов, на самостоятельную работу – 34 часа; на курс «Биохимия» отведено 120 часов, из них на лекции – 38 часов, на лабораторные занятия – 24 часа, на самостоятельную работу – 58 часов.
Студентам-заочникам на изучение курса «Биохимия» отведено 100 часов, из них на лекции – 6 часов, на практические занятия – 8 часов, на самостоятельную работу – 84 часа.
Последовательное выполнение тестов, письменных заданий, лабораторных работ и ответы на вопросы позволят студентам рассмотреть узловые вопросы дисциплины и самостоятельно подготовиться к зачету и экзамену по биохимии.
МОДУЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ ПРАКТИЧЕСКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
ПО КУРСАМ «ВВЕДЕНИЕ В БИОХИМИЮ» И «БИОХИМИЯ»
Практические и лабораторные занятия по курсам «Введение в биохимию» и «Биохимия» проводятся в соответствии с программами дисциплин, которые представлены в виде модулей. Модуль – это функциональный целевой узел, в котором объединено учебное содержание (учебно-методические пособия, лекции, лабораторные работы, темы рефератов и т. д.) и технология овладения им в систему высокого уровня целостности. Модуль – это и программа обучения, индивидуализированная по содержанию, методам учения, уровню самостоятельности, темпу учебно-познавательной деятельности.
Каждый модуль имеет комплексную цель, содержащую интегрирующую составляющую (учебный элемент – О; УЭ-О) и частные (УЭ-1, УЭ-2 и т. д.). В связи с достаточно большим объемом часов на самостоятельную работу студентов (СРС) в модулях представлены задания для внеаудиторной (вСРС) и аудиторной работы (аСРС). В аудиторное время планируется проведение лабораторных работ, семинаров, проверка заданий внеаудиторной работы, консультации с преподавателем по вопросам, требующим каких-либо разъяснений.
При выполнении модульных программ необходимо пользоваться учебной литературой. Для каждого задания приводятся рекомендации по его выполнению в графе «рекомендации по выполнению заданий» и указываются страницы учебной литературы, перечень которой приводится в начале модульной программы.
Результаты работы студентов заносятся в карту «Характеристика работы студента» (приложение 1), что помогает как самому студенту, так и преподавателю оценить готовность обучающегося к итоговому контролю знаний (зачет, экзамен).
МОДУЛЬНАЯ ПРОГРАММА КУРСА «БИОХИМИЯ»
Литература
Основная
1. Биохимия: Учеб. для ин-тов физ. культ. / Под ред. В.В. Меньшикова, Н.и. Волкова. – М.: ФиС, 1986. – 384 с.
2. Биохимия: Учеб. для ин-тов физ. культ. / Под ред. Н.Н. Яковлева. – М.: ФиС, 1974. – 344 с.
3. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений физ. воспит. и спорта. – Киев.: Олимпийская литература, 2000. – 504 с.
4. Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2006. – 220 с.
Дополнительная
5. Проскурина И.К. Биохимия: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2001. – 240 с.
Модуль I. ОСНОВНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ И ИХ РОЛЬ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ
Комплексная цель овладения содержанием модуля I:
– изучить физико-химические свойства биоорганических веществ;
– уметь качественными реакциями определять наличие биоорганических веществ в изучаемом природном материале;
– развивать навыки работы с химическим оборудованием и реактивами;
– получить представление о роли биоорганических веществ в обеспечении здоровья человека.
Занятие 1. Белки. Обратимые и необратимые реакции осаждения белков
| № п/п УЭ | Учебный материал с указанием заданий | Рекомендации по выполнению заданий, оценка | |||||||||||||||||
| УЭ-0 | Цель занятия: систематизировать знания и закрепить умения определять суммарный заряд белков и его изменение в зависимости от рН-среды; изучить физико-химические свойства аминокислот и белков; развивать навыки работы с химическим оборудованием и реактивами. | Внимательно прочитайте цель занятия. Запишите дату, номер и название занятия в тетради для СРС. вСРС являются УЭ-1. аСРС являются УЭ-2–5. | |||||||||||||||||
| УЭ-1 | Цель: систематизировать знания о физико-химических свойствах аминокислот и белков. 1.1. Повторите материал лекций или учебника, раскрывающий физико-химические свойства белков, изменение заряда белка в разных средах раствора, понятие «изоэлектрическая точка». | Выполняйте устно. Литература: № 1. – С. 71–72. № 2. – C. 48–49. № 3. – С.233–234. № 5. – С. 17–18. | |||||||||||||||||
| УЭ-2 | Цель: изучить физико-химические свойства белков, развивать навыки работы с химическим оборудованием. 2.1. Выполните лабораторную работу № 1 «Реакции осаждения белков». Цель: выяснить влияние нейтральных солей ионов тяжелых металлов, кислот, органических веществ на коагуляцию белков. Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, воронки с фильтрами, чашка Петри. Раствор белка (солевой), сульфат аммония (кристаллический), сульфат аммония (насыщенный раствор), хлорид натрия (кристаллический), сульфат магния (кристаллический), уксусная кислота (1%-й раствор), гидроксид натрия (10%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор). 1. Высаливание белков. Обратимое осаждение белков сульфатом аммония Ход работы: 1. В пробирку налейте 2 мл солевого раствора яичного белка. Добавьте равный объем насыщенного раствора сульфата аммония, наблюдайте появление осадка белков. 2. К раствору с осадком белков добавьте равный объем дистиллированной воды, хорошо перемешайте и наблюдайте постепенное исчезновение осадка белков. Сделайте вывод. 2. Осаждение белков сульфатом аммония Ход работы: 1. В пробирку налейте 2 мл солевого раствора яичного белка, добавьте равный объем насыщенного раствора сульфата аммония и слегка встряхивайте смесь. Получается полунасыщенный раствор сульфата аммония, из которого выпадает в осадок в виде небольшой мути белок глобулин. Через 3 мин. жидкость фильтруйте. 2. В фильтрат добавьте при перемешивании кристаллический сульфат аммония до прекращения его растворения. В насыщенном растворе этой соли появляются муть и хлопья выпадающего в осадок белка альбумина. Сделайте вывод. 3. Осаждение белков хлоридом натрия и сульфатом магния Ход работы: 1. В две пробирки налейте по 3 мл солевого раствора яичного белка. В одну пробирку добавьте кристаллический хлорид натрия, во вторую – сульфат магния до полного насыщения. Через 2–3 мин. в обеих пробирках появляется осадок глобулинов. 2. Содержимое пробирок отфильтруйте. В фильтрате остаются альбумины, которые в нейтральных растворах не выпадают в осадок от этих солей даже при полном насыщении. 3. В обе пробирки к фильтрату добавьте 4–5 капель однопроцентной уксусной кислоты. При этом происходит выпадение альбуминов в осадок. Через 3 мин. альбумины отфильтруйте. 4. Проверьте фильтрат на отсутствие белка при помощи биуретовой реакции. Сделайте вывод. 4. Осаждение белков солями тяжелых металлов Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, ацетат свинца (0,5%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор), нитрат серебра (1%-й раствор), сулема (двухлористая ртуть, 0,5%-й раствор). Ход работы: 1. В четыре пробирки налейте по 1 мл раствора белка и добавьте по каплям в первую пробирку – раствор ацетата свинца, во вторую – сульфата меди, в третью – нитрата серебра, в четвертую – сулему (яд!). Во всех пробирках наблюдается осадок. 2. В первую пробирку добавьте избыток ацетата свинца, во вторую – избыток сульфата меди. Наблюдается растворение осадка. Сделайте вывод. 5. Осаждение белков алкалоидными реактивами Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, уксусная кислота (1%-й раствор), уксусная кислота (10%-й раствор), танин (5%-й раствор), железистосинеродистый калий (5%-й раствор). Ход работы: 1. В первую пробирку налейте 1 мл раствора белка и подкислите его двумя – тремя каплями однопроцентной уксусной кислоты. Затем добавьте 5–6 капель танина. Наблюдайте выпадение белка в осадок. 2. Во вторую пробирку налейте 1 мл раствора белка, подкислите его двумя – тремя каплями десятипроцентной уксусной кислоты и добавьте 2–3 капли железистосинеродистого калия, взбалтывая после добавления каждой капли. Наблюдайте выпадение осадка. Сделайте вывод. 6. Осаждение белков минеральными кислотами Оборудование и реактивы:штатив с пробирками. Концентрированные серная, соляная, азотная кислоты. Ход работы: 1. В три пробирки налейте по 1 мл кислот: в первую – соляной, во вторую – серной, в третью – азотной. 2. Во все пробирки осторожно по стенке, наклонив каждую пробирку, прилейте по 0,5 мл раствора белка так, чтобы он не смешивался с кислотами. В месте соприкосновения двух жидкостей появляется белый аморфный осадок белка в виде кольца. 3. Каждую пробирку осторожно встряхните. При этом осадок, выпавший при действии азотной кислоты, увеличивается, а осадки, выпавшие при действии серной и соляной кислот, растворяются. Сделайте вывод. 7. Осаждение белков органическими кислотами Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, трихлоруксусная кислота (5%-й раствор). Ход работы: 1. В пробирку налейте 1 мл раствора белка и добавьте 2–3 капли 5%-го раствора ТХУ, наблюдайте выпадение осадка белка. Сделайте вывод. 8. Осаждение белков спиртом Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Раствор яичного белка, этиловый спирт. Ход работы: 1. В пробирку налейте 1 мл раствора белка и добавьте равное количество этанола. Наблюдайте выпадение осадка белка в виде кольца на границе жидкостей. Сделайте вывод. 9. Осаждение белков при нагревании Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водяная баня. Раствор яичного белка, уксусная кислота (1%-й раствор), уксусная кислота (10%-й раствор), хлорид натрия (насыщенный), гидроксид натрия (10%-й раствор). Ход работы: 1. В 5 пробирок налейте по 1–2 мл раствора белка и нагрейте на водяной бане содержимое первой пробирки. Наблюдайте выпадение осадка белка в виде мути. 2. Во вторую пробирку добавьте 1 каплю 1%-го раствора уксусной кислоты и нагрейте. Осадок образуется быстрее и полнее вследствие того, что в результате подкисления достигнуто значение рН-среды, когда частицы белка теряют свой электрический заряд, то есть значения ИЭТ. 3. В третью пробирку добавьте 0,5 мл 10%-го раствора уксусной кислоты и нагрейте. Осадка не образуется даже при кипячении. 4. В четвертую пробирку добавьте 0,5 мл 10%-го раствора уксусной кислоты, затем 0,5 мл насыщенного раствора хлорида натрия и нагрейте. Образуется осадок белка. 5. В пятую пробирку добавьте 0,5 мл 10%-го раствора гидроксида натрия и нагрейте. Осадка не образуется даже при кипячении. По завершении работы результаты оформите в виде таблицы 2. Таблица 2
Сделайте вывод. 7.2. Подготовьте ответы на вопросы: 1. От каких физико-химических свойств белков зависят реакции осаждения белков? 2. Какое явление называется высаливанием? 3. Какими реактивами вызывается обратимое осаждение белков? 4. Какими реактивами вызывается необратимое осаждение белков? 5. Почему при отравлении солями тяжелых металлов в качестве противоядия дают яичный белок или молоко? |
Запишите вывод к лабораторной работе № 1.
Занятие 2. Общие и специфические цветные реакции на белки и свободные аминокислоты
| № п/п УЭ | Учебный материал с указанием заданий | Рекомендации по выполнению заданий, оценка |
| УЭ-0 | Цель занятия: продолжить изучение физико-химических свойств белков; закрепить знание формул аминокислот; развить навыки работы с химическим оборудованием и реактивами. | Внимательно прочитайте цель занятия. Запишите дату, номер и название занятия в тетради для СРС. в СРС являются УЭ-1. аСРС являются УЭ-2, 3, 4. |
| УЭ-1 | Цель: закрепить знание формул аминокислот. Задание 1.1. Повторите формулы аминокислот, классификацию аминокислот по строению радикала, по способности к синтезу в организме человека. Умейте соединить аминокислоты пептидной связью, охарактеризовать пептид. Подготовьтесь к самостоятельной работе на аудиторном занятии. | Письменно тренируйтесь в написании формул. |
| УЭ-2 | Цель: продолжить изучение физико-химических свойств белков. 1.1. Выполните лабораторную работу № 2 «Обнаружение белков и аминокислот в биологических жидкостях. Цветные реакции на белки». Цель: убедиться, что белки – это полипептиды, молекулы которых состоят из остатков аминокислот; выполнить общие и специфические реакции, с помощью которых можно обнаружить белки и аминокислоты в растворах. Общие цветные реакции на белки Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водяная баня, лакмусовая бумага, чашка Петри. Раствор белка, гидроксид натрия (10%-й раствор), сульфат меди (1%-й раствор), нингидрин (0,2%-й спиртовой раствор). 1. Биуретовая реакция– доказывает наличие пептидных связей в объекте исследования. Ход работы: В пробирку налейте 1 мл раствора яичного белка, добавьте 1–2 мл гидроксида натрия до щелочной среды (по лакмусовой бумаге) и 2–3 капли сульфата меди. При встряхивании появляется фиолетовое окрашивание. При использовании растворов белка разного происхождения (животный или растительный белок) можно сравнить окраску продукта реакции. Это зависит от количества пептидных связей в молекуле изучаемого белка. 2. Нингидриновая реакция– доказывает наличие аминогрупп в объекте исследования. Ход работы: В пробирку налейте 1 мл раствора яичного белка, добавьте 10 капель нингидрина и нагрейте. Постепенно появляется фиолетовое окрашивание раствора, который со временем темнеет. Специфические реакции на белки Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, водяная баня. Раствор белка, азотная кислота (концентрированная), гидроксид натрия (10%-й раствор), ацетат свинца (0,5%-й раствор), сахароза (10%-й раствор), серная кислота (концентрированная). 3. Ксантопротеиновая реакция(на циклические аминокислоты: тирозин, триптофан, фенилаланин). Ход работы: 1. В пробирку налейте 1 мл раствора яичного белка, добавьте 5–6 капель концентрированной азотной кислоты. Появляется осадок, который при нагревании окрашивается в желтый цвет. 2. Пробирку охладите и добавьте 10%-й раствор гидроксида натрия, при этом желтая окраска переходит в оранжевую. 4. Реакция Фоля (на аминокислоты цистеин, цистин). 1. В пробирку налейте 1 мл 0,5%-го раствора ацетата свинца, прибавьте раствор яичного белка, добавьте 10%-й раствор гидроксида натрия до растворения образовавшегося осадка (реактив Фоля) и прилейте 1 мл раствора белка. 2. Смесь нагрейте. Постепенно проявляется бурое окрашивание, которое со временем темнеет. 5. Реакция Шульца-Райспайля(на аминокислоту триптофан). В пробирку налейте 1 мл раствора яичного белка, 1 мл раствора сахарозы и осторожно, по стенке, добавьте 1 мл концентрированной серной кислоты. На границе раздела жидкостей со временем возникает красно-фиолетовое кольцо. 1.2. Запишите вывод. 1.3. Подготовьте ответы на вопросы: 1. Чем отличаются понятия «общие цветные реакции» и «специфические цветные реакции»? 2. Объясните принципы цветных реакций на белки и аминокислоты. 3. Как можно доказать наличие белков в исследуемых объектах? 1.4. Проведите определение белков в исследуемых объектах (молоко, кровь, мясо, творог и др.) выбранным способом. 6. Обнаружение белка в биологическом материале. Ход работы: В пробирку налейте исследуемый объект, разведите дистиллированной водой 1:2 и проведите биуретовую реакцию. 7. Обнаружение белка в слюне Ход работы: В пробирку соберите 0,5 мл слюны, разведите дистиллированной водой 1:2 и проведите биуретовую реакцию. 8. Открытие аминокислот в поте Ход работы: Кусочек фильтровальной бумаги размером 3х3 сожмите большим и указательным пальцами так, чтобы на ней остались отпечатки пальцев. Затем бумажку, поместив на чашку Петри, смочите раствором нингидрина и слегка нагрейте на водяной бане. Через несколько минут на месте отпечатков пальцев появится фиолетовое пятно. Сделайте вывод. 1.5. Запишите вывод по лабораторной работе № 2. | Запишите цель работы, оборудование, реактивы. Время работы 40 мин. Проведите следующие реакции: а) общие цветные реакции на белки: биуретовую и нингидриновую; б) специфические цветные реакции на белки: ксантопротеиновая и реакция Фоля. Проанализируйте, какими реакциями можно доказать наличие белка в изучаемом объекте. Проведите определение белков в изучаемых объектах. Работайте с группой. Самостоятельно. Обсудите в группе. Работайте с группой. Самостоятельно в тетради для СРС. |
| УЭ-3 | Цель: отчитаться по знанию формул аминокислот, умению составить трипептид и характеризовать его. Примерные вопросы самостоятельной работы: 1. Написать формулы незаменимых аминокислот. 2. Составить трипептид, состоящий из аминокислот арг, фен, асп. Дать название. Определить суммарный заряд в разных средах, среду ИЭТ. | Самостоятельная работа по вариантам. Время 15 мин. |
| УЭ-4 | 4. Подведение итогов занятия. 1. Прочитайте цель занятия и самостоятельно оцените степень ее достижения: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно». Отметьте самооценку в карте «Характеристика работы студента». 3. Домашнее задание. Если ваша самооценка «отлично», «хорошо», то готовьтесь к занятию 3 «Углеводы. Определение углеводов качественными реакциями». Если ваша самооценка «удовлетворительно» и ниже – проработайте занятие 2 еще раз. | Время 5 мин. Работайте вместе с группой. |
Занятие 3. Углеводы. Определение углеводов качественными реакциями