Разделы: «Биохимия белков, витаминов и гормонов»
занятие 19 Белки-1. Переваривание и всасывание белков.
Занятие 20 Белки-2. Тканевый обмен аминокислот. Обезвреживание продуктов обмена.
занятие 21 Белки-3. Особенности обмена отдельных аминокислот в норме и при патологии.
занятие 22 Белки-4. Нуклеопротеиды. Структура и функции информационных макромолекул.
занятие 23 Белки-5. Биосинтез белка. Регуляция биосинтеза. Патология белкового обмена
ЗАНЯТИЕ 24 Витамины.
занятие 25 Гормоны-1. Общая эндокринология. Механизм действия гормонов.
занятие 26 Гормоны-2. Частная эндокринология. Гормоны эндокринных желез.
занятие 27 Контрольное занятие по разделам «биохимия белков и нуклеиновых кислот» и «биохимия витаминов и гормонов»
Гомель 2016
Раздел 5 Биохимия белков и нуклеиновых кислот
Занятие 19
Белки-1. Переваривание и всасывание белков
Цель занятия: сформировать представления о пищевой ценности белков, молекулярных механизмах их переваривания и всасывания в желудочно-кишечном тракте, путях формирования пула свободных аминокислот тканей и жидкостей организма. Освоить методы определения кислотности и патологических компонентов желудочного сока.
Исходный уровень знаний и навыков
Студент должен знать:
1 Строение, классификацию и свойства основных классов аминокислот.
2 Уровни структурной организации белковой молекулы.
3 Механизмы мембранного транспорта веществ
4 Механизм микросомального окисления..
Студент должен уметь:
1 Проводить титрационный анализ.
2 Проводить качественные реакции на кровь и молочную кислоту.
Структура занятия
Теоретическая часть
1.1 Заменимые и незаменимые аминокислоты. Роль белков в питании. Полноценные и неполноценные белки. Нормы белка в питании. Азотистый баланс.
1.2 Обмен простых белков. Переваривание белков в ЖКТ. Состав и свойства желудочного сока. Значение компонентов сока в переваривании белков (HCl, пепсин, слизь и др.). Характеристика пепсина. Механизмы образования и секреции HCl в желудочном соке. Регуляция секреции HCl (роль гистамина, гастрина, ацетилхолина и др.).
1.3 Кишечный сок. Его состав и свойства. Характеристика панкреатических и кишечных ферментов. Механизм активации трипсина, химотрипсина и др.
1.4 Значение градиента pH соков ЖКТ в переваривании белков. Механизмы переваривания белков и всасывания аминокислот в ЖКТ.
1.5 Медиаторы и гормоны ЖКТ – гистамин, серотонин, секретин, холецистокинин, гастроингибирующий пептид, соматостатин, глюкагон, энкефалины и др.
1.6 Гниение белков в толстом кишечнике. Образование индола, скатола, фенола, сероводорода, аммиака, аминов и др., их роль и механизмы обезвреживания в печени.
1.7 Эндогенный пул аминокислот в тканях – пути формирования и утилизации.
Практическая часть
2.1 Решение задач.
2.2 Проведение повторного инструктажа по технике безопасности.
2.3 Лабораторные работы.
Задачи
1. Роль белка в питании:
а) источник витаминов группы В; б) источник «биогенного» азота; в) источник микроэлементов; г) источник незаменимых аминокислот; д) источник нуклеотидов?
2. К заменимым аминокислотам относятся:
а) аланин; б) пролин; в) изолейцин; г) треонин; д) глицин?
3. Положительный азотистый баланс наблюдается:
а) при голодании; б) в период роста организма; в) при заболеваниях ЖКТ; г) при физической нагрузке; д) при терапии анаболическими стероидами?
4. Какие ферменты расщепляют белок в желудке?
а) пепсиноген; б) гастриксин; в) пепсин; г) химотрипсин; д) гастрин.
5.Трипсин активируется:
а) аутокаталитически; б) ионами Ca2+; в) антитрипсином; г) энтеропептидазой; д) путём ограниченного протеолиза?
6. Ключевыми ферментами для синтеза соляной кислоты являются:
а) пепсин; б) карбоксипептидаза; в) карбангидраза; г) каталаза; д) Н+/К+-АТФ-аза?
7. Выберите пары аминокислот, которые замедляют всасывание друг друга в кишечнике:
а) арг и лиз; б) вал и глу; в) лиз и лей; г) глу и асп; д) гли и гис?
8. Триптофан под действием кишечной микрофлоры может превратиться в:
а) крезол; б) фенол; в) индол; г) скатол; д) ментол?
9.Какие вещества используются в печени для обезвреживания продуктов гниения белков, поступивших из кишечника?
а) ФАФС; б) ГАГ; в) УДФГК; г) глу; д) ИТФ.
10.Какие процессы могут служить источником эндогенного пула аминокислот?
а) биосинтез белка; б) протеолиз белков пищи; в) протеолиз белков катепсинами; г) синтез биогенных аминов; д) синтез заменимых аминокислот de novo.
Лабораторные работы
Лабораторная работа № 1. Количественное определение общей кислотности, общей, свободной и связанной соляной кислоты в одной пробе желудочного сока
Принцип метода. Основан на титровании желудочного содержимого раствором 0,1н NaOH в присутствии индикаторов с различными зонами перехода. Кислотность желудочного сока выражают количеством ммоль едкого натра, нейтрализующего 1 л желудочного сока.
Основные фракции кислот желудочного сока:
“общая кислотность” желудочного сока – это сумма всех кислот желудочного содержимого;
“свободная соляная кислота” – свободная минеральная HCl;
“связанная соляная кислота” – кислореагирующие соли (хлориды) белков и других слабых оснований;
“общая соляная кислота” – сумма свободной и связанной HCl.
Количественное определение свободной соляной кислоты. Свободная соляная кислота оттитровывается раствором 0,1н NaOH в присутствии индикатора диметиламиноазобензола, имеющего зону перехода окраски от красной до оранжевой при pH 3,0. Слабые же кислоты (молочная, уксусная кислота, кислые фосфаты и связанная соляная кислота) при pH 2,9–4,0 находятся в растворе в недиссоциированном состоянии и в реакцию со щелочью не вступают.
Ход работы. К 10 мл желудочного сока добавить 1–2 капли спиртового раствора диметиламиноазобензола и титровать раствором 0,1н NaOH до появления оранжевой окраски.
Произвести расчет на 1000 мл желудочного сока. Так как затраченное на титрование количество едкого натра эквивалентно количеству соляной кислоты в пробе желудочного сока, то количество соляной кислоты в 1 л желудочного сока (в моль/л) составит
a ´ 0,1 ´ 1000
X = ¾¾¾¾¾¾¾ (1)
b
| где а | – | количество 0,1н раствора NaOH, затраченное на титрование, мл; |
| 0,1 | – | количество NaOH в 1 мл 0,1 N раствора, моль; |
| b | – | количество желудочного сока, взятого для титрования, мл; |
| – | объем желудочного сока, мл. |
Количественное определение общей кислотности желудочного сока.Титрование общей кислотности желудочного сока проводится раствором 0,1н NaOH в присутствии индикатора фенолфталеина с зоной перехода окраски в пределах pH 8,2–10,0. При pH ниже 8,2 он бесцветный, а при pH выше 10,0 – красный.
Ход работы. К 10 мл профильтрованного желудочного сока добавить 1–2 капли раствора фенолфталеина и титровать 0,1н раствора NaOH до появления слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин. Произвести расчет на 1000 мл желудочного сока.
Количественное определение общей кислотности, общей, свободной и связанной соляной кислоты в одной порции желудочного сока.
Ход работы. Отмерить в колбочки по 10 мл желудочного сока и добавить по 1-2 капли диметиламиноазобензола и фенолфталеина. Титровать 0,1н раствором NaOH до появления оранжевого окрашивания (первая отметка количества израсходованного 0,1н раствора NaOH). Затем продолжить титрования до лимонно-желтого цвета (вторая отметка) и, наконец, до розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин (третья отметка).
В процессе титрования отсчет ведется от начальной точки!
Первая отметка соответствует количеству свободной соляной кислоты, третья – общей кислотности. Вторая отметка используется для расчета количества общей соляной кислоты. Среднее арифметическое между вторым и третьим пунктом соответствует общей соляной кислоте. Количество связанной соляной кислоты вычисляется как разница между общей и свободной соляной кислотой. Например, при титровании 0,1н раствором едкого натра затрачено титрованного раствора (с начала титрования): до первой отме(оранжевый цвет) – 3,3 мл, до второй (лимонно-желтый цвет) – 4,6, до третьей (розовый цвет) – 5,6 мл. Среднее между второй и третьей отметкой –
(4,6 + 5,6) : 2 = 5,1 мл.
Произвести расчет содержания свободной соляной кислоты, общей соляной кислоты, общей кислотности на 1000 мл желудочного сока по формуле (1).
Этот способ расчета неприменим при наличии молочной кислоты в желудке. Поэтому в пробах желудочного сока, содержащего молочную кислоту, ограничиться вычислением свободной соляной кислоты и общей кислотности.
Полученные данные вносятся в таблицу:
| Задача | Цвет | V 0,1 н NaOH, мл | Содержание HCl, ммоль/л | Общая кислотность | Выводы | ||
| свободная | связанная | общая | |||||
| Оранжевый | |||||||
| Желтый | |||||||
| Розовый | |||||||
| Оранжевый | |||||||
| Желтый | |||||||
| Розовый | |||||||
| Оранжевый | |||||||
| Желтый | |||||||
| Розовый |
Норма. Показатели кислотности профильтрованного желудочного содержимого взрослого человека после стандартногопробного завтрака составляют:
- общая кислотность – 40–60 ммоль/л (новорожденные – 2,8 ммоль/л; дети до года – 4–20 ммоль/л);
- свободная HCl – 20–40 ммоль/л (новорожденные – 0,5 ммоль/л);
- связанная HCl – 10–20 ммоль/л;
- общая HCl – 30–60 ммоль/л.
Клинико-диагностическое значение. При различных заболеваниях желудка кислотность может быть повышенной, пониженной и нулевой. При язвенной болезни желудка или гиперацидном гастрите наблюдается гиперхлоргидрия – увеличение содержания свободной соляной кислоты и общей кислотности. При гипоацидном гастрите или раке желудка отмечается гипохлоргидрия – уменьшение количества свободной соляной кислоты и общей кислотности. При раке желудка, хроническом атрофическом гастрите отмечается полное отсутствие соляной кислоты и значительное снижение общей кислотности – ахлоргидрия. При злокачественном малокровии, раке желудка наблюдается полное отсутствие соляной кислоты и пепсина – ахилия.
Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагностическую оценку.
Лабораторная работа № 2.Обнаружение патологических компонентов желудочного сока
а) Обнаружение молочной кислоты по реакции Уффельмана.
Принцип метода. При взаимодействии фенолята железа, имеющего фиолетовый цвет, с лактатом образуется лактат железа желто-зеленого цвета.
Ход работы. К 20 каплям раствора фенола добавить 1-2 капли раствора хлорного железа. Получается раствор фенолята железа фиолетового цвета. В пробирку с фенолятом железа прилить по каплям желудочный сок (нормальный и сок, содержащий молочную кислоту).
В присутствии молочной кислоты фиолетовая окраска переходит в желто-зеленую вследствие образования лактата железа. При одновременном присутствии соляной кислоты жидкость обесцвечивается. Это объясняется тем, что сильная соляная кислота полностью разрушает комплекс железа с фенолом, а также вытесняет более слабую молочную кислоту из ее соли; вследствие этого реакция на присутствие молочной кислоты отрицательная.
Клинико-диагностическое значение. Органические кислоты (молочная, уксусная, масляная и др.) имеют обычно микробное происхождение и появляются в желудочном содержимом в результате ахлоргидрии и последующего сбраживания компонентов пищи. Наличие органических кислот в желудочном содержимом натощак часто встречается при атрофических гастритах и раке желудка.
Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагностическую оценку.
б) Бензидиновая проба на кровь.
Принцип метода. Гемоглобин обладает каталазной активностью и разлагает пероксид водорода с образованием молекулярного кислорода, который окисляет бензидин или другой краситель. При этом происходит изменение окраски с бесцветной на темно-синюю.
Ход работы. В пробирку с 1 мл желудочного сока добавляют 4-5 капель 0,2 %-го спиртового раствора бензидина и 5 капель 1 %-го раствора пероксида водорода. При наличии в желудочном соке крови в результате окисления бензидина развивается синее окрашивание.
Полученные данные вносятся в таблицу:
| Определяемый компонент | Используемые реактивы | Пробы желудочного сока | |
| в норме | при патологии | ||
| Общая кислотность | Фенолфталеин | ||
| Свободная HCl | Диметиламиноазобензол | ||
| Лактат (молочная к-та) | Фенолят железа | ||
| Кровь | Бензидин |
Примечание – Если результаты какой-либо работы являются отрицательными, то в соответствующей графе ставится прочерк.
Клинико-диагностическое значение. Кровь появляется в желудочном содержимом при изъязвлении стенок желудка при язвенной болезни, эрозивном, язвенном гастрите, ожогах слизистой желудка и раке желудка.
Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагностическую оценку.
Рекомендуемая литература
Основная
1 Кухта, В.К и др. Биологическая химия: учебник / В.К. Кухта, Т.С. Морозкина, Э.И. Олецкий, А.Д. Таганович; под ред. А.Д. Тагановича. – Минск: Асар, М.: Издательство БИНОМ, 2008. – С. 261-277.
2 Биохимия: Учебник для вузов / Под ред. Е.С. Северина. – 4-е изд., испр. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. – С. 458-469.
3 Филиппович, Ю. Б. Основы биохимии. – 4-е изд. – М.: Агар, 1999. – С. 261-265.
4 Николаев, А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2004. – С. 330-335.
5 Марри Р. и др. Биохимия человека: в 2-х т.: Пер. с англ., М.: Мир, 2004. – Т.1: С. 299-305, Т.2. С. 274-298.
6 Березов, Т. Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. – М.: Медицина, 1998. – С. 409-429.
Дополнительная
7 Элементы патологической физиологии и биохимии / Под ред. Ашмарина И. П. М.: Изд-во МГУ, 1992. С. 57–69.
Занятие 20
Белки-2. Тканевый обмен аминокислот.
Обезвреживание продуктов обмена
Цель занятия: сформировать представления об основных путях метаболизма свободных аминокислот в тканях. Изучить механизмы и значение реакций детоксикации аммиака в норме и при патологии. Освоить методы определения концентрации мочевины в биологических жидкостях.