6.2 Практические работы

Лабораторная работа №1

Тема «Химический состав живого организма. Реакционные среды живого организма» (2 часа)

Цели:

1. Формирование знаний о содержании минеральных элементов и их роли в функционировании организма.

2. способностью использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4) профиль подготовки Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения);

3. готовностью использовать основные методы защиты от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-11) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения);

4. способностью использовать возможности образовательной среды для формирования универсальных видов учебной деятельности и обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-5) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения).

Содержание

Проведение качественного и количественного анализа минеральных элементов

Обработка результатов анализа

Формулирование выводов

Работа с вопросами и расчетными задачами

Требования к умениям бакалавров

Знать:

1. Особенности химического состава органов и организмов

2. Последствия нарушения минерального обмена

3. Механизмы поддержания гомеостаза

4. Термины

Уметь:

Готовить образцы для анализа

Решать задачи по соответствующему разделу

Проводить качественный анализ

Обмен минеральных веществ. Определение кальция в сыворотке крови.

Методика опыта. Содержание кальция в сыворотке крови определяют с помощью простого и быстрого метода де-Ваарда.

Кальций осаждают в виде щавелевокислой соли. Оса­док растворяют в серной кислоте, при этом освобождает­ся эквивалентное количество щавелевой кислоты, кото­рое оттитровывают марганцовокислым калием.

Количество марганцовокислого калия, израсходован­ное на титрование, эквивалентно содержанию кальция во взятом для исследования объеме сыворотки. 1 мл 0,01 н раствора КМn0₄ соответствует 0,2 мг кальция.

Реактивы и материалы: а) сыворотка крови; б) щавелевокислый аммоний, 4%-ный раствор; в) амми­ак, 2%-ный раствор; г) серная кислота, 1 н раствор; д) перманганат калия, 0,01 н раствор.

В одну центрифужную пробирку пипеткой вносят 1 мл сыворотки крови, в другую — 1 мл дистиллирован­ной воды (контроль). В обе пробирки добавляют по 1 мл 4%-ного раствора щавелевокислого аммония, перемеши­вают и оставляют на 30 мин., после чего центрифугируют 10—15 мин. (2500 оборотов в минуту). Прозрачную жид­кость над осадком осторожно отсасывают с помощью стеклянного капилляра или декантируют, стараясь не взмутить осадка. В обе пробирки приливают по 4 мл 2%-ного раствора аммиака для отмывки от избытка ща­велевокислого аммония и снова центрифугируют в тече­ние 8—10 мин. Осадок щавелевокислого кальция нераст­ворим в щелочной среде, но хорошо растворяется в раст­ворах минеральных кислот.

Промывку осадка производят два раза. Надосадочную жидкость тщательно отсасывают или декантируют, в обе пробирки прибавляют по 1 мл 1 н раствора серной кислоты и размешивают тонкими стеклянными палочками, не вынимая их из пробирок, до полного растворения осадков. Затем пробирки (с палочками) ставят на 3—4 мин. в горячую водяную баню. Горячие растворы титруют (из микробюретки) 0,01 н раствором марганцо­вокислого калия, все время помешивая палочками, до по­явления слаборозового окрашивания, сохраняющегося в течение 1 мин.

Содержание кальция в сыворотке крови (мг%) х вы­числяют по формуле

Х= К -О 0,2

где О — количество 0,01 н раствора марганцовокислого калия, израсходованное на титрование опытной пробы, мл; К — то же при титровании контрольной пробы; 0,2— количество кальция, соответствующее 1 мл 0,01 н раст­вора марганцовокислого калия, мг.

Определение железа в плазме или сыворотке крови (по прописи П. А. Розенберг и Н. К. Бялко)

Железо входит в состав соединений, принимающих участие в транспортировке кислорода (гемоглобин, миоглобин) и процессах тканевого дыхания (пероксидаза, каталаза, цитохромы).

Содержание железа в сыворотке крови человека со­ставляет в среднем 0,198 мг%.

В тканях закисное железо преимущественно находит­ся в виде ферритина — комплексного соединения с бел­ком и фосфорной кислотой. Ферритин содержит до 25% железа. Наиболее им богаты селезенка, печень, сли­зистая оболочка кишечника.

Ионы закисного железа в плазме крови образуют с В-глобулинами подвижную транспортную форму — транс-ферритин, который поступает в костный мозг. В костном мозге трансферритин главным образом используется на образование гемоглобина, часть же его превращается в ферритин.

Железо в ферритине способно к окислительно-восста­новительным реакциям. Восстановленный ферритин (Fe²⁺) диссоциирует на белковую часть — апоферритин и ионы двухвалентного железа. Окисленный ферритин (Fe³⁺)—довольно устойчивое соединение, в основном играет роль запасного вещества.

Суть метода состоит в том, что окисные соли железа (Fe³⁺), реагируя с роданидами в кислой среде, образуют соединение, окрашенное в красный цвет

2FeCl₃ + 6KCNS = 2Fe(CNS)₃+6KCl.

Интенсивность окраски пропорциональна содержанию ионов окисного железа в растворе.

Реактивы и материалы: а) сыворотка кро­ви или негемолизированная плазма; б) серная кислота, концентрированная; в) пергидроль; г) роданистый калий, 1,5 н раствор. 146 г роданистого калия растворяют в 300 мл воды в мерной колбе на 1 л. К раствору добавля­ют 20 мл ацетона, перемешивают и доводят водой до метки; д) калий надсернокислый (калий-персульфат) — K₂S₂O₈, насыщенный раствор; е) стандартный раствор. Вначале готовят основной раствор: 0,0703 г аммонийсернокислого железа (соли Мора) (NH₄)₂S0₄ • Fe S0₄ • 6Н₂0 растворяют в воде в мерной колбе на 100 мл. 1 мл основ­ного раствора содержит 0,1 мг железа. Основной раствор разводят водой в 10 раз, получая рабочий, в 1 мл кото­рого содержится 0,01 мг железа.

Органические соединения железа подвергают минера­лизации, для чего в пробирку из тугоплавкого стекла вносят 2 мл сыворотки или негемолизированной плазмы, добавляют 1,5 мл концентрированной серной кислоты и нагревают на песчаной бане, время от времени добавляя по 0,5 мл пергидроля.

Охлажденную бесцветную жидкость количественно переносят в мерную колбу на 25 мл, несколько раз опо­ласкивают водой пробирку и сливают ополоски в мер­ную колбу.

В мерную колбу добавляют 1 мл насыщенного раство­ра надсернокислого калия, перемешивают (при этом закисные соли железа переходят в окисные), приливают 4 мл 1,5 н раствора роданистого калия, доливают водой до метки и хорошо перемешивают. Оптическую плот­ность раствора определяют на фотоэлектроколориметре ФЭК-М или ФЭК-Н-57 по левому барабану с зеленым светофильтром (λ=535 нм) в кювете с рабочей шириной 2 см против контрольного раствора. Для приготовления контрольного раствора в мерную колбу на 25 мл влива­ют 2 мл воды, 1 мл насыщенного раствора надсернокис­лого калия, 4 мл раствора роданистого калия и доводят водой до метки.

Содержание железа в исследуемом растворе опреде­ляют по калибровочной кривой.

Калибровочную кривую строят следующим образом. В 11 мер­ных колб емкостью 25 мл вносят последовательно 0,05—0,1—0,2— 0,3—0,4—0,5—0,6—0,7—0,8—0,9—1,0 мл рабочего стандартного раст­вора. В каждую колбу вливают по 15 мл воды, 1 мл раствора надсер­нокислого калия и 4 мл раствора роданистого калия, доливают водой до метки и перемешивают. Получают серию растворов с содержани­ем 0,0005—0,001—0,002—0,003—0,004—0,005—0,006—0,007—0,008— 0,009—0,001 мг железа. Определяют оптическую плотность растворов на фотоэлектроколориметре.

На оси абсцисс откладывают величины, показывающие содер­жание железа (мг) в каждом из растворов, а на оси ординат — опти­ческую плотность и, пользуясь указанными данными, вычерчивают калибровочную кривую.

Содержание железа (мг%) в плазме или сыворотке х вычисляют по формуле

Х=а·100/b

где а — количество железа в испытуемом растворе, най­денное по калибровочной кривой, мг; Ь — количество плазмы или сыворотки, взятое для исследования (обычно 2 мл); 100 — множитель для пересчета в миллиграмм-проценты.

Вопросы

1. Какие минеральные элементы содержатся в организме человека?

2. Какова потребность человека в минеральных элементах?

3. Какая роль минеральных элементов в жизнедеятельности организма?

4. Укажите на значение в обмене веществ калия, натрия, кальция, фосфора, хлора, железа.

5. Микроэлементы и их значение в организме?

6. Какие функции выполняют кобальт, йод, медь?

7. Как регулируется обмен минеральных элементов в организме?

8. Какие патологические состояния связаны с нарушением обмена минеральных элементов в организме?

9. Функции воды.

10. Какое значение имеет постоянство Рн для клетки?

11. Чем отличается плазма от сыворотки?

12. Что такое гомеостазис?

13. Какими показателями характеризуется внутренняя среда организма?

14. Что такое осмотическое давление и чем оно обеспечивается?

15. Что такое изотонический, гипотонический и гипертонический растворы?

16. Что такое онкотическое давление и чем оно обеспечивается?

17. Какова величина рН крови в норме?

18. Дайте определение ацидоза и алкалоза.

19. Что называется буферными растворами?

20. Укажите основные буферные системы организма.

21. Каков механизм действия буферных систем на примере бикарбонатной системы?

22. Химический состав крови

-активные формы: фронтальный опрос.

Средства контроля: Тест (см. Тестовый контроль знаний по биохимии: методическое пособие. – Ульян. гос. пед. ун-т им. И. Н. Ульянова. – Ульяновск: УлГПУ, 2010. - 28 с.)

Содержание внеаудиторной работы бакалавра при подготовке к занятию

1. Владеть содержанием вопросов (по лекции).

2. Законспектировать вопрос и составить схему минеральный состав живого организма (животного и растительного).

3. Подготовиться к диагностической самостоятельной работе в форме опроса.

4. Изучить термины по данной теме

Литература

1. Филиппович Ю.Б., Коничев А.С., Севостьянов Г.А., Кутузова Н.М. Биохимические основы жизнедеятельности человека. - М.: Владос, 2005. - 407 с.

2. Митякина Ю.А. Биохимия: учебное пособие. - М.: РИОР, 2005.- 113 с. (Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/28653).

3. Тестовый контроль знаний по биохимии: методическое пособие. – Ульян. гос. пед. ун-т им. И. Н. Ульянова. – Ульяновск: УлГПУ, 2010. - 28 с.