дисципліна “Біологічна хімія”

Журнал з практичних занять

Студента (ки) _____________факультету ____групи

_____________________________________________

(П.І.Б.)

Модуль 2. Загальні закономірності метаболізму

Змістовий модуль 1 Введення в біохімію. Біохімічні компоненти клітин

Змістовий модуль 2 Ферменти та коферменти. Регуляція метаболізму.

Змістовий модуль 3 Основні закономірності обміну речовин. Цикл трикарбонових кислот.

Змістовий модуль 4 Молекулярні основи біоенергетики.

ЗАНЯТТЯ № 1 (практичне – 3 години)

Теми:

1. Предмет, задачі, основні етапи та сучасні напрями розвитку біохімії. Мета і методи проведення біохімічних досліджень, їх клініко-діагностичне значенняю. Біохімічні компоненти клітин.

2. Біомолекули та клітинні структури

Мета: Вміти аналізувати етапи та закономірності становлення біохімії як фундаментальної медико-біологічної науки та навчальної дисципліни.

Професійна орієнтація студентів:

Вміти пояснювати принципи та основи методів біохімічних досліджень функціонального стану організму людини в нормі та при патології. Використовувати результати біохімічного аналізу для оцінки стану певних ланок обміну речовин. Трактувати основоположні біохімічні поняття, що характеризують метаболічні перетворення та регуляторні адаптивні процеси

1. Програма самопідготовки студентів до заняття.

І Предмет, задачі, основні етапи та сучасні напрями розвитку біохімії. Мета і методи проведення біохімічних досліджень, їх клініко-діагностичне значення.

1. Визначення біохімії як науки. Місце біохімії серед інших медико-біологічних дисциплін.

2. Об'єкти вивчення та завдання біохімії.

3. Розділи біохімії: статична (зв'язок з біоорганічною хімією, молекулярною біологією); динамічна; функціональна (зв'язок з молекулярною фізіологією).

4. Медична біохімія (біохімія людини). Клінічна біохімія як розділ медичної біохімії.

5. Мета біохімічних лабораторних досліджень. Критерії оцінки використаного методу лабораторних досліджень включають достовірність, точність, специфічність, чутливість та помилка методу.

6. Матеріали для діагностичних досліджень.

7. Принципи забору та зберігання матеріалу для дослідження.

Змістовий модуль 2 Ферменти та коферменти. Регуляція метаболізму.

ЗАНЯТТЯ № 2 (практичне – 3 години)

Теми:

1. Ферменти: структура, фізико-хімічні властивості білків-ферментів, механізм дії ферментів, класифікація ферментів за типом реакції

2. Механізм дії та визначення активності ферментів.

3. Кінетика ферментативного каталізу. Інгібітори ферментів

4. Регуляція ферментативних процесів. Медична ензимологія

5. Кофактори та коферменти. Коферментні функції вітамінів.

Будова і фізико-хімічні властивості білків-ферментів. Кофактори. Механізм дії ферментів, кінетика ферментативного каталізу. Каталітичні властивості ферментів. Регуляція активності ферментів.

Мета: З’ясувати роль білків-ферментів в регуляції біохімічних процесів. Трактувати роль вітамінів та їх біологічно-активних похідних як кофакторів в механізмах каталізу. Дослідити каталітичні властивості ферментів. Аналізувати шляхи та механізми регуляції ферментативних процесів як основи обміну речовин в організмі в нормі та при патологіях.

Професійна орієнтація студентів:

І Будова і фізико-хімічні властивості білків-ферментів. Кофактори.

1. Поняття про ферменти. Спільні та відмінні властивості ферментів і неорганічних каталізаторів.

2. Хімічна природа і будова ферментів. Класифікація ферментів. Кофактори (коферменти і простетичні групи).

3. Роль апоферменту і кофактора у каталітичних реакціях.

ІІ, ІІІ Механізм дії ферментів, кінетика ферментативного каталізу. Каталітичні властивості ферментів.

4. Сучасні уявлення про механізм дії ферментів: теорія фермент-субстратних комплексів, структурної комплементарності ферментів і субстратів (теорії Фішера і Кошланда). Енергія активації, енергетичний бар’єр. Ферментативне перетворення субстратів за каталітичної дії ферменту на прикладі дії хімотрипсину та ацетилхолінестерази. Послідовність етапів каталітичного процесу

5. Термолабільність ферментів. Використання явища термолабільності у медичній практиці.

6. Специфічність дії ферментів. Види специфічності. Використання специфічності у медичній практиці.

7. Активні центри ферментів, якими групами вони представлені, їх умовні ділянки.

8. Алостеричні ферменти, регуляторні (модуляторні) центри.

9. Множинні форми ферментів (ізоферменти).

10. Мультиферментні комплекси. Поліфункціональні ферменти, їх переваги. Приклади.

ІV. Регуляція активності ферментів. Медична ензимологія.

11. Регуляція активності ферментів:

а) чутливість до зміни рН середовища, пояснити механізм;

б) проферменти, приклади, механізм їх активації;

в) алостеричні модифікатори ферментів, принцип їх дії, приклади;

г) конкурентні і неконкурентні інгібітори, механізм їх дії, приклади;

д) регуляція активності ферментів за участю циклічних нуклеотидів;

е) принцип зворотного (негативного і позитивного) зв’язку в саморегуляції активності ферментів.

12. Принцип дослідження термолабільності амілази слини та специфічності амілази й сахарази. Принцип дослідження рН середовища, активаторів та інгібіторів на дію ферментів, використання цих властивостей в медицині

V. Кофактори та коферменти. Коферментні функції вітамінів.

13. Будова і властивості коферментів; вітаміни як попередники в біосинтезі коферментів.

14. Класифікація коферментів. Найбільш поширені коферменти: похідні вітаміну РР; похідні вітаміну В₂; похідні вітаміну В₆ (піридоксину); коферменти цитохромів; кофермент ацилювання – похідний пантотенової кислоти; коферменти – похідні фолієвої кислоти; ліпоєва кислота; тіаминдифосфат – похідний вітаміну В₁; кофермент карбоксибіотин; коферменти – похідні вітаміну В₁₂.

2. Завдання для самоконтролю

1. Спільними властивостями ферментів і неорганічних каталізаторів є:

А. Термолабільність

В. Каталіз лише термодинамічно можливих реакцій

С. Специфічність дії

Д. Залежність від кількості субстрату

Е. Залежність від ефекторів.

2. В організмі людини виявлено дефіцит вітаміну В₅. Це спричинить порушення синтезу коферментів:

А. ТПФ

В. НАД і НАДФ

С. ПАЛФ

Д. ПАМФ

Е. Убіхінону

3. У першу пробірку з крохмалем і другу з сахарозою додали фермент. Через 10 хв. з вмістом обидвох пробірок проробили реакцію Фелінга. У першій пробірці вона виявилась позитивною, у другій - негативною. Який фермент додали в пробірки?

Відповідь:________________________________________________

_________________________________________________________

4. До двох пробірок з певними субстратами додали витяжку з дріжджів. Через 10 хв. з вмістом обидвох пробірок проробили реакцію Фелінга. У першій пробірці вона виявилась позитивною, у другій - негативною. Які субстрати знаходились у пробірках?

Відповідь:________________________________________________

5. В інкубаційне середовище «бурштинова кислота + сукцинатдегідрогеназа» додали малонову кислоту. Чому гальмується дія ферменту? Чи є цей процес зворотним, за яких умов? Відповідь:________________________________________________

6. При інфекційних захворюваннях рекомендують вживати сульфаніламідні препарати. На чому грунтується їх лікувальна дія? Відповідь:________________________________________________

7.До якого класу ферментів належать амілаза, пепсин, дегідрогенази, амінотрансферази ? Відповідь:________________________________________________________________________________________________________________

8. Які ферменти називають геміновими і чому? До якого класу вони належать? Відповідь:________________________________________________

9. До якого класу належить фермент, який каталізує реакцію:

глюкозо-6-фосфат _↔ фруктозо-6-фосфат

Відповідь:________________________________________________

10. До якого класу належить фермент, який каталізує реакцію:

СНз-С-СООН → СНз-С-Н + СО₂

ІІ ІІ

О О

Як називається цей фермент?

Відповідь:________________________________________________

11.Як можна виявити в шлунковому соку пепсин, а в підшлунковому соку – ліпазу ? Відповідь:________________________________________________

__________________________________________________________

12. Як можна виявити в сечі хворого наявність амілази ?

Відповідь:________________________________________________

13. Яка специфічність характерна для пепсину, ліпази, аргінази, оксидази ά-амінокислот ?

Відповідь:________________________________________________

__________________________________________________________

14. Яке значення рН є оптимальним для дії пепсину, амілази слини, трипсину:

а) рН = 2;

б) рН = 7;

в) рН = 8.

Відповідь:________________________________________________

15.Шлунковий сік хворого має рН - 5,5, як це позначиться на перетравленні білків в шлунку ?

Відповідь:________________________________________________

16. Що таке ізоферменти і чому ізоферментний спектр сироватки крові можна використати для діагностики захворювань?

Відповідь:________________________________________________

16. Що таке органоспецифічність ферментів? Назвіть органоспецифічність АсАТ, АлАТ, амілази, пепсину, трипсину.

Відповідь:________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

16. В сироватці крові і сечі хворого значно підвищена активність амілази. Для якого захворювання характерні такі дані аналізу і яка приина підвищення активності ферменту?

Відповідь:________________________________________________

16. Яка амілазна активність слини, якщо 2 мл 0,1% розчину крохмалю розщеплюється при розведенні слини в 80 разів в стандартних умовах досліду

Відповідь:________________________________________________

16. Активність яких ферментів і ізоферментів в сироватці крові необхідно визначити для діагностики захворювань печінки? Відповідь:________________________________________________

17. В сироватці крові хворого значно підвищена активність АсАТ, креатинкінази, ЛДГ (її ізоферментів ЛДГ₁, ЛДГ₂). Для якого захворювання характерні такі зміни в ферментному спектрі сироватки крові і чому?Відповідь:________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

16. Інкубаційне середовище, в якому знаходиться сукцинатдегідрогеназа, добавили малонову кислоту. Як зміниться активність ферменту і чому?

Відповідь:________________________________________________

16. Чи відбувається розщеплення крохмалю в інкубаційному середовищі, де знаходиться амілаза і (NH₄)₂S0₄?

Відповідь:________________________________________________

16. Чому у хворих із зниженим вмістом НС1 шлункового соку порушується перетравлення білків?

17. Відповідь:________________________________________________

18. Яка функціональна група входить до складу активного центру ферменту, якщо він інгібірується:

а) фосфорорганічними інгібіторами;

б) цианідами;

в) йодацетатом?

Відповідь:________________________________________________

_____________________________________________________

16. Який інгібітор Ви запропонуєте для лікування гострого панкреатиту і чому?

Відповідь:________________________________________________

16. При лікуванні вірусних кон'юнктивітів використовують ферменти РНК-азу і ДНК-азу. Як можна пояснити механізм лікувальної дії цих ферментів?

Відповідь:________________________________________________

16. Заповніть таблицю:

Назва кофермента або простетичної групи фермента	назва вітаміна, що входить в кофермент	Характер груп, що переносяться з його участю
нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД)
нікотинамідаденіндинуклеотид фосфат (НАДФ)
флавінмононуклеотид (ФМН)
флавінаденіндинуклеотид (ФАД)
Коензим А (КоА-SH)
тіаміндифосфот (ТДФ)
N5 карбоксибіотин
тетрагідрофолієвая кислота (ТГФК)

4. Джерела інформації

Основні:

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – К. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2000, - С. 86-87, 89 -114

2. Гонський Я. І., Максимчук Т.П. Біохімія людини - Тернопіль: Укрмедкнига, 2001 - С. 66-93.

3. Конспекти лекцій.

Додаткові:

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. - М.: Медицина, 1990. - 543 с.

2. Савицкий И.В. Биологическая химия – К.: Вища школа, 1982. -470 с.

3. Николаев А.Я. Биологическая химия. - М: Высшая школа, 1989. - 496 с.

4. Ленинджер А. Основы биохимии: Перевод с англ. - М.: Мир, 1985. - 1024 с.

ІІ Будова і фізико-хімічні властивості білків-ферментів. Кофактори. Механізм дії ферментів, кінетика ферментативного каталізу. Каталітичні властивості ферментів. Регуляція активності ферментів .

Робота 1. Дослідити вплив температури на активність амілази слини.

Робота 2. Дослідити специфічність дії амілази слини та сахарази дріжджів.

Робота 3. Дослідити вплив рН середовища на активність амілази слини.

Робота 4. Дослідити вплив активаторів та інгібіторів на активність амілази слини.

Робота 5. Вивчення активності амілази слини за методом Вольгемута.

Робота 6. Вивчити вплив фосфаколу і іонів кальцію на активність холінестерази.

Робота 1. Вплив t ° на активність амілази слини.

Принцип: Про залежність амілази від t ° свідчить різна ступінь розщеплення крохмалю в різних температурних умовах. Ступінь розщеплення крохмалю виявляють реакцією з йодом або реакцією Фелінга.

Техніка роботи.

Набирають у пробірку 1 мл слини, додають 9мл Н₂О, змішують. Отримують розведення слини в 10 разів.

У 2 окремі пробірки відбирають по 1 мл цієї суміші. Одну з них кип'ятять і потім охолоджують проточною водою. У третю пробірку замість слини наливають 1 мл Н₂О (контроль). У всі три пробірки вливають по 1 мл 0,5% крохмалю і поміщають у водяну баню (37 °) на 10 хвилин. Потім додають в усі пробірки по 2-3 краплі йоду. Спостерігають фарбування в пробірках, пояснюють результати, роблять висновки. Навести графік залежності активності ферменту від температури.

Висновок:______________________________________________________

_______________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Графік залежності активності ферменту від температури

V

tº,C

Робота 2. Дослідження специфічності дії амілази і сахарази.

Принцип: Про специфічності амілази і сахарази свідчить їхнє виборче дію на субстрати. Продукти розщеплення субстратів визначаються реакцією Фелінга.

Техніка роботи.

Джерело амілази - слина, а сахарази - витяжка з дріжжів. Слину попередньо розводять у 5 разів (1 мл слини + 4 мл Н₂О). Відбирають реактиви в 4 пробірки згідно схеми:

Пробірки	Фермент	Субстрат
1	Амілаза (1 мл слини 1: 5)	1 мл 1% крохмаль
2	Амілаза (1 мл слини 1: 5)	1 мл 0,5% сахароза
3	сахарази (1 мл витяжки з дріжджів)	1 мл 0,5% сахароза
4	сахарази (1 мл витяжки з дріжджів)	1 мл 1% крохмаль

Всі пробірки поміщають на 15 хвилин у водяну баню (37 °).

З кожної пробірки проробляють реакцію Фелінга. Додають по 1 мл реактиву Фелінга і нагрівають до кипіння. За результатами роблять висновок про виборчу дії ферментів на субстрат.

Висновок:______________________________________________________

_______________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Робота 3. Вплив рН середовища на активність амілази.

Принцип: Оптимум рН для амілази визначається по максимальному розщепленню крохмалю, яке визначається реакцією з йодом.

Техніка роботи.

Спочатку готують буферні розчини за схемою:

Пробірки	мл 0,2 М Na2HPO4	мл 0,1 М лимонної кислоти	рН розчинів
1	0,63	0,37	6,0
2	0,69	0,31	6,4
3	0,77	0,23	6,8
4	0,87	0,13	7,2
5	0,94	0,06	7,6
6	0,97	0,03	8,0

У кожну пробірку вносять по 1 мл 0,5% крохмалю і по 1 мл слини, розведеної в 50 разів (в циліндр внести 1 мл слини і 49 мл Н2О). Вміст пробірок перемішують і ставлять на водяну баню на 10 хв (37 °). Потім у всі проби додають по 1-2 краплі йоду, перемішують. Спостерігають фарбування і відзначають значення рН, при якому відбулося розщеплення крохмалю. Навести графік залежності активності ферменту від pH

Висновок:______________________________________________________

_______________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Графік залежності активності ферменту від pH

V

pH

Робота 4. Вплив активаторів та інгібіторів на активність амілази. Принцип: Вплив факторів (активаторів або інгібіторів) на активність амілази визначається за ступенем розщеплення крохмалю в їх присутності (по реакції з йодом).

Техніка роботи.

У три пробірки вносять по 1 мл розведеної слини (1:50, попередній досвід). У 1-у додають 2 краплі Н₂О (контроль), в 2-у - 2 краплі 1% NaCl, в 3-ю - 2 краплі 1% CuSO4. У кожну пробірку додають по 5 крапель 1% розчину крохмалю. Всі три пробірки поміщають у водяну баню (37 °) на 5 хв. Потім в кожну пробірку додають по 1-2 краплі йоду, перемішують. Відзначають пробірку, в якій відбулося максимальне розщеплення крохмалю, роблять висновок про вплив ефекторів на активність амілази.

Висновок:______________________________________________________

_______________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________