МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені О.О. БОГОМОЛЬЦЯ

КАФЕДРА БІООРГАНІЧНОЇ та БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ

МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК З МОДУЛЮ №2

ДЛЯ СТУДЕНТІВ З ДИСЦИПЛІНИ

“ БІООРГАНІЧНА ТА БІОЛОГІЧНА ХІМІЯ”

Затверджено на методичній нараді кафедри, протокол від “_26_” _серпня _2015 р. № __1__

Київ – 2015

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН

ЛЕКЦІЙ З МОДУЛЯ № 2

З БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ для студентів ІІ курсу

на ІІІ семестр 2015-2016 н.р.

№	Дата	Тема	Години
1	01.09-11.09	Біохімія як наука. Метаболічні шляхи. Ферменти: будова, властивості, механізм дії. Коферментні функції вітамінів.	2
2	14.09-25.09	Біоенергетика: загальні шляхи катаболізму вуглеводів, ліпідів, амінокислот. Цикл трикарбонових кислот. Біоенергетика: біологічне окислення, окисне фосфорилювання, тканинне дихання.	2
3	28.09-09.10	Метаболізм вуглеводів-1. Гліколіз, аеробне окислення глюкози; альтернативні шляхи обміну моносахаридів.	2
4	12.10-23.10	Метаболізм вуглеводів-2. Обмін глікогену; глюконеогенез. Регуляція та патологія вуглеводного обміну. Цукровий діабет.	2
5	26.10-06.11	Метаболізм ліпідів-1. Катаболізм триацилгліцеролів, фосфоліпідів, жирних кислот. Жиророзчинні вітаміни.	2
6	09.11-20.11	Метаболізм ліпідів-2. Ліпогенез. Обмін холестеролу. Регуляція та патології ліпідного обміну: ожиріння, атеросклероз.	2
7	23.11-04.12	Метаболізм амінокислот-1. Загальні шліяхи перетворення амінокислот. Утворення та знешкодження аміаку, синтез сечовини.	2
8	07.12-18.12	Метаболізм амінокислот-2. Спеціальні шляхи перетворення амінокислот. Спадкові ензимопатії обміну амінокислот. Метаболізм порфіринів.	2
		Разом	16

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН практичних занять

З МОДУЛЯ № 2

З БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ для студентів ІІ курсу

на ІІІ семестр 2015-2016 н.р.

№	Дата	Тема	Години
1	01.09 - 04.09	Контроль початкового рівня знань. Засвоєння принципів проведення біохімічних лабораторних досліджень; обгрунтування та клініко-діагностичне значення змін біохімічних показників.	3
2	07.09 -11.09	Дослідження фізико-хімічних властивостей білків-ферментів. Засвоєння методів виявлення ферментів в біологічних об'єктах.	3
3	14.09 -18.09	Дослідження активності ферментів, механізм їх дії та кінетика ферментативного каталізу.	3
4	21.09 -25.10	Дослідження регуляції ферментативних процесів та аналіз механізмів виникнення ензимопатій. Медична ензимологія.	3
5	28.09 - 02.10	Дослідження ролі кофакторів та коферментних форм водорозчинних вітамінів у прояві каталітичної активності ферментів.	3
6	05.10 – 09.10	Дослідження функціональної ролі жиророзчинних вітамінів у метаболізмі та реалізації клітинних функцій.	3
7	12.10 -16.10	Дослідження обміну речовин і енергії. Функціонування, регуляція та енергетична вартість циклу трикарбонових кислот.	3
8	19.10 -23.10	Дослідження біологічного окислення, окисного фосфорилювання та синтезу АТФ. Засвоєння принципів хеміосмотичної теорії, аналіз механізму дії інгібіторів та роз'єднувачів окисного фосфорилювання. Контрольна робота № 1.	3
9	26.10 -30.10	Дослідження перетравлення та всмоктування вуглеводів. Анаеробне окиснення вуглеводів.	3
10	02.11 – 06.11	Дослідження аеробного окислення глюкози та альтернативних шляхів обміну моносахаридів.	3
11	09.11 - 13.11	Дослідження катаболізму та біосинтезу глікогену. Регуляція обміну глікогену. Біосинтез глюкози (глюконеогенез).	3
12	16.11 -20.11	Дослідження механізмів метаболічної та гормональної регуляції обміну глюкози крові. Цукровий діабет.	3
13	23.11 -27.11	Дослідження перетравлення та всмоктування ліпідів. Катаболізм триацилгліцеролів. Ліполіз та його регуляція. Окиснення жирних кислот та гліцеролу.	3
14	30.11 - 4.12	Дослідження біосинтезу жирних кислот, триацилгліцеролів та фосфоліпідів.	3
15	7.12 - 11.12	Дослідження біосинтезу та біотрансформації холестеролу (вітамін D, жовчні кислоти, стероїдні гормони).	3
16	14.12 -18.12	Дослідження обміну кетонових тіл. Транспортні форми ліпідів. Патології ліпідного обміну (ожиріння, атеросклероз, цукровий діабет). Тестовий контроль.	3
17	21.12 -25.12	Підсумковий модульний контроль № 2.	2
		Всього	50

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН самостійної роботи студентів

З БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ

для ІІ курсу медичних факультетів та ФПЛЗСУ,

які навчаються за КМСОНП, на ІІІ семестр 2015-2016 н.р.

№	Дата	Тема	Години
1	01.09 -04.09	Обґрунтування та клініко-діагностичне значення змін біохімічних показників, які визначаються у клініці.	2
2	07.09 -11.09	Принципи визначення активності ферментів у біологічних рідинах.	2
3	14.09 -18.09	Інтерпретація графіків залежності швидкості ферментативної реакції від концентрації субстрату, ферменту, зміни рН та температури середовища.	2
4	21.09 -25.10	Ензимодіагностика. Діагностичне значення визначення зміни кількісного вмісту та активності ізоферментів при патологіях.	2
5	28.09 - 02.10	Роль кофакторів та коферментних вітамінів та їх активних похідних у прояві каталітичної активності ферментів.	2
6	05.10 -09.10	Біологічні властивості жиророзчинних вітамінів у метаболічних процесах e нормі на при патологіях.	2
7	12.10 -16.10	Методи оцінки та індентифікації метаболітів обміну речовин. Оцінка їх перетворень та білологічного значення для здійснення окремих фізіологічних функцій.	2
8	19.10 -23.10	Визначення та пояснення значення коефіцієнта фосфорилювання для реакцій аеробного окислення субстратів згідно типу коферменту або простетичної групи ферменту. Інгібітори та роз'єднувачі окисного фосфорилювання. Підготовка до контрольної роботи.	2
9	26.10 -30.10	Клініко-діагностичне значення виявлення метаболітів анаеробного окислення глюкози за фізіологічних та патологічних станів.	2
10	02.11 -06.11	Побудова схем альтернативних шляхів обміну глюкози.	2
11	09.11 -13.11	Спадкові порушення біосинтезу ферментів метаболізму глікогену. Особливості метаболізму вуглеводних компонентів глікокон’югатів та генетичні порушення їх обміну.	2
12	16.11 -20.11	Оцінка стану вуглеводневого обміну за біохімічними показниками в нормі та при патологіях	2
13	23.11-27.11	Метаболізм кетонових тіл в умовах патології; механізми надмірного зростання вмісту кетонових тіл при цукровому діабеті та голодуванні.	2
14	30.11 - 04.12	Принципи методів визначення фосфоліпідів у гомогенізатах тканин та загальних ліпідів у сироватці крові. Сфінголіпідози – генетичні аномалії обміну сфінголіпідів. Лізосомальні хвороби.	2
15	07.12 - 11.12	Обмін холестеролу в організмі. Основні шляхи біотрансформації та екскреції холестеролу.	2
16	14.12 -18.12	Оцінка стану ліпідного обміну в нормі та при патрологіях. Зміни в системі циркуляторних транспортних ліпідів: ХМ, ЛПДНЩ, ЛПНЩ, ЛПВЩ, пояснювати їх функціональне значення.	2
17	21.12 -25.12	Підготовка до підсумкового модульного контролю № 2.	4
18	28.12 - 30.12	Індивідуальна СРС за вибором (індивідуальне завдання). Створити схеми в електронному варіанті до одної з наступних тем: механізм дії білково-пептидних гормонів та катехоламінів на клітини-мішені; механізм дії стероїдних та тиреоїдних гормонів на клітини-мішені; метаболічна та гормональна регуляція обміну глюкози; мультиферментний комплекс – синтетаза жирних кислот; транспорт та депонування ліпідів.	4
		Разом	40

Введення в біохімію. Біохімічні компоненти клітин.

Тема заняття № 1. Контроль початкового рівня знань. Засвоєння принципів проведення біохімічних лабораторних досліджень; обґрунтування та клініко-діагностичне значення змін біохімічних показників.

Цілі заняття:

• Аналізувати етапи та закономірності становлення біохімії як фундаментальної медико-біологічної науки та навчальної дисципліни;

• 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;

• Класифікувати результати біохімічних досліджень та зміни біохімічних показників для діагностики патологічних процесів.

Теоретичні питання

1. Біохімія як фундаментальна медико-біологічна наука:

• історія розвитку;

• наукові біохімічні школи, значення в системі вищої медичної освіти.

2. Розділи біохімії:

• статична, динамічна, функціональна біохімія.

• Медична та клінічна біохімія.

1. Досягнення біохімії, молекулярної біології, біотехнології та генної інженерії у встановлені молекулярних механізмів патогенезу хвороб, діагностиці і лікуванні основних захворювань людини: серцево-судинних, онкологічних, інфекційних, тощо.

2. Мета проведення біохімічних лабораторних досліджень.

3. Критерії оцінки використаних методів лабораторних досліджень.

4. Матеріал для лабораторних діагностичних досліджень.

5. Принципи забору та збереження матеріалу для лабораторних досліджень.

6. Помилки, що мають місце під час проведення лабораторних досліджень.

7. Основні методи біохімічних досліджень:

• осадження речовин з розчину, висолювання білків,

• спектрофотометрія,

• електрофорез, хроматографія, полярографія.

Практичні роботи

Завдання 1. Визначення наявності речовини у розчині методом осадження; на прикладі осадження білків з розчину сульфосаліциловою кислотою.

Принцип методу. Білки легко осаджуються із водного розчину мінеральними, органічними кислотами та солями важких металів. Денатурація і осадження білка кислотами обумовлюється нейтралізацією поверхневого заряду колоїдних частинок білка, руйнуванням гідратаційної оболонки білкових молекул та утворенням комплексних солей білка з кислотами. Важкі метали утворюють стійкі комплекси з SH-групами білків, що викликає зміни структури та втрату розчинності білка. Особливо чутливою реакцією на наявність білка в розчині є осадження трихлроцтовою та сульфосаліциловою кислотою (чутливість останньої реакції складає 1:50000). Крім того, сульфосаліцилова кислота поряд з високомолекулярними білками, здатна осаджувати низькомолекулярні білки та продукти розпаду білків – поліпептиди і олігопептиди.

Хід роботи. У пробірку наливають 1,0 мл досліджуваного розчину білка та додають 3-5 крапель 20% -го розчину сульфосаліцилової кислоти. Спостерігають за утворенням осаду білка.

Клініко-діагностичне та практичне значення. Реакція з сульфосаліциловою та трихлороцтовою кислотою використовується для якісного та кількісного визначення білка в сечі.

Здатність білка міцно зв’язувати іони важких металів використовується в клінічній практиці. Білок використовують як протиотруту при отруєннях солями ртуті, свинцю, тощо. У разі отруєння солями важких металів хворому дають велику кількість білка (яєчного білка або молока). В шлунку утворюються нерозчинні комплекси металів з білками, внаслідок чого припиняється всмоктування отрут у кров, послаблюється інтоксикація та посилюється їх виведення з організму.

Завдання 2. Визначення наявності речовини у розчині за специфічною кольоровою реакцією; на прикладі біуретової реакції виявлення пептидного зв’язку у розчині білка після його часткового гідролізу (1, 6, 12 годин).

Принцип методу. Біуретова реакція – характерна реакція на сполуки, що містять в своєму складі не менше двох пептидних зв’язків. Такі сполуки в лужному середовищі утворюють з мідним купоросом комплекс, забарвлений в рожево-фіолетовий колір. В утворенні цього комплексу приймають участь пептидні зв’язки в енольній формі.

Біуретова реакція служить доказом наявності пептидних зв’язків в білках та пептидах.

Хід роботи. В пробірку № 1 вносять 1 мл досліджуваного розчину білка, в пробірку № 2 – 1 мл гідролізату білка (1 год.), в пробірку № 3 – 1 мл гідролізату білка (6 год.), в пробірку № 4 – 1 мл гідролізату білка (12 год.). У кожну пробірку додають по 5 крапель 10%-го розчину NaOH та по 5 крапель 1%-го розчину сульфату міді (CuSO₄). Поява фіолетового забарвлення (біуретова реакція) свідчить про наявність у розчині білка чи поліпептидів. Інтенсивність забарвлення змінюється залежно від часу гідролізу.

Зробити висновок за зміною інтенсивності забарвлення.

Завдання 3. Кількісне визначення білка в досліджуваному розчині шляхом вимірювання оптичної щільності розчину колориметричним методом (біуретова реакція).

Принцип методу. В основу абсорбційної спектрофотометрії покладено принцип вимірювання поглинання світла, яке проходить крізь досліджуваний розчин, унаслідок абсорбції його досліджуваною речовиною. Вимірювання здійснюють на спеціальних спектральних апаратах, у яких розчин проби речовини вміщують між джерелом світла і фотоелементом, що реєструє світло. Кожна речовина поглинає світло з певною довжиною хвилі, отже, абсорбція світла є вибірковою. Фотоелектроколориметрія – це процес вимірювання поглинання видимої частини спектра забарвленими розчинами.

Хід роботи.

1-етап: побудова калібрувального графіка.

Готують стандартні розчини білка. Для цього 100 мг сироваткового альбуміну бика розчиняють в 10 мл 0,1М NaOH. З основного розчину роблять розведення з різною концентрацією альбуміну. В пробірки з різними концентраціями білка (від 1 до 10 мг в 1 мл) додають біуретовий реактив (0,5 мл CuSo₄ + 0,5 мл NaOH), перемішують і залишають на 20 хв. при кімнатній температурі.

Оптичну щільність забарвленого у фіолетовий колір розчину вимірюють на фотоелектроколориметрі (ФЕК) при довжині хвилі 540 нм в кюветі товщиною 10 мм при червоному світлофільтрі. Контролем служить дистильована вода. За отриманими результатами оптичної щільності розчинів будують калібрувальний графік на білок. На осі абсцис відкладають значення концентрації стандартних розчинів білка, на осі ординат – оптичну щільність ( Е ) відповідних концентрацій.

2-етап: вимірювання оптичної щільності досліджуваного розчину білка.

До 1 мл досліджуваного розчину білка (наприклад сироватки крові) додають біуретовий реактив (0,5 мл CuSo₄ + 0,5 мл NaOH), перемішують і залишають на 20 хв. при кімнатній температурі. Оптичну щільність забарвленого у фіолетовий колір розчину вимірюють на фотоелектроколориметрі (ФЕК) при довжині хвилі 540 нм, в кюветі товщиною 10 мм, при червоному світлофільтрі. Контролем служить дистильована вода.

3-етап: визначення вмісту білка в досліджуваному розчині.

Отримавши значення оптичної густини ( Е ) досліджуваного розчину, за калібрувальним графіком, знаходять концентрацію (вміст) білка в досліджуваному розчині в мг на 1 мл.

Клініко-діагностичне та практичне значення. У здорової людини вміст білків в сироватці крові становить від 60 г/л до 80 г/л. Зменшення вмісту білка нижче 60 г/л, носить назву – гіпопротеїнемія, збільшення понад 80 г/л носить назву – гіперпротеїнемія. Зміни вмісту білків у сироватці крові спостерігаються у разі зниження процесів їх синтезу, посиленого розпаду та втрати білків, порушень водного балансу, при хронічних патологічних процесах, тощо.