Контрольные вопросы

1. Какой принцип положен в основу классификации ферментов? Назовите основные классы ферментов.

2. Каково строение ферментов? Что называют коферментом? Какова роль этих структурных компонентов фермента в ферментативном катализе?

3. В чем сущность активации и ингибирования ферментов?

4. Какие факторы оказывают активирующее и ингибирующее действие на ферменты?

5. В чем заключается механизм ферментативного катализа?

Практическая работа №5 витамины

Витамины – низкомолекулярные органические вещества, имеющие разнообразную химическую природу. Они условно объединены в одну группу по признаку жизненной необходимости для организма. Поскольку в организме человека и животных витамины не синтезируются, за исключением некоторых из них, образующихся симбиотической микрофлорой пищеварительного тракта, они относятся к незаменимым факторам питания. Поступая в организм в небольших количествах с пищей, витамины обеспечивают нормальное протекание биохимических процессов и, таким образом, участвуют в регуляции многих метаболических функциях организма.

Простейшая классификация витаминов основана на их физико-химических свойствах, в частности, на растворимости. По этому признаку витамины делят на две группы: а) витамины, растворимые в воде; б) витамины, растворимые в жирах и органических растворителях.

К водорастворимым витаминам относятся:

1. витамин В₁ (тиамин),

2. витамин В₂ (рибофлавин),

3. витамин В₃ (пантотеновая кислота),

4. витамин В₅ (никотиновая кислота),

5. витамин В₆ (пиридоксин),

6. витамин В₁₂ (цианкобальтамин),

7. витамин В₁₅ (пангамовая кислота),

8. витамин В_с (фолиевая кислота),

9. витамин С (аскорбиновая кислота).

К жирорастворимым витаминам относятся:

1. витамины А (ретинол),

2. витамины группы D (эргокальциферол),

3. витамины группы Е (токоферолы),

4. витамины группы К (филлохинон, метахинон).

Кроме того, выделяют группу витаминоподобных веществ – холин, инозит, пангамовая, липоевая, парааминобензойная кислоты, витамин U.

Для открытия и обнаружения витаминов в пищевых продуктах или других биологических объектах обычно пользуются качественными реакциями, основанными на образовании характерной цветной реакции какого-либо витамина с соответствующим химическим реактивом.

Литература: [1, гл. 8,9]; [2, гл. V , § 5.7-5.8].

Цель работы – освоить методики качественного анализа водорастворимых и жирорастворимых витаминов.

Опыт № 1. Качественная реакция на витамин В₂ (рибофлавин)

Реакция на витамин В₂ (рис. 7) основана на его способности легко восстанавливаться. Восстановление сопровождается первоначальным изменением желтой окраски раствора в розовую или красную с последующим ее обесцвечиванием.

Рис. 7. Схема молекулы витамина В₂

В пробирку налейте 2 мл раствора витамина В₂ , добавьте 1 мл соляной кислоты НСl и на кончике микрошпателя цинковую пыль. Как изменился цвет раствора? Сделайте вывод на основании проведенного опыта.

Опыт № 2. Качественная реакция на витамин В₆

Витамин В₆ существует в трех формах: в виде спирта, альдегида и амида.

Рис. 8. Схема трех форм существования витамина В₆

В пробирку налейте 1 мл раствора витамина В₆ , добавьте 1 мл FeСl₃ и перемешайте. Как изменился цвет раствора? Сделайте вывод на основании проведенного опыта.

Опыт № 3. Качественная реакция на витамин А (ретинол)

В пробирку налейте 1-2 капли рыбьего жира (рис. 9), добавьте 5-10 капель ледяной уксусной кислоты СН₃СООН, насыщенной сульфатом железа (II) FeСl₂, и 1-2 капли концентрированной серной кислоты Н₂SO₄. Наблюдайте за изменением окраски. Сделайте вывод на основании проделанного опыта.

Рис. 9. Схема молекулы витамина А (ретинола)

Опыт № 4. Качественная реакция на витамин Е (α-токоферол)

Известно три витамина группы Е, отличающихся по степени метилирования ядра и биологической активности: α-токоферол, β – токоферол, γ- токоферол. Наибольшей биологической активностью обладает α-токоферол (рис. 10).

Рис. 10. Схема молекулы витамина Е (α-токоферола)

В сухую пробирку пипеткой внесите 3 капли витамина Е, осторожно по стенке пробирки добавьте 6 капель концентрированной азотной кислоты НNO₃, пробирку слегка встряхните. После расслаивания образующейся эмульсии наблюдайте окрашивание верхнего маслянистого слоя продуктом окисления токоферола.

На основании проведенных качественных реакций заполните табл. 5.

Таблица 5

Качественные реакции на водо- и жирорастворимые витамины

Определяемый витамин	Используемые реактивы	Цветовое окрашивание
В2
В6
А
Е

Выводы

1. Как классифицируются витамины? Приведите примеры витаминов разных классов.

2. Назовите качественные реакции на витамин В_2, витамин В₆ и витамин А.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «витамины».

2. Какие функции выполняют в организме водорастворимые витамины?

3. Каково химическое строение и биологическая роль витаминов В₁, В₂, В₆, В₁₂, Н, С, пантотеновой кислоты?

4. Каковы функции в организме важнейших жирорастворимых витаминов А, Д, Е, К?

5. Что понимается под «авитаминозом», «гиповитаминозом», «гипервитаминозом»?

Практическая работа № 6

Роль биотехнологии в защите биосферы

Биотехнология – уникальная наука, ибо она использует живые организмы и биологические процессы в практических интересах человека. Имея грандиозные перспективы, она в большей степени зависит от развития фундаментальных наук: микробиологии, биохимии, генетики молекулярной биологии, а также от таких наук, как физика, математика и экономика. Термин "биотехнология" возник в начале 70-х годов XX в. И до сих пор единого определения как среди ученых, так и среди специалистов не имеет.

В сущности, биотехнология – это не что иное, как использование культур клеток микроорганизмов (бактерий, дрожжей, грибов), растений или животных метаболизм и биосинтетические возможности которых обеспечивают выработку специфических веществ.

В настоящее время разработка и освоение биотехнологии занимают важное место в деятельности практически всех стран мира.

Вместе с тем, само появление этого термина в нашем словаре глубоко символично. Оно отражает мнение, что применение биотехнологических материалов и принципов в ближайшие годы радикально изменит многие отрасли промышленности и само человеческое общество, и биосферу в целом. Интерес к этой науке и темпы ее развития в последние годы растут очень быстро.

Большая роль в решение комплекса этих проблем отводится биотехнологии, в рамках которой осуществляется целевое применение биологических систем и процессов в различных сферах человеческой деятельности. В современной биотехнологии в соответствии со спецификой сфер ее применения целесообразно выделить в качестве самостоятельных разделов следующие:

1) промышленная микробиология;

2) медицинская биотехнология;

3) технологическая биоэнергетика;

4) сельскохозяйственная биотехнология;

5) биогидрометаллургия;

6) инженерная энзимология;

7) клеточная и генетическая инженерия.

Перспективность и эффективность применения биотехнологических процессов в различных сферах человеческой деятельности, от получения пищи и напитков до воспроизводства экологически чистых энергоносителей и новых материалов обусловлены их компактностью и одновременно крупномасштабностью, высоким уровнем механизации и производительности труда. Эти процессы поддаются контролю, регулированию и автоматизации.

Литература: [1, гл. 30-32]; [5]; [6]; [7]; [8].

Цель работы – изучить основные направления биотехнологии; рассмотреть роль биотехнологии в защите биосферы.

Направления практического использования биотехнологии можно изучить, заполнив табл. 6. Для этого каждый студент заранее готовит краткое сообщение по отдельной теме, после чего заполняется колонка в таблице и делаются выводы.

Таблица 6

Роль биотехнологии в защите и оздоровлении биосферы

№ п/п	Направления практического использования биотехнологии	Значение направления
1	Решение проблемы обеспечения продуктами питания планеты Земля
2	Проблема сохранения плодородия почвы
3	Создание новых растений
4	Использование микроорганизмов против вредителей
Окончание табл. 6
№ п/п	Направления практического использования биотехнологии	Значение направления
5	Использование микроорганизмов для очистки воды и сточных вод
6	Источники получения дешевой энергии
7	Использование ферментов для улучшения качества продуктов питания
8	Создание новых белковых молекул, как средство против болезней
9	Использование ферментов в создании эффективных моющих средств
10	Создание новых микроорганизмов

Выводы

1. Дайте определение понятию «биотехнологии».

2. Перечислите сферы человеческой деятельности, в которых применяются биотехнологические процессы.