Tomchuk_POSІB_VET_BІOHІMІJa
.pdfВ. А. Томчук, В. А. Грищенко,
В. І. Цвіліховський
ВЕТЕРИНАРНА БІОХІМІЯ
Київ-2017
УДК 577.1:619(072) ББК 28.0 Т-56
Рекомендовано Вченою радою НУБіП України (протокол № 3 від 25 жовтня 2017 року)
Рецензенти:
С. А Ткачук, доктор ветеринарних наук, професор, академік академії наук вищої освіти України, Національний університет біоресурсів і природокористування України В. В. Чумаченко, доктор ветеринарних наук, старший науковий співко-
бітник, Державний науково-контрольний інститут біотехнології і штамів мікроорганізмів (ДНКІБШМ) Державної служби України з питань безпечності харчових продуктів та захисту споживачів С. П. Весельський, доктор біологічних наук, старший науковий співробіт-
ник, Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Т-56 Ветеринарна біохімія: навчальний посібник для підготовки студентів вищих навчальних закладів / Томчук В.А., Грищенко В.А., Цвіліховський В.І. – К.: ЦП «Компринт», 2017. – 568 с.
ISBN
У посібнику описано особливості змін метаболізму за патології органів серцево-судинної, респіраторної, травної та сечової систем та відповідні біохімічні констеляції; способи діагностики імунодефіцитного стану організму в новонароджених тварин і прогнозування його розвитку; проаналізовано біохімічні методи дослідження у ветеринарії (об’ємно-аналітичні, електрохімічні, оптичні, хроматографічні) та забезпечення якості діяльності біохімічної лабораторії.
Рекомендується для набуття практичних навичок, які необхідні для проведення експериментальних досліджень із використанням біохімічних методів. Для поліпшення засвоєння теоретичного матеріалу наведено ряд методик (лабораторних робіт).
Посібник розрахований на аспірантів, докторантів і молодих спеціалістів, які навчаються та працюють в області ветеринарної медицини для підготовки фахівців з питань біохімічних досліджень у лабораторній діагностиці хвороб тварин.
УДК 577.1:619(072) ББК 28.0
© В. А. Томчук, В. А. Грищенко В. І. Цвіліховський
ISBN |
© НУБіП України, 2017 |
|
ЗМІСТ |
|
|
Вступ ………………….……………….........…...…. |
9 |
Частина |
БІОХІМІЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ У |
|
I |
ВЕТЕРИНАРІЇ ......................................................... |
12 |
1.1.Об’ємно-аналітичні методи дослідження …….. 12
1.1.1.Способи вираження концентрації розчинів …….... 13
1.1.2. |
Визначення густини розчиніви ................................ |
15 |
1.1.3. |
Види титриметричного аналізу ................................ |
17 |
1.2. |
Електрохімічні методи аналізу ............................. |
24 |
1.2.1. |
Вольтамперометрія .................................................... |
24 |
1.2.2 |
Кондуктометрія .......................................................... |
25 |
1.2.3. |
Потенціометрія ........................................................... |
28 |
1.3. |
Оптичні методи аналізу ......................................... |
34 |
1.3.1. |
Спектрофотометричні методи аналізу ..................... |
38 |
1.3.2. |
Атомна спектроскопія ............................................... |
43 |
1.3.3. |
Рефрактометричний метод аналізу .......................... |
50 |
1.4. |
Хроматографічні методи аналізу .......................... |
53 |
1.4.1. |
Класифікації хроматографічних методів ................. |
54 |
1.4.2. |
Тонкошарова хроматографія .................................... |
56 |
1.4.3. |
Іонообмінна хроматографія .................................. |
57 |
1.4.4. |
Газова хроматографія ........................................... |
58 |
1.4.5. |
Рідинна хроматографія .............................................. |
63 |
1.4.6. |
Хроматомас-спектрометрія ....................................... |
66 |
|
Контрольні питаня …………......…...................… |
67 |
|
Рекомендована література ………................….… |
70 |
Частина |
МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ АНАЛІЗУ РЕЧО- |
|
II |
ВИН БІОХІМІЧНИМИ МЕТОДАМИ ................. |
72 |
|
Практична робота 2.1. Техніка безпеки в лабора- |
|
|
торії .............................................................................. |
72 |
|
Практична робота 2.2. Зважування та центрифу- |
|
|
гування ....................................................................... |
77 |
|
Практична робота 2.3. Центрифугування речо- |
|
|
вин ............................................................................... |
86 |
|
Лабораторна робота 2.1. Визначення кислотного |
|
|
числа титрометричним методом з візуальною ін- |
|
|
дикацією ...................................................................... |
95 |
|
Лабораторна робота 2.2. Визначення йодного чис- |
|
|
ла (метод Кауфмана) ............................................................ |
97 |
|
Лабораторна робота 2.3. Потенціометричне виз- |
|
3
|
начення іонів калію в розчині ................................... |
100 |
|
Лабораторна робота 2.4. Потенціометричне виз- |
|
|
начення рН розчинів .................................................. |
101 |
|
Лабораторна робота 2.5. Визначення вітаміну А |
|
|
і каротиноїдів …......................................................... |
102 |
|
Лабораторна робота 2.6. Визначення вмісту хі- |
|
|
мічних елементів методом атомно-емісійної спек- |
|
|
трометрії ..................................................................... |
104 |
|
Лабораторна робота 2.7. Визначення показника |
|
|
заломлення .................................................................. |
105 |
|
Лабораторна робота 2.8. Визначення жирнокис- |
|
|
лотного складу тваринних жирів .............................. |
107 |
|
Лабораторна робота 2.9. Визначення вмісту |
|
|
афлатоксинів ............................................................... |
110 |
|
Додаток. Приготування реактивів ............................ |
113 |
|
Рекомендована література ..................................... |
118 |
Частина |
ЛАБОРАТОРНА ДІАГНОСТИКА ПОРУ- |
|
III |
ШЕНЬ МЕТАБОЛІЗМУ ПРИ ПАТОЛОГІЇ |
|
|
ВНУТРІШНІХ ОРГАНІВ ....................................... |
121 |
3.1.Структура і функції біологічних мембран та
патологія клітин ...................................................... |
121 |
3.1.1.Структурна організація клітинної мембрани та її
модифікація під дією патологічних чинників ......... |
121 |
3.1.2.Пошкодження плазматичної мембрани як один із
|
механізмів розвитку патології клітини |
.................... 126 |
||
3.1.3 |
Універсальні |
закономірності |
змін |
ліпідного |
|
складу клітинних структур при патологічних |
|||
|
станах .......................................................................... |
|
|
128 |
3.2.Зміни метаболізму за патології внутрішніх
органів та їх лабораторна діагностика ............... |
135 |
3.2.1.Вплив фізіологічного стану тварин на біохімічний профіль крові ………............................…………….. 135
3.2.2.Ензимодіагностика хвороб тварин ………….…….. 149
3.2.3.Лабораторна діагностика порушень біохімічних процесів у легенях і міокарді при хворобах респіраторної та серцево-судинної систем ……….. 168
3.2.4.Біохімічні процеси в організмі тварин при хворобах органів системи травлення, лабораторна діагностика їх порушень …………………………... 192
4
3.2.5.Лабораторна діагностика порушень метаболізму в нефроцитах при нефропатіях і функціональних
розладах органів сечовиділення …………………... 229
3.2.6.Порушення водно-електролітного обміну і кис- лотно-лужного стану організму тварин та їх лабораторна діагностика …………………....……... 248
3.2.7.Гемоглобінопатії та їх лабораторна діагностика .... 270
3.2.8.Біохімічні механізми імунної відповіді організму.
Експрес-діагностика імунодефіциту в новонарод-
жених тварин …...................………………………... 280
3.3.Біохімічні аналізатори у лаборатоній діагнос-
тиці ............................................................................. |
311 |
3.3.1.Біохімічні аналізатори: принципи роботи та сфери
використання .............................................................. |
311 |
3.3.2.Модернізація спектроскопічних методів дослід-
ження і лабораторної діагностики хвороб тварин .. 320
3.4.Експериментальне моделювання окремих
патологій внутрішніх органів ................................ |
325 |
3.4.1.Моделювання гастрота ентеропатології з вираз-
ково-ерозійним процесом .......................................... |
325 |
3.4.2.Моделювання медикаментозного ураження печін-
ки під дією парацетамолу .......................................... |
341 |
3.4.3.Моделювання медикаментозного ураження печін-
ки під дією тетрацикліну ........................................... |
343 |
3.4.4.Моделювання токсичного гепатиту при введенні
щурам диклофенаку ................................................... |
344 |
3.4.5.Моделювання гепатопатології при введенні щу-
рам Кадмію ................................................................. |
354 |
3.4.6Моделювання гепатопатології при дії на організм
іонізуючої радіації ..................................................... |
361 |
3.4.7.Моделювання імунодефіциту ……………………... 366
|
Тести контролю знань ................. |
…................…… |
370 |
|
Рекомендована література ……….................…… |
378 |
|
Частина |
ДОСЛІДЖЕННЯ БІОХІМІЧНИХ ПОКАЗНИ- |
|
|
IV |
КІВ ТА ЇХ КЛІНІКО-БІОХІМІЧНА ІНТЕР- |
|
|
|
ПРЕТАЦІЯ ................................................................ |
|
381 |
|
Лабораторна робота 4.1. Визначення активності |
|
|
|
γ-глутамілтранспептидази в сироватці крові .......... |
381 |
|
|
Лабораторна робота 4.2. Визначення активності |
|
|
5
аспартатамінотрансферази в сироватці крові (ме- |
|
тод Райтмана-Френкеля) ........................................... |
382 |
Лабораторна робота 4.3. Визначення активності |
|
аланінамінотрансферази в сироватці крові ............. |
383 |
Лабораторна робота 4.4. Визначення активності |
|
креатинфосфокінази в сироватці крові уніфіко- |
|
ваним методом ........................................................... |
384 |
Лабораторна робота 4.5. Визначення активності |
|
лактатдегідрогенази в сироватці крові .................... |
386 |
Лабораторна робота 4.6. Визначення активності |
|
α-амілази в сироватці крові та сечі (метод Кара- |
|
вея) .............................................................................. |
387 |
Лабораторна робота 4.7. Визначення активності |
|
ліпази в сироватці крові уніфікованим методом .... |
389 |
Лабораторна робота 4.8. Визначення активності |
|
трансамідинази в сироватці крові уніфікованим |
|
методом ....................................................................... |
391 |
Лабораторна робота 4.9. Визначення вмісту |
|
загального протеїну в сироватці (плазмі) крові біу- |
|
ретовим (уніфікованим) методом ............................ |
393 |
Лабораторна робота 4.10. Визначення концен- |
|
трації альбуміну в сироватці крові ........................... |
395 |
Лабораторна робота 4.11. Уніфікований метод |
|
визначення концентрації сечовини в сироватці |
|
крові за кольоровою реакцією з діацетилмоно- |
|
оксимом ....................................................................... |
396 |
Лабораторна робота 4.12. Визначення концен- |
|
трації креатиніну в біологічних рідинах .................. |
398 |
Лабораторна робота 4.13. Визначення вмісту |
|
протеїну в сечі ............................................................ |
401 |
Лабораторна робота 4.14. Визначення вмісту ге- |
|
моглобіну в сечі гемоглобінціанідним методом ..... |
407 |
Лабораторна робота 4.15. Визначення рівня |
|
ліпопротеїнів низької і дуже низької щільності у |
|
сироватці крові експрес-методом ............................. |
409 |
Лабораторна робота 4.16. Дослідження вмісту |
|
холестеролу в плазмі (сироватці) крові ................... |
410 |
Лабораторна робота 4.17. Визначення концен- |
|
трації глюкози у біологічних рідинах глюкозо- |
|
6
Частина
V
оксидазним методом |
.................................................. |
|
411 |
Лабораторна робота 4.18. Визначення вмісту |
|
||
сіалових кислот у плазмі .................................крові |
|
413 |
|
Лабораторна робота 4.19. Визначення вмісту |
|
||
білірубіну в сироватці крові (метод Ієндрашика, |
|
||
Клеггорна та Грофа) .................................................. |
|
|
413 |
Лабораторна робота ..........4.20. Тимолова проба |
417 |
||
Лабораторна робота 4.21. Цинк-сульфатна проба |
418 |
||
Лабораторна робота 4.22. Дослідження вмісту |
|
||
гемоглобіну крові гемоглобінціанідним методом .. |
418 |
||
Лабораторна робота 4.23. Дослідження вмісту |
|
||
оксигемоглобіну (НЬО .......................2) Fe2+ в крові |
|
419 |
|
Лабораторна робота 4.24. Дослідження вмісту |
|
||
карбоксигемоглобіну ..............(НЬСО) Fе2+ в крові |
420 |
||
Рекомендована література ……….................…… |
422 |
||
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ |
ЯКОСТІ |
ДІЯЛЬНОСТІ |
|
БІОХІМІЧНОЇ ЛАБОРАТОРІЇ |
|
|
|
|
|
|
425 |
5.1.Стандарти для лабораторій, їх загальні поло-
ження (ISO 9001, ISO/IEC17025, ISO 15189,
GLP) ............................................................................ |
425 |
5.1.1. Введення в забезпечення якості .......................................... |
425 |
5.1.2.Система менеджменту якості, забезпечення якості
і контролю якості ....................................................... |
426 |
5.1.3. Стандарти та їхні основні положення ...................... |
428 |
5.1.4.Загальні положення стандартів ISO 9001, ISO/IEC
|
17025 та ISO 15189 ..................................................... |
429 |
5.1.5. |
Положення стандарту ISO 9001 ............................... |
430 |
5.1.6. |
Положення стандарту ISO/IEC 17025 ...................... |
432 |
5.1.7. |
Положення стандарту ISO 15189 ............................. |
432 |
5.2. |
Відбір проб та підготовка до аналізу .................... |
434 |
5.2.1. |
Важливість відбору проб ........................................... |
434 |
5.2.2. |
Ідентифікація видів проб ........................................... |
436 |
5.2.3. |
Суть і значення планів відбору проб ....................... |
440 |
5.2.4. |
Нормативні і юридичні вимоги ................................ |
441 |
5.2.5. |
Види відбору проб ..................................................... |
443 |
5.2.6. |
Кількість проб і розмір проби ................................... |
445 |
5.2.7. |
Невизначеність відбору проби .................................. |
446 |
5.2.8. |
Кількість первинних проб ......................................... |
447 |
5.3. |
Валідації аналітичних методик та |
правиль- |
7
|
ність проведення вимірювань ................................. |
448 |
5.3.1. |
Селективність ............................................................. |
453 |
5.3.2. |
Діапазон вимірювань ................................................. |
454 |
5.3.3. |
Звіт валідації та документація .................................. |
458 |
5.3.4. |
Організація лабораторного процессу ....................... |
460 |
5.4.Правила проведення контролю якості та
|
обробка даних ............................................................ |
479 |
5.4.1. |
Контроль якості .......................................................... |
479 |
5.4.2. |
Лабораторне середовище .......................................... |
482 |
5.4.3. |
Планування лабораторії ............................................ |
483 |
5.4.4. |
Обладнання, скляний посуд і пристосування ......... |
484 |
5.4.5. |
Хімічні реактиви та витратні матеріали .................. |
491 |
5.4.6.Технічне обслуговування та калібрування облад-
|
нання ........................................................................... |
|
494 |
5.4.7. |
Основи статистики ..................................................... |
|
497 |
|
Контрольні питаня …………......…................…… |
506 |
|
|
Рекомендована література ………................……. |
507 |
|
Частина Стандарти і стандартизація в біохімічній |
|
||
VI |
лабораторній практиці ……............................ |
…… 509 |
|
|
Обладнання, посуд і техніка безпеки роботи в |
|
|
|
лабораторії ……………….......………………….….. |
509 |
|
|
Вимоги до роботи з біологічним матеріалом ….…. |
512 |
|
|
Методи визначення вуглеводів ………..…...……… |
512 |
|
|
Методи визначення жирів ……………………...….. |
515 |
|
|
Методи визначення білка …………………...... |
…… |
519 |
|
Методи визначення ензимів ………………....... |
...… |
521 |
|
Методи визначення вітамінів ………………..……. |
522 |
|
|
Методи визначення нуклеїнових кислот ……….… |
522 |
|
|
Методи визначення якості води, рН і мінеральних |
|
|
|
речовин ………………………………...…………… |
524 |
|
|
Методи визначення мікотоксинів, пестицидів та |
|
|
|
радіонуклідів …………...…………..………………. |
531 |
|
|
Додатки ………......…………………………………. |
532 |
|
|
Умовні скорочення ……………………..………….. |
565 |
|
8
ВСТУП
Ветеринарна біохімія – наука, ака вивчає класичні питання біологічної хімії та їх застосування у прикладній ветеринарії. Мета навчальної дисципліни – надати необхідні теоретичні знання й практичні уміння з питань методології проведення різноманітних біохімічних досліджень та комплексної оцінки індикаторних показників різного біологічного матеріалу, отриманого від хворих тварин, для визначення функціонального стану їх організму і лабораторної діагностики хвороб різних систем і органів, правильної інтерпретації одержаних результатів, а також забезпечення якості функціонування біохімічних лабораторій.
Практичне використання біохімічних методів в діагностичних лабораторіях потребує підготовки висококваліфікованих спеціалісттів у ветеринарії та суміжних областях біології, аналітичної хімії, медицині тощо. Біохімічним методам притаманна висока чутливість і точність. Все це обумовлює необхідність створення відповідної сучасної навчальної літератури.
Нині існує ряд підручників і навчальних посібників, методичних вказівок, де описані біохімічні методи, що використовуються для аналізу речовин у лабораторній діагностиці хвороб тварин. Але
вбагатьох із них наведені розрізнені, несистематизовані відомості,
впевних випадках вони перенавантажені теоретичними викладками.
Автори цього навчального посібника орієнтувалися на те, щоби надати не тільки огляд відповідної науково-методичної літератури з біохімії, але й на висвітлення практичних аспектів найважливіших модифікацій методів лабораторного аналізу. Певні етапи використання цих методів викладені детально, що дозволяє відносно легко їх відтворити в експериментальних дослідженнях.
Навчальний посібник складається з шести частин. У першій з них наведено матеріал стосовно загальної характеристики, теоретичних основ та застосуванню методів біохімічних досліджень. Зазначена частина складається з розділів, в яких викладені теоретичні основи та загальні принципи цих методів, їх класифікація та використання в сучасних біохімічних лабораторіях. Зокрема, розглядаються теоретичні та практичні аспекти використання об’ємно-аналітичних, електрохімічних, оптичних та хромато-
9
графічних методів аналізу речовин у різному біологічному матеріалі.
У другій частині навчального посібника наведені методики (лабораторні роботи) проведення практичних експериментальних досліджень описаними вище методами. Особлива увага приділена роботам щодо визначення показників якості та безпеки продукції АПК. Запропонований підхід сприяє не тільки засвоєнню теоретичного матеріалу, але і набуттю практичних навичок, що необхідні для проведення експериментальних досліджень.
У третій частині посібника наведено матеріали стосовно лабораторної діагностики порушень метаболізму в організмі тварин при патології внутрішніх органів із використанням біохімічних методів дослідження. Важливе місце посідають концептуальні, теоретичні та методологічні основи ветеринарної біохімії; описано специфіку отримання нових результатів біохімічних досліджень за допомогою найсучасніших методів та приладів у лабораторній діагностиці на національному та міжнародному рівнях; зазначаються молекулярні механізми патогенезу найпоширеніших хвороб тварин; особливості впливу фізіологічних, вікових, породних, сезонних та інших факторів на біохімічні процеси в організмі здорових тварин та обумовлені ними зміни біохімічних показників; правила забору проб біоматеріалу, належні умови його зберігання і транспортування до лабораторії; діагностичне значення результатів біохімічного дослідження біологічного матеріалу та його залежності від ступеня зв’язку досліджуваного параметра з патологічним процесом; індикаторні біохімічні показники (біохімічні констеляції) найпоширеніших патологічних процесів та хвороб тварин; доаналітичний, аналітичний та постаналітичний етапи контролю діагностичною лабораторією якості процесу отримання біохімічних показників; чинні державні та Міжнародні стандарти у лабораторній справі.
У четвертій частині навчального посібника наведено методики (лабораторні роботи) проведення конкретних експериментальних досліджень біохімічними методами. Особлива увага приділена опису робіт щодо визначення індикаторних показників, що дозволяють охарактеризувати стан здоров’я тварини та індивідуальні особливості патогенезу окремих хвороб внутрішніх органів. Такий підхід сприяє не тільки засвоєнню теоретичного матеріалу, але і
10