pdf.php@id=6179

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Химия и биотехнология»

А.В. Портнова, Г.А. Козлова, Л.С. Пан

ОСНОВЫ БИОХИМИИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

Лабораторный практикум

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2023

1

УДК 577.1 П60

Рецензенты:

канд. фарм. наук, доцент А.А. Ботева (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

канд. биол. наук, научный сотрудник А.В. Ахова (ИнститутэкологииигенетикимикроорганизмовУрОРАН)

Портнова, А.В.

П60 Основы биохимии и молекулярной биологии : лабораторный практикум / А.В. Портнова, Г.А. Козлова, Л.С. Пан. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн.

ун-та, 2023. – 96 с.

ISBN 978-5-398-02890-4

Приведены теоретические сведения, вопросы для самостоятельной работы и указания к выполнению лабораторных работ по программекурса«Основыбиохимииимолекулярнойбиологии».

Предназначены для студентов очной формы обучения по направлению подготовки 19.03.01 «Биотехнология».

УДК 577.1

2

3

4

ВВЕДЕНИЕ

При подготовке специалистов по биотехнологии важнейшими базовыми дисциплинами считаются «Биохимия» и «Биотехнология». В настоящее время биохимия и биотехнология переживают свой расцвет. Эти дисциплины составляют основу биотехнологии, с развитием которой связывают решение таких важнейших социальных проблем современности, как обеспечение энергией, кормовыми и пищевыми ресурсами, охрана окружающей среды и здоровья человека.

Биологическая химия – это наука о химическом строении

ифункциях веществ, входящих в состав живой материи, и их превращениях в процессах жизнедеятельности.

Методические указания содержат краткие теоретические сведения, методики выполнения лабораторных работ, указания по технике безопасности, вопросы для самостоятельной работы

ирекомендуемую литературу.

Методы исследования, изложенные в практикуме, могут стать основой для последующей индивидуальной научно-исследова- тельскойработы, подготовкикурсовыхидипломныхпроектов.

Каждое занятие построено по единой схеме:

–тема занятия;

–цель занятия – достижение единства теоретических знаний, приобретаемых по определенному разделу биохимии, и практических навыков, получаемых студентами при выполнении качественных и количественных исследований;

–теоретические основы занятия – краткое изложение некоторых вопросов по данной теме, включая знания, необходимые для выполнения лабораторной работы и интерпретации ее результатов;

–ход работы – описание этапов проведения эксперимента с целью формирования у студентов умения выполнять лабораторные исследования с использованием биохимических методов;

–анализ и оформление полученных результатов, подготов-

ка отчета.

5

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В БИОХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Общие сведения. Запрещается вход в лабораторию в верхней одежде. Работа в биохимической лаборатории допускается только в специальном халате, так как вероятна возможность загрязнения, порчиодеждыприпопаданиинанееедкихреактивов.

Обращение со стеклом. Химическая посуда в большинстве случаев тонкостенная и хрупкая, поэтому при небрежном обращении с ней ее можно разбить и порезаться. Посуду следует держать в руках осторожно, не сжимая сильно пальцами. Химическую посуду нельзя резко ставить на стол. В случае пореза стеклом нужно вначале осмотреть ранку и извлечь из нее осколки стекла, если они есть, а затем обмыть пораненное место, смазать йодом и заклеить лейкопластырем или перевязать бинтом.

Обращение с реактивами. Все концентрированные кислоты и щелочи должны находиться в вытяжном шкафу. Наливать или насыпать реактивы следует только над столом. Не следует оставлять открытыми банки с реактивами. Пролитые или рассыпанные реактивы нужно немедленно удалить со стола, вытерев стол тряпкой и обмыв водой. Пролитые концентрированные кислоты следует засыпать песком, а затем собрать песок дощечкой. Облитое место необходимо обмыть раствором соды и вытереть тряпкой.

При работе с органическими растворителями (спирты, эфиры, ацетон, бензин, дихлорэтан и др.) нельзя определять вещества по запаху, так как может произойти отравление их парами. Наполнение пипеток растворами органических растворителей, кислот, щелочей проводят только при помощи груши, так как при набирании этих веществ ртом они могут попасть в ротовую полость и вызвать ожоги или даже отравление.

В случае попадания на кожу концентрированных кислот облитое место нужно вначале обмыть большим количеством воды, а затем разбавленным раствором соды. При попадании

6

растворов щелочей на кожу пораженное место нужно вначале обмыть разбавленным раствором кислоты, а затем водой.

Обращение с нагревательными приборами. На практиче-

ских занятиях по биохимии часто приходится пользоваться спиртовками. Зажигать спиртовку нужно только спичкой. Нельзя наклоняться над спиртовкой. Нельзя нагревать вещества в толстостенной посуде.

В пробирке можно нагревать только небольшие количества вещества, жидкость должна занимать не более 1/3 объема пробирки. Перед нагревом пробирку необходимо надежно закрепить в специальном держателе, который затем держат одной рукой. Отверстие пробирки при нагревании в ней жидкости следует направлять в сторону от себя и рядом находящихся людей. Вначале пробирку с веществом следует слегка прогреть всю, а затем нагревать в нужном месте, не вынимая из пламени спиртовки. Нельзя нагревать пробирку долго в одной точке, так как теплопроводность стекла низкая, жидкость быстро закипит и выплеснется из пробирки, либо произойдет местный перегрев стеклянной стенки, и пробирка треснет. Нагревать пробирку нужно ниже уровня жидкости в ней. После нагревания следует сразу погасить спиртовку, накрыв пламя фарфоровым колпачком.

Работа с водяной баней осуществляется только под тягой. Перегоревшие электроплитки нужно сразу же выключить, вынув вилку из штепсельной розетки. При неосторожной работе могут быть ожоги нагретой стеклянной посудой. При ожогах необходимо как можно скорее охладить обожженное место (например, холодной водой), затем нужно положить на него ватку, смоченную слабым раствором перманганата калия.

ПОРЯДОК РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ

Работать в лаборатории разрешается только после основательной предварительной подготовки. Студент должен прочитатьв руководстве к практическим занятиям описание опытов, которые он будет выполнять в практикуме, ознакомиться по учебникам со

7

свойствами изучаемых веществ, с теоретическим материалом, относящимся к данной теме, написать уравнения реакций, произвести необходимые расчеты, отметить опыты, выполнение которых требуетотэкспериментатораособого вниманияиосторожности.

Прежде чем приступить к выполнению опыта, студент должен тщательно продумать эксперимент в целом, составить краткий план последовательно проводимых операций. Все приборы, в которых проводится тот или иной опыт, должны быть собраны компактно и целесообразно.

Студенту в лаборатории отводится постоянное место (рабочий стол), и он обязан поддерживать его в чистоте и порядке. На рабочем столе должны находиться только те предметы, которые нужны в данное время для работы. Все работы, за небольшим исключением, выполняютсястудентоминдивидуально.

Необходимые для работы реактивы выставляются на полки, находящиеся над лабораторными столами. Исключение составляют концентрированные кислоты и пахучие вещества, которые хранятся в вытяжных шкафах. Студентам не разрешается оставлять реактивы на своих рабочих местах.

Сухие реактивы необходимо брать чистым шпателем или специальной ложечкой. При наливании растворов из склянок следует держать последние таким образом, чтобы этикетка была повернута вверх (во избежание ее загрязнения).

Крышки и пробки от реактивных банок и склянок, которые нельзя путать, следует класть на стол поверхностью, не соприкасающейся с реактивом.

Если в руководстве не указано, какое количество вещества необходимо взять для проведения в пробирке того или иного опыта, предлагается брать сухое вещество в таком количестве, чтобы закрывало дно пробирки, а раствор наливать в объеме, не превышающем 1/6 объема пробирки. Следует отметить, что при работе с малыми количествами вещества большинство операций (нагревание, охлаждение, фильтрование, высушивание и др.) требует значительно меньше труда и времени.

8

Неизрасходованные реактивы нельзя высыпать (выливать) обратно в склянки, их надо сдавать лаборанту.

Для приготовления водных растворов и ополаскивания вымытой стеклянной посуды следует пользоваться дистиллированной водой.

Студент в лаборатории должен работать в халате. Категорически запрещается без разрешения преподавателя

выполнять опыты, не описанные в руководстве.

Студенты должны соблюдать правила пожарной безопасности и техники безопасности при пользовании реактивами в химической лаборатории.

ОФОРМЛЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Все наблюдения и выводы по экспериментальной работе следует заносить в рабочий журнал, отражающий всю работу студента. На обложке или первой странице журнала должны быть написаны фамилия студента, его инициалы, номер группы и название практикума. Записи в журнале производят только ручкой, лаконично, аккуратно, непосредственно после проведения опыта. Запись должна содержать:

1.Дату выполнения работы.

2.Название темы и название опыта.

3.Цель и значение работы.

4.Ход работы.

5.Уравнения происходящих в опытах реакций.

6.Наблюдения: изменение окраски веществ, выделение и характер осадка или газа и т.д.

7.Расчеты, проводимые при выполнении работы.

9. Выводы.

9

Раздел I. УГЛЕВОДЫ И НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Углеводы широко представлены в растениях и животных, где они выполняют как структурные, так и метаболические функции. В растениях в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза, которая далее запасается в виде крахмала или превращается в целлюлозу. Животные способны синтезировать ряд углеводов из жиров и белков, но большая часть углеводов поступает в их организм с пищей растительного происхождения.

Нуклеиновые кислоты – это макромолекулы кислотного характера, содержащиеся в ядре, а также в митохондриях, хлоропластах и цитоплазме, состоят из нуклеотидов. В живых организмах присутствуют два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота (РНК) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Их биологическая функция заключается в хранении и передаче наследственной информации живых организмов. Наследственная информация (наследственные признаки) определяет вид, форму, химический состав и функции живой клетки и всего организма в целом.

Нуклеотиды – это мономеры нуклеиновых кислот, принимают участие во множестве биохимических процессов. ДНК и РНК – это полимеры, построенные из мононуклеотидов. Нуклеотиды присутствуют во всех клетках, выполняя ряд жизненно важных функций:

1.ДНК, построенная из дезоксирибонуклеотидов, является хранителем наследственной информации, принимает участие в реализации этой информации – в биосинтезе белка.

2.РНК, построенная из рибонуклеотидов, участвует в синтезе белка, является носителем генетической информации у PHК-содержащих вирусов.

3.Пуриновые рибонуклеотиды выполняют функции универсальных источников энергии (АТФ).

10