Лабораторная работа:

Качественное определение кетоновых тел в моче:

Общие сведения.Нормальная моча содержит ацетон и другие ацетоновые (кетоновые) тела (ß-оксимасляную кислоту, ацетоуксусную кислоту, ацетон) в количествах, не выявляемых обычными приёмами. Являясь нормальными продуктами окислительного окисления жирных кислот, эти соединения быстро разрушаются в тканях с образованием воды и углекислоты. При дефиците углеводов в питании, при нарушениях их метаболизма и голодании ускоряется распад тканевых липидов. В связи с этим в тканях, а затем и в кровотоке, появляются в большом количестве недоокисленные продукты обмена липидов – ацетоновые тела. При высоком их содержании в крови ацетоновые тела выделяются с мочой –ацетон- или кетонурия.

Обнаружение ацетоновых телосновано на том, что эти продукты образуют с нитропруссидом оранжево-красное соединение (проба Легаля). Структура этого соединения при подкислении меняется, что сопровождается появлением вишневого окрашивания.

Специфичность этой реакции невелика – креатин также даёт оранжево-красное окрашивание, при подкислении которого, однако, не наблюдается переход к вишневому окрашиванию.

Ход работы. На часовое или предметное стекло нанести каплю мочи, каплю 10% раствора едкого натрия и каплю свежеприготовленного 10-% раствора нитропруссида натрия. Отметить появление оранжево-красного окрашивания, прилить 2 капли концентрированной уксусной кислоты. Появление вишневого окрашивание – признак наличия ацетоновых тел

2.Определение глюкозы в моче. 0.1 мл мочи смешать с 4.5 мл о-толу­и­ди­нового реактива, пробы обработать как при определении глюкозы (присутствие белка в моче определению не мешает).

Примечание: при высоком содержании глюкозы в моче или крови количество реактива может оказаться недостаточным для выявления всего продукта. В этом случае следует исследуемую жидкость разбавить в 2 раза, а результат увеличить соответственно (т.е. в 2 раза).

Ответить на поставленные вопросы (ответы аргументировать).

1. У всеядного животного, получающего рацион без углеводов с достаточным количеством белков и липидов, концентрация сахара в крови нормальна, уровень гликогена в печени снижен.

А. За счет какого процесса поддерживается уровень сахара в крови?

Б. Какие ферментные системы поддерживают этот процесс?

В. Рост содержания каких продуктов в крови и тканях можно прогнозировать?

2. Снижен сахарный порог почек. Потери сахара с мочой составляют ¼ часть от потребляемого количества углеводов.

В каком направлении изменится продукция инсулина, глюкагона, глюкокортикоидов, могут ли появиться ацетоновые тела?

3. При каких физиологических состояниях (абсорбтивный, постабсорбтивный, голодание) усиливается секреция инсулина? Глюкагона? Глюкокортикостероидов? Аргументируйте ответы с использованием интегральной схемы «Обмен углеводов».

4.Почему при нормальном функционировании поджелудочной железы интенсивная мышечная работа может вызывать гипогликемию? Возможна ли в этих условиях кетонемия?

5. Почему при сахарном диабете истощаются щелочные резервы крови?

6. Пациент направлен в биохимическую лабораторию для исследования динамики содержания сахара в крови после нагрузки глюкозой («сахарная или гликемическая кривая»). Утром натощак у него определили содержание сахара в крови, после этого предложили выпить раствор глюкозы из расчета 1,5 г на кг массы тела в 250 мл воды. Затем каждые 30 мин определяли содержание глюкозы в крови в течении 3 часов. По полученным данным построили «сахарную кривую»: а. исходный уровень сахара в крови был у верхней границы нормы;б.через 30-60 мин после приема глюкозы содержание сахара увеличилось на 80%; в. через 2 часа уровень сахара в крови снизился ниже исходного уровня; г.через 3 часа уровень сахара крови возвратился к исходному.д. при одновременном исследовании мочи глюкозурия не обнаружена. Дайте заключение по анализу. Объясните, что происходило в организме пациента на представленных этапах.

6. В крови здорового ребенка обнаружена фруктоза.

Назовите молекулярный дефект.

7. Ребенок истощен, реагирует рвотой, поносом на кондитерские изделия, плохо переносит сладкий чай. Молоко не вызывает отрицательных реакций.

Ваше предположение о молекулярном дефекте, как проверить высказанное предположение.

Занятие 10. Итоговое: Обмен углеводов, его регуляция и нарушения.

Модульная единица 1.2.

При подготовке к занятию в порядке самоконтроля определить с помощью следующих вопросов, усвоены ли Вами все разделы темы (использовать материалы лекций, учебники, схемы и таблицы, подготовленные к предыдущим занятиям по теме).

1. Важнейшие пищевые углеводы – их источники, потребность, биологическое значение.

2. Механизмы переваривания, всасывания, возможные нарушения этих процессов.

3. Превращения глюкозо-6-фосфата по четырем возможным путям, преимущественная локализация превращений.

4. Анаэробное превращение глюкозы - гликолиз (стадии, энзимы, субстратное фосфорилирование, энергетический эффект), влияние обеспеченности кислородом на этот процесс, обратимость реакции восстановления пирувата. Реакции гликолиза, как один из этапов основного пути превращения глюкозы. Регуляция.

5. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты (кофакторы процесса, продукт реакции).

6. Вхождение ацетил-КоА в цикл Кребса, метаболиты цикла, энергетический эффект.

7. Синтез и распад гликогена (локализация, субстрат, энзимы, регуляция).

8. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы (субстрат, ветви процесса и ключевые энзимы, биологически значимые метаболиты процесса).

9. Глюконеогенез (локализация, субстраты, ключевой энзим, регуляция).

10. Как связан основной путь превращения глюкозы с альтернативными путями, в каких тканях они преимущественно протекают.

11. Регуляция метаболизма.

12.Возможные нарушения метаболизма моносахаров, гликогена.

Тема: Обмен и функции липидов

Цель: Изучить биологическую роль липидов, их метаболизм и регуляцию метаболизма для понимания механизмов приспособления организма к изменяющимся условиям, для характеристики нормы и патологии, для обоснования профилактических мероприятий. Научиться определять в биологических жидкостях содержание некоторых липидов, их метаболитов и энзимов, характеризующих состояние липидного обмена.

­Значение темы: Липиды – органические соединения, разнообразные по химическому строению, но обладающие общим для них физическим свойством –гидрофобностью. Липиды тканей выполняют разнообразные жизненноважные функции. Нарушения их метаболизма обусловливают многие распространенные заболевания. В связи с этим надо знать источники липидов в питании, суточную потребность в них, механизмы переваривания и всасывания, транспорта в крови, их особенностях, связанных с гидрофобностью, метаболизм и регуляции метаболизма.

Липиды представляют собой наиболее концентрированный источник энергии для организма, высвобождая при окислении в два раза больше энергии - 9,1 ккал ( в пересчете на 1 г), чем углеводы и белки, обеспечивая от одной трети общей калорийности средней диеты человека.

Для оптимального роста и нормального функционирования организму человека требуются жирорастворимые витамины и ненасыщенные высшие жирные кислоты /ВЖК/, в том числе полиеновые кислоты, которые являются субстратом для синтеза эйкозаноидов – высокоактивных регуляторов клеточных функций; фосфолипиды, гликолипиды, холестерин как компоненты клеточных мембран. Этим определяется незаменимость липидов как компонентов пищи.

Экзогенные липиды подвергаются ферментативному гидролизу в желудочно-кишечном тракте /ЖКТ/, главным образом, в двенадцатиперстной кишке. Их переваривание нуждается в предварительном эмульгировании. Основные эмульгаторы - желчные кислоты с выраженными амфифильными свойствами.

Желчные кислоты необходимы и для всасывания гидрофобных продуктов переваривания.

Особенностью превращений экзогенных липидов в ЖКТ является их специфический ресинтез в стенках кишечника.

Гидрофобностью липидов обусловлено образование транспортных форм; знание механизмов их взаимопревращения важно для понимания нарушений обмена липидов.

ЗАНЯТИЕ 11.Биологическая роль липидов. Превращения в желудочно-кишечном тракте. Транспортные формы.

Цель:Изучить биологическую роль липидов в организме человека, исходя из химического строения и физико-химических свойств, их источники в питании, механизмы переваривания и всасывания, их возможные нарушения. Изучить строение и классификацию транспортных форм.

Студент должен знать:

1. Строение липидов тканей человека, их классификацию и функции.

2. Строение, номенклатуру, биологические функции эссенциальных жирных кислот, их роль как предшественников синтеза эйкозаноидов, суточную потребность, источники липидов в питании.

3. Основные этапы превращений липидов в желудочно-кишечном тракте, роль желчных кислот, их строение, происхождение и значение, а также причины, признаки и последствия нарушений переваривания и всасывания (стеатореи).

4. Ресинтез липидов в клетках кишечника.

5. Образование транспортных форм липидов в стенке кишечника, их транспорт к тканям; свойства липопротеинлипазы, локализацию, значение; понятия «гиперхиломикронемия», «гипертриацилглицеролемия».

6. Состав и строение транспортных липопротеинов крови, функции апопро­теинов.

7. Строение жирорастворимых витаминов.

Студент должен уметь:

1. Дифференцировать по биохимическим показателям тип стеатореи (гепатогенная, панкреатическая и энтерогенная ).

2. Экспериментально сравнить степень эмульгирования липидов различными эмульгаторами.

Студент должен владеть: принципами планирования экспериментального исследования и анализа полученных данных; информацией о роли эйкозаноидов в развитии воспалительного процесса и аллергических реакций; молекулярных механизмах патогенеза семейной гиперхиломикронемии, гипертриглицеролемии, характерные проявления этих заболеваний.

Сведения из базовых дисциплин, необходимые для изучения темы:

1. Химическое строение соединений, относящихся к классу липидов. Структурные формулы высших жирных кислот, три-, ди- и моноацилглицеридов, фосфатидилхолина, фосфатидилсерина, фосфатидилэтаноламина, холестерола.

2. Эссенциальные жирные кислоты (w-3 и w-6 класса).

3. Физико-химические свойства липидов. Понятие «амфифильность».

4. Анатомия и физиология отделов желудочно-кишечного тракта

Задания для самоподготовки:

Изучите материал темы в соответствии с целевыми вопросами («студент должен знать») и письменно выполните следующие задания:

1. Дайте определение термина «липиды». Классификация липидов.

2.Вспомните из курса органической химии и запишите общую формулу высших жирных кислот. Запомните,что полиеновые-эссенциальные кислоты делят на две группы- ω -3 и ω -6 – в зависимости от положения первой двойной связи по отношению к концевой метильной группе. Эти кислоты являются предшественниками эйкозаноидови в организме не синтезируются.

Закончите заполнение таблицы: Строение жирных кислот

Название кислоты	Сn : m	ω	Структура кислот
Насыщенные:
пальмитиновая	16:0
стеариновая	18:0
Ненасыщенные (моноеновые)
олеиновая	18:1 Δ 9
Ненасыщенные (полиеновые)
линолевая	18:2 Δ9,12	6
линоленовая	18:3 Δ9,12,15	3
арахидоновая	20:4 Δ5,8,11,14	6

* Сn : m –число углерода (n) и число двойных связей (m) в молекуле;

ω- (6,3)- номер углеродного атома, у которого находится первая двойная связь, считая от ω (последнего т.е.метильного)атома углерода

*звездочкой отметьте эссенциальные (несинтезируемые в организме)жирные кислоты

2. Закончите заполнение таблицы: Строение и функции основных липидов человека

Класс липидов	Схема строения или структурная формула	Функция	Преимущественная локализация в организме
Триацилглицерины
Глицерофосфолипиды: Фосфотидилхолин Фосфотидилэтаноламин фосфотидилсерин	В таблице запишите общую структурную формулу. Чем отличаются представители?
Сфингофосфолипиды – сфингомиелины	Сфингозин │ │ Р жирная │ кислота холин
Гликолипиды: А. цереброзиды, если углевод-моносахарид; Б. ганглиозиды, если углеводы сложного состава (например, ацетилнейраминовая кислота)	цереброзид │ │ углевод жирная кис-та
Стероиды:

*Отметьте на схемах строения гидрофильную и гидрофобную части молекул. Сравните степень растворимости этих соединений.

3. Запишите название соединений, относящихся к группе эйкозаноиды. Субстрат их синтеза и значение в организме.

4. Запишите важнейшие пищевые источники липидов. Суточную потребность. Калорийность жира.

5. С физиологических позиций липиды организма подразделяют на категории: структурные и резервные. Запишите представителей этих категорий и их функции.

6. Заполните таблицу: Этапы переваривания и всасывания жира

Локализация процесса	Название процесса	Условия, необ- ходимые	Результат процесса
Полость 12-перс-тной кишки	А.Эмульгирование Б. В.	Желчные кислоты и их соли: (названия)	?
Слизистая оболочка тонкой кишки	А Б. В.
Кровь

7. В соответствии с таблицей выполните следующие задания:

а. Назовите желчные кислоты, изучите их структуру, происхождение и биологическое значение;

б. Нарисуйте схему эмульгирования жира желчными кислотами;

в. Составьте схему (с использованием структурных формул) переваривания нейтрального жира, глицерофосфолипидов. г. Назовите соединения, обеспечивающие всасывание гидрофобных продуктов гидролиза;

д. Назовите транспортные формы, образующиеся в слизистой оболочке кишечника. Изучите по учебнику их строение.

8. Определите понятие «Стеаторея». Причины ее возникновения.

9. Заполните дифференциальную таблицу.

Тип стеатореи	Причины	Цвет кала	В кале изменено содержание

10. Назовите все транспортные формы липидов, переносимые кровью. Изучите по учебнику строение, относительное процентное соотношение составляющих; назовите компоненты, которые составляют внутреннее ядро, наружную часть; назовите место образование всех липопротеинов.

11. Назовите роль липопротеинлипазы.

Проверьте свои знания:

1. К липидам относятся (все верно, кроме одного; укажите неправильный ответ):

а. триацилглицериды ( нейтральные жиры)

б. фосфоглицеролипиды

в. сфинголипиды

г. гликопротеиды

д. холестерол

2. Полиненасыщенные жирные кислоты часто относятся к витаминам на основании (один правильные ответ):

а. не синтезируются в организме

б. обусловливают текучесть мембран

в. являются предшественниками простагландинов

3. Эссенциальные жирные кислоты это (один правильный ответ):

а. насыщенные высшие жирные кислоты

б. ненасыщенные высшие жирные кислоты

4. Липопротеины различают по (все верно, кроме одного; укажите один неправильный ответ):

а. количеству в их составе белка

б. количеству в их составе липидов

в. скорости транспорта в крови