Порядок проведения эксперимента

В 7 однотипных пробирок пипетками наливают растворы лимонной кислоты и фосфорнокислого натрия, получая, таким образом, буферные смеси со значениями рН от 5,6 до 8,0. В каждую пробирку добавляют по 10 капель 1 % - ного раствора хлористого натрия, 0,5 % - ного раствора крахмала, разведенной в 100 раз слюны и перемешивают. Пробирки ставят на 10 мин в водяную баню при температуре 38° С, после чего быстро охлаждают, добавляют во все пробирки по 1 капле раствора йода, перемешивают и наблюдают окраску. Устанавливают, при каком рН произошло наиболее полное расщепление крахмала (желтая или буровато – желтая окраска с йодом). Реакция весьма специфична и показательна. Сделайте вывод об оптимальном значении рН для фермента амилазы.

Опыт 3. Специфичность ферментов

Ферменты отличаются от неорганических катализаторов необычайно высокой специфичностью. Начальным этапом каталитического акта является образование фермент-субстратного комплекса, т.е. связывание субстрата с каталитическим центром фермента. Пространственная конформация субстратного центра должна находиться в точном геометрическом соответствии со структурой молекулы субстрата. Только в этом случае возможно образование фермент-субстратного комплекса и осуществление каталитической функции фермента. Таки образом, сущность специфичности ферментов состоит в том, что субстрат подходит к ферменту как ключ к замку.

Принцип метода. Исследуется воздействие ферментов амилазы и сахаразы на различные субстраты – крахмал и сахарозу.

Порядок проведения эксперимента

В пробирки 1 и 2 наливают по 4 -5 мл раствора крахмала, в пробирки 3 и 4 – по 4 – 5 мл раствора сахарозы. В пробирки 1 и 3 добавляют по 2 – 3 мл разбавленной слюны (амилаза), а пробирки 2 и 4 – по 2 – 3 мл раствора сахаразы. Содержимое пробирок перемешивают и инкубируют 10 мин в термостате (37ºC). Затем в пробирки 1 и 2 добавляют по 1 капле реактива Люголя, в пробирки 3 и 4 – по 1 – 2 капли реактива Фелинга и нагревают. Наблюдения записывают в таблицу специфичности ферментов амилазы и сахаразы и делают выводы об их активности.

Таблица 3.

№ пробирки	Субстрат	Фермент	Инкубация	Окраска с йодом	Реакция Фелинга
	Крахмал	Амилаза	10 мин, 37ºС
	Крахмал	Сахараза	10 мин, 37ºС
	Сахароза	Амилаза	10 мин, 37ºС
	Сахароза	Сахараза	10 мин, 37ºС

 

Опыт 4. Влияние активаторов и ингибиторов

Регуляция деятельности ферментов осуществляется как в клетке, так и вне ее путем присоединения к молекуле фермента ряда низкомолекулярных веществ. Такие вещества могут служить положительными или отрицательными эффекторами. Положительные эффекторы, или активаторы, присоединяясь к молекуле неактивного предшественника, способны изменять ее конформацию с образованием соединения, обладающего каталитической активностью. Функцию активаторов часто выполняют ионы металлов и некоторые анионы. Угнетающее действие отрицательных эффекторов (ингибиторов) реализуется путем изменения нативной конформации фермента. Ингибиторами могут быть неорганические соли, метаболиты, гормоны. Место прикрепления эффектора к молекуле фермента называется аллостерическим центром.

Принцип действия. Исследуется активность амилазы слюны в присутствии соединений, обладающих свойствами положительных и отрицательных эффекторов.

Порядок проведения эксперимента

В 2 пробирки наливают по 4 – 5 мл раствора крахмала, в пробирку 1 добавляют 1 – 2 мл раствора хлорида натрия, в пробирку 2 – 1 -2 мл раствора сульфата меди. В обе пробирки приливают по 1 – 2 мл разбавленной слюны, содержимое пробирок перемешивают и пробирки инкубируют 10 мин в термостате (37ºC). Затем в обе пробирки добавляют по 1 капле реактива Люголя. Наблюдения заносят в таблицу, показывающую влияние хлорида натрия и сульфата меди на активность амилазы и делают выводы:

Таблица 4.

№ пробирки	Фермент	Эффектор	Субстрат	Инкубация	Окраска с йодом
	амилаза	NaCl	крахмал	10 мин, 37ºС
	амилаза	CuSO4	крахмал	10 мин, 37ºС

 

Контрольные вопросы и задания

1.Какие вещества называются ферментами?

2.Перечислите биологические функции ферментов.

3.В каких условиях ферменты способны выполнять функции катализаторов?

4.В чем заключается термолабильность ферментов?

5.Какой опыт доказывает специфичность действия ферментов?

6.Почему в растворе хлорида натрия фермент активен, а в растворе сульфата меди теряет свою активность?

Тема № 4. Углеводы. Структура, свойства и функции углеводов в организме человека. Качественные реакции на углеводы.

 

Углеводы относятся к полифункциональным соединениям, содержащим

O

׀ ׀

карбонильную — C — и гидроксильные -OH группы. Поэтому они одновременно обладают свойствами альдегидов или кетонов и многоатомных спиртов. Углеводы – обширная группа природных соединений, подразделяемых на простые (моносахариды) и сложные (олигосахариды и полисахариды).

Моносахариды в зависимости от числа углеродных атомов в молекуле, подразделяются на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т.д. Все природные моносахариды содержат в своих молекулах асимметрические атомы углерода, являются оптически и физиологически активными веществами.

Сложные углеводы - олигосахариды и полисахариды - при нагревании их с растворами кислот или ферментами, расщепляются на моносахариды. Олигосахариды при этом распадаются с образованием нескольких молекул моносахаридов (двух – дисахариды, трех – трисахариды, четырех – тетрасахариды и т.д.). Полисахариды при гидролизе образуют большое число молекул моносахаридов. Они имеют большую молекулярную массу, нерастворимы в воде или образуют в ней коллоидные растворы.

Углеводы широко распространены в природе, особенно в растительном мире. Они являются конечными продуктами фотосинтеза у зеленых растений. Животные, не обладающие способностью к подобной аккумуляции солнечной энергии, используют вещества, накопленные растениями.

 

Основные функции углеводов:

1.углеводы участвуют в построении живых структур;

2. служат материалом для биосинтеза соединений других классов;

3. им принадлежит важная роль в биоэнергетике клетки;

4.углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, гликопротеидов, гликолипидов, некоторых витаминов и коферментов;

5. как составные компоненты гликопротеидов углеводы участвуют в образовании внешнего примембранного слоя, играющего большую роль в защите клеток от проникновения в них микроорганизмов и вирусов;

6. с ними связаны иммунохимические свойства тканей.

 

Качественные реакции на углеводы

В организме животных и человека наиболее часто встречаются глюкоза и галактоза. Углеводы, молекулы которых содержат свободные карбонильные группы, называются восстанавливающими. Эти сахара в щелочной среде способны окисляться, при этом восстанавливая медь из гидроксида меди (ІІ) в соли меди (І) или серебро из оксида серебра. На этом основан ряд методов качественного и количественного определения углеводов.

Цель: Изучить основные качественные реакции на углеводы.

Приборы и реактивы: Штатив с пробирками, водяная баня, 1 % - ный раствор глюкозы, 10 % - ный раствор гидроксида натрия, 1 % - ный раствор сульфата меди, 1 % - ный раствор фруктозы, реактив Селиванова (0,05 г резорцима растворяют в 100 мл 20 % - ного раствора хлороводородной кислоты), аммонийный раствор нитрата серебра, 1 %- ный раствор сахарозы, 2 % - ный раствор сульфата кобальта, 1 % - ный раствор крахмала, раствор Люголя, этиловый спирт, 1 % - ный раствор гликогена, кристаллический хлорид натрия.

Опыт 1. Проба с гидроксидом меди (ІІ) – реакция Троммера.

В щелочном растворе редуцирующие моно- и дисахариды восстанавливают гидроксид меди (ІІ) в оксид меди (І):

O O

׀׀ t⁰ ׀׀

C₅H₁₁О₅—C — H + 2 Cu (OH)₂ → C₅H₁₁ O₅— C — OH + Cu₂O + 2 H₂O

глюкоза глюконовая кислота

 

Порядок проведения эксперимента:

В пробирку наливают 1 – 2 мл раствора глюкозы, равный объем раствора гидроксида, и при встряхивании добавляют по каплям раствор сульфата меди. В присутствии глюкозы образующийся осадок гидроксида меди (II) растворяется, окрашивая жидкость в голубой цвет. Верхний слой жидкости нагревают до кипения. Появление желтого (гидроксид меди I), а затем красного (оксид меди I) осадка указывает на положительную реакцию Троммера.

Опыт 2. Обнаружение фруктозы в растворе (реакция Селиванова).

Эта реакция применяется специально для распознавания кетоз; особенно хорошо идет она с фруктозой и теми сложными сахарами, которые при гидролизе дают фруктозу (сахароза, инулин). Реакция основана на образовании из фруктозы при нагревании с кислотой 5 – оксиметилфурфурола, который с резорцином (1,3 диоксибензолом) дает продукт конденсации красного цвета.

Порядок проведения эксперимента:

В пробирку наливают 1 – 2 мл реактива Селиванова, добавляют 2 – 3 капли раствора фруктозы и нагревают 1 2 мин в кипящей водяной бане. Наблюдают окрашивание жидкости в красный цвет.

Опыт 3. Реакция «серебряного зеркала».

К 1 мл 1 % -ного раствора нитрата серебра добавляют 3 мл концентрированного раствора гидроксида аммония, затем полученный раствор (реактив Толлекса) добавляют 1 мл 1% -ного раствора глюкозы. Нагревают на водяной бане до появления блестящего налета на внутренней поверхности стеклянной пробирки.

Опыт 4. Реакция на сахарозу.

Сахароза – невосстанавливающий дисахарид, при гидролизе (кислотном или ферментативном) ее молекула распадается на глюкозу и сахарозу. Сахароза с сульфатом кобальта в щелочной среде комплекс, окрашенный в фиолетовый цвет.

Порядок проведения эксперимента:

В пробирку наливают 2 – 3 мл раствора сахарозы, приливают несколько капель раствора сульфата кобальта. При приливании избытка раствора щелочи (1 мл) жидкость окрашивается в фиолетовый цвет.

Опыт 5. Цветные реакции на крахмал.

Крахмал – конечный продукт фотохимического синтеза, идущего в зеленых листьях, запасной полисахарид. Для животного организма крахмал является важным пищевым веществом. Крахмал – неоднородное вещество. Он состоит из двух фракций: амилозы (10 – 20 %) и амилопектина (80 – 90 %). Амилоза имеет вытянутую линейную неветвящуюся форму молекулы, растворима в воде. Цепи амилопектина сильно разветвлены. Амилопектин в воде набухает и дает клейстер.

Характерная реакция на крахмал – появление синего окрашивания от раствора йода в йодиде калия. Йодная реакция полисахаридов, в частности крахмала, - сложный процесс. Возникающая окраска зависит от строения полисахарида. В ходе реакции образуется комплексное соединение полисахарида с йодом. Этот процесс отчетливо выражен у амилозы. Для полисахаридов с разветвленными цепями, например амилопектина и гликогена, наряду с процессом образования комплексного соединения большое значение имеет и процесс адсорбции йода на поверхности ветвистых молекул.

Порядок проведения эксперимента:

В пробирку наливают 2 – 3 мл раствора крахмала, приливают 1 каплю раствора Люголя. Жидкость окрашивается в синий цвет. Содержимое пробирки делят на три части: к первой части прибавляют 1 – 2 мл раствора гидроксида натрия, ко второй – 2 -3 мл этилового спирта, третью часть нагревают. Во всех случаях окраска исчезает. В третьей пробе окраска вновь появляется при охлаждении, что свидетельствует о том, пробу с йодом необходимо проводить только с холодным раствором крахмала. Благодаря непрочности адсорбированного комплекса йода с крахмалом эта реакция чувствительна к присутствию спирта, к нагреванию и действию едких щелочей, с которыми йод образует гипойодиты.

Опыт 6. Реакция гликогена с йодом.

Гликоген служит основной запасной формой углеводов в животном организме. Он откладывается почти во всех органах и тканях. Главное депо гликогена – печень (2 – 5 %) и мышцы (0,5 – 2 %), в которых сосредоточено до 60 % его содержания в организме.

Гликоген по химическому строению сходен с амилопектином. Как и крахмал, гликоген при гидролизе дает ряд промежуточных продуктов – декстринов, затем дисахарид мальтозу, и наконец, моносахарид глюкозу. От прибавления йода раствор гликогена окрашивается в красно - бурый цвет различной интенсивности и оттенков, что зависит от структуры гликогена, которая неодинакова у разных видов животных и определяется степенью ветвления макромолекулы.

Порядок проведения эксперимента:

В пробирку наливают 2 – 3 мл раствора гликогена, добавляют 1 – 2 капли раствора Люголя, перемешивают, появляется красно – бурое окрашивание. Окраска усиливается при добавлении нескольких кристалликов хлорида натрия, но исчезает при добавлении раствора гидроксида натрия или нагревании.

Опыт 7. Обнаружение углеводов в продуктах питания.

Порядок проведения эксперимента:

1) К 1 – 2 мл раствора меда добавляют 5 – 6 мл раствора щелочи, а затем 5 – 6 капель 2% - ного раствора сульфата меди. Выпавший осадок Cu(OH)₂ голубого цвета сразу растворяется с образованием ярко – синего раствор, который при нагревании образует красный осадок Cu₂O. Опыт доказывает наличие в меде глюкозы и фруктозы.

2) На небольшие кусочки белого хлеба и картофеля наносят 1 каплю раствора

Люголя. Сразу появляется синее окрашивание. Опыт доказывает наличие в этих продуктах питания крахмала.

 

 

Контрольные вопросы и задания

1.Назовите основные функции углеводов в организме.

2.Перечислите основные группы углеводов.

3.Запишите формулы глюкозы, фруктозы.

4.Составьте уравнения реакций образования следующих дисахаридов: сахарозы, лактозы, мальтозы, целлобиозы.

5.Почему при длительной физической нагрузке рекомендуется съесть кусочек сахара?

6.Что такое «мышечная боль» с биохимической точки зрения?

 

 

Тема № 5. Липиды. Исследование структуры,

свойств и функций липидов.

Липидами называют многочисленную группу веществ, построенных по принципу сложных эфиров и характеризующихся растворимостью в органических растворителях и нерастворимостью в воде. К ним относятся глицериды (жиры), воска, стеролы и стериды, фосфолипиды и гликолипиды (цереброзиды, ганглиозиды). Липиды играют очень важную роль в качестве структурных компонентов клеточных мембран, источника энергии, растворителя органических веществ и предшественника других компонентов клетки (витамины группы D, желчные кислоты и гормоны стероидной природы).

В организме животных почти все липиды находятся в комплексе с белками, углеводами и другими соединениями. Комплексам придается большое значение в осуществлении ряда важнейших функций. Так, липопротеидами богаты митохондрии – структурные элементы клеток, в которых протекают процессы свободного и фосфорилирующего окисления и значительная часть процессов промежуточного обмена.

Глицериды (жиры)

Жиры представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и остатков высших жирных кислот:

O

׀׀

CH₂ — O — C —R₁

O

׀ ׀

CH — O — C —R₂

O

׀ ׀׀

CH₂ — O — C — R ₃

 

В состав молекулы природного жира обычно входят остатки насыщенных (пальмитиновая и стеариновая) и ненасыщенных (олеиновая, линолевая и другие) жирных кислот. В организме животных глицериды преимущественно смешанные и только 2-3 % их являются простыми (трипальмитат, тристеарат, триолеат).

Как правило, все природные жиры (свиное сало, коровье масло, растительные масла) являются сложной смесью различных глицеридов, белков, свободных жирных кислот, витаминов, каротиноидов и пигментов.

Основные функции жиров:

1. имеют большое значение для организма как один из источников энергии (резервный жир);

2. служат структурными компонентами протоплазмы клеток (структурный жир);

3. участвуют в терморегуляции организма;

4. предохраняют органы, нервы и сосуды от механических повреждений;

5. способствуют усвоению жирорастворимых витаминов A, D,E и K и других биологически активных веществ.

Содержащиеся в жирах ненасыщенные жирные кислоты – олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая – необходимы для регулирования окислительно - восстановительных процессов в клетках, а также для биосинтеза простагландинов – гормонов, обладающих широким биологическим действием.

 

Качественные реакции на жиры

Цель: изучить строение и свойства липидов, их роль в организме.

Приборы и реактивы: часовое стекло или пластинки стеклянные, штатив с пробирками, химический стакан, воронки, фильтры бумажные, палочка стеклянная, 0,2 % -ный раствор Судана (приготовление: к 200 мг Судана III добавляют 100 мл 70 % - ного этилового спирта, нагретого на водяной бане, перемешивают и оставляют стоять не менее суток), растительное масло, этиловый спирт, бензол, хлороформ, желчь, разведенная в два раза, раствор белка, 1 % - ный раствор мыла, 1% - ный раствор гидрокарбоната натрия, лецитин (приготовление: в стакан помещают половину яичного желтка, добавляют 20 мл горячего 96% - ного спирта и перемешивают стеклянной палочкой, смесь охлаждают и фильтруют в сухую пробирку, и если фильтрат непрозрачный, фильтрование повторяют), ацетон.

Опыт 1. Реакция жира и масла с Суданом III

Порядок проведения эксперимента:

На часовое стекло наносят каплю масла, добавляют каплю Судана III и размешивают. Наблюдают появление оранжевого цвета смеси.

Краситель Судан III применяется в гистологических исследованиях для выявления жиров в тканях.

Опыт 2. Растворимость жиров

Порядок проведения эксперимента:

В четыре пробирки помещают 5 – 7 капель подсолнечного масла. В первую пробирку добавляют 2 мл воды, во вторую – 2 мл спирта, в третью – 2 мл бензола и в четвертую – 2 мл хлороформа. Смесь в пробирках хорошо встряхивают, отмечая наблюдаемые изменения. В первой пробирке образуется нестойкая, быстро расслаивающаяся эмульсия, во второй – мутный раствор, что указывает на плохую растворимость масла в спирте; в третьей и четвертой пробирках образуются прозрачные растворы в результате хорошей растворимости масла в бензоле и хлороформе.

Опыт 3. Эмульгирование жиров.

Ферменты желудочно – кишечного тракта расщепляют только те жиры, которые находятся в эмульгированном состоянии. В желудочно – кишечном тракте есть условия для превращения жиров в эмульсию, а основными ее стабилизаторами (эмульгаторами) являются соли желчных кислот, белки, фосфолипиды, мыла и гидрокарбонаты щелочных металлов. Молекулы эмульгаторов адсорбируются (оседают) в наружном слое жировых капелек и резко понижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз, в результате чего увеличивается устойчивость эмульсии. При этом гидрофильные группы эмульгаторов находятся в водной фазе, а гидрофобные растворяются в жире, способствуя его дроблению на мелкие капли – эмульгированию.

Порядок проведения эксперимента:

Берут шесть пробирок. В первую и во вторую пробирку наливают по 1 мл воды, в третью – 1 мл желчи, в четвертую – 1 мл раствора белка, в пятую – 1 мл раствора мыла, в шестую – 1 мл раствора гидрокарбоната натрия. Во вторую пробирку вносят немного лецитина. В каждую пробирку добавляют по 5 капель подсолнечного масла, энергично их встряхивают и оставляют на 5 мин. Во всех пробирках, кроме первой, образуется стойкая эмульсия.

Фосфолипиды

Фосфолипиды – одна из важнейших групп жироподобных веществ, широко распространенных в клетках тканей животных организмов. Они представляют собой высокомолекулярные сложные эфиры, в состав которых входят спирты разных классов, предельные и непредельные жирные кислоты, фосфорная кислота и азотистые вещества.

В зависимости от азотистого основания и спирта их разделяют на следующие подгруппы: холинфосфолипиды (лецитины), коламинфосфолипиды (кефалины), серинфосфолипиды, ацетальфосфолипиды, сфингомиелины и инозитфосфолипиды. Первые четыре фосфолипида построены из спирта глицерина, остатков предельных и непредельных жирных кислот (альдегида кислоты, например стеаральальдегида), фосфорной кислоты и какого-либо основания. Общая формула их следующая:

O

׀׀

CH₂ — O — C —R₁

O

׀ ׀

CH — O — C —R₂

O

׀ ׀׀

CH₂ — O — P —O — X (азотистое основание)

׀

OH

Фосфолипиды наряду с белками являются главными компонентами мембран клеток и их органелл (плазмалемма, митохондрии, экзоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс Гольджи, лизосомы и др.). Они принимают участие в обмене веществ (транспорт через мембраны, субстраты тканевого дыхания).

Фосфолипиды различаются способностью растворяться в органических растворителях. Из клеток и тканей фосфолипиды лучше всего экстрагируются смесью хлороформа со спиртом. Большинство фосфолипидов плохо растворимо в ацетоне, что используется при препаративном выделении их из биологических объектов.

Выделение фосфолипидов

Опыт 4. Выделение лецитинов из яичного желтка.

Порядок проведения эксперимента:

Для выявления в фильтрате лецитина в сухую пробирку наливают 5 мл ацетона и к нему по каплям добавляют полученный фильтрат. Появление мути свидетельствует об осаждении лецитина. В другую сухую пробирку наливают 3 мл фильтрата и добавляют к нему каплями воду. Образуется стойкая эмульсия.

Стеролы и стериды

Стеролы и стериды составляют большую группу соединений, широко распространенных в организме животных и человека.

Стеролы – одноатомные вторичные циклические спирты, структурную основу которых составляет циклопентанопергидрофенантрен. К ним относятся холестерол, эргостерол, копростерол и другие вещества, различающиеся преимущественно строением боковой цепи и наличием двойных связей в ядре фенантрена. Из стеролов в тканях животных наиболее распространен холестерол. Много его содержится в нервной ткани, особенно в белом веществе головного мозга, а также в желчи, сперме, ланолине.

Холестерол – важнейший структурный компонент клеток; он служит исходным веществом при биосинтезе стероидных гормонов, витаминов группы D, желчных кислот и других биологически важных соединений.

Холестерол содержится в тканях преимущественно в форме сложных комплексов с белками и фосфолипидами, а также в виде сложных эфиров пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и других кислот. Сложные эфиры холестерола и высших жирных кислот называют стеридами (холестеридами).

Подобно жирам холестерол нерастворим в воде, но легко экстрагируется из клеток хлороформом, эфиром, бензолом, сероуглеродом или горячим спиртом. Холестерол кристаллизуется из спирта в виде тонких бесцветных пластинок, а из эфира – в виде игл. Плавится он при 150 ºC.

 

Контрольные вопросы и задания

1.Какие вещества называются липидами?

2.Перечислите основные биологические функции липидов.

3.Что представляют собой жиры с химической точки зрения?

4.Какими свойствами обладают жиры?

5.Какие продукты питания наиболее богаты жирами?

 

Тема № 6. Гормоны. Исследование структуры, свойств и функций гормонов. Механизм их действия на организм.

Наряду с витаминами и ферментами гормоны относят к биологически активным органическим веществам. Клетки желез внутренней секреции продуцируют гормоны, которые кровью транспортируются к органам – мишеням. Гормоны оказывают мощное воздействие на биохимические процессы путем регуляции активности многих ферментных систем. Гормональные факторы вместе с нервной системой регулируют физиологические функции организма, способствуя его адаптации к меняющимся условиям среды.

Цель: изучить свойства и биологическую роль инсулина, адреналина, фолликулина и тиреоидных гормонов.

Приборы и реактивы: Штатив с пробирками, пипетки, спиртовка, водяная баня, ступка с пестиком, стакан с водой, раствор инсулина, 10 % - ный раствор гидроксида натрия, 1% - ный раствор сульфата меди, 0,5% - ный раствор ацетата свинца, раствор адреналина, 0,1 н. спиртовой раствор йода, 1 % - ный раствор хлорного железа, тиреодин в таблетках, разбавленная (1:1) азотная кислота, 10 % - ный раствор калия йодноватокислого, хлороформ, реактив Фолина, спиртовой раствор фолликулина, концентрированная серная кислота.

Опыт 1. Качественные реакции на инсулин

Инсулин вырабатывается β-клетками островкового аппарата поджелудочной железы и является гормоном белковой природы, в молекуле которого полипептидные цепи соединены дисульфидными мостиками. Поэтому инсулин дает биуретовую реакцию, характерную для всех белков, и реакцию на серосодержащие аминокислоты.

Принцип метода. Биуретовая реакция, реакция на серосодержащие аминокислоты.

Порядок проведения эксперимента

1. Биуретовая реакция. К 1 – 2 мл раствора инсулина добавляют равный объем гидроксида натрия и 1 – 2 капли раствора сульфата меди. В пробирке появляется фиолетовое окрашивание. 2. Реакция на серосодержащие аминокислоты. К 1 – 2 мл раствора инсулина добавляют равный объем раствора гидроксида натрия и нагревают до кипения. Затем добавляют 2 – 3 капли раствора ацетата свинца. В пробирке появляется коричневое окрашивание.

Опыт 2. Реакция адреналина с йодом

Гормон адреналин вырабатывается клетками мозгового слоя надпочечников. Адреналин способен легко окисляться с образованием ряда биологически активных соединений.

Принцип метода. При нагревании раствора адреналина с йодом образуются продукты окисления адреналина, окрашенные в красный цвет.

Порядок проведения эксперимента

В одну пробирку наливают 1 – 2 мл воды, в другую – 1 – 2 мл раствора адреналина. В обе пробирки добавляют по 2 капли раствора йода и слегка подогревают. В пробирке с адреналином появляется красное окрашивание.

Опыт 3. Реакция адреналина с хлорным железом

Адреналин является низкомолекулярным соединением, содержащим в молекуле структуру двухатомного фенола – пирокатехина.

Принцип метода. При добавлении к раствору адреналина раствора хлорного железа развивается зеленое окрашивание, появление которого обусловлено наличием остатка пирокатехина в молекуле адреналина.

Порядок проведения эксперимента

В одну пробирку наливают 1 – 2 мл воды, в другую – 1 -2 мл раствора адреналина. В обе пробирки добавляют по 2 – 3 капли раствора хлорного железа. В пробирке с адреналином появляется зеленое окрашивание.

Опыт 4. Обнаружение йода в тиреоидине

Тироксин и трииодтиронин – гормоны, вырабатывающиеся клетками щитовидной железы. Эти гормоны многообразно влияют на обменные процессы в организме: стимулируют окислительные процессы, регулируют обмен белков, липидов, углеводов, воды и минеральных веществ, а также процессы роста, развития и дифференцировки тканей.

Гормоны щитовидной железы являются низкомолекулярными веществами – йодированными производными аминокислоты тирозина.

Принцип метода. При нагревании тиреоидина (препарат сухой щитовидной железы) с азотной кислотой происходит высвобождение органического йода в виде йодистоводородной кислоты, которая окисляется йодноватистым калием до свободного йода, экстрагируемого хлороформом:

5 HI + KIO₃ + HNO₃ → 3 I₂ + KNO₃ + 3 H₂O

Порядок проведения эксперимента

Таблетку тиреоидина растирают в ступке и переносят полученный порошок в пробирку. Добавляют 2 мл раствора азотной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане 3 – 4 мин. Затем пробирку немного охлаждают, добавляют 2 мл раствора йодноватокислого калия, несколько раз энергично встряхивают и оставляют в стакане с водой для охлаждения. Через несколько минут добавляют 1,0 – 1,5 мл хлороформа и снова энергично встряхивают несколько раз. Нижний хлороформенный слой окрашивается в розово – фиолетовый цвет.

Опыт 5. Реакция фолликулина с реактивом Фолина

Фолликулин – женских половой гормон (эстроген). Половые гормоны вырабатываются интерстицианальными клетками половых желез и обуславливают формирование вторичных половых признаков, а также реализацию репродуктивной функции женских и мужских особей. Половые гормоны стимулируют окислительные процессы в организме, регулируют биосинтез белков и обмен липидов.

По своей химической природе все половые гормоны являются стероидами. К эстрогенам относят фолликулин (эстрон), эстрадиол и эстриол, отличающиеся количеством гидроксильных групп в молекуле.

Принцип метода. С помощью реактива Фолина открывают наличие фенольной группировки в молекуле фолликулина.

Порядок проведения эксперимента

В пробирку к 1 – 2 мл раствора фолликулина добавляют равный объем раствора гидроксида натрия и несколько капель реактива Фолина. Появляется синее окрашивание.

Опыт 6. Реакция фолликулина с серной кислотой

Принцип метода.

При взаимодействии фолликулина с серной кислотой образуется сложный эфир, окрашенный в желтый цвет.

Порядок проведения эксперимента

В пробирку к 1 – 2 мл спиртового раствора фолликулина осторожно добавляют 5 – 6 капель концентрированной серной кислоты и нагревают на водяной бане до появления желтого окрашивания.

 

 

Контрольные вопросы и задания

1.Что такое гормоны?

2.Чем отличаются гормоны от других веществ?

3.К чему может привести: а) повышение концентрации гормонов в крови;

б) понижение концентрации в крови?

4.Какие железы внутренней секреции Вам известны? Какие гормоны они

вырабатывают?

5.Какие гормональные нарушения связаны с заболеванием сахарный диабет?

 

Тема № 7. Витамины. Исследование структуры и функций витаминов в организме человека. Качественные реакции на витамины.

Витамины – низкомолекулярные органические вещества, выполняющие в животном организме функцию биологических катализаторов как в свободном виде, так и в составе ферментов. Витамины являются соединениями, разнообразными по составу, строениям и свойствам. Они необходимы организму в минимальных количествах, однако лишь немногие витамины синтезируются тканями высших животных. Основная масса витаминов синтезируются микроорганизмами и растениями. Витамины необходимы для поддержания интенсивного обмена веществ, физиологической активности и сопротивляемости заболеваниям.

Цель: изучить свойства и качественные реакции на жиро- и водорастворимые витамины.

Приборы и реактивы: Штатив с пробирками (посуда должна быть сухой), водяная баня, концентрированная серная кислота, раствор витамина А в масле, раствор в хлороформе треххлористой сурьмы, хлороформ, раствор витамина D в масле, концентрированная азотная кислота, масляный раствор витамина Е, спиртовой раствор витамина К, 1% - ный спиртовой раствор диэтлмалонового эфира, 1% -ный раствор гидроксида калия, раствора витамина В₂, раствор соляной кислоты, металлический цинк, порошка витамина В_5, раствор гидрокарбоната натрия, раствор гидросульфита натрия, раствор гексацианоферрата (III) калия, раствор хлорного железа (III).

Жирорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины – группа соединений, растворимых в жирах и органических растворителях. К этой группе принадлежат витамины A, D, E, K. Жирорастворимые витамины участвуют главным образом в процессах биосинтеза белков.

Витамин А (антиксерофтальмический, ретинол)

Витамин А – важнейший витамин роста. Основными признаками гиповитаминоза А являются остановка роста, ксерофтальмия и ксеротомаляция, ороговение эпителиальных клеток, чрезмерное отложение солей в надкостнице спинномозгового канала, куриная слепота. Витамин А является структурным компонентом биологических мембран, стимулирует биосинтез белка в печени, участвует в синтезе мукополисахаридов, в формировании костной ткани и в процессах светоощущения. Витамин А встречается только в продуктах животного происхождения.

Качественные реакции на витамин А

Опыт 1. Реакция с серной кислотой

Принцип метода.

Для витамина А характерна цветная реакция с серной кислотой. Полученное соединение окрашено в сине – фиолетовый цвет.

Порядок проведения эксперимента

В пробирку наливают 3 капли масляного раствора витамина А и добавляют 1 каплю серной кислоты. В пробирки появляется сине – фиолетовое окрашивание.

 

Витамин D (антирахитический, кальциферол)

Основным проявлением гиповитаминоза D является рахит, для которого характерно нарушение процесса формирования скелета, в результате чего наблюдаются искривления конечностей, запаздывание сращения костей черепа, потеря тонуса мышц, особенно брюшного пресса, а также при недостатке витамина D в организме развиваются остемаляция, размягчение костей, вызванное вымыванием кальция из уже сформировавшейся костной ткани. Витамин D синтезируется в животном организме из стеролов под влиянием ультрафиолетовых лучей. Он стимулирует биосинтез кальцийсвязывающего белка, играющего важную роль в транспорте кальция через мембраны клеток слизистой тонкого кишечника, костей. Кальциферол стимулирует также обратное всасывание фосфора в почках, синтез лимонной кислоты в тканях и отлдожение в жировой ткани непредельных жирных кислот.

Опыт 2. Качественная реакция на витамин D с треххлористой сурьмой

Принцип метода. Витамин D реагирует с раствором треххлористой сурьмы в хлороформе с образованием окрашенного в оранжево – красный цвет соединения.

Порядок проведения эксперимента

В две пробирки наливают по 3 капли раствора витамина D. В первую пробирку добавляют 2 мл хлороформа, во вторую – 2 мл раствора треххлористой сурьмы. Во второй пробирки появляется оранжево – красное окрашивание, интесивность которого со временем нарастает.

Витамин Е (антистерильный, токоферол)

Признаками отсутствия или недостатка витамина Е в организме женских особей являются бесплодие, самопроизвольные аборты, рассасывание плода; у мужских особей – нарушение сперматогенеза. При гиповитаминозе Е наблюдается также дистрофия мышц и нервные расстройства. В природе витамин Е синтезируется только растениями. Витамин Е участвует в окислительно – восстановительных реакциях в мышечной ткани, является антиоксидантом непредельных жирных кислот, предотвращая тем самым появление токсических продуктов их окисления, вызывающих гибель эмбрионов, участвует в стабилизации лизосомных мембран. Витамин Е принимают как лечебный препарат при лечении мышечной дистрофии, коронарного склероза, бесплодия.

Опыт 3. Качественная реакция на витамин Е с азотной кислотой

Принцип метода. Витамин Е, взаимодействуя с концентрированной азотной кислотой, окисляясь с образованием о- хинона, окрашенного в оранжево – красный цвет соединения – тококрасного.

Порядок проведения эксперимента

В 2 пробирки наливают по 2 – 3 капли масляного раствора витамина Е. В первую пробирку добавляют 1 – 2 мл воды, во вторую – такое же количество концентрированной азотной кислоты. Обе пробирки нагревают на кипящей водяной бане 10 мин. В пробирке с азотной кислотой масляный слой витамина Е окрашивается в оранжево – красный цвет.

Витамин К (антигеморрагический, филлохинон)

При недостатке витамина К в организме кровь теряет способность свертываться, и при повреждении ткани возникают кровотечения (геморрагии). Витамина К в животном организме не образуется; к синтезу его способны только растения и микроорганизмы. Витамин К регулирует процесс свертывания крови, участвуя в синтазе некоторых белков, необходимых для образования сгустка (протромбин).

Опыт 4. Качественная реакция на витамин К

Принцип метода. В щелочной среде витамин К гидролизуется с образованием фтикола, взаимодействующего с диэтилмалоновым эфиром C₂H₅CO – CH₂ – COC₂H₅. Продукт конденсации диэтилмалонового эфира с карбонильными группами фтиокола окрашен в красно – фиолетовый цвет.

Порядок проведения эксперимента

В пробирку наливают 2 мл раствора витамина К, добавляют 1 мл раствора диэтилмалонового эфира и 0,2 мл раствора гидроксида калия. В пробирке появляется красно – фиолетовое окрашивание.

Водорастворимые витамины

Витамины группы В и витамин С – органические вещества, хорошо растворимые в воде. Соединения эти различны по составу и свойствам, однако общим для них является сходная биологическая роль – все они, являясь составной частью ферментов, влияют на процессы внутриклеточного обмена белков, углеводов, липидов.

Витамин В₁ (антиневритный, тиамин)

Признаками гиповитаминоза В₁ являются: полиневрит, нарушение сердечной деятельности, пищеварения и водного обмена. Витамин В₁ в виде пирофосфосфорного эфира (тиаминпирофосфосфата) входит в состав ферментов декарбоксилаз кетокислот, катализирующих процесс декарбоксилирования пировиноградной и α-кетоглутаровой кислот. Витамин В₁ синтезируется зелеными растениями и микроорганизмами.

Витамин В₂ (рибофлавин)

При недостатке витамина В₂ наблюдается остановка роста животных, дерматиты, поражение слизистой оболочки ротовой полости, воспаление глазного яблока. Витамин В₂ синтезируется зелеными растениями и микроорганизмами. Рибофлавин принимает участие в окислительно – восстановительных реакциях обмена веществ, являясь составной частью (ФАД) аэробных дегидрогеназ.

Опыт 5. Реакция восстановления витамина В₂

Биологическая роль рибофлавина как переносчика водорода связана с его способностью обратимо переходить из окисленной формы в восстановленную.

Принцип метода. Витамин В₂ восстанавливается водородом, который выделяется при взаимодействии металлического цинка с соляной кислотой.

Порядок проведения эксперимента

В пробирку наливают 2 мл раствора витамина В₂, добавляют 1 мл соляной кислоты, перемешивают и отливают равный объем в другую пробирку. В одну из пробирок бросают кусочек металлического цинка и обе пробирки закрывают пробками. В пробирке с цинком обесцвечивание раствора наступает в течение 5 – 10 минут.

Витамин В₅ (витамин РР, никотинамид)

Признаками недостатка витамина В₅ в организме могут являться дерматиты, поражения слизистых оболочек ротовой полости, расстройства пищеварения и нервной системы. Витамин В₅ синтезируется растениями и микроорганизмами, а также в тканях некоторых животных (из аминокислот триптофана). Амид никотиновой кислоты служит составной частью (НАД) окислительно-восстановительных ферментов – анаэробных дегидрогеназ.

Опыт 6. Качественная реакция на витамин В₅

Принцип метода. Под действием гипосульфата натрия происходит частичное восстановление никотинамида (никотиновой кислоты) с образованием 1,4 – дигидропиридинпроизводного, окрашенного в желтый цвет.

Порядок проведения эксперимента

В пробирку помещают немного порошка витамина В₅ никотиновой кислоты или ее амида, добавляют 1 – 2 мл раствора гидрокарбоната натрия и после перемешивания добавляют 1 – 2 мл раствора гидросульфита натрия. Жидкость в пробирке окрашивается в желтый цвет.

Витамин В₁₂ (антианемический, цианкобаламин)

Признаками гипоавитаминоза В₁₂ могут быть остановка роста, дерматиты, злокачественная пернициозная анемия (в крови снижается количество эритроцитов). Этот витамин не синтезируется зелеными растениями и дрожжами. Витамин В12 осуществляет свою биологическую роль, являясь составной частью ферментов, которые участвуют в биосинтезе нуклеиновых кислот и белков, а также в обмене метильных групп.

Опыт 7. Качественная реакция на кобальт, содержащийся в витамине В₁₂

Витамин В₁₂ – единственный из известных витаминов который содержит в своем составе метал кобальт который очень прочно связан в цианкобаламиновом комплексе. Определение кобальта возможно только после разрушения всей молекулы витамина.

Принцип метода. После минерализации цианкобаламина концентрированной серной кислотой кобальт открывают путем нагревания минерализата с раствором тиомочевины. При этом образуется окрашенное в синезеленый цвет комплексное соединение следующего состава:(СО₂(СSN₂H₄)₃)(SO₄)₂.

Порядок проведения эксперимента

В пробирку переносят содержимое одной ампулы витамина B₁₂, добавляют 10 капель концентрированной серной кислоты и нагревают на песочной бане в течении 15 – 20 мин, затем добавляют 1 каплю пергидроля. После обесцвечивания жидкости в колбе и охлаждения ее добавляют 1 мл воды. На беззольный фильтр наносят 3 – 4 капли раствора тиомочевины и подсушивают фильтр над спиртовкой с асбестовой сеткой. Затем на фильтр на то же место наносят 3 – 4 капли полученного минерализата. После повторного подсушивания над спиртовкой на фильтре появляется сине – зеленое окрашивание, свидетельствующее о наличии кобальта.

Витамин С (антицинготный, аскорбиновая кислота)

Недостаток витамина С в животном организме вызывает нарушение обмена белков, пониженную сопротивляемость к заболеваниям желудочно – кишечного тракта и дыхательных путей, кровоизлияния на коже и внутренних органов, кровотечения из десен и выпадение зубов (цинга). Витамин С синтезируется в растениях и животных тканях большинства животных (исключения составляют человек, обезьяна и морская свинка). Биологическая роль витамина С связана с его участием в окислительно – восстановительных процессах, регуляции биосинтеза ДНК, белка, углеводов, стероидных гормонов.

Опыт 8. Качественная реакция на витамин С

Принцип метода. Аскорбиновая кислота восстанавливает железо в комплексном ионе – гексацианоферрате (III), превращая его в гексацианоферрат (II). В присутствии хлорного железа образуется гексацианоферрат (II) железа, окрашенный в синий цвет (берлинская лазурь).

Порядок проведения эксперимента

В одну пробирку наливают 2 – 3 мл воды, в другую – 2 – 3 мл раствора витамина С. В обе пробирки добавляют по несколько капель растворов гексацианоферрата (III) калия и хлорного железа. В пробирке с витамином С появляется синее окрашивание.

 

 

Контрольные вопросы и задание

1.Что такое витамины? Для чего они нужны организму?

2.Что такое авитаминозы? Гиповитаминозы? Гипервитаминозы?

3.Каковы функции витамина А? Какие нарушения связаны с недостатком этого витамина в организме?

4.Для чего необходимы витамины группы В? Приведите примеры.

5.Как, по-вашему, можно предотвратить авитаминозы?

6.Запишите в тетради формулы витаминов А, С, В₆.

 

Тема № 8. Минеральный обмен.

 

Минеральные (неорганические) вещества наряду с органическими – необходимые компоненты любой живой клетки, обеспечивающие процессы жизнедеятельности. Они поступают в организм в составе пищи и вместе с водой. Основную часть минеральных веществ составляет вода, хлориды Cl^- ; сульфиты SO₄^2- ; карбонаты CO₃^2-; фосфаты PO₄^3- ; натрия Na⁺; калия K⁺; магния Mg²⁺ ; кальция Ca²⁺. В небольших количествах (от 10^-3 до 10^{-6 г.) для живого организма необходимы йод, бром, фтор, железо, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден и др. так называемые микроэлементы.}

Суточная потребность взрослого человека в минеральных веществах: вода – около 2 л; кальций – 0,81 г; фосфор – 1 – 1,5 г; натрий – 4-6 г; калий – 2,5-5 г;магний – 0,3-0,5 г; железо – 15 мг; цинк – 15 мг;марганец – 5-10 мг; хром – 0,2 мг; медь – 2 мг; кобальт – 0,1-0,2 мг; молибден – 0,5 мг; селен – 0,5; хлор – 5-7 г; фтор – 0,5-1 мг; йод – 0,1-0,2 мг.

Натрий, калий и хлор обеспечивают осмотические свойства, полную силу, полное равновесие между клеточным и межклеточным пространством, буферные системы организма.

Магний, кальций и фосфор входят в состав костей; фтор – зубной ткани, йод – гормонов щитовидной железы, железо – крови, тканей печени и селезенки, цинк – в тканях поджелудочной железы и т.д.

Минеральные вещества в организме содержат в двух формах: в виде свободных ионов и в связанной (с белками, ферментами, витаминами) форме.

Минеральные соли принимают участие в регуляции проницаемости мембран, влияют на связывание воды белками. Выделение их из организма осуществляется через почки, кожу и кишечник.

Приборы и реактивы: пробирки, пробиркодержатели, никелевая (хромникелевая) проволока, горелка (спиртовая), метилоранж лакмус; 1% - ый раствор FeCl₃; насыщенный раствор Ca(Cl)₂; 5% - ый раствор MgSO₄; 1% раствор CuSO₄; кристаллический NaCl; кристаллический KCl; 5% раствор Na₂CO₃; 5% раствор концентрированного раствора аммиака; 1% раствор KSCN; 1- 2% раствор фенола; 2- 5% раствор молочной кислоты, 1% раствор AgNO₃; 1% раствор BaCl₂; 5- 7% раствор HCl; раствор H₃PO₄; 5% раствор Na₂CO₃; раствор NaCl; раствор MgSO_4.

Качественные реакции на катионы

Катионы – положительно заряженные ионы в составе минеральных веществ.

Опыт 1. Обнаружение Na⁺.

На кончике хромникелевой проволоки помещают несколько кристаллов поваренной соли NaCl и вносят в пламя горелки (спиртовки). Через некоторое время пламя окрашивается в желтый цвет, что свидетельствует о наличии ионов Na⁺.

Опыт 2. Обнаружение K ⁺.

На кончике хромникелевой проволоки помещают несколько кристаллов хлорида калия KCl и вносят в пламя горелки (спиртовки). Через некоторое время пламя окрашивается в фиолетовый цвет, что свидетельствует о наличии ионов K⁺.

Опыт 3. Обнаружение Mg²⁺.

К 1- 2 мл раствора сульфата магния добавляют 1- 2 мл раствора Na₂CO₃. Появляется осадок карбоната магния белого цвета.

Опыт 4. Обнаружение Ca²⁺.

К 1- 2 мл раствора гидроксида кальция добавляют 1- 2 мл раствора щавелевой кислоты H₂C₂O₄. Появляется осадок оксалата кальция молочно- белого цвета:

Ca(OH)₂ + H₂C₂O₄ → CaC₂O₄↓ + H₂O

Опыт 5. Обнаружение Cu²⁺.

К 1- 2 мл 1% раствора сульфата меди добавляют 1- 2 мл раствора аммиака. Образуется раствор ярко- синего цвета:

CuSO₄ + 3NH₄OH → [Сu(NH₃)₄](OH)₂ + (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O

Опыт 6. Обнаружение Fe³⁺.

а) К 1- 2 мл 1% раствора хлорида железа добавляется к 1- 2 мл раствора роданида калия (или аммония). Сразу же появляется кроваво- красное окрашивание:

FeCl₃ + 3KSCN → Fe(SCN)₃Fe + 3 KCl

б) К 1- 2 мл раствора хлорида железа добавляют 1- 2 мл раствора фенола. Сразу же появляется фиолетовое окрашивание:

FeCl₃ + 3C₆H₅OH → (C₆H₅O)₃Fe + 3HCl

в) К 1- 2 мл раствора хлорида железа добавляют 1- 2 мл раствора молочной кислоты. Сразу же появляется лимонно- желтое окрашивание:

FeCl₃ + 3 CH₃ – CHOH – COOH → (CH₃CHOHCOOH)₃Fe + 3HCl

Опыт 7. Обнаружение H⁺.

К раствору щавелевой (или молочной) кислоты добавляется лакмус (или метилоранж). Сразу же появляется красное окрашивание.

 

Качественные реакции на анионы.

Анионы - отрицательно заряженные ионы в составе минеральных веществ.

Опыт 8. Обнаружение Cl ^-

К 1- 2 мл поваренной соли NaCl добавляют 1- 2 мл раствора серебра AgNO₃. Выпадает белый творожистый осадок:

NaCl + AgNO₃→ NaNO₃ + AgCl↓

Опыт 9. Обнаружение SO₄ ^2-:

К 1- 2 мл раствора сульфата магния MgSO₄ добавляют 1- 2 мл раствора хлорида бария BaCl₂. Выпадает белый кристаллический осадок:

MgSO₄ + BaCl₂ → MgCl₂ + BaSO₄↓

Опыт 10. Обнаружение PO₄^3-:

К 1- 2 мл раствора фосфорной кислоты H₃PO₄ добавляют 1- 2 мл раствора нитрата серебра AgNO₃.Выпадает желто- оранжевый осадок:

H₃PO₄ + 3AgNO₃→ 3HNO₃ + Ag₃PO₄↓

Опыт 11. Обнаружение CO₃^2-:

К 1- 2 мл раствора карбоната натрия Na₂CO₃ добавляют 1- 2 мл раствора соляной кислоты HCl. Сразу же происходит выделение газа:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

 

 

Обнаружение минеральных веществ в продуктах питания.

Опыт 12. Несколько кристаллов пищевой соды помещают в пробирку и добавляют 1- 2 мл раствора HCl. Происходит выделение газа:

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂↑ + H₂O

Опыт 13. К 1- 2 мл минеральной воды добавляют 1- 2 мл раствора HCl. Происходит выделение газа:

CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O

Опыт 14. К 1- 2 мл водопроводной воды добавляют 1- 2 мл роданида калия (или фенола). Происходит изменение окраски:

Fe³⁺ + 3SCN^- → Fe(SCN)₃ (красное окрашивание)

Fe³⁺ + 3C₆H₅OH → (C₆H₅O)₃ Fe + 3H⁺ (фиолетовое окрашивание)

Опыт 15. Небольшой кусочек сыра вымачивают в воде, а затем в воду добавляют 1 мл раствора серебра. Появляется помутнение осадка:

AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃

 

Контрольные вопросы и задания:

 

1. Почему так необходимы минеральные вещества для организма?

2. Приведите качественные реакции на катионы Na⁺, Ca²⁺, Fe³⁺ и анионы

Cl ^-, CO₃^2-.

3. Наличие какого химического соединения, входящего в состав сыра, можно доказать с помощью раствора серебра?

4. Допишите уравнения реакций:

а) Nа₂СО₃ + Н₂SО₄ →

б) АgNO₃ + HCl →

в) ВаСl₂ + Na₂SO₄ →

 

Тема № 9. Исследование особенностей химического строения мышц и механизма мышечного сокращения.

Цель: рассмотреть типы мышц и мышечных волокон и выяснить закономерности преобладания типа мышечных волокон в зависимости от направленности тренировочного процесса; выяснить особенности структурной организации и химического состава мышечных клеток; получить навык проведения экстракции веществ из природных объектов. А также обнаружения опытным путем белков и других биологически важных веществ, входящих в состав мышечной ткани.

Приборы и реактивы: пробирки, химические воронки, фильтровальная бумага, мышечная ткань, 10 % - ный раствор хлорида калия, дистиллированная вода, 10 % - ный раствор гидроксида натрия, 5 % - ный раствор сульфата меди, 5 % - ный раствор серной кислоты, раствор пикриновой кислоты, реактив Уффельмана.

Опыт 1. Получение экстракта мышц

Мышечную ткань залить водой, перемешать, настоять 5 минут, профильтровать в чистую пробирку (№1). Обработанные водой мышцы залить раствором хлорида калия, перемешать, настоять 5 минут, профильтровать в чистую пробирку (№2). Какие вещества мышц должны быть в водном и солевом фильтрате?

Опыт 2. Обнаружение саркоплазматических и структурных белков мышц

В пробирку наливают 2 мл водного экстракта и проводят биуретовую реакцию (к исследуемой жидкости добавляют 2 мл 10 % - ного раствора гидроксида натрия и 3 капли 5% - ного раствора сульфата меди). Какую окраску наблюдаете? О чем она свидетельствует?

В другую пробирку наливают 2 мл солевого экстракта и проводят биуретовую реакцию. Какую окраску наблюдаете? О чем она свидетельствует?

Опыт 3. Обнаружение креатина и креатинина

В две пробирки наливают по 1 мл водногофильтрата мышц. В первую пробирку добавляют 1 мл 5% - ного раствора серной кислоты и ставят в кипящую водяную баню на 30 минут. Это делают для того чтобы перевести креатин в креатинин.

tº

Креатин → креатинин

Вторую пробирку оставляют в штативе. Через 30 минут в первую пробирку помещают розовую лакмусовую бумажку и нейтрализуют жидкость 10% - ным раствором гидроксида натрия. Затем в обе пробирки наливают по 3 мл 10% - ного гидроксида натрия и по 5 – 8 капель пикриновой кислоты. Какая окраска появилась в первой и во второй пробирках? (Креатин дает с пикриновой кислотой оранжевую, а креатинин – красную окраску).

Опыт 4. Обнаружение молочной кислоты

Молочная кислоты дает с реактивом Уффельмана лимонно – желтое окрашивание вследствие образования лактата железа. В пробирку наливают 1 мл реактива Уффельмана и добавляют по каплям водный фильтрат. Какая появилась окраска, и о чем это свидетельствует? Напишите уравнения реакции образования лактата железа.

Контрольные вопросы и задания:

 

1. Как обнаружить в водном экстракте мышц белки?

2. Приведите реакцию обнаружения кретинина в водном экстракте мышц?

3. Напишите уравнения реакции образования лактата железа.

 

Рекомендуемая литература

Основная

1. Волков, Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков, Э.Н. Нессен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун. Киев: Олимпийская лит., 2000., 503.
2. Дубровский, В.И. Спортивная медицина / В.И. Дубровский. М.:: Владос, 2005. 528 с.
3. Николаев, А.Я. Биологическая химия / А.Я. Николаев. М.: Мед. Информ. Агенство, 2001. 496 с.
4. Михайлов. С.С. Спортивная биохимия / С.С. Михайлов. М.: Сов.спорт, 2004. 220 с.
5. Проскурина, И.К. Биохимия / И.К. Проскурина. М.: Владос, 2004. 236 с.

 

Дополнительная

 

1. Кушманова, О.Д. Руководство к лабораторным занятиям по биохимии / О.Д. Кушманова. М.: Медицина, 1983. 272 с.
2. Мирошникова, С.С. Динамическая биохимия. Биохимия физических упражнений: рабочая тетрадь / С.С. Мирошникова, В.А. Лиходеева, Н.В. Серединцева. Волгоград, 2007. 62 с.
3. Чуксеева, Т.П. Основы статической и динамической биохимии: учебное пособие / Т.П. Чуксеева, В.А. Лиходеева, Н.В. Серединцева. Волгоград, 1999. 116с.
4. Чуксеева, Т.П. Биохимия физических упражнений: учебное пособие / Т.П. Чуксеева, В.А. Лиходеева, Н.В. Серединцева. Волгоград, 1999. 153с.
5. Яковлев, Н.Н. Биохимия спорта / Н.Н. Яковлев. М.: Физкультура и спорт, 1974. 288 с.

 

 

Введение

Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов педагогических вузов направления подготовки 050100 «Педагогическое образование»,профиль «Физическая культура и безопасность жизнедеятельности», изучающих курс «Основы биохимии спорта» и разработаны в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по указанному направлению.

Учебно – методическое пособие включает следующие темы курса «Основы биохимии спорта»: аминокислоты и белки, ферменты, углеводы, липиды, гормоны и витамины, минеральные вещества, а также материал по биохимии мышц. Особенностью данного практикума является включение в него лабораторных работ, не требующих дорогостоящего оборудования и реактивов. Тем не менее представленные общедоступные методики позволяют получить важную практическую информацию о биохимических процессах, происходящих в организме спортсмена. Химический эксперимент связан не только с проведением качественных реакций на те, или иные биологические вещества, что очень важно для обучающихся, но и с биохимическим анализом различных метаболитов в биологических жидкостях, например, в кожном экскрете, слюне. Такая тесная связь теории и практики, безусловно, повышает интерес студентов к изучаемой дисциплине, раскрывает важную роль биохимии как основы для изучения других дисциплин («Физиологии человека», «Физиологии физического воспитания и спорта»).

Также предусмотрены контрольные вопросы и задания по темам, решение которых способствует укреплению и углублению знаний студентов.

При оформлении в тетради лабораторной работы студент должен записать название темы и цель работы, из теоретической части выписать основные понятия, методику выполнения работы, выполнить опыты, отметить наблюдения, сделанные в ходе проведения опыта, (изменение окраски раствора, выпадение осадка), заполнить таблицы и сделать выводы, ответить на контрольные вопросы.

 

Рецензия

на рукопись методических рекомендаций к лабораторным занятиям по

биохимии Е.Ю. Надежкиной и Г.А. Савина «Лабораторный практикум

по биохимии»

Представленные на рецензирование методические рекомендации к лабораторным занятиям по биохимии «Лабораторный практикум по биохимии» (авторы – Е. Ю. Надежкина и Г. А. Савин) предназначены для студентов педагогических вузов направления подготовки 050100 «Педагогическое образование»,профиль «Физическая культура», изучающих курс «Основы биохимии спорта» и разработаны в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по указанному направлению.

Особенностью данного практикума является включение в него лабораторных работ, не требующих дорогостоящего оборудования и реактивов. Тем не менее представленные общедоступные методики позволяют получить важную практическую информацию о биохимических процессах, происходящих в организме спортсмена. Химический эксперимент связан не только с проведением качественных реакций на те, или иные биологические вещества, что очень важно для обучающихся, но и с биохимическим анализом различных метаболитов в биологических жидкостях, например, в кожном экскрете, слюне. Такая тесная связь теории и практики, безусловно, повышает интерес студентов к изучаемой дисциплине, раскрывает важную роль биохимии как основы для изучения других дисциплин.

Кроме того пособие содержит контрольные вопросы и задания по темам, решение которых способствует не только углублению знаний студентов, но и повышению интереса к данному предмету.

Методические рекомендации составлены в соответствии со всеми предъявляемыми требованиями и может быть рекомендовано для публикации в открытой печати.

 

Рецензент:

К.б.н., доцент кафедры морфологии, физиологии

человека и медико – педагогических дисциплин Е.И. Новикова

 

Минобрнауки России

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный педагогический университет»

 

Естественно – географический факультет

 

Кафедра морфологии, физиологии человека

и медико – педагогических дисциплин

 

Надежкина Е.Ю., Савин Г.А.

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО БИОХИМИИ

 

 

Волгоград 2011

 

 

Химический состав организмов. Обмен веществ и энергии.

План.

Понятие метаболизма. Катаболизма, анаболизма. Виды обмена веществ.

Особенности энергетического обмена.

Макроэргические вещества. Универсальная роль АТФ в организме.

 

Тема: Белки. Обмен белков.

План

1.Строение, классификация и химические свойства белков.

2.Биологическая роль белков.

3.Превращения белков в органах пищеварения.

4.Понятие об азотистом баллансе. Нормы белков в питании спортсменов.

5.Внутриклеточное превращение аминокислот.

6.Пути устранения аммиака. Синтез мочевины.

7.Обмен белков при мышечной деятельности.

Белки – высокомолекулярные органические соединения, характеризующиеся строго определенным составом и распадающиеся до аминокислот при гидролизе. Элементарный состав белков: C - 50 -55 %, H - 7,3 %, N - 15 - 18 %, О - 21 –-24 %, сера - 0 - 2,4 % и зола - 0 – 0,5 %. Характерный показатель - % содержание азота в белках. Искусственно впервые был синтезирован белок инсулин, потом уже рибонуклеаза. Синтезы сложны и дороги, поэтому в основном белки выделяют из природных источников, но и это довольно трудная задача. Белки чувствительны к t, кислотам, щелочам и теряют нативные свойства, денатурируют (нативный белок – белок, обладающий определенной биологической активностью). Чтобы этого не происходило, все операции по выделению белка проводят в мягких условиях: при низкой t (+5 С), избегая действия резких хим. агентов. Для белков тел характерны весьма разнообразные величины мол. весов – от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Форма белковых молекул бывает и шарообразная и сильно удлиненная – до нитевидных образований. При гидролизе белки распадаются до аминокислот, которые используются для синтеза видоспецифичных клеточных структур. В состав