О с н о в н ы Х в е щ е с т в в о р г а н и з м е

Ч А С Т Ь II

Ф У Н К Ц И И И О Б М Е Н

О С Н О В Н Ы Х В Е Щ Е С Т В В О Р Г А Н И З М Е

РАЗДЕЛ VII. ОБМЕН И ФУНКЦИЯ УГЛЕВОДОВ

Занятие № 19

 

ТЕМА. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ УГЛЕВОДОВ. СИНТЕЗ И РАСПАД ГЛИКОГЕНА. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ И КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ.

Цель занятия: 1.Повторить физико-химические свойства и биологическую роль углеводов.

2.Изучить процессы переваривания и всасывания углеводов.

3.Ознакомиться с обменом гликогена.

4.Овладеть методами качественного и количественного определения глюкозы в моче.

Исходный уровень знаний:

- строение моносахаридов;

- строение и свойства олигосахаридов;

- строение и свойства крахмала, гликогена, целлюлозы;

- классификация и биологическая роль углеводов;

- классификация и номенклатура ферментов.

Содержание занятия.

I.2. Стереоизомерия моносахаридов.

Циклические формы моносахаров.

Реакции полуацетального гидроксила.

Реакции с участием карбоксильной группы.

Физико-химические свойства и биологическое значение мальтозы, сахарозы и лактозы.

Особенности строения и биологическая роль гомо- и гетерополисахаридов.

Переваривание и всасывание углеводов.

Синтез гликогена.

Гликогенолиз.

 

II.1. Работа № 1. КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА САХАР

В МОЧЕ.

Для определения сахара в моче применяются качественные реакции Троммера, Фелинга, Ниландера, основанные на окислении свободной альдегидной группы углеводов (напр., глюкозы до глюконовой кислоты) и восстановления металлов (медь, висмут, и др.) из их окисных соединений. Эта реакция довольно быстро происходит при нагревании в щелочной среде. Восстановленная форма металлов окрашена в характерный цвет (напр., закись меди - в красный, висмут - в черный).

 

Химизм реакции Троммера см. ч.I, зан. №4, работа №1.

Проба с жидкостью Фелинга основана на том же принципе, что и реакция Троммера. Отличие и преимущество этой реакции заключается в том, что Фелинг предложил прибавлять сегнетову соль для связывания избытка гидрата окиси меди, из которого при нагревании образуется оксид меди (СuO) - осадок черного цвета, затемняющий реакцию при малых количествах глюкозы в исследуемом образце.

 

COONa COONa

| |

(CHOH)₂+ Cu(OH)₂ → (CHO)₂Cu + 2H₂O

| |

COOK COOK

 

Порядок выполнения работы.

а) Реакция Троммера.

К 5 кап. мочи прибавить 5 кап. 10% раствора едкого натрия и 5 кап. 1% раствора сернокислой меди, нагреть.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

 

б) Реакция с жидкостью Фелинга.

К 20 кап. мочи прилить 10-20 кап. жидкости Фелинга и нагреть до кипения верхний слой жидкости.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

 

РАБОТА № 2. ЭКСПРЕСС-МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ

САХА­РА В МОЧЕ.

Порядок выполнения работы.

Насыпать в пробирку небольшое количество порошка (состав: 1 часть сернокислой меди + 10 частей безводного углекислого натрия), прибавить несколько капель мочи, подогреть.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

Э Т А Л О Н

 

Цвет раствора	Количество сахара
Синий	Отсутствует
Желто-зеленый	0,5% (5 г/л)
Коричнево-красный	1-2% (10-20 г/л)
Красный	свыше 2% (20 г/л)

 

ВЫВОД:

 

 

Клинико-диагностическое значение.

В норме сахар с мочой выделяется в ничтожно малых количествах и обычными методами не определяется.

Появление сахара в моче в количествах, которые можно определить обычными клиническими методами, носит название глюкозурии. Моча содержит, в основном, глюкозу и, реже, фруктозу и галактозу. Глюкозурия может быть функциональная (пищевая, эмоциональная) и патологическая (при заболевании почек, при сахарном диабете), когда в суточной моче может содержаться до 200-300 г глюкозы. Иногда глюкозурия наблюдается при беременности.

III.2.Контрольные вопросы.

Что является мономером крахмала и целлюлозы?

Какие виды амилаз вы знаете, где функционируют a и b-амилазы и как гидролизуют крахмал (гликоген)?

Что такое глюкозурия?

Когда отмечается физиологическая глюкозурия?

Какие заболевания сопровождаются глюкозурией?

 

Материал для самоподготовки. а)1 с. 319-327, 665-669; II, III.

 

Занятие № 2О

 

ТЕМА. ГЛИКОЛИЗ, ГЛИКОГЕНОЛИЗ, ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ ПИРУВАТА. ОБНАРУЖЕНИЕ ПРОДУКТОВ ГЛИКОЛИЗА В БИОЛОГИ-ЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ.

 

Цель занятия: 1.Изучить анаэробный и основной аэробный путь окисления глюкозы.

2.Ознакомиться с методами качественного опре-деления продуктов гликолиза и витамина В₁.

Исходный уровень знаний:

- строение и физико-химические свойства основных углеводов;

- всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте;

- обмен гликогена;

- цикл трикарбоновых кислот;

- классификация и номенклатура ферментов;

- витамины В₁, В₂, В₃, РР, липоевая кислота.

Содержание занятия.

I.2. Гликолиз: локализация в клетке, химизм, ферменты, коферменты, физиологическое значение, энергетическая ценность.

Сходство и различие гликолиза и гликогенолиза, а также гликолиза и спиртового брожения.

Глюконеогенез: химизм, ферменты, биологическая роль.

Дихотомический путь окисления глюкозы: этапы, локализация в клетке, химизм, ферменты, коферменты, энергетическая ценность.

 

II.1. Работа № 1. ИЗУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВ, ОБРАЗУЮ­ЩИХ-

СЯ В ПРОЦЕССЕ ГЛИКОЛИЗА.

а) Открытие триозофосфатов.

Принцип метода.

В процессе гликолиза образуются различные промежуточные фосфорилированные продукты (фосфорные эфиры гексоз, триоз и т.п.). Принцип метода определения фосфора заключается в образовании комплексной фосфорномолибденовой кислоты, которую затем восстанавливают гидрохиноном в молибденовую синь.

Порядок выполнения работы.

 

Реактивы (мл)	Опыт	Контроль
Безбелковый фильтрат	0,5	0,5
2N pаствоp NaОН	0,5	-
Дистиллированная вода	-	0,5
	Смешать и оставить при комнатной температуре на 15 мин.
Молибденовый реактив	0,5	0,5
2N pаствоp HCl	0,5	0,5
1% раствор гидрохинона	0,5	0,5
	Смешать и оставить при комнатной температуре на 5 мин.
20% NaHSO3	0,2	0,2

 

РЕЗУЛЬТАТ:

 

б) Открытие фруктозодифосфата при помощи реакции Селиванова.

Принцип метода и химизм реакции.

Из фруктозы при нагревании с крепкой соляной кислотой образуется оксиметилфурфурол, который дает с резорцином продукт конденсации вишнево-красного цвета.

 

HOCH₂ О CH₂OH -3H₂O O

| H HO | HOH₂C- -C=O

H | | OH H

OH H

Порядок выполнения работы.

В пробирку внести 0,5 мл реактива Селиванова, хорошо перемешать с 0,5 мл безбелкового фильтрата, слегка подогреть на плитке. Окраска зависит от концентрации фруктозодифосфата.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

 

в) Открытие молочной кислоты.

Принцип метода и химизм реакции.

Молочная кислота в присутствии фенолята железа (реактив Уффельмана), окрашенного в фиолетовый цвет, образует лактат железа желто-зеленого цвета.

3 -OH + FeCl₃ (C₆H₅O)₃Fe + 3HCl

фенолят железа

COOH COO Fe

| |

(C₆H₅O)₃Fe + 3HCOH HCOH + 3 C₆H₅OH

| |

CH₃ CH_{3 3}

лактат железа

 

Порядок выполнения работы.

В пробирку налить 1 мл приготовленного ex tempore реактива Уффельмана (смесь 20 кап. 1% раствора фенола и 2 кап 1% раствора хлорного железа), прибавить 0,5 мл безбелкового фильтрата мышц.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

 

Работа № 2. КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ВИТАМИН В₁.

Витамин В₁ еще называется тиамин, т.к. в своей структуре содержит серу и азот. Тиаминпирофосфат участвует в окислительном декарбоксилировании a-кетокислот и в транскетолазной реакции, входя в состав ферментов.

Недостаток витамина В₁ в пище вызывает поражение периферической нервной системы, известное под названием "бери-бери". При этом накапливаются пировиноградная кислота и другие a-кетокислоты.

Принцип метода.

В щелочной среде тиамин с диазореактивом образует сложное комплексное соединение оранжевого цвета (диазореакция).

 

Порядок выполнения работы.

К диазореактиву, состоящему из 5 кап. 1% раствора сульфаниловой кислоты и 5 кап. 5% раствора нитрата натрия, добавить 1-2 кап. 5% раствора тиамина, затем по стенке пробирки осторожно наслоить 5-7 кап. 10% раствора бикарбоната натрия. На границе раздела жидкостей отметить появление цветного кольца.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

III.2. Контрольные вопросы.

Какие реакции гликолиза являются эндэргоническими?

Какие реакции гликолиза являются экзэргоническими?

Каков энергетический эффект гликолиза (исчисляемый в молекулах АТФ)?

Каков КПД гликолиза?

Какие триозофосфаты образуются в процессе гликолиза?

Указать качественную реакцию на триозофосфаты.

Указать качественную реакцию на фруктозу.

На чем основано качественное определение тиамина?

Каков принцип метода определения молочной кислоты?

 

Материал для самоподготовки. а) 1. с.327-345; II, III

 

Занятие № 21

 

ТЕМА. ПУТИ АЭРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОВ. РЕГУЛЯЦИЯ И НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ.

 

Цель занятия: 1.Изучить аэробные пути окисления глюкозы.

2. Ознакомиться с регуляцией и патологией углеводного обмена.

3.Овладеть методом количественного определения глюкозы крови.

Исходный уровень знаний:

- химия моносахаридов;

- анаэробное окисление глюкозы в организме;

- регуляция активности ферментов;

- пиридинзависимые оксидоредуктазы.

Содержание занятия.

I.2. Цикл трикарбоновых кислот.

Пентозофосфатный путь окисления глюкозы: локализация в клетке, химизм окислительной ветви, ферменты, энергетическая ценность, биологическое значение.

Взаимосвязь дихотомического и апотомического путей окисления глюкозы.

Регуляция углеводного обмена: роль ЦНС, желез внутренней секреции, ц-АМФ.

Патология углеводного обмена: причины, симптоматика, примеры энзимопатий.

"Сахарные" кривые, диагностическое значение.

 

II.1. Лабораторная работа. ОРТОТОЛУИДИНОВЫЙ МЕТОД

КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ.

Принцип метода и химизм реакции.

Глюкоза при нагревании с ортотолуидином в растворе уксусной кислоты образует комплекс сине-зеленого цвета, интенсивность которого прямо пропорциональна концентрации глюкозы и определяется на фотоэлектроколориметре.

 

-NH₂ + O=C-H H₂O + -N=C-H

| │ │ │

CH₃ R CH₃ R

Влияние инсулина на содержание глюкозы в крови.

Инсулин вырабатывается поджелудочной железой и вызывает снижение уровня глюкозы в крови. Препарат инсулина применяется при лечении сахарного диабета. Особенно чувствительна к снижению уровня сахара в крови ЦНС, т.к. глюкоза является для нее основным источником энергии. Снижение сахара в крови ниже 2,77 ммоль/л (50 мг%) вызывает судороги и может привести к смерти.

Под влиянием инсулина стимулируется синтез гликогена в печени и мышцах, тормозится распад гликогена, глюкоза превращается в липиды, увеличивается проницаемость глюкозы через клеточные мембраны в мышечной и жировой ткани, стимулируется активность гексокиназы (фермент гликолиза), активируется цикл Кребса.

 

Влияние адреналина на содержание глюкозы в крови.

Адреналин вырабатывается мозговым веществом надпочечников, в высоких концентрациях является сильным ядом. При введении адреналина содержание глюкозы в крови увеличивается, развивается гипергликемия и, если уровень ее достигает 8,88 ммоль/л (160 мг%), появляется глюкозурия. Увеличение содержания глюкозы в крови под действием адреналина объясняется, в первую очередь, усилением в печени распада гликогена до глюкозы.

 

Порядок выполнения работы.

Определив содержание глюкозы в нескольких пробах крови ортотолуидиновым методом, надо сделать вывод о том, в каком случае кровь получена от интактного животного, после введения кролику инсулина либо адреналина.

 

Реактивы (мл)	Центрифужные пробирки
	Контроль
3% раствор ТХУ	0,9	0,9	0,9	0,9
стандартный раствор глюкозы	0,1	-	-	-
сыворотка № 1	-	0,1	-	-
сыворотка № 2	-	-	0,1	-
сыворотка № 3	-	-	-	0,1
Центрифугировать 10 мин. при 3000 об./мин.
	Сухие пробирки
Ортотолуидиновый реактив	4,5	4,5	4,5	4,5
Надосадочная жидкость из соответствующей пробирки	0,5	0,5	0,5	0,5
Поместить точно на 8 мин. в кипящую водяную баню. Затем охладить до комнатной температуры.

 

Измерить оптическую плотность против воды в кювете на 10 мм с красным светофильтром (620 нм).

РАСЧЕТ:

 

, где

 

С_оп - концентрация глюкозы в крови в пробе;

С_ст - концентрация глюкозы в стандартной пробе;

Е_оп - оптическая плотность пробы;

Е_ст - оптическая плотность стандарта глюкозы.

 

Коэффициент пересчета в единицы СИ (ммоль/л) равен 0,0555.

 

Нормальное содержание глюкозы в сыворотке крови человека, определяемое данным методом, колеблется в пределах 3,33-5,55 ммоль/л (60-100 мг%).

РЕЗУЛЬТАТЫ:

 

 

ВЫВОД:

 

 

III.2. Контрольные вопросы.

Какие гормоны и почему могут стимулировать гипер-гликемию?

Какие гормоны и почему вызывают гипогликемию?

При какой концентрации глюкозы в крови появляется глюкозурия?

Каков характер "сахарной" кривой у здорового человека и больного сахарным диабетом?

 

Материал для самоподготовки. а)1. с.345-362, 267-272; II, III

 

Занятие № 22

 

КОЛЛОКВИУМ ПО РАЗДЕЛУ

"ОБМЕН И ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ"

 

Вопросы к коллоквиуму.

1. Основные углеводы пищи. Общая характеристика и классификация углеводов. Биологическая роль в организме.

2. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-ки-шечном тракте (особенности углеводного обмена у детей).

3. Глюкоза - важнейший метаболит углеводного обмена. Общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме.

4. Структура, свойства, распространение гликогена в тканях как резервного полисахарида. Физиологическое значение мобилизации гликогена, механизм.

5. Биосинтез гликогена и его физиологическое значение. Гликогенозы и агликогенозы.

6. Роль гормонов (адреналина, глюкагона, инсулина), ц-АМФ и протеинкиназ в биосинтезе и мобилизации гликогена.

7. Представления о строении и функциях гликозаминогликанов. Роль гиалуроновой и хондроитинсерной кислот в нормальном функционировании межклеточного вещества и развитии патологических состояний. Значение гепарина в медицинской практике.

8. Последовательность реакций анаэробного распада глюкозы (гликолиз) и гликогена (гликогенолиз). Дальнейшая судьба молочной кислоты.

9. Физиологическое значение гликолиза и его энергетическая ценность. Роль анаэробного распада глюкозы в мышцах.

10. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты.

11. Участие витаминов в процессе образования активного ацетата.

12. Этапы основного аэробного (дихотомического) пути окисления глюкозы, его распространение в организме человека и физиологическое значение.

13. Цикл трикарбоновых кислот: последовательность реакций и характеристика ферментов.

14. Физиологическая роль цикла трикарбоновых кислот. Аллостерический механизм регуляции цикла лимонной кислоты.

15. Энергетический баланс дихотомического пути окисления глюкозы в тканях.

16. Пентозофосфатный (апотомический) путь превращения глюкозы, физиологическое значение. Химизм окислительной ветви и энергетический баланс.

17. Взаимосвязь дихотомического и апотомического путей окисления глюкозы. Соотношение анаэробного и аэробного путей распада глюкозы при мышечной работе и их роль в организме.

18. Глюконеогенез: химизм реакций, характеристика ферментов, биологическая роль.

19. Аллостерические механизмы регуляции гликолиза и глюконеогенеза (АТФ, АДФ, АМФ, НАД, НАДН⁺ как аллостерические эффекторы).

20. Взаимосвязь гликолиза и глюконеогенеза.

21. Нейрогуморальная регуляция углеводного обмена. Наследственные нарушения углеводного обмена.

22. Роль инсулина в поддержании постоянного уровня сахара в крови. Сахарные кривые, их диагностическое значение.

 

 

Занятие № 23

 

ТЕМА. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЛИПИДОВ. УЧАСТИЕ ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ В ПРОЦЕССЕ УСВОЕНИЯ ЛИПИДОВ.

 

Цель занятия: 1.Повторить физико-химические свойства и био-логическую роль липидов.

2.Знать процессы переваривания и всасывания липидов, роль желчных кислот.

3.Ознакомиться с методами качественного определения желчных кислот и активности липаз.

Исходный уровень знаний:

- строение и свойства высших жирных кислот;

- строение и свойства нейтральных жиров;

- строение и свойства сложных липидов;

- биологическая роль липидов;

- классификация и номенклатура ферментов.

Содержание занятия.

I.2.Строение и свойства природных высших жирных кислот на примере пальмитиновой, олеиновой, линолевой и других кислот.

Классификация липидов.

Физико-химические свойства и биологическое значение триацилглицеринов.

Особенности строения и биологическая роль фосфолипидов.

Особенности строения и биологическая роль сфинголипидов.

Особенности строения и биологическая роль стероидов.

Переваривание и всасывание липидов.

Физиологическое значение желчных кислот.

 

II.1. Работа № 1. ВЛИЯНИЕ ЖЕЛЧИ НА АКТИВНОСТЬ

ЛИПАЗЫ.

Липаза - малоспецифичный фермент, действующий на многие жиры при рН=9,0, гидролитически расщепляющий эфирную связь в a-положении (т.е. в крайнем положении).

 

Принцип метода.

Скорость действия липазы в отдельных порциях молока можно узнать по количеству жирных кислот, образующихся при гидролизе жира за определенный промежуток времени. Количество жирных кислот (ЖК) определяют титрованием щелочью в присутствии фенолфталеина. В случае добавления в пробу желчи липаза активируется и гидролиз жиров молока протекает с большей скоростью. Результаты определения выражают в миллилитрах титрованного раствора щелочи. Строят графики, где по оси ординат откладывают количество 0,05 N раствора щелочи в миллилитрах, пошедшей на нейтрализацию жирных кислот, а на оси абсцисс - время в минутах.

 

Порядок выполнения работы.

Реактивы (мл)	Колба № 1	Колба № 2
Молоко	10,0	10,0
5% р-р панкреатина	1,0	1,0
Дистиллированная вода	1,0	-
Желчь	-	1,0
Быстро перемешать и поместить в термостат при t=380С

 

Каждые 15 мин из обеих колб переносить в стаканчики по 1,0 мл смеси и сразу титровать 0,05 N раствором NaОН до слаборозового окрашивания, не исчезающего в течение 30 сек. Всего провести 4 определения. По полученным данным построить 2 графика в одной системе координат.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ:

 

мл

0,05 N р-р NaOH

 

0 15 30 45 время в мин

ВЫВОД:

 

Работа № 2. ДЕЙСТВИЕ ФОСФОЛИПАЗ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ

ЖЕЛЕЗЫ.

В поджелудочной железе и ее соке содержится несколько фосфолипаз - ферментов, ускоряющих гидролиз фосфолипидов, в частности, лецитина. Лецитин под действием фосфолипаз А₁, А₂, С и D расщепляется на глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и холин. Точки приложения действия фосфолипаз на лецитин (фосфатидилхолин):

фосфолипаза А₁

 

фосфолипаза А₂ СH₂-O-CO-R

|

R-CO-О-CH

|

CH₂-O-PO-O-CH₂-СH₂-N(CH₃)₃

|

OH

 

фосфолипаза С фосфолипаза Д

 

Принцип метода.

Об активности фосфолипаз поджелудочной железы судят по появлению свободной фосфорной кислоты, способной образовывать желтый осадок при нагревании с молибдатом аммония.

Порядок выполнения работы.

В две пробирки налить по 5 кап. суспензии яичного желтка. В первую пробирку добавить 2 кап. панкреатина, а во вторую (контроль) - 2 кап. воды. Обе пробирки поместить в термостат при t=38⁰ C на 30 мин. После инкубации в обе пробирки налить по 5 кап. молибденового реактива, нагреть их на пламени горелки и охладить водой под краном.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

 

 

ВЫВОД:

 

 

Работа № 3. КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ЖЕЛЧНЫЕ

КИСЛОТЫ.

Переваривание и всасывание липидов и жирорастворимых витаминов нарушается при воспалении печени, желчного пузыря и при желчнокаменной болезни.

 

Принцип метода.

Желчные кислоты можно открыть реакцией Петтенкофера. При взаимодействии желчной кислоты с оксиметилфурфуролом, образующимся из тростникового сахара под действием концентрированной серной кислоты, появляется красно-фиолетовое окрашивание.

Порядок выполнения работы.

На сухую чашку Петри, под которую подложен лист белой бумаги для лучшей визуализации результатов, нанести 2 кап желчи, 2 кап 20% раствора сахарозы и тщательно перемешать стеклянной палочкой, затем прилить 7 кап концентрированной H₂SO₄ и вновь перемешать. Через 2-3 мин отметить появление окраски.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

III.2. Контрольные вопросы.

Какие условия нужны для переваривания липидов?

В каком отделе желудочно-кишечного тракта и под действием каких ферментов происходит основной распад липидов и почему?

Какие Вы знаете промежуточные и конечные продукты переваривания триглицеридов, фосфолипидов?

Как и в каком отделе желудочно-кишечного тракта происходит всасывание продуктов переваривания липидов?

Какие фосфолипиды Вы знаете?

Что такое лизофосфатидилхолины?

Что такое парные желчные кислоты?

 

Материал для самоподготовки.а)1. с.363-370; II, III

 

Занятие № 24

 

ТЕМА. ОКИСЛЕНИЕ И СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ. МЕТА-БОЛИЗМ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕ-ЛЕНИЕ ТРИГЛИЦЕРИДОВ В КРОВИ.

 

Цель занятия: 1.Усвоить химизм и значение b-окисления высших жирных кислот в тканях.

2.Уяснить процесс синтеза ВЖК в тканях.

3.Знать метаболизм кетоновых тел.

4.Овладеть методами качественного определения кетоновых тел и количественного определения триглицеридов в сыворотке крови.

Исходный уровень знаний:

- особенности строения ВЖК - компонентов липидов человека;

- структура нейтральных жиров;

- классификация и номенклатура ферментов;

- строение и биологическая роль витаминов РР, В₂, В₃, Н.

Содержание занятия.

I.2. Окисление ВЖК в тканях: локализация в клетке, химизм, энергетический выход (в молекулах АТФ).

Окисление глицерина в тканях.

Энергетический баланс окисления триацилглицеринов.

Синтез ВЖК: локализация в клетке, последовательность реакций, ферменты.

Участие витаминов в процессах окисления и синтеза ВЖК.

Современные представления о синтезе кетоновых тел (локализация в организме, химизм, значение).

 

II.1. Работа № 1. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АЦЕТОН И АЦЕТОУКСУСНУЮ КИСЛОТУ.

К кетоновым телам относятся ацетон, b-оксимасляная и ацетоуксусная кислоты. В крови в норме они содержатся в очень небольшом количестве - 13,4-185,2 мкмоль/л (0,14-1,9 мг%). В моче обычными реакциями ацетоновые тела у здоровых людей не определяются.

 

а) Проба Легаля на ацетон.

Принцип метода и химизм реакции.

Ацетон и ацетоуксусная кислота в щелочной среде образуют с нитропруссидом натрия продукт оранжево-красного цвета.

 

СН₃-СО-СН₃ + Na₂[Fe(CN)₅NO] + 2NaOH

aцетон нитропруссид натрия

 

Na₄[Fe(CN)₅NO=CH-CO-CH₃] + 2H₂O

комплексное соединение

 

После подкисления ледяной уксусной кислотой образуется соединение вишневого цвета.

 

Na₄[Fe(CN)₅NO=CH-CO-CH₃] + CH₃COOH

Na₃[Fe(CN)₅-NO-CH₂-CO-CH₃] + CH₃COONa

 

Порядок выполнения работы.

В пробирку внести 1 кап мочи, 1 кап. 10% раствора NaOH и 1 кап. нитропруссида Na. Отметить окраску. Добавить 3 кап. ледяной уксусной кислоты.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

б) Проба Герхарда на ацетоуксусную кислоту.

Принцип метода и химизм реакции.

Енольная форма ацетоуксусной кислоты вступает в реакцию с хлорным железом с образованием комплексного соединения вишнево-красного цвета. При стоянии окраска бледнеет вследствие спонтанного декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты.

Порядок выполнения работы.

К 5 кап. мочи прибавить по каплям 5% раствор хлорного железа. Зафиксировать появление сначала осадка (FeРО₄), а затем окрашивания.

N.B. При кипячении процесс протекает очень быстро. Сходное окрашивание возможно после приема салициловой кислоты, антипирина и др. лекарственных препаратов, но при этом окраска при стоянии и кипячении не исчезает.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

 

Клинико-диагностическое значение.

 

Гиперкетонемия и кетонурия наблюдаются при сахарном диабете, приеме кетогенной пищи (дефицит углеводов), голодании, гиперпродукции гормонов (антагонистов инсулина), напр., кортикостероидов, болезни Гирке.

Гипокетонемия не имеет диагностического значения.

При сахарном диабете, когда печень бедна гликогеном, происходит усиленный распад жиров как источника энергии. В результате окисления ВЖК накапливается ацетил-КоА, что способствует его конденсации с накоплением кетоновых тел.

В раннем детском возрасте продолжительные желудочно-кишечные заболевания (дизентерия, токсикозы) могут вызвать кетонемию в результате голода и истощения.

 

Работа № 2. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРИАЦИЛ-ГЛИЦЕРИДОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ

Принцип метода.

липаза

Триацилглицериды → глицерин + жирные кислоты

глицерокиназа

Глицерин + АТФ → глицерил-3-фосфат + АДФ

ГФО

Глицерил-3-фосфат + О₂ → диоксиацетонфосфат + 2Н₂О₂

пероксидаза

Н₂О₂ + 4-ААР + 4-хлорфенол → хинонимин + 4 Н₂О

Концентрация хинонимина, определяемая фотометрически, пропорциональна концентрации триглицеридов в пробе.

Порядок выполнения работы

 

Реактивы (мл)	Р-р сравнения	Эталон	Проба
Рабочий реагент	2,0	2,0	2,0
Дистиллированная вода	0,02	-	-
Калибратор	-	0,02	-
Сыворотка крови	-	-	0,02
	Содержимое пробирок перемешать, инкубировать не менее 15 мин. при t=26-250Сили 10 мин при t=370С

 

Измерить оптическую плотность опытной и калибровочной проб против контрольной пробы в кювете 1 см при длине волны 500 нм (490-520 нм). Окраска стабильна не менее часа после окончания инкубации при предохранении от прямого света.

РАСЧЕТ. По оптической плотности пробы (А) и калибратора (Б) рассчитать содержание триглицеридов (Х) пробы по формуле:

 

Х = А: Б • 200 мг/100мл

 

или Х = А: Б • 2,29 ммоль/л

 

В норме содержание триглицеридов в сыворотке крови составляет 0,15-1,71 ммоль/л или 13-160 мг/100 мл.

Группа риска - 1,71- 2,29 ммоль/л или 160-2060 мг/100 мл

Патологические показатели - >2,29 ммоль/л или 2000 мг/100 мл

РЕЗУЛЬТАТ:

 

ВЫВОД:

 

 

III.2. Контрольные вопросы.

Какие Вы знаете кетоновые тела?

Каково содержание кетоновых тел в крови в норме?

Где синтезируются кетоновые тела?

Как называется повышенное выделение кетоновых тел с мочой?

Каковы причины кетонурии?

Какова роль триацилглицеринов в организме?

Как подсчитывается энергетическая ценность окисления триацилглицеринов?

Сколько в норме в сыворотке крови триглицеридов?

 

Материал для самоподготовки. а)1 с.363-39; II, III

 

Занятие № 25

 

ТЕМА. БИОСИНТЕЗ ЛИПИДОВ И ХОЛЕСТЕРИНА. РЕГУЛЯ-ЦИЯ И НАРУШЕНИЯ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА.

 

Цель занятия: 1.Изучить обмен холестерина у человека.

2.Усвоить синтез триглицеридов и фосфоглицеридов.

3.Ознакомиться с регуляцией и патологией липидного обмена.

4.Овладеть методом количественного определения холестерина в сыворотке крови (по Ильку).

Исходный уровень знаний:

- строение и классификация липидов;

- регуляция активности ферментов;

- строение ц-АМФ, АТФ, ЦТФ;

- жирорастворимые витамины.

Содержание занятия.

I.2. Синтез и ресинтез триглицеридов.

Пути синтеза и ресинтез глицерофосфолипидов.

Синтез холестерина: локализация в организме, этапы, химизм I стадии.

Биологическое значение и структура стероидов - производных холестерина.

Выведение холестерина из организма.

Липопротеиды: виды, состав.

Регуляция липидного обмена: роль ЦНС, эндокринной системы, ц-АМФ.

Патология липидного обмена: причины, симптоматика, примеры энзимопатий.

 

II.1. Работа № 1. РЕАКЦИЯ ЛИБЕРМАННА-БУРХАРДТА

НА ХОЛЕСТЕРИН.

Холестерин и его эфиры содержатся в различных тканях и жидкостях животных: головном мозге, кожном сале, крови, желчи. В мозге холестерин в норме присутствует почти исключительно в свободном виде, а не в виде эфиров. В белом веществе мозга содержится 4-5% холестерина на влажную массу.

Принцип метода.

Раствор холестерина в хлороформе дает с уксусным ангидридом и концентрированной серной кислотой красное окрашивание, переходящее затем в синее и зеленое. Под действием концентрированной серной кислоты происходит отщепление воды от вторичного спирта холестерина с последующей конденсацией непредельных углеводородов, соединяющихся с серной кислотой, и образованием окрашенных продуктов.

 

Порядок выполнения работы.

К 1 мл хлороформного экстракта из мозга добавить 10 кап уксусного ангидрида и 2 кап. концентрированной H₂SO₄ и хорошо перемешать. Отметить изменение окраски.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

Работа № 2. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛЕСТЕ-РИНА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ

Принцип метода.

Холестерин взаимодействует с ацетангидридом и серной кислотой с образованием соединения зеленого цвета. Интерференция белков подавлена 2,5-диметилбензосульфоновой кислотой.

Порядок выполнения работы.

Реактивы (мл)	Р-р сравнения	Эталон	Проба
Сыворотка крови	-	-	0,1
Стандартный –р (реактив 1)	-	0,1	-
Дистиллированная вода	0,1	-	-
Реактив 2	3,0	3,0	3,0
	Перемешать, на водяную баню t=20оС на 5 мин.
Реактив 3 (Н2SO4)	0,6	0,6	0,6
	Быстро перемешать, на водяную баню t=20оС на 10 мин.

 

Измерить оптическую плотность пробы и эталона против раствора сравнения в кювете 1 см при длине волны 560-590 нм.

РАСЧЕТ:

А₁

Х =, где

А₂

 

Х -количество холестерина в ммоль/л

А₁ – оптическая плотность пробы

А₂ – оптическая плотность стандарта.

 

РЕЗУЛЬТАТ:

 

ВЫВОД:

 

Клинико-диагностическое значение.

При нарушении жирового обмена холестерин может накапливаться в крови. Увеличение содержания холестерина в крови (гиперхолестеринемия) наблюдается при атеросклерозе, сахарном диабете, механической желтухе, нефрите, нефрозе (особенно при липоидных нефрозах), гипотиреозе.

Понижение холестерина в крови (гипохолестеринемия) наблюдается при анемиях, голодании, туберкулезе, гипертиреозе, раковой кахексии, паренхиматозной желтухе, поражении центральной нервной системы, лихорадочных состояниях, при введении инсулина.

 

III.2. Контрольные вопросы.

В каком виде холестерин содержится в сыворотке крови и тканях?

В чём заключается физиологическое значение холестерина?

Какова нормальная концентрация холестерина в сыворотке крови?

При какой патологии наблюдается гиперхолестеринемия?

Когданаблюдается гипохолестеринемия?

Назовите исходные вещества для синтеза холестерина.

Предшественником каких биологически активных соединений является холестерин?

 

Материал для самоподготовки. а)1 с.392-408, 556-558, 574-577,

245, 454; II, III

 

Занятие № 26

 

КОЛЛОКВИУМ ПО РАЗДЕЛУ:

"ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ".

 

Вопросы к коллоквиуму.

 

1. Общая характеристика и классификация липидов. Биологическая роль в организме. Пищевые липиды, норма суточного потребления.

2. Переваривание и всасывание липидов в желудочно-кишечном тракте (особенности переваривания и всасывания жиров у детей раннего возраста).

3. Переваривание и всасывание сложных липидов (на примере глицерофосфолипидов) в же<