Методический инструментарий преподавателя Вопросы

1. Дать определение понятия азотистого баланса. Раскрыть факторы, определяющие азотистый баланс организм: возраст, достаточность белков в рационе, беременность и кормление, заболевания и др.

2. Отметить, что переваривание белков – это биохимическая реакция гидролиза пептидных связей белковой молекулы под действием ферментов –пептидазу; дать определение пептидаз, отметить их специфичность.

3. Рассмотреть состав и физико-химические свойства желудочного сока, дать характеристику его пищеварительных компонентов: пепсина, соляной кислоты, слизи. Их роль в переваривании белков.

4. Рассмотреть состав и физико-химические свойства панкреатического и кишечного соков, дать характеристику содержащихся в них пептидаз: механизм их секреции и активации, специфичность действия.

5. Рассмотреть механизмы всасывания аминокислот в кишечнике: активный транспорт с участием АТФ-азы, специфические транспортные системы для нейтральных, кислых и основных аминокислот, γ-глутамилтранспептидазный цикл.

6. Дать определение понятию «гниение» белков в кишечнике, рассмотреть пути расщепления аминокислот под действием кишечной микрофлоры, отметить токсичность образующихся продуктов.

7. Показать структуру животного индикана и путь его образования из триптофана. Подчеркнуть диагностическое значение определения индикана в крови для оценки состояния кишечника.

8. Дать определение понятия «белковая недостаточность», рассмотреть возможные ее причины, метаболические и клинические последствия.

9. Каковы основные пути использования аминокислот в организме? Дать схему.

10. В чем заключается реакция переаминирования? Дать ее схему и основные клинические характеристики.

11. Отметить биологическое значение переаминирования как пути биосинтеза заменимых аминокислот.

12. Отметить значение аминокислот в биосинтезе различных метаболитов, необходимых для функционирования и регуляции всех видов обмена.

13. Каковы пути образования серина и глицина в организме? Показать путь биосинтеза серина из 3-ФГК и превращения серина в глицин. Отметить роль гликолиза как источника 3–ФГК.

14. Каковы пути использования глицина в организме? Дать общую схему.

15. Отметить роль серина как исходного метаболита в биосинтезе коламина, холина и соответствующих фосфолипидов.

16. Что такое одноуглеродные фрагменты? Рассмотреть реакции образования и взаимопревращений одноуглеродных фрагментов, отметить их роль в различных видах обмена.

17. Отметить роль метионина как липотропного вещества, указать на его лекарственное применение при нарушениях обмена фосфолипидов.

18. Показать путь биосинтеза цистеина из метионина.

19. Рассмотреть реакции катаболизма цистеина. Отметить роль цистеина как исходного субстрата в образовании всех других серосодержащих метаболитов (цистеамин, таурин, ФАФС и др.).

20. Показать реакции образования глутаминовой и аспарагиновой кислот, дать общую схему их использования в организме.

21. Рассмотреть реакции образования глутамина и аспарагина. Подчеркнуть их роль в детоксикации и дальнейшем использовании аммиака. Привести схему обмена глутамина.

22. Показать реакции превращения триптофана в триптамин и серотонин, отметить роль этих биогенных аминов.

23. Методы исследования белкового обмена

24. Основы тонкослойной хроматографии. Условия использования.

Средства контроля: -активные формы: фронтальный опрос; доклады по рефератам «Обмен белков».

Тест Белки, аминокислоты (см. Тестовый контроль знаний по биохимии: методическое пособие. – Ульян. гос. пед. ун-т им. И. Н. Ульянова. – Ульяновск: УлГПУ, 2010. - 28 с.)

Содержание внеаудиторной работы бакалавра при подготовке к занятию

1. Владеть содержанием вопросов (по лекции).

2. Законспектировать вопрос виды хромотографии.

3. Подготовиться к диагностической самостоятельной работе в форме опроса и теста.

4. Изучить термины по данной теме

Литература

1. Филиппович Ю.Б., Коничев А.С., Севостьянов Г.А., Кутузова Н.М. Биохимические основы жизнедеятельности человека. - М.: Владос, 2005. - 407 с.

2. Митякина Ю.А. Биохимия: учебное пособие. - М.: РИОР, 2005.- 113 с. (Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/28653).

3. Тестовый контроль знаний по биохимии: методическое пособие. – Ульян. гос. пед. ун-т им. И. Н. Ульянова. – Ульяновск: УлГПУ, 2010. - 28 с.

Лабораторная работа №10

Тема «Разделение белка и низкомолекулярных примесей методом гельфильтрации на сефадексе G 25 (по С. Р. Мардашеву, А. А. Покровскому, Н. А. Павловой, с дополнениями)» (2 часа)

Цели:

1. Систематизация знаний о физико-химических методах анализа

2. Систематизация знаний о физико-химических свойствах аминокислот и белков

3. готовностью использовать основные методы защиты от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-11) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная форма обучения);

4. способностью использовать возможности образовательной среды для формирования универсальных видов учебной деятельности и обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-5) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная форма обучения).

Содержание

Разделение белка и низкомолекулярных примесей методом гельфильтрации на сефадексе

Обработка результатов анализа

Формулирование выводов

Работа с вопросами и расчетными задачами

Требования к умениям бакалавров

Знать

Особенности аминокислот и белков как буферных соединений

Термины

Уметь

Готовить образцы для анализа

Решать задачи по соответствующему разделу

Проводить качественный, количественный анализ

Метод гельфильтрации (гельхроматографии) широко используется в биохимии и биохимической технологии для фракционирования и очистки высокомолекулярных веществ, концентрирования их в растворах, обессоливания биологических субстратов, определения молекулярного веса и т. д. Он основан на способности низкомолекулярных веществ проникать внутрь частиц наполнителя. В то же время большие частицы высокомолекулярных соединений проходят мимо частиц геля, вследствие чего скорость прохождения веществ через колонку с наполнителем будет различной: высокомолекулярные соединения фильтруются быстрее, а низкомолекулярные задерживаются на колонке.

При гельфильтрации широко применяются сефадексы. Сефадексы — высокополимерные поперечносшитые полисахариды (декстраны), обладающие сильно гидрофильными свойствами. Они устойчивы к действию органических растворителей, растворов щелочей и разбавленных кислот, разрушаются сильными кислотами (например, 0,1 н раствором соляной кислоты) и сильными окислителями.

Сефадексы различаются размерами частиц, а также количеством поперечных связей («сшивок»), что в свою очередь определяет степень набухания высокополимера. Различные марки сефадекса отличаются способностью к набуханию, на которую указывает номер геля. Номер определяет десятикратное количество воды, которое может удержать 1 г сухого сефадекса. Так, например, 1 г сефадекса G-15 способен поглотить 1,5 мл воды, сефадекса G-25—2,5 мл.

Для расчета количества сефадекса, необходимого для заполнения колонки, надо знать его удельный объем, который будет занимать 1 г сухого полисахарида после набухания. Для сефадекса G-25 эта величина составляет 4—6 см³/г (в среднем 5). Объем колонки следует разделить на удельный объем сефадекса. Полученная величина укажет требующееся количество граммов сухого сефадекса.

Рекомендуемые размеры колонки 1,8X20 см, объем — 50,8 см³. Чтобы ее заполнить, потребуется 50,8 : 5= 10,16 г сефадекса.

Подготовка сефадекса и заполнение колонки. Сухой сефадекс суспендируется в большом объеме дистиллированной воды. После осаждения основной массы сефадекса надосадочную жидкость с мельчайшими частицами геля декантируют. Эту-операцию отмывки повторяют несколько раз, пока надосадочная жидкость не будет содержать мельчайших частиц. Для отмывки и набухания сефадекса требуется 3 часа.

Колонка представляет собой цилиндрический стеклянный сосуд высотой 20—25 см и диаметром 1,8 см, с краном внизу. В качестве колонки можно использовать широкую бюретку со стеклянным краном. Ее укрепля­ют строго вертикально в штативе. На дно колонки кладут кусочек стеклянной ваты, на него кружок фильтровальной бумаги, вырезанный по диаметру колонки, и затем на 1/3 объема колонки наливают фосфатный буфер (рН 6,8). Открывают кран и заполняют узкую нижнюю часть колонки буфером, далее через воронку, по палочке наливают небольшими порциями суспензию сефадекса и заполняют колонку гелем приблизительно на 70% высоты. Показателем правильного заполнения колонки является строго горизонтальная поверхность геля в ней. После заполнения колонки ее уравновешивают фосфатным буфером (рН 6,8) так, чтобы рН раствора на входе и выходе из колонки был одинаковым.

Вопросы

1. Какова тканевая и органная специфичность аминотрансфераз? Показать ее на примере АлАТ и АсАТ, отметить диагностическое значение этих ферментов.

2. Реакция декарбоксилирования аминокислот – путь образования биогенных аминов, отметить биологическую роль последних.

3. Витамин В6 –кофермент аминотрансфераз и декарбоксилаз α-аминонокислот. Его ключевая роль в общем обмене аминокислот. Показать его строение и механизм действия.

4. Какие виды биологического дезаминирования известны? Показать реакции и отметить те из них, которые присущи организму человека.

5. Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты – основной путь выведения аминокислотного азота.

6. Каков механизм глутаматдегидрогеназной реакции? Рассмотреть схему механизма реакции, участвующие в ней коферменты. Показать ее возможную обратимость и органоспецифичность прямой и обратной реакции. Биологическая роль обратной реакции.

7. Что такое непрямое дезаминирование? Дать определение и схему реакций. Отметить тканевые особенности этого процесса (в печени, нервной и мышечной тканях).

8. Что такое моноаминооксидазная реакция? Показать ее механизм и отметить ее биологическую роль.

9. Рассмотреть пути катаболизма безазотистых остатков аминокислот: глюконеогенез (глюкагенные аминокислоты), кетогенез (кетогенные аминокислоты), включение в ЦТК.

10. В чем заключается биологическая роль глутамина и аспарагина? Показать механизм глутаминсинтетазной реакции, ее тканевые особенности. Отметить ее роль в срочной детоксикации аммиака, а также роль различных азотсодержащих метаболитов.

11. В чем заключается биологическая роль мочевины? Отметить ее значение как конечного продукта обезвреживания и выведения аммиака.

12. Что такое орнитиновый цикл? Рассмотреть реакции цикла, дать характеристику ферментам, отметить его органоспецифичность.

13. Показать связь орнитинового цикла с обменом аминокислот, с ЦТК, с окислительным фосфорилированием, отметить роль цикла как источника аргинина.

14. Что может быть причиной недостаточности орнитинового цикла? Отметить два типа причин: 1) патологические изменения печени (уменьшение клеточной паренхимы); 2) генетически обусловленная недостаточность ферментов цикла.

15. Каковы последствия недостаточности орнитинового цикла? Отметить: 1) снижение содержания мочевины в крови и моче; 2) повышение содержания аммиака в крови (гипераммониемия).

16. Рассмотреть биохимические причины токсичности аммиака, метаболические и клинические последствия гипераммониемии.

17. В чем заключается клиническое значение определения уровня мочевины в крови? Подробно рассмотреть диагностическую роль этого показателя в оценке состояния почек, печени и обмена белка в организме.

18. Привести реакции превращения глутаминовой кислоты в ГАМК, ГОМК и янтарную кислоту. Показать значение этого пути в энергетическом обмене, связать его с антигипоксическим и адаптогенным действием глутаминовой кислоты. Отметить биохимические причины антиоксидантной активности глутаминовой кислоты.

19. Рассмотреть нейромедиаторные свойства ГАМК и ГОМК, связать это с их лекарственным применением

20. Рассмотреть общую схему обмена фенилаланина и указать на биологическое значение каждого из путей: катехоламиновый – источник гормонов и нейромедиаторов; мелатониновый – источник пигментов; гомогентизиновый – катаболический с использованием конечных продуктов в энергетическом обмене.

21. Рассмотреть энзимопатии, связанные с нарушением обмена фенилаланина: фенилкетонурию, альбинизм, алкаптонурию. Указать их биохимические причины (точки ферментативной недостаточности), метаболические сдвиги и клинические проявления. Рассмотреть схему кинуренинового пути обмена триптофана, его роль в снижении потребности организма в витамине РР.

22. Показать участие витамина В₁₂ и ТГФК в переносе одноуглеродных фрагментов. Рассмотреть реакцию образования ТГФК как активацию фолиевой кислоты, роль в ней фолатредуктазы

23. Показать значение метионина как источника метильных групп в реакциях биологического метилирования: образование метилирующего агента - S-аденозилметионина, роль в этом цикле ТГФК и витамина В₁₂.

24. Принцип гельфильтрации, условия использования

25. Строение сефадекса

Средства контроля: -активные формы: фронтальный опрос; доклады по рефератам «Обмен белков».

Тест Белки, аминокислоты (см. Тестовый контроль знаний по биохимии: методическое пособие. – Ульян. гос. пед. ун-т им. И. Н. Ульянова. – Ульяновск: УлГПУ, 2010. - 28 с.)

Содержание внеаудиторной работы бакалавра при подготовке к занятию

1. Владеть содержанием вопросов (по лекции).

2. Законспектировать вопрос: Обмен веществ между организмом и окружающей средой как основное условие жизни. Ассимиляция (анаболизм) и диссимиляция (катаболизм). Пластический и функциональный обмен.

3. Подготовиться к диагностической самостоятельной работе в форме опроса и теста.

4. Изучить термины по данной теме

Литература

1. Филиппович Ю.Б., Коничев А.С., Севостьянов Г.А., Кутузова Н.М. Биохимические основы жизнедеятельности человека. - М.: Владос, 2005. - 407 с.

2. Митякина Ю.А. Биохимия: учебное пособие. - М.: РИОР, 2005.- 113 с. (Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/28653).

3. Тестовый контроль знаний по биохимии: методическое пособие. – Ульян. гос. пед. ун-т им. И. Н. Ульянова. – Ульяновск: УлГПУ, 2010. - 28 с.