Реферат: Календарно-тематичний план практичних занять з біологічної хімії для студентів медичних факультетів на весняно-літній семестр 2007-2008 н р

«ЗАТВЕРДЖУЮ»

Зав. кафедри біоорганічної,

біологічної та фармацевтичної хімії

член-кор. АМН України, професор

Ю.І.Губський

Протокол №1 від 10.01.2008 р.


КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ З БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ

ДЛЯ СТУДЕНТІВ МЕДИЧНИХ ФАКУЛЬТЕТІВ

на весняно-літній семестр 2007-2008 н.р.


№

Дата

Тема

Години

1

14.01-18.01

Дослідження шляхів утворення та знешкодження аміаку. Біосинтез сечовини.

3

2

21.01-25.01

Дослідження шляхів використання амінокислот в біосинтетичних процесах.

3

3

28.01-01.02

Підсумковий модульний контроль №2

3

Модуль 3. Молекулярна біологія. Біохімія міжклітинних комунікацій. Біохімія тканин та фізіологічних функцій

1

04.02-08.02

Дослідження біосинтезу та катаболізму пуринових і піримідинових нуклеотидів. Визначення кінцевих продуктів їх обміну

3

2

11.02-15.02

Дослідження реплікації ДНК та транскрипції РНК.

3

3

18.02-22.02;

Біосинтез білків в рибосомах. Дослідження роцесів ініціації, елонгації та термінації в синтезі поліпептидного ланцюга. Інгібіторна дія антибіотиків

3

3

25.02-29.02

Аналіз механізмів мутацій, репарації ДНК. Засвоєння принципів отримання рекомбінантних ДНК, трансгенних білків.

3

4

03.03-07.03

Дослідження молекулярно-клітинних механізмів дії гормонів білково-пептидної природи та катехоламінів на клітини-мішені.

3

5

10.03-14.03


Дослідження молекулярно-клітинних механізмів дії стероїдних та тиреоїдних гормонів на клітини-мішені.

3

6

17.03-21.03

Дослідження гормональної регуляції метаболізму та клітинних функцій

3

7

24.03-28.03

Дослідження гормональної регуляції гомеостазу кальцію та фосфатів в організмі

3

8

31.03-04.04

Дослідження процесу перетравлення поживних речовин (білків, вуглеводів, лепідів)у травному тракті.

3

9

07.04-11.04

Дослідження функціональної ролі водорозчинних (коферментних) та жиророзчинних вітамінів у метболізмі та реалізації клітинних функцій.

3

10

14.04-18.04

Дослідження фізіологічних та біохімічних функцій крові: буферні системи, кислотно-лужний стан. Патологічні форми гемоглобінів

3

11

21.04-25.04

Дослідження білків плазми крові: білки гострої фази запалення, індикаторні ферменти та ліпопротеїни.

3

12

28.04-02.05

Дослідження небілкових азотовмісних компонентів крові. Катаболізм гему. Патобіохімія жовтяниць.

3

13

05.05-09.05

Дослідження азотного обміну. Кінцеві продукти азотистого обміну: сечовина, сечова кислота, креатин, креатинін, амінокислоти.

3

14

12.05-16.05

Дослідження згортальної, антизгортальної та фібринолітичної системи крові. Паталогії гомеостазу.

3

15

19.05-23.05

Дослідження біохімічних закономірностей реалізації імунних процесів. Імунодефіцитні стани.

3

16

26.05-30.05

Дослідження процесів біотрансформації ксенобіотиків та ендогенних токсинів. Мікосомальне окислення, цитохром Р-450.

3

17

02.06-06.06

Дослідження нормальних та паталогічних компонентів сечі.

3

18

09.06.-13.06

Біохімія м'язів, м'язового скорочення та сполучної тканини.

3

19

16.06-20.06

Підсумковий модульний контроль ЛІЗ

3



Модуль 3. Молекулярна біологія. Біохімія міжклітинних комунікацій.

Біохімія тканин та фізіологічних функцій


Змістовий модуль 12. Основи молекулярної біології.


Тема заняття №1. Дослідження біосинтезу та катаболізму пуринових та піримідинових нуклеотидів. Визначення кінцевих продуктів їх обміну.


Цілі заняття:

Аналізувати послідовність реакцій біосинтезу та катаболізму пуринових нуклеотидів, порушення синтезу сечової кислоти і біохімічні основи розвитку подагри;

Аналізувати послідовність реакцій біосинтезу та катаболізму піримідинових нуклеотидів.


Теоретичні питання


Біосинтез пуринових нуклеотидів.

Схема реакцій синтезу ІМФ.

Утворення АМФ, ГМФ, АТФ, ГТФ.

Регуляція біосинтезу пуринових нуклеотидів за принципом негативного зворотного зв'язку (ретроінгібування).

Біосинтез піримідинових нуклеотидів: реакції; регуляція.

Біосинтез дезоксирибонуклеотидів.

Утворення тимідилових нуклеотидів.

Інгібітори біосинтезу дТМФ як протипухлинні засоби (структурні аналоги дТМФ, похідні птерину).

Катаболізм пуринових нуклеотидів: реакції, кінцеві продукти.

Катаболізм піримідинових нуклеотидів: кінцеві продукти, їх подальша доля в організмі.

Спадкові порушення обміну сечової кислоти.

Клініко-біохімічна характеристика гіперурикемії, подагри, синдрому Леша-Ніхана.


Практичні роботи


Завдання 1. Визначити вміст сечової кислоти в біологічній рідині з Реактивом Фоліна. Поясніть принцип методу.

^ Принцип методу. Сечова кислота відновлює фосфовольфрамовий реагент з утворенням сполуки блакитного кольору з максимумом світлопоглинання при 640 нм. Оптична густина прямо пропорційна концентрації сечової кислоти в пробі.

^ Матеріали та реактиви: сироватка або плазма крові, 10% розчин дигідрогенвольфраматгідрату натрію, розчин карбонату натрію (10,3/100 мл), 0,35 М сірчана кислота, реактив Фоліна (фосфовольфрамовий реагент), стандартний розчин сечової кислоти для калібрування (30 мкМ), пробірки, піпетки, центрифуга.

^ Хід роботи. В центрифугувальну пробірку вміщують 0,5 мл сироватки крові та 4 мл дистильованої води. Вміст пробірки перемішують і додають по 0,25 мл розчинів сірчаної кислоти та вольфрамату натрію. Вміст пробірки перемішують і через 5 хвилин центрифугують протягом 10 хвилин із швидкістю 3000 об/хв. В надосадовій рідині визначають вміст сечової кислоти.


Визначення вмісту сечової кислоти в сироватці крові.

Реактиви

Контрольна проба, мл

Стандартна проба, мл

Дослідна проба, мл

Надосадова рідина

-

-

2

Стандартний розчин сечової кислоти

-

2

-

Вода дистильована

2

-

-

Розчин карбонату натрію

1

1

1

Фосфовольфрамовий реагент

0,5

0,5

0,5



Вміст пробірок перемішують. Через 30 хвилин визначають оптичну густину стандартної та дослідної проб при 640 нм (або 590-700 нм, червоний світлофільтр) проти контрольної проби у кюветі завтовшки 10 мм. (Забарвлення є стабільним протягом 30 хвилин).

Розрахунок вмісту сечової кислоти проводять за формулою: С = D0/Dc•30•10, де

С - вміст сечової кислоти в дослідній пробі, мкмоль/л;

Do - оптична густина дослідної проби;

Dс-оптична густина контрольної проби;

30 - вміст сечової кислоти у стандартному розчині;

10 - величина розведення сироватки.

^ Клініко-діагностичне значення.

У чоловіків вміст сечової кислоти в сироватці крові за цим методом становить 240-500 мкмоль/л, у жінок - 160-400 мкмоль/л.

Підвищення рівня сечової кислоти в сироватці крові - гіперурікемія - спостерігається при посиленому розпаді клітин, порушенні її виведення з сечею, при подагрі, а також може бути наслідком вживання їжі, багатоїї на пурини; гіпоурікемія - при гепатоцеребральній дистрофії, лімфогранульомі, при вживанні кортикотропіну, саліцилатів та деяких інших ліків.


Література

Основна:

1. Губський Ю,І. Біологічна хімія. -Київ-Терношль: Укрмедкнига, 2000.-508 с.

2. Хмелевский Ю.В, Губский Ю.И., Зайцева С.Д. и др. Биологическая химия: Практикум. - К: Вища шк., 1985. - 212 с.

Додаткова:

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.Биологическая химия.-М. :Медицина, 1998.-704 с.

2. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини. Підручник .-Тернопіль: Укрмедкнига, 2002.-744 с

3. Ленинджер А. Основи биохимии: В 3 т. - М: Мир, 1985. -1056 с.


Тема заняття №2. Дослідження реплікації ДНК та транскрипції РНК.


Цілі заняття:

Трактувати молекулярно-біологічні закономірності збереження та передачі генетичної інформації, роль ферментних систем, що забезпечують напівконсервативний механізм реплікації ДНК у прокаріотів та еукаріотів;

Пояснювати механізми функціонування ферментної системи транскрипції РНК.


Теоретичні питання

Біологічне значення реплікації ДНК.

Сутність відкриття Дж. Уотсона та Фр. Кріка (1953).

Напівконсервативний механізм реплікації; схема експерименту М.Мезелсона та Ф.Сталя.

Загальна схема біосинтезу ДНК.

Ферменти реплікації ДНК у прокаріотів та еукаріотів.

Молекулярні механізми реплікації ДНК:

топологічні проблеми (топоізомерази, хелікази);

значення антипаралельності ланцюгів ДНК;

фрагменти Оказакі.

Етапи синтезу дочірніх ланцюгів молекул ДНК.

Загальна схема транскрипції; кодуючі та некодуючі ланцюги ДНК.

РНК-полімерази прокаріотів та еукаріотів.

Етапи та ферменти синтезу РНК.

Сигнали транскрипції: промоторні, ініціаторні, термінаторні ділянки генома.

Процесінг - посттранскрипційна модифікація РНК.

Афідиколін - інгібітор реплікації - як протипухлинний препарат.

Антибіотики - інгібітори транскрипції, їх застосування.



Практичні роботи

Завдання 1. Пояснити механізм утворення подвійної спіралі ДНК.

Завдання 2. Пояснити механізм утворення шпильок в молекулі тРНК.

Завдання 3. Поясніть механізм дії афідиколіну.

Завдання 4. Поясніть механізм дії актиноміцину D.

Завдання 5. Обгрунтуйте механізм дії антибіотиків - інгібіторів ініціації транскрипції: рифаміцину, рифампіцину.

Завдання 6. Які надмолекулярні комплекси утворюють нуклеїнові кислоти? Визначити основні компоненти нуклеопротеїну (білка, азотистої основи, пентози, фосфорної кислоти) в його гідролізаті. Поясніть принципи методів.


Робота 1. Біуретова реакція на пептиди та білки.

^ Принцип методу. Всі білки та пептиди, крім дипептидів, з CuSО4 в лужному середовищі (NaOH) утворюють комплексні сполуки, які зумовлюють фіолетове забарвлення розчину. Пептидні зв'язки реагують в енольній формі.

^ Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, 10% розчин гідроксиду натрію, 1 % розчин сульфату міді, пробірки, піпетки.

Хід роботи. В пробірку вміщують 5 крапель гідролізату нуклеопротеїну, 10 крапель розчину NaOH, 2-3 краплі розчину CuSO4. Вміст пробірки перемішують. Розчин набуває фіолетового забарвлення.


Робота 2. Срібна проба на пуринові основи.

Принцип методу. Пуринові азотисті основи утворюють осад при реакції з нітратом срібла.

^ Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, концентрований розчин амоніаку, 1% розчин нітрату срібла, пробірки, піпетки.

Хід роботи. В пробірку вмішують 10 крапель гідролізату нуклеопротеїну, нейтралізують розчином амоніаку, додають 5 крапель розчину нітрату срібла, вміст пробірки перемішують. Через 3-5 хвилин випадає пухкий осад срібних солей пуринових азотистих основ світло-коричневого кольору..


Робота 3. Реакція Троммера на рибозу та дезоксирибозу.

Принцип методу. Сполуки, що містять альдегідну групу, при нагріванні відновлюють Сu2+ у складі Сu(ОН)2 до Сu1+, а самі при цьому окислюються до відповідних карбонових кислот. Реакція супроводжується зміною кольору осаду: блакитний Сu(ОН)2 перетворюється на жовтий CuOH і при подальшому нагріванні на цегляно-червоний Сu2О. Надлишок сульфату міді маскує реакцію, тому що Сu(ОН)2 при нагріванні розпадається на оксид міді СuО2 чорного кольору і воду.

^ Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, 30% розчин гідроксиду натрію, 7% розчин сульфату міді, газовий пальник, пробірки, піпетки.

Хід роботи. В пробірку вміщують 5 крапель гідролізату нуклеопротеїну, додають 10 крапель розчину гідроксиду натрію, 3-5 крапель розчину сульфату міді (до появи помутніння, яке не зникає), вміст пробірки перемішують, далі нагрівають до кипіння. Забарвлення змінюється. Випадає цегляно-червоний осад Cu2O.


Робота 4. Молібденова проба на фосфорну кислоту.

Принцип методу. Фосфорна кислота при нагріванні з молібденовим реактивом утворює фосфомолібдат амонію жовтого кольору.

Матеріали та реактиви: гідролізат нуклеопротеїну, молібденовий реактив (розчин 7,5 г молібдату амонію в 100 мл води і 100 мл 32% азотної кислоти, р = 1,2), газовий пальник, пробірки, піпетки.

^ Хід роботи. В пробірку вміщують 10 крапель молібденового реактиву, додають 5 крапель гідролізату нуклеопротеїну, нагрівають до кипіння.

Забарвлення стає лимонно-жовтим. При охолодженні випадає жовтий кристалічний осад комплексної сполуки - фосфомолібдату амонію.


^ Клініко-діагностичне значення.

Нуклеїнові кислоти існують в клітинах у вигляді нуклеопротеїнів. При повному гідролізі нуклеопротеїнів утворюються їх складові компоненти: амінокислоти, азотисті основи, пентози, фосфорна кислота. Аналіз ДНК все більше використовується при діагностиці спадкових захворювань.


Тема заняття №3. Біосинтез білка у рибосомах. Дослідження процесів ініціації, елонгації та термінації в синтезі поліпептидного ланцюга. Інгібіторна дія антибіотиків.


Цілі заняття:

Трактувати поняття білок-синтезуючої системи в рибосомах;

Пояснювати механізми функціонування білок-синтезуючої системи за участю ферментів активації амінокислот, ініціації, елонгації та термінації біосинтезу поліпептидних ланцюгів;

Обґрунтувати можливість застосування антибіотиків при інфекційних захворюваннях та при онкологічних процесах, пояснити механізм їх дії.


Теоретичні питання

Генетичний (біологічний) код:

триплетна структура коду;

властивості коду;

таблиця генетичного коду.

Рибосомальна білок синтезуюча система: компоненти білок синтезуючої системи рибосом.

Транспортні РНК.

Активація амінокислот.

Аміноацил-тРНК-синтетази.

Етапи та механізми трансляції:

ініціація,

елонгація,

термінація.

Ініціюючі та термінуючі колони мРНК.

Роль білкових факторів рибосом в трансляції.

Посттрансляційна модифікація пептидних ланцюгів.

Регуляція трансляції.

Молекулярні механізми контролю трансляції на прикладі біосинтезу глобіну.

Вплив фізіологічно активних сполук на процеси трансляції.

Антибіотики - інгібітори трансляції у прокаріотів та еукаріотів, їх біомедичне застосування.

Біохімічні механізми противірусної дії інтерферонів.

Блокування біосинтезу білка дифтерійним токсином (АДФ-рибозилювання факторів трансляції).


Практичні роботи


Завдання 1. Пояснити протипухлинну дію антибіотиків. Чи всі антибіотики можуть бути використаними як протипухлинні?

Завдання 2. Обґрунтуйте механізм дії антибіотиків - інгібіторів ініціації трансляції: стрептоміцину, ауринтрикарбоксилової кислоти.

Завдання 3. Обгрунтуйте механізм дії антибіотиків - інгібіторів елонгації трансляції: аміцетину, хлорамфеніколу, еритроміцину, циклогексиміду, пуроміцину, тетрациклінів.

Завдання 4. Обґрунтуйте механізм дії антибіотиків – інгібіторів термінації трансляції: анізоміцину, хлорамфеніколу, еритроміцину, лінкоцину, стрептоміцину.

Завдання 5. Поясніть механізм дії інтерферонів як противірусних сполук та протипухлинних факторів.

Завдання 6. Поясніть механізм дії дифтерійного токсину.


Завдання 7. Визначення вмісту РНК в лужному гідролізаті нуклеопротеїну.

^ Принцип методу. Високомолекулярні нуклеїнові кислоти характеризуються смугою світлопоглинання із максимумом при 260 нм. Для лужного гідролізату нуклеопротеїну 1 одиниця екстінкції при 260 нм відповідає 32 мкг РНК/мл за умови вимірюванні в кюветі завтовшки 10 мм.

^ Матеріали та реактиви: лужний гідролізат нуклеопротеїну, 0,5 М розчин НСlO4, пробірки, спектрофотометр.

Хід роботи. В спектрофотометричну кювету завтовшки 10 мм вмішують гідролізат нуклеопротеїну і виміряють оптичну густину при 260 нм. Як контроль використовують розчинник - 0,5 М НСlO4 Вміст РНК розраховують за формулою

СРНК = Е260•32 (мкг/мл).

^ Клініко-діагностичне значення.

Всі типи РНК відіграють важливу роль в процесі біосинтезу білків. При інтенсивній трансляції загальна кількість РНК в клітині збільшується.


Тема заняття № 7 (для самостійного опрацювання). Аналіз механізмів мутацій, репарацій ДНК. Засвоєння принципів отримання рекомбінантних ДНК, трансгенних білків (семінар).


^ Цілі заняття:

Трактувати механізми регуляції експресії генів на рівні транскрипції оперонів, які включають структурні та регуляторні гени, промотор та оператор;

Трактувати біохімічні механізми генетичних рекомбінацій, ампліфікації генів, особливості регуляції експресії генів у еукаріотів;

Аналізувати наслідки геномних, хромосомних та генних мутацій, механізми дії найбільш поширених мутагенів, біологічне значення та механізми репарації ДНК (репарація УФ-індукованих генних мутацій); Пояснювати біохімічні та молекулярно-біологічні принципи методів генної інженерії, технології рекомбінантних ДНК, трансплантації генів та отримання гібридних молекул ДНК;

Пояснювати принципи клонування генів з метою отримання біотехнологічних лікарських засобів.


Теоретичні питання


Регуляція експресії генів прокаріотів: схема регуляції за Ф.Жакобом та Ж.Моно.

Будова Lac-оперону Е.Со1і: структурні та контрольні гени; промотор, оператор; регуляторний ген та утворення білкових репресорів.

Принципи функціонування Lac-оперону: репресія, індукція.

Особливості будови та експресії геному еукаріотів.

Молекулярна організація ДНК еукаріотів (екзони, інтрони; послідовності, що повторюються).

Ядерний хроматин та хромосоми еукаріотів; каріотип людини.

Генетичні рекомбінації; транспозони.

Рекомбінації геному прокаріотів (трансформація, трансдукція, кон'югація).

Процеси рекомбінації у еукаріотів на прикладі утворення генів Н-та L-ланцюгів молекул імуноглобулшів.

Ампліфікація генів (гени металотіонеїну, дигідрофолатредуктази).

Ланцюгова полімеразна реакція; її біомедичне застосування в діагностиці вірусних та спадкових хвороб людини, ідентифікації особини ("ДНК-діагностика").

Регуляція експресії генів еукаріотів на рівні транскрипції, система транскрипційних сигналів - промоторні послідовності, енхансери, атенюатори, сайленсери.

Ковалентна модифікація гістонів та НГБ як один з механізмів контролю експресії генів.

Фази клітинного циклу еукаріотів.

Біохімічні механізми контролю вступу клітини до мітозу; cdc2-кіназа, циклін.

Типи мутацій, молекулярні механізми мутацій.

Мутагени.

Механізми репарації ДНК.

Біомедичне значення методів генної інженерії.

Технологія трансплантації генів

Практичні роботи

Завдання 1. Ультрафіолетове опромінення шкіри викликає утворення димерів тиміну. При пігментній склеродермі чутливість шкіри до ультрафіолету призводить до раку шкіри. Поясніть молекулярний механізм захворювання. Якого ферменту немає у таких хворих?

Завдання 2. Сполука є мутагеном. Це доведено у дослідах на бактеріальних клітинах, Salmonella, які потребують гістидину для свого росту. Сполука викликає мутацію, в результаті виникають бактеріальні клітини, які можуть рости без гістидину. Які хімічні мутагени Вам відомі?

Завдання 3. Поясніть відрізнення між плазмідами і генами. Як плазміди використовуються в генній інженерії?

Завдання 4. Глікогенози і аглікогенози, хвороби обміну та накопичення ліпідів, неможливість засвоєння фруктози, лактози, порушення обміну амінокислот, анемії та багато інших захворювань є спадковими. Більшість з них є аутосомно-рецесивними, проявляються лише в гомозиготному стані. Поясніть, які є шляхи запобігання розвитку спадкових хвороб.

Завдання 5. Обгрунтуйте, чому безпомилкове копіювання ДНК міліони разів є дуже важливим.


^ Тема заняття № 4 Дослідження молекулярно-клітинних механізмів дії гормонів білково-нентидної природи та катехоламінів на клітини-мішені.


Цілі заняття:

Аналізувати поняття про гормони та фізіологічно активні сполуки.

Проаналізувати класифікацію гормонів, механізми впливу гормонів на клітини-мішені.

Виявити гормони в досліджуваних розчинах.


Теоретичні питання

Визначення гормонів, як регуляторів процесів обміну в організмі.

Гормоноіди - тканинні гормони (гістогормони) - гуморальні регулятори не ендокринного походження.

Єдиний нейрогуморальний механізм регуляції.

Ендокринна система - як ефекторна система.

Секреція ендокринних залоз - як відповідь на стимули (напр. секреція інсуліну - при підвищенні вмісту глюкози в крові та виділення хоріонічного гонадотропіну стінками матки на початку вагітності після імплантації бластоцисти, підвищення секреції тироксину при тривалому перебуванні на холоді).

Класифікація гормонів (за місцем синтезу, хімічною природою, механізмом дії).

Мішені гормональної дії.

Механізми дії гормонів на клітини-мішені:

дія на мембранні специфічні рецепторні білки;

дія на внутрішньоклітинні рецептори.

Типи рецепторів для білково-пептидних гормонів та нейромедіаторів:

іонотропні рецептори;

метаботропні рецептори.

Молекулярна організація метаботрошних рецепторів.

Білки-трансдуктори - G-білки. Молекулярна будова. Типи G-білків.

Аденілатциклаза:

структура аденілатциклази;

утворення аденілатциклазного комплексу:

білок-рецептор;

G-білок;

каталітична субодиниця аденілатциклази.

Вторинні месенджери та їх роль в механізмах гормонального впливу на клітини-мішені:

цАМФ (структура, біологічна дія);

цГМФ (структура, біологічна дія);

фосфоінозитиди;

іони кальцію.

Протеїнкінази - мішені для цАМФ.

Реалізація впливу адреналіну на клітини-мішені. Схема каскадної реакції.

Практичні роботи


Завдання 1. Виявити гормони білкової природи (реакції осадження).

Принцип методу. Білки легко осаджуються під дією ряду агентів, в тому числу і органічних кислот. Осадження білків і, зокрема, білків-гормонів сульфосаліциловою кислотою є чутливою та високо специфічною реакцією на їх виявлення в розчині.

^ Хід роботи. В пробірку вносять 1 мл досліджуваного розчину інсуліну і додають 3 краплі 20 % розчину сульфосаліцилової кислоти) При наявності в розчині інсуліну спостерігають за утворенням осаду.

Пояснити механізм осадження білків з розчину під дією сульфосаліцилової кислоти.


Завдання 2. Виявити гормони пептидної природи (біуретова реакція).

^ Принцип методу. Білки і пептиди взаємодіють з CuS04 в лужному середовищі, утворюючи комплексні сполуки. Реакція обумовлюється наявністю пептидних зв'язків. Утворена комплексна сполука міді (біуретовий комплекс) має фіолетове забарвлення.

^ Хід роботи. В пробірку вносять 5 крапель досліджуваного розчину, 5 крапель 5 %-го розчину NaOH, 1 краплю 1 %-го розчину CuSO4. Спостерігають за появою рожево-фіолетового забарвлення. В суміші не повинно бути надлишку сульфату міді, оскільки утворений за цих умов гідроксид міді, може змінювати колір розчину. З проведеного експерименту зробити висновки.


^ Тема заняття № 5: Дослідження молекулярно-клітинних механізмів дії стероїдних та тиреоїдних гормонів на клітини-мішені.


Цілі заняття:

Аналізувати механізми дії стероїдних та тиреоїдних гормонів.

Трактувати вплив йодвмісних гормонів на обмінні процеси в організмі.

Зробити висновки про вплив гормонів на генетичний апарат клітини (схема).

Аналізувати механізми прямого і зворотного зв'язку.

Проаналізувати можливі аспекти використання гормонів в клініці.

Провести визначення йодвмісних гормонів в біорідинах (кров, сеча).


Теоретичні питання

Біосинтез та секреція тиреоїдних гормонів.

Механізм дії стероїдних та тиреоїдних гормонів:

зв 'язування в тканинах-мішенях із специфічними рецепторами;

стероїдні та тиреоідні рецептори;

Молекулярні механізми дії стероїдних та тиреоїдних гормонів:

проникнення гормону в клітину;

зв'язування гормону з цитозольним рецептором;

модифікація (активація) рецептора в складі гормоно-рецепторного комплексу;

транслокація модифікованого гормоно-рецепторного комплексу в ядро;

взаємодія комплексу зі специфічними ділянками ДНК хромати нового комплексу;

активація специфічних генів;

транскрипція мРНК;

синтез ферментних білків, що реалізують біологічні ефекти гормону (ефект тироксину).

Тиреоїдні гормони. Аналізувати механізми прямого і зворотнього зв'язку.

Вплив Т3 та Т4 на метаболічні процеси: обмін вуглеводів, ліпідів, вітамінів.

Гіпертиреоз.

Гіпотиреоз.

Стероїдні гормони. Схема їх синтезу. Шляхи інактивації. Роль в організмі.

кортикостероїди: глюкокортикоїди (кортизол та ін.);

мінералокортикоїди (альдостерон та інш.);

прогестагени (прогестерон);

естрогени (естрон, естрадіол);

андрогени (тестостерон, дигідротестостерон).

Практичні роботи


Завдання 1. Визначити йодвмісні гормони (тироксин, Т3 та Т4) в біологічних рідинах.

Принцип методу. Гормони щитовидної залози (тироксин, трийодтиронін) містять в своєму складі йод. В процесі їх лужного гідролізу (кип'ятіння з КНСОз) утворюється йодид калію (КІО3). Йод легко витісняється з йодиду калію при дії на нього йодату калію (KІ) в кислому середовищі згідно рівнянню:

КІО3 + 5KІ + 3H2SО4 → 3І2 + 3K2SO4 + H2O

Йод, який виділяється, дає синє забарвлення з крохмалем:

І2 + крохмаль → синє забарвлення

^ Хід роботи. До 1 мл лужного гідролізату гормонів щитовидної залози додають сірчану кислоту до кислої реакції на лакмус, 4 краплі 1 % розчину крохмалю і 5 крапель 2 % розчину йодату калію. З'являється синє забарвлення. За результатами проведеного експерименту зробити висновки.


^ Teмa заняття № 6 Дослідження гормональної регуляції метаболізму та клітинних функцій.


Цілі заняття:

Трактувати механізми дії та особливості синтезу і секреції гормонів залоз

внутрішньої секреції.

Пояснити роль гіпоталамуса у взаємодії вищих відділів центральної нервової системи та залоз внутрішньої секреції.

Охарактеризувати гормони гіпоталамуса, визначити їх роль у секреторній активності гіпофіза.

Зробити висновки про роль гормонів гіпофізу у функціонуванні

периферичних ендокринних залоз.

Трактувати патології, пов'язані з порушенням синтезу та секреції гормонів.

Провести якісні реакції на вміст гормонів в біорідинах (кров, сеча).


Теоретичні питання

Гормони гіпоталамуса:

ліберини (соматоліберин, тиреоліберин, гонадоліберин. кортиколіберин, фолліліберин, пролактоліберин, меланоліберин);

статини (соматостатин; пролактостатин; меланостатин).

Гормони передньої частини гіпофізу (аденогіпофізу):

група гормону росту:

СТГ, соматомедини;

Пролактин;

Хоріонічний соматотропні.

група тропних гормонів:

тиреотропний гормон;

гонадотропні гормони (фолікулостимулюючий, лютеїнізуючий, хоріонічний гонадотропін).

група проопіомеланокортину:

АКТГ;

ліпотропний гормон;

ендорфіни;

меланоцитостимулюючий гормон.

Гормони задньої частки гіпофіза (нейрогіпофіза). їх вплив на гладенькі м'язи та водний баланс організму:

вазопресин;

окситоцин.

Гормони підшлункової залози:

інсулін (структура, біосинтез, роль в обміні вуглеводів);

глюкагон:

Гормони шлунково-кишкового тракту:

гастрин;

холецистокінін;

секретин.

Біогенні аміни:

катехоламіни (адреналін, норадреналін, дофамін);

індоламіни (серотонін, мелатонін);

гістамін (біологічна дія).

Ейкозаноїди: простагландини, тромбоксани.


Практичні роботи


Завдання 1. Провести якісну реакцію на вміст в крові похідних амінокислот - адреналіну та норадреналіну (катехоламінів) - гормонів мозкової речовини наднирників (реакція з хлоридом заліза (III).

^ Принцип методу. Адреналін (метиламіноетанолпірокатехін) - гормон мозкової речовини наднирників - дає реакції, характерні для пірокатехінів. З іонами заліза (III) він утворює сполуку фенолятного типу - смарагдово-зеленого кольору. При подальшому додаванні лугу (NaOH), утворюється адренохром вишнево-червоного кольору.

Адреналін легко окислюється на повітрі, внаслідок чого розчин набуває червоного забарвлення. Характерною реакцією на виявлення адреналіну є також реакція з діазореактивом (суміш розчинів сульфанілової кислоти та нітрату натрію), що супроводжується появою червоного забарвлення.

^ Хід роботи. В пробірку вносять 10 крапель 0,1 %-го розчину адреналіну і додають 1 краплю 1 %-го розчину FeCl3. З'являється смарагдово-зелене забарвлення. До отриманого розчину вносять 1 краплю лугу (NaOH) - з'являється вишнево-червоне забарвлення.

За результатами проведеного експерименту зробити висновок.


Завдання 2. Виявити в сечі 17-кетостероїди - метаболіти гормонів кори наднирників і статевих залоз (реакція з м-динітробензолом).

^ Принцип методу. Поняття „17-кетостероїди" об'єднує стероїди, що містять карбонільну групу біля сімнадцятого атома вуглецю. Це метаболіти стероїдних гормонів кори наднирників та статевих залоз. 17-кетостероїди в досліджуваних розчинах виявляють за допомогою м-динітробензолу. Продукт конденсації 17-кетостероїдів з м-динітробензолом у лужному середовищі дає фіолетово-рожеве забарвлення. Інтенсивність забарвлення пропорційна кількості 17-кетостероїдів у сечі, що може бути використано для їх кількісного визначення.

^ Хід роботи. В пробірку вносять 1 мл сечі, 5 крапель 30 %-го розчину NaOH, 5 крапель 2 %-го розчину м-динітробензолу. Суміш в пробірці перемішують скляною паличкою. Через 2-3 хв. при наявності 17-кетдстороїдів з'являється фіолетово-рожеве забарвлення.

За результатами проведеного експерименту зробити висновок.

В нормі екскреція 17-кетостероїдів у чоловіків складає 44,5 ± 2,3 мкмоль за добу (12,8 ± 0,8 мг за добу), у жінок - 36,8 ± 2,4 мкмоль за добу (10,6 ± 0,7 мг за добу).

^ Клініко-діагностичне значення. Максимальну екскрецію 17-кетостероїдів у чоловіків та жінок спостерігають у 25-річному віці, після чого починається поступове їх зниження.

При стресах кількість 17-кетостероїдів у крові та сечі зростає.

В залежності від типу патології гіпо- чи гіперфункції надниркових залоз змінюється вміст кетостероїдів. Зокрема, при хворобі Аддісона (гіпофункція), гіпофізарному карликовому рості, гіпотиреозі, важких хворобах печінки (цироз) екскреція 17-кетостероїдів зменшується. На противагу цьому, при пухлинах наднирникових залоз (синдром Гценка-Кушинга) спостерігається підвищений вміст 17-кетостероїдів в сечі.

Паралельне визначення виісту вільних 17-кетостероїдів в плазмі крові та сечі дає можливість оцінити функціональний стан кіркової речовини надниркових залоз.

Про функціональний стан статевих залоз роблять висновок по вимірюванню добової екскреції тестостерону - найбільш активного андрогену, який утворюється в організмі людини. Добова екскреція тестостерону у чоловіків віком 25-35 років становить у середньому 70 мкг на добу, у жінок - 8 мкг на добу.


^ Тема заняття № 7. Дослідження гормональної регуляції гомеостазу кальцію та фосфатів в організмі.


Цілі заняття:


Характеризувати гормональний статус організму за показниками кальцій-фосфатного обміну.

Пояснити сукупну регулюючу дію гормонів - паратгормону, кальцитоніну та сполуки гормонального типу дії - кальцитріолу на вміст кальцію і фосфатів в плазмі крові.

Проаналізувати особливості розподілу кальцію в організмі (загальна кількість в організмі, розподіл в клітинах, форми кальцію в плазмі крові).

Зробити висновки про роль остеобластів та остео^иіастів в контролі кальцієвого і фосфатного гомеостазу.

Пояснити гіпер- та гіпокальціємічні ефекти та механізми дії паратгормону, кальцитріолу та кальцитоніну.

Аналізувати основні порушення кальцієвого гомеостазу.

Провести якісні реакції на вміст кальцію і фосфатів в крові.



Теоретичні питання


Вміст кальцію в організмі, його розподіл на внутрішньоклітинний та позаклітинний.

Внутрішньоклітинна локалізація та функції кальцію.

Кальцій плазми крові, його три основні молекулярні форми:

іонізований кальцій;

кальцій, зв'язаний з білками;

кальцій у вигляді слабо дисоціюючих солей з аніонами органічних та неорганічних кислот.

Гомеостаз кальцію в організмі:

роль остеобластів та остеокластів в регуляції кальцієвого гомеостазу;

абсорбція та реабсорбція кальцію і фосфатів в тонкому кишечнику;

роль нирок в реабсорбції кальцію і фосфатів.

Паратгормон (гіперкальціємічний гормон), будова та вплив на обмін кальцію і фосфатів в тканинах:

у кістковій тканині;

в нирках;

у кишечнику.

Кальцитонін (гіпокальціємічний гормон): будова, біологічні функції. ч|

Кальцитріол (1,25-дигідроксихолекальциферол): будова, біосинтез, біологічні функції.

Порушення кальцієвого гомеостазу:

остеопороз;

гіперпаратиреоз;

рахіт;

остеомаляція.


Практичні роботи


Завдання 1. Провести якісну реакцію на вміст кальцію в плазмі крові (реакція з оксалатом амонію).

Хід роботи. В три пробірки внести по 1 мл плазми крові проб. № 1, № 2, № 3. Проба № 1 містить плазму крові здорової людини. В кожну з пробірок внести по 1 мл насиченогр розчину щавлевокислого амонію (оксалат амонію). Спостерігати за помутнінням розчину та випаданням білого осаду щавелевокислбго кальцію. За ступенем помутніння розчину і кількістю утвореного осаду зробити висновки про вміст кальцію в пробах, а також про гормональний статус організму.


Завдання 2. Провести якісну реакцію на вміст фосфатів в плазмі крові (реакція з молібденовокислим амонієм).

^ Хід роботи. В три пробірки внести по 1 мл плазми крові проб. № 1, № 2, № 3. Проба № 1 містить плазму крові здорової людини. В кожну з пробірок внести по 2 мл молібденового реактиву (молібденовокислого амонію) і прокип'ятити декілька хвилин. Розчин жовтіє і при охолоджені утворюється жовтий осад фосфо-молібдато амонію. За кількістю утвореного осаду зробити висновки про вміст фосфатів в пробах.


Змістовий модуль 16. Біохімія харчування людини. Вітаміни як компоненти харчування.


Тема заняття № 12. Механізми перетравлення поживних речовин в травному тракті.


Цілі заняття:

Трактувати фізіологічні потреби та енергетичну цінність основних поживних речовин - складових компонентів харчування людини: білків, вуглеводів, ліпідів та незамінних компонентів: вітамінів, мікроелементів.

Пояснювати біохімічні механізми ферментативних процесів травлення та надходження до тканин складових компонентів нутрієнтів при розщепленні білків, вуглеводів і ліпідів.

Пояснювати біохімічні механізми виникнення основних патологічних процесів, спадкових та набутих ензимопатій травлення в шлунку та кішківнику.


Теоретичні питання


Компоненти харчування людини, потреби організму в поживних сполуках.

Загальна характеристика перетравлення поживних речовин.

Біохімічні механізми перетравлення білків:

ферменти перетравлення білків в окремих відділах травного каналу.

Біохімічні механізми перетравлення вуглеводів:

ферменти перетравлення вуглеводів в окремих відділах травного каналу.

Біохімічні механізми перетравлення ліпідів: