Руководство к практическим занятиям по биохимии (стр. 6 )

Большинство витаминов являются предшественниками коферментов, а некоторые из витаминов выполняют сигнальные функции (ретиноевая кислота выполняет функции ростового фактора).

Витамины участвуют в обмене веществ как в качестве коферментов – непосредственных участников ферментативных реакций (витамины группы B, витамин РР), так и в виде регуляторов отдельных процессов (витамины С, А, Е, К, D).

Основным источником витаминов являются пищевые продукты растительного и животного происхождения, и лишь некоторые из них (фолиевая кислота, биотин, витамин К) способны синтезироваться микрофлорой кишечника.

Суточная потребность человека в витаминах зависит от возраста, пола и физиологического состояния организма (период беременности и кормления, физические нагрузки). Животные в зависимости от строения желудочно-кишечного тракта испытывают разную потребность в витаминах. Так, жвачные животные в отличие от многастричных животных менее чувствительны к недостатку витаминов группы В, поскольку у них в рубце активно идёт их микробный синтез. При стрессах для многих животных возрастает потребность в витамине С.

Признаки гипо - и авитаминозов у человека и животных также различаются, а суточная потребность в витамине определяется не массой животного, а зависит от видовой принадлежности животного, сезонности, возраста и других факторов.

Определение витаминов в продуктах питания, микробиологических средах, а также стандартизация препаратов витаминов представляют большой практический интерес. В данном практикуме предложена методика оценки содержания витамина С в картофеле.

Вопросы для внеаудиторной теоретической работы по разделу:

1) Жирорастворимые витамины.

Витамины группы А. Строение, источники витамина А. Биологическая роль витамина А. 

Витамины группы D. Провитамины D2  и D3: эргостерин, 7-дегидрохолестерин. Участие витамина D в регуляции обмена  кальция и фосфора. Роль витамина D и кальцитриола в обмене веществ.

Витамины группы К. Источники витамина К. Участие витамина К в свертывании крови.

Витамины группы Е. Строение и источники витамина Е. Биологическая роль витамина Е.

2) Водорастворимые витамины.

Витамин В1. — тиамин. Химическое строение. Биологическая роль витамина В1 и значение его кофермента ТПФ в обмене веществ. Потребность животных в витамине В1.

Витамин В2 — рибофлавин. Химическое строение. Распространение в пищевых продуктах. Биологическая роль витамина В2. Его участие в синтезе коферментов (ФАД, ФМН). Потребность в витамине В2 у животных.

Витамин В3 – пантотеновая кислота. Участие пантотеновой кислоты в структуре кофермента А. Биологическая роль витамина В3.

Витамин В6 – пиридоксин. Химическое строение. Авитаминоз В6 у животных и птиц. Биологическая роль витамина В6 и его участие в образовании коферментов (пиридоксальфосфата и пиридоксаминфосфата).

Витамин РР – никотиновая кислота и никотинамид (ниацин). Биологическая роль никотинамида и его участие в образовании коферментов НАД+ и НАДФ+.

Витамин С, биотин, фолиевая кислота. Природные источники. Биологическая роль этих витаминов.

Занятие 7.

7.1 Семинар «Витамины и коферменты»

1.Вопросы, требующие однозначного ответа «да» (+) или «нет» (-).

Каротин является предшественником витамина А. Витамины Е и К представляют собой производные стеринов. Кобальт входит в состав витамина В12. Биотин (витамин Н) участвует в фиксации двуокиси углерода ферментами. В состав флавинмононуклеотида (ФМН) входит витамин В2. Участвует ли витамин К в процессе свертывания крови? Известны ли антивитамины В1? Входит ли витамин В6 в состав кофермента А? Участвует ли фолиевая кислота в синтезе пуриновых нуклеотидов? Известна ли точно суточная потребность витамина К для животных?

2.Вопросы с выборочным ответом

В окислительно-восстановительных реакциях не участвует витамин: РР B2 A H C

При недостатке витамина D у взрослого человека развивается: склероз рахит цинга остеопороз пеллагра

7.2. Лабораторная работа «Количественное определение витамина С в картофеле».

Витамин С (аскорбиновая кислота) представляет собой г-лактон 2,3-дегидрогулоновой кислоты:

Витамин С синтезируется многими животными из глюкозы в печени и почках, Такой способностью не обладает человек, приматы, морские свинки, некоторые птицы  и рыбы, которые вынуждены получать аскорбиновую кислоту с растительной пищей. Дефицит витамина С у человека проявляется в форме цинги (скорбута), следствием которой могут быть атрофия соединительных тканей, расстройство системы кроветворения, выпадение зубов. Недостаток витамина С в кормах сельскохозяйственных животных при стрессах и инфекционных заболеваниях вызывает специфические изменения костной и хрящевой ткани, снижение веса, геморрагические явления; у телят возникают некрозы мышц, у поросят - анемия.

В качестве сильного восстановителя витамин С принимает участие в реакциях гидроксилирования аминокислот лизина и пролина, необходимых в синтезе коллагена, необходим в синтезе гормонов коры надпочечников (катехоламинов) и желчных кислот, принимает участие в обмене триптофана и окислительном распаде тирозина и гемоглобина в тканях.

Аскорбиновая кислота является антиоксидантом и вкусовой добавкой, поэтому часто добавляется во многие напитки и пищевые продукты.

Суточная потребность в аскорбиновой кислоте у человека составляет не менее 60 мг. У птиц добавление к рациону 50 мг витамина в сутки повышает яйценоскость.

Цель работы

Определить процентное содержание витамина С (аскорбиновой кислоты) в картофеле (в молодом картофеле содержание витамина С составляет 0,02 - 0,04 %, а в старом – 0,005 – 0,010 %).

Принцип метода

Титрование витамина С (аскорбиновой кислоты) раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола, имеющим тёмно-синюю окраску в кислой среде, до получения розовой восстановленной формы последнего. Другие легко окисляемые вещества, например глутатион, цистеин, мешают определению аскорбиновой кислоты.

Химизм реакции

натриевая соль   (розовая в кислой среде)

Выполнение работы

Навеску картофеля 2 г тщательно растирают в ступке с 3-5 мл 2% раствора НСl, затем количественно (ополаскивая дистиллированной водой) переносят содержимое ступки в колбу. Титруют из бюретки 0,001 М раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола до появления розового окрашивания, не исчезающего в течение 30 с.

1 мл титрованного 0,001 М раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола соответствует 0,088 мг аскорбиновой кислоты (относительная молекулярная масса аскорбиновой кислоты 176, а грамм-эквивалент – 88 г). При расчёте на 100 г вещества необходимо учитывать количество исследуемого материала.

Пример

На титрование 2 г гомогената картофеля пошло 1,25 мл 0,001 М 2,6-дихлорфенолиндофенола. Содержание аскорбиновой кислоты в 2 г гомогената составляет:

0,088 мг. 1,25 = 0,11 мг аскорбиновой кислоты

а в 100 г картофеля содержится:

0,11 мг. 50 = 5,5 мг аскорбиновой кислоты (0,0055%)

Выводы

Занятие 8.

Коллоквиум II по теме: «Ферменты и витамины»

Вопросы, для самостоятельной подготовки

Классификация ферментов. Примеры ферментов каждого класса. Общие свойства ферментов: термолабильность, зависимость от pH, температуры, специфичность действия ферментов. Ферменты, определение. Простые и сложные ферменты. Активные и аллостерические центры ферментов. Регуляция действия ферментов. Ферменты. Определение активности. Единицы активности. Ингибирование ферментов, неспецифическое и специфическое ингибирование, обратимое и необратимое. Конкурентное и неконкурентное. Понятие о ферментах и коферментах. Связь коферментов с витаминами. Специфичность действия ферментов. Типы специфичности. Влияние концентрации субстрата на активность ферментов. Понятие о константе Михаэлиса. Витамины, классификация витаминов. Биологическая роль витаминов. Жирорастворимые витамины А, D, E, K. Витамин PP (антипеллагрический) витамин. Биологическая роль. Витамин B1 (антиневритный) – тиамин. Биологическая роль. Витамин В2 (витамин роста) – рибофлавин. Биологическая роль. Витамин В3 (антидерматитный) – пантотеновая кислота. Биологическая роль. Витамин В6 (антидерматитный) – пиридоксин. Акродиния. Биологическая роль. Витамин С (антискорбутный) – аскорбиновая кислота. Биологическая роль.

Варианты письменной части коллоквиума

Вариант 1.

Общие свойства ферментов: термолабильность, рН-зависимость, специфичность. Изоферменты и их значение для энзимодиагностики. Биологическая роль витамина A.  Написать формулу кофермента витамина B1

  и показать его участие в обменных процессах

Вариант 2.

Зависимость между концентрацией субстрата и скоростью ферментативных реакций. Понятие о константе Михаэлиса. Типы ингибирования ферментов: конкурентное и неконкурентное ингибирование. Биологическая роль витамина K. Написать формулу кофермента витамина B3 и показать его участие в обменных процессах. .

Вариант 3.

Классификация ферментов, характеристика каждого класса ферментов (примеры). Понятие об активных центрах ферментов: каталитические и регуляторные центры. Аллостерические эффекторы. Активаторы и ингибиторы ферментов. Биологическая роль витамина E. Написать формулу кофермента витамина B6 и показать его участие в обменных процессах для

Вариант 4.

Зависимость между концентрацией субстрата и скоростью ферментативных реакций. Понятие о константе Михаэлиса. Примеры использования ферментов в ветеринарии. Биологическая роль витамина D. Написать формулу кофермента витамина B2 и показать его участие в обменных процессах.

Варианты заданий на компьютерном тестировании

Инструкция к тесту: Выбрать все правильные ответы

K классу оксидоредуктаз не относится фермент: каталаза пероксидаза амилаза аскорбатоксидаза лактатдегидрогеназа
Перенос электронов от одного вещества к другому осуществляют: оксидоредуктазы трансферазы гидролазы лиазы лигазы
Фермент амилаза относится к оксидоредуктазам гидролазам лиазам синтетазам изомеразам
Смесь ферментов нельзя разделить: высаливанием диализом гель-фильтрацией электрофорезом ионообменной хроматографией
Константа Михаэлиса (Кm ) – это концентрация субстрата [S], при которой скорость ферментативной реакции v: равна 0 равна 1 максимальна (vмакс.) равна  Ѕ от максимальной скорости превышает vмакс.
Причиной гиповитаминоза могут быть: недостаток витамина в пище нарушение транспорта витамина нарушение синтеза кофермента генетические дефекты апофермента все вышеперечисленные  обстоятельства
Витамин, необходимый для переноса атомов водорода: тиамин рибофлавин фолиевая кислота кобаламин биотин
В состав ФМН входит витамин: В1 В2 В3 В6 В12
Витамины, участвующие в свертывании крови: А В С Е К 
Витамин С не синтезируется в организме: человека собаки коровы лошади свиньи
Фермент каталаза относится к: оксиредуктазам трансферазам гидролазам лиазам изомеразам
В активном центре фермента не может связывать: субстрат продукт кофермент конкурентный ингибитор аллостерический эффектор
Кофермент присоединяется к апоферменту: минимум в трех точках всегда в активном центре разнообразными химическими связями либо прочно, либо непрочно всеми перечисленными способами
Специфичность действия холофермента определяется: характером витамина углеводными молекулами, присоединенными к белку апоферментом коферментом всеми вышеперечисленными факторами
Общее число субъединиц в лактатдегидрогеназе: две три четыре шесть восемь
Витамин, необходимый для переноса аминогрупп: пиридоксин рибофлавин тиамин аскорбат никотинамид
НАД+ и  НАДФ+ - коферментные формы витамина: Р PP К С В3 
Неспецифическое (неизбирательное) ингибирование всех ферментов наблюдается под действием: избытка субстрата аналогов субстрата аналогов кофермента аллостерических эффекторов нагревания
Полиневрит развивается при недостаточности витамина: А В1 В6 РР В3
Акродиния – заболевание связанное с недостаточностью витамина: В1 В2 В3 РР В6
К какому классу относится фермент фосфопируват-гидратаза (енолаза КФ 4.2.1.11): трансферазы гидролазы лиазы изомеразы лигазы
К классу оксидоредуктаз не относится фермент: каталаза пероксидаза холинэстераза аскорбатоксидаза лактатдегидрогеназа
Специфичность сложных ферментов определяется: коферментом апоферментом аллостерическим эффектором витамином всеми вышеперечисленными факторами
Конкурентные ингибиторы: повышают Кm фермента понижают Кm фермента повышают Vmax понижают Vmax не изменяют Кm и Vmax
Коферментом лактатдегидрогеназы является: ТПФ пиридоксальфосфат биотин НАД фолиевая кислота
Кофермент, присоединяющий всегда только один атом водорода при окислении субстрата: ФАД ФМН НАДФ+ ТПФ пиридоксальфосфат
При недостатке витамина РР у человека развивается: склероз рахит пеллагра цинга бери - бери
ФАД и ФМН -  коферментные формы витамина: В1 В2 В3 В6 В12 
В состав кофермента А входит витамин: В1 В2 В3 В6 В12
В рубце жвачных животных не синтезируется витамин: В1 В2 А В12 В6
В активный центр фермента не входит: субстратсвязывающий участок каталитический участок металл кофермент аллостерический эффектор
Фермент, не относящийся к гидролазам: амилаза трипсин каталаза холинэстераза пепсин
Каталитической активностью обладает: инсулин гемоглобин казеин пепсин кератин
Коферментом аминотрансфераз служит: ФАД ТПФ ПФ биотин КоА
Конкурентное ингибирование снимается: повышением температуры добавлением продукта  реакции избытком субстрата ионами тяжелых металлов другим ингибитором
Витамин, содержащий в своей молекуле атом металла: тиамин биотин кобаламин пиридоксин рибофлавин
Витамин,  входящий в состав кофермента НАДФ: тиамин биотин рибофлавин ниацин (РР) пиридоксин
Витамин Е представляет собой: холекальциферол ретинол эргокальциферол токоферол диметилнафтохинон
В реакциях карбоксилирования участвуют витамины: тиамин биотин пиридоксин ретинол токоферол
При недостаточности какого витамина наблюдается у животных остеомаляция? А D Е В1 К

Ответы к тестам: