Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО
Белгородская государственная сельскохозяйственная академия
А. Н. Федосова, А. А. Шапошников,
Н. Г. Габрук, Е. А. Кузьмина
ПРАКТИКУМ
ПО ФИЗИЧЕСКОЙ,
коллоидной и
БИОЛОГИЧЕСКОЙ
химии
Белгород 2009
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО
Белгородская государственная сельскохозяйственная академия
А. Н. Федосова, А. А. Шапошников,
Н. Г. Габрук, Е. А. Кузьмина
ПРАКТИКУМ
ПО ФИЗИЧЕСКОЙ,
коллоидной и
БИОЛОГИЧЕСКОЙ
химии
Белгород 2009
УДК 577.1+541.1(075.8)
ББК 28.072 Я 73
ФЗЗ
А. Н. Федосова, А. А. Шапошников, Н. А. Габрук, Е. А. Кузьмина.
Практикум по физической, коллоидной и биологической химии.
- Белгород: изд-во БелГСХА, 2008. - 199 с.
Рецензенты:
Г. Ф. Рыжкова, доктор биологических наук, заведующая кафедрой
органической и биологической химии Курской государственной сельско-
хозяйственной академии
А. И. Везенцев, доктор технических наук, профессор, заведующий
кафедрой органической, физической и коллоидной химии Белгородского
государственного университета
Рекомендовано
Учебно-методическим объединением высших учебных заведений Рос-
сийской Федерации по образованию в области зоотехнии и ветеринарии в
качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности «Зоотехния» и «Ветеринария»
Практикум содержит теоретическую часть по изучаемым темам,
принципы физико-химических и биохимических методов анализов, описа-
ние методик работ, выполняемых студентами на лабораторных занятиях,
приведены контрольные вопросы, ситуационные задачи и примеры тесто-
вых заданий для контроля знаний. Учебно-методическое пособие соответ-
ствует требованиям программы по дисциплине «Биологическая, физиче-
ская и коллоидная химия» специальностей 11400 - Зоотехния и 110801 -
Ветеринария. Практикум составлен в форме рабочей тетради, позволяю-
щей использовать его для индивидуальной работы.
© Белгородская государственная сельскохозяйственная академия 2009
2
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АДФ (ADP)	аденозиндифосфат
АМФ (АМР)	аденозинмонофосфат
ц-АМФ (с-АМР)	циклический аденозин-3 ',5'-монофосфат
АТФ (АТР)	аденозинтрифосфат
АЦ (АС)	аденил атцикл аза
ВЖК	высшие жирные кислоты
ГАМК	гамма-аминомасляная кислота
ц-ГМФ(с-ОМР)	циклический гуанозин-3 ’,5'-монофосфат
ДАГ	диаацилгицерины
ДНК (DNA)	дезоксирибонуклеиновая кислота
ИЭТ (pJ)	изоэлектрическая точка белка
ИЭС	изоэлектрическое состояние белка
КоА (СоА)	кофермент (коэнзим) А
ККФК	кальцийказеинфосфатный комплекс
ЛДГ (LDH)	лактатдегидрогеназа
ЛЖК	летучие жирные кислоты
МАГ	моноацилглицерины
ME	международная единица активности фермента
НАД* (NAD+)	никотинам идадениндинуклеотид
НАДФ+ (NADH)	никотинам идадениндинуклеотидфосфат
НК	нуклеиновые кислоты
ПАВ	поверхностно-активные вещества
ПВК	пировиноградная кислота (пируват)
ПФ	пиридоксинфосфат
РНК (RNA)	рибонуклеиновая кислота
ТАГ	триацилглицерин
ТПФ	тиаминпирофосфат
УДФГК	уридин-5-дифосфоглюкуроновая кислота
ФАД (FAD)	флавинадениндинуклеотид
ФМН (FMN)	флавинмононуклеитид
ФАФС	З-фосфоаденозин-5-фосфосульфат
ХМ	хиломикроны
хс	холестерол (холестерин)
цнс	центральная нервная система
цтк	цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)
ЩУК	щавелево-уксусная кислота (оксалоацетат)
нь	гемоглобин
ньо2	оксигемоглобин
Км	константа Михаэлиса
Утах	максимальная скорость
Pt	протеин(белок)
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................................................8
Правила безопасной работы в лаборатории химии..............................9
Действия при несчастном случае............................................10
Тема I. РЕАКЦИЯ СРЕДЫ ВОДНЫХ СИСТЕМ. МЕТОДЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ pH. ВИДЫ КИСЛОТНОСТИ........................ 11
Опыт 1. Колориметрический и потенциометрический методы
определения pH..................................................................................... ...... 14
Опыт 2. Определение общей, активной и резервной кислотности......17
Контрольные вопросы.......................................................19
Тема II. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА...................................20
Опыт 1. Приготовление буферного раствора и расчет его pH.........25
Опыт 2. Действие кислот и щелочей на буферные смеси..............25
ОпытЗ. Влияние разбавления водой на pH буферной смеси. ......27
Опыт 4. Буферная ёмкость и влияние разбавления водой на
буферную ёмкость............................................. ...27
Контрольные вопросы.......................................................28
Тема III. КОЛЛОИДНО-ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ.
КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ (ЗОЛИ)........................................30
Опыт 1. Получение гидрозоля хлорида серебра......................38
Опыт 2. Получение гидрозоля серы.........................     ...39
ОпытЗ Получение гидрозоля гидроксида железа.................... .40
Опыт 4. Получение гидрозоля берлинской лазури................... 41
Опыт 5. Определение знака заряда коллоида................   .....42
Опыт 6. Коагуляция коллоидных растворов электролитами....43
Контрольные вопросы...............................................44
Тема IV. РАСТВОРЫ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИ-
НЕНИЙ. КОЛЛОИДНЫЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ.........................45
Опыт 1. Получение раствора желатина и образование т еля..48
Опыт 2. Коллоидная защита.................................  .....50
Опыт 3. Образование геля и местное набухание желатина под
действием кислоты... ... .............................          .51
Опыт 4. Очистка белка методом диализа................ .	...52
Опыт 5. Определение изоэлектрической точки белка.................53
Опыт 6. Обратимая и необратимая денатурация белков...............56
а)	. Высаливание белков.........................................57
б)	. Осаждение белков спиртом и ацегоном ..................    .58
в)	. Осаждение белков ионами тяжелых металлов...................59
Контрольные вопросы.......................................................60
Тема V. ФЕРМЕНТЫ..........................................................62
Опыт 1 Термолабильность ферментов ......................          66
4
Опыт 2 Влияние реакции среды (pH) на активность ферментов..67
Опыт 3 Влияние активаторов и ингибиторов.. .............68
Опыт 4. Специфичность ферментов. ................       69
Опыт 5. Определение активности каталазы крови.	.......71
Опыт 6. Влияние температурной обработки молока на активность
пероксидазы (проба на пастеризацию).................... 71
Химическая часть к лабораторной работе.............  ...72
Контрольные вопросы.............................................74
Тема VI. ВИТАМИНЫ...............................................75
Часть 1. Жирорастворимые витамины...............................78
Витамин А (антиксерофтальмический). Каротины............79
Опыт I. Качественные реакции на витамин А с концентрированной
серной кислотой.............................      ......80
Витамин D (кальциферол, антирахитический)...............81
Опыт 2. Качественная реакция на виз ам ин D с концентрированной
серной кислотой.............. ......... ............. . 82
Витамин Е (токоферол, антистерильный)...................83
Опыт 3. Качественные реакции па витамин Е. ...........  84
Часть 2. Водорастворимые витамины...............................85
Витамин В, (тиамин, антиневритный)......................85
Опыт 4. Качественная реакция на витамин В, с диазореактивом.... ...87
Витамин В2 (рибофлавин, витамин роста)..................88
Опыт 5 Реакция восстановления витамина В?	. .	.	89
Витамин В5 (РР, никотинамид, антипеллагрический)........89
Опыт 6. Качественная реакция па витамин Bs с ацетатом меди-91
Витамин В6 (пиридоксин, антидерматитный)...................91
Опыт 7. Качественная реакция на пиридоксин с хлоридом железа (III) 92
Витамин С (аскорбиновая кислота, антицинготный)............93
Опыт 8. Качественная реакция на аскорбиновую кислоту.	94
Опыт 9. Количественное определение витамина С в кормах методом
йодометрического титрования.............................95
Витамин Р (биофлавоноиды, капилляроукрепляющий)............97
Опыт 10 Качественные реакции на витамин Р.............  97
а)	. Реакция витамина Р с хлоридом железа (III)........ 97
б)	. Реакция окисления витамина Р раствором йода......  98
Контрольные вопросы.............................................99
Т ЕМА VII. ГОРМОНЫ.............................................100
Инсулин................................................104
Опыт 1. Биуретовая реакция инсулина....................105
Опыт 2. Реакция Фоля на серосодержащие аминокислоты... 106
Адреналин..............................................106
Опыт 3 Реакция окисления адреналина йодом............. 107
Опыт 4. Реакция адреналина с хлоридом железа (III).....108
Тироксин.............................................. 109
Опыт 5 Обнаружение йода в тироксине . ..	..... ............111
5
Контрольные вопросы..............................................112
Тема VIII. ПРОСТЫЕ БЕЛКИ.........................................113
Часть 1. Белки пищи (корма). Баланс азота. Переваривание
белков в желудочно-кишечном тракте...............................113
Опыт 1. Определение pH и соляной кислоты в желудочном соке... 119
Опыт 2. Количественное определение обшей кислотности и
соляной кислоты в желудочном соке...................... 120
Часть 2. Процессы катаболизма и анаболизма белков................122
Опыт 2 Определение концентрации общего белка в сыворотке
крови рефрактометрическим методом.......................125
Опыт 3. Определение концентрации общего белка в сыворотке
крови колориметрическим методом по биуретовой	реакции.. 127
Контрольные вопросы..............................................130
Тема IX. СЛОЖНЫЕ БЕЛКИ...........................................131
Иу клеопротеины.........................................131
Опыт I Получение нуклеопротеина из дрожжей .............132
Опыт 2. Гидролиз нуклеопротеина.........................132
Обнаружение простого белка..............................133
Обнаружение ортофосфорной кислоты.......................134
Обнаружение пуриновых оснований....................... .135
Обнаружение пентоз .................................... 135
Фосфопротеины...........................................137
Опыт 3 Выделение казеина методом кислотной коагуляции...138
Опыт 4 Качественная оценка биологической ценности казеина.139
Биуретовая реакция казеина.... .........................139
Ксантопротсиновая реакция...	... 140
Реакция Фоля па серосодержащие аминокислоты..	 141
Открытие ортофосфорной кислоты в казеине............... 142
Гликопротеины...........................................142
Опы т 5. Выделение муцина из слюны. Биуретовая реакция и
качественная реакция на углеводный компонент в муциие. .143
Контрольные вопросы..............................................144
Тема X.	УГЛЕВОДЫ................................................145
Часть 1. Основные углеводы пищи (корма). Переваривание и
всасывание углеводов.............................................145
Крахмал.................................................147
Опыт 1. Ферментативный гидролиз крахмала гликозидазами
поджелудочной железы.......	 148
Сахароза................................................149
Опыт 2. Ферментативный гидролиз сахарозы................150
Лактоза (молочный сахар)................................151
Опыт 3. Определение массовой доли лактозы в молоке
рефрактометрическим методом............................ 151
6
Часть 2. Содержание глюкозы в крови и регуляция углеводного
обмена...................................................153
Опыт 4. Фотометрический глюкооксидазный метод определения
концентрации глюкозы в сыворотке крови.........  155
Часть 3. Биосинтез и распад гликогена ...................158
Опыт 5. Выделение гликогена из печени трихлоруксусной
кислотой.....................................    158
Контрольные вопросы......................................159
ТемаХ!. ЛИПИДЫ...........................................161
Часть 1. Характеристика липидов пищи.....................161
Опыт I Растворимость липидов...................  162
Опыт 2. Йодное число липидов.....................163
Часть 2. Переваривание липидов пищи..................    165
Опыт 3. Эмульгирование липидов.................  168
Опыт 4. Гидролиз глицеридов молочного жира липазой и роль
желчи в этом процессе............................169
Часть 3. Функции, классификация и некоторые аспекты обмена
внутриклеточных липидов..........................171
Опыт 5. Выделение холестерола Цветные реакции на холестерол ... 176
а) Реакция с концентрированной серной..........  177
б) Реакция со смесью формалина и серной кислоты___178
Контрольные вопросы......................................178
СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Названия и обозначения аминокислот, входящих в состав
белков...............................................180
Классификация аминокислот по функциональным группам ...Л 81
Заменимые и незаменимые аминокислоты для человека....181
Структурные формулы и физические характеристики
аминокислот, входящих в состав белков ...............182
Другие важнейшие аминокислоты, содержащиеся
в растениях, организме человека и животных...........185
Аминокислоты как лекарственные препараты.............186
Биологические функции белков.........................186
Белки характерные для любой клетки...................188
Специфические белки растений.........................189
Специфичные белки человека и животных................189
Основные физико-химические показатели жиров и масел...191
Характеристика отдельных растительных масел..........191
Средний химический состав организма человека
и сельскохозяйственных животных......................193
ЛИТЕРАТУРА...........................................194
МЕТОДИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ
РЕАКТИВОВ И ПРЕПАРАТОВ...............................195
7
ВВЕДЕНИЕ
Государственный стандарт высшего профессионального образования
ориентирован на активацию роли студента в учебном процессе путём уве-
личения его самостоятельной и творческой работы. Лабораторный практи-
кум — одна из форм такой деятельности.
Учебно-методическое пособие по физической, коллоидной и биологи-
ческой химии подготовлено на кафедре химии Белгородской государст-
венной сельскохозяйственной академии с участием кафедры биохимии и
фармакологии Белгородского государственного университета, является ло-
гическим дополнением к лекционному курсу. Предназначено для студен-
тов изучающих физическую, коллоидную и биологическую химию как
единую дисциплину с небольшим количеством лекционных часов.
Пособие содержит лабораторный практикум, справочные материалы и
методики приготовления необходимых реактивов.
Лабораторный практикум настоящего пособия оригинален по содер-
жанию, постановке целей и задач эксперимента. Введены элементы учеб-
но-исследовательской работы студентов. Студенты получают индивиду-
альные задания, требующие самостоятельного решения поставленных за-
дач и глубокого освоения теоретического материала. Включены опыты,
имеющие биологическую значимость или практическое значение в области
ветеринарной медицины, зоотехнии и переработки продукции животно-
водства. Практикум составлен в форме, позволяющей использовать его для
индивидуальной работы и экономить время на оформление работ.
Учебно-методическое пособие включает одиннадцать тем, которые
необходимы для понимания взаимосвязи биологических процессов в орга-
низме. В каждой из них имеется теоретическая часть, описание методик
физико-химических и биохимических методов анализа, отведено место для
оформления визуальных наблюдений, количественных расчетов, выводов и
уравнений реакций. В конце темы приведены контрольные вопросы и приме-
ры тестовых заданий, позволяющие оценить степень усвоения материала.
В приложении приведены справочные материалы, необходимые для
выполнения лабораторных работ и подготовки к контрольным работам, а
также методики приготовления специфичных реактивов.
Надеемся, что издание предлагаемого пособия, поможет студенту ус-
пешно подготовиться к зачету и экзамену; освоить современные методы
анализа, приборы и оборудование, используемые при проведении исследо-
ваний, научит осуществлять подбор биохимических методов анализа для
решения конкретных профессиональных задач.
8
Правила безопасной работы в лаборатории
Приступая к работе в химической лаборатории, студент должен
внимательно изучить и строго соблюдать следующие правила:
1.	К экспериментальной работе допускаются студенты только при
наличии спецодежды (халата).
2.	На рабочем месте не должно быть посторонних предметов.
3.	Приступая к выполнению работы, следует знать свойства ис-
пользуемых веществ (токсичность, огнеопасность и др.).
4.	Химические вещества нельзя брать руками, пробовать на вкус,
выносить из лаборатории.
5.	Запрещено использование реактивов без этикеток.
6.	Не следует выливать избыток реактивов из пробирок, колб,
стаканов обратно в склянки.
7.	Будьте осторожны в обращении с концентрированными рас-
творами кислот, щелочей, огнеопасными и ядовитыми вещест-
вами. Эти вещества отмеряют специальными дозаторами (ав-
томатические пипетки, мерные цилиндры и др.)
8.	При работе с концентрированными кислотами и щелочами
следует помнить, что, попадая на кожу человека, они вызыва-
ют тяжелые ожоги. Поэтому работать с этими веществами не-
обходимо в защитных очках и резиновых фартуках.
9.	Наливать и насыпать реактивы следует только над столом.
10.	При разбавлении кислот необходимо осторожно, небольшими
порциями, прибавлять кислоту к воде (или спирту), а не на-
оборот.
11.	Все опыты с ядовитыми, летучими и сильно пахнущими веще-
ствами следует проводить в вытяжном шкафу.
12.	Определяя вещество по запаху, нельзя делать глубокий вдох,
следует направлять к себе газ или пар движением кисти руки.
13.	При нагревании жидкости с осадком надо быть осторожным,
так как жидкость может выплеснуть из сосуда на руки и лицо.
14.	Пробирки с жидкостью при нагревании следует держать на-
клонно, отверстием в сторону от себя и от соседей.
15.	Необходимо соблюдать правила работы с электроприборами.
Запрещается без разрешения преподавателя включать электро-
приборы, оставлять их без присмотра и оставлять включенны-
ми по окончании работы на них.
16.	Закончив работу, следует вымыть использованную посуду и
навести порядок на рабочем месте, затем сдать его дежурному.
17.	Дежурный обязан сдать лабораторию в образцовом порядке
лаборанту и после этого покинуть лабораторию.
9
Действия при несчастном случае
1.	В случае воспламенения веществ, следует выключить электрона-
гревательные приборы и быстро принять меры к тушению огня.
2.	При возгорании растворимых в воде веществ хорошим средст-
вом тушения является вода.
3.	При возгорании веществ нерастворимых в воде пламя рекомен-
дуется накрывать асбестовым покрывалом или использовать ог-
нетушитель.
4.	При термических ожогах (огнем, паром, горячими предметами)
следует обработать место ожога 96%-ным этиловым спиртом, за-
тем приложить к обожжённому месту примочку из 2...3%-ного
раствора питьевой соды.
5.	При ожоге кислотами - промыть участок кожи проточной водой
и сделать компресс из 2...3%-ного раствора питьевой соды.
6.	При ожогах щелочами пораженный участок промыть, затем об-
работать 2-5%-ным раствором борной или уксусной кислоты.
7.	При попадании кислоты или щелочи в глаза необходимо их про-
мыть большим количеством воды в течение 10-30 мин, затем, в
случае ожога кислотой - 2...3%-ным раствором питьевой соды, а
при ожоге щелочью — 2%-ным раствором борной кислоты.
8.	В случае ожога полости рта кислотой (или щелочью) следует
промыть рот слабым раствором питьевой соды (или борной ки-
слоты).
Примечание:
Началу лабораторного практикума предшествует инструктаж препо-
давателя по технике безопасной работы в химической лаборатории, кото-
рый фиксируется под личную роспись студента в журнале по технике
безопасности кафедры химии.
10
Тема I. Реакция среды водных систем.
Методы определения pH. Виды кислотности
Вода играет исключительно важную роль в жизни организма. В вод-
ной среде, протекают все биохимические процессы. Она выполняет раз-
личные функции, в том числе, является растворителем для многих ве-
ществ.
Реакцию среды водных растворов различают: нейтральная, кислая,
щелочная. В основу характеристики реакции среды положено ионное
произведение воды (Кв):
Кв = [FT] - [ОН"] = 10“14 (моль2/л2 при 25°С)
Ионным произведением воды (Кв) называется произведение концен-
траций ионов водорода и гидроксид-ионов. Ионное произведение воды
практически является величиной постоянной и не зависит от природы рас-
твора. Кв зависит от температуры, при повышении температуры Кв возрас-
тает, так как процесс диссоциации воды - эндотермический.
Реакцию среды можно характеризовать как концентрацией ионов во-
дорода, так и концентрацией ионов гидроксила, поскольку эти сомножите-
ли сопряжены друг с другом. Например, если
[Н*] = 10'9 моль/л, то [ОН-] = 10 |4/10‘9 = 10'5 моль/л. На практике ре-
акцию среды чаще характеризуют концентрацией ионов водорода ([Н+] или
Сн+). Этот символ Л. Михаэлис (1905 г.) назвал водородным числом.
В нейтральной среде концентрация ионов водорода равна концен-
трации гидроксид-ионов: [Н+] = [Of Г]. Следовательно, в нейтральной сре-
де [Н*| = 10-7 моль/л. В кислой среде концентрация ионов водорода
больше концентрации гидроксид-ионов. Следовательно, в кислой среде
[Н1] > 10“7 моль/л. Тогда в щелочной среде, [Н+] < 1(Г7 моль/л.
На практике реакцию среды водных растворов выражают обычно не
концентрацией ионов [Н1], а условным показателем, который называют
водородный показатель или pH.
Водородный показатель (pH) - величина, численно равная отрица-
тельному десятичному логарифму от концентрации водородных ионов,
выраженной в моль/л (моль/дм3).
рН = - 1g [Н+|
Показатель водородных ионов (pH) как условное отражение концен-
трации [Н+] был предложен Зеренсеном (1909 г.).
В нейтральных растворах: [Н ] = 10-7 моль/л (моль/дм3), следователь-
но. pH = -lg 1 О*7 = -(- 7) = 7
В кислых растворах:
[Hb]> IO’7 моль/л,то есть IO”6, 10“5, 10"*, 10“3, IO'2, Ю"1, 10°,
что соответствует pH 6,	5,	4,	3,	2,	1,	0
11
В щелочных растворах:
[Н *] < 10-7 моль/л, то есть	10-8, 10-9,	Ю-10, 10~", 10-12,	10-13,	10-14,	что
соответствует pH	8,	9,	10,	11,	12,	13,	14
Тогда логарифмическая форма ионного произведения воды имеет
вид: 1g [Н+] + 1g [ОН-] = 1g 10-14, то есть pH + рОН = 14.
Для биологических процессов важно знать и пользоваться такими по-
нятиями как сильно кислая, средне кислая, слабокислая среда, а также
сильно щелочная, средне щелочная и слабощелочная среда. Эти понятия
более наглядно отражает шкала pH. Весь диапазон шкалы pH от 0 до 14.
Задание. Укажите на шкале pH и выделите на ней указанные зоны
Кислая среда
0
------------------------Щелочная среда ।
7	14
Нейтральная
Роль pH в биологических процессах
Уникальным свойством живых организмов является кислотно-
основной гомеостаз - постоянство pH, как биологических жидкостей, так и
тканей органов. Значение pH крови человека равно 7,3...7,4, смещение зна-
чения pH крови в кислую область, от указанных границ, называется ацидо-
зом, а в щелочную область — алкалозом. При отклонении pH крови на т 0,4
pH организм погибает. У животных значение pH крови зависит от вида:
корова - 7 ,4...7,5; лошадь - 7,2...7,6; свинья - 7,85—7,95. Значение pH
органов и тканей в норме обычно соответствует pH крови.
Реакция среды биологических жидкостей организма, зависит от вида
жидкости. В таблице ниже представлены значения pH некоторых биологи-
ческих жидкостей человека:
Биологическая жидкость	pH (норма)	Обратите внимание!
Слюна	6,8-7,2	pH мочи и пота колеблется
Желудочный сок	1,5...1,8	в широких пределах:
Сок поджелудочной железы	7,8-8,4	моча 4,8...7,5;
Женское молоко	6,7...6,9	пот 3,8...6,5
Специфика происходящих в тканях биохимических процессов зависит
от значения pH среды. Например, пепсин желудочного сока при pH
1,5...2,0 расщепляет белок пищи, при pH выше 4,0, наоборот, из аминокис-
лот он синтезирует белок. По значению pH среды можно судить о характе-
ре процессов, протекающих в организме.
12
Значение pH не менее значимо в технической биохимии (хлебопече-
ние, производство молочных и мясных изделий, чая, табака, выделка кож,
и др.), где также необходимо создавать определенную реакцию среды (pH),
чтобы обеспечить правильное течение ферментативных процессов.
Методы определения pH среды водных систем
Самым точным методом определения pH является расчетный, но он
мало приемлем для биологических объектов, поскольку количественный и
качественный состав этих объектов непрерывно изменяется. Для биологи-
ческих систем обычно используют два экспериментальных метода: коло-
риметрический и потенциометрический.
Колориметрический метод. В его основе лежит изменение окраски
универсального индикатора, помещенного в исследуемую смесь, и после-
дующее сравнение этой окраски с эталоном к этому индикатору.
Универсальный индикатор - смесь нескольких различных индикато-
ров, каждый из них изменяет окраску в определенной зоне pH среды. В ре-
зультате действия универсального индикатора изменяется окраска на про-
тяжении всей шкалы pH (эталон окраски). Этот метод прост в исполнении,
но недостаточно точный. Точность метода.
Потенциометрический или электрохимический метод. Более точ-
ный, но требуется специальный прибор (pH-метр, иономер, потенциометр).
Метод основан на измерении разности потенциалов двух электродов, по-
мещенных в анализируемый раствор. Один из этих электродов (электрод
сравнения) в процессе измерения имеет постоянный потенциал, а потенци-
ал второго (электрод измерения) зависит от величины ГН*] в анализируе-
мом растворе.
Потенциал электрода измерения относительно электрода сравнения
измеряется pH-метром, показывающая шкала которого 1радуирована в
единицах pH. Электрохимический метод определения водородного показа-
теля называют методом pH-метрии. Точность метода.
При работе с pH-метром необходимо выполнять определенные пра-
вила:
•	Перед работой с прибором следует познакомиться с инструкци-
ей, прилагаемой к прибору.
•	Включить прибор в сеть 220 В. При этом на передней панели
прибора появляется сигнал.
•	Перед каждым погружением электродов в анализируемый рас-
твор их необходимо тщательно промыть дистиллированной во-
дой и удалить с них избыток воды фильтровальной бумагой.
•	Измерить значение pH, после чего выключить прибор, а
электроды промыть и погрузить в дистиллированную воду.
13
Рисунок датчика pH-метра (главная часть при-
бора):
1 - штатив; 2,4 - кронштейны;
3	— стакан с раствором; 5 — термометр;
6	- держатель; 7 - электроды;
8	— автоматический температурный компенсатор;
9	- поворотный столик;
10	- зажимной винт
Опыт 1. Колориметрический и потенциометрический
методы определения pH
Задание. Для анализа выданы растворы веществ без этике-
ток (соляная кислота, гидроксид натрия, гидрокарбонат натрия и вода)
Определив значение pH среды этих растворов, проведите идентификацию
веществ.
Действие	Задание
В стаканчик с исследуемым раство- ром опустите полоску бумажного универсального индикатора. Оформи- те наблюдаемый эффект. Затем, со- блюдая правила работы на приборе, определите значение pH этого раство- ра электрометрическим методом на рН-метре	Укажите цвет универсального индикатора и значение pH по эталону. Определите pH раствора с по- мощью рН-метра. Полученные результаты све- дите в общую таблицу
Таблица полученных результатов:
№ п/п	Колориметрический метод		Значение pH электрометриче- ским методом на рН-метре	Формула вещества
	цвет универсаль- ного индикатора	pH по эталону		
1				
2				
3				।
4				
14
Напишите уравнения реакций диссоциации перечисленных веществ.
Отразите реакцию гидролиза для гидрокарбоната натрия.
1.____________________________________________________________________
2.____________________________________________________________________
3.	__
4.________________________	
Выводы (укажите реакцию среды исследуемых веществ, сравнивая со
шкалой pH)____________________________________________________________
Биологическое значение исследуемых веществ:
1.	Вода (Н2О). Является обязательным спутником жизни, средой, без
которой не возможна жизнь живой клетки. Резкое нарушение водного ба-
ланса клеток быстро приводит к их гибели Содержание воды в теле чело-
века и животных колеблется в зависимости от возраста и других факторов
от 50 до 75% от общей массы. Однако в клетках различных органов со-
держание воды неодинаково. В большинстве тканей воды 65...70%, а в
крови и почках её содержание превышает 80%. Низкое содержание воды в
жировой ткани (10%) связано с неспособностью жира удерживать воду.
Биологические функции воды: _________
2.	Соляная кислота (НС1). Синтешруется слизистой оболочкой сте-
нок желудка, содержится в желудочном соке. Выполняет ряд функций,
связанных с перевариванием белка и костей, поступающих с пищей.
Биологические функции соляной кислоты:
3.	Гидрокарбонат натрия (NaHCO3). Синтезируется слюнными же-
лезами и слизистой оболочкой стенок кишечника. Создает оптимальный
15
уровень pH среды для работы ферментов, расщепляющих углеводы, лили
ды и белки пищи в кишечнике.
4.	Гидроксид натрия (NaOH). Образуется при гидролизе гидрокар-
боната натрия, гидроксид-ионы нейтрализуют кислотную среду в ротовой
полости и кишечном тракте и, таким образом, поддерживается определен-
ный уровень pH слюны и кишечного сока.
Виды кислотности
В растворах кислот различают общую, активную и потенциальную
(резервную) кислотность.
Общая кислотность характеризует концентрацию кислоты в рас-
творе. При титровании любой кислоты щелочью гидроксид-ионы посте-
пенно нейтрализуется весь кислотный водород кислоты, превращаясь в во-
ду. Общую или титруемую кислотность определяют методом титрования.
Она не зависит от силы кислоты (от способности к диссоциации) и отражу
ет концентрацию кислоты в единице объема раствора, выражается в моль/л
(моль/дм3).
Активная кислотность характеризует концентрацию свободных ио-
нов водорода (точнее ионов гидроксония, Н3О') в растворе кислоты. Ак -
тивная кислотность зависит от степени диссоциации кислоты. Её опреде-
ляют методом измерения pH в растворе кислоты и далее вычисляют кон-
центрацию свободных ионов водорода в моль/л (моль/дм3) по формуле
[Н+] = 10 рН
Резервная кислотность концентрация недиссоциированных молекул
кислоты в растворе. Резервная (потенциальная) кислотность представляв
собой «потенциальный запас или резерв» кислотного водорода, входящею
в структуру недиссоциированных молекул кислоты. Она определяется по
разности между общей и активной кислотностью.
Все виды кислотности наглядно видно на примере уксусной кислоты:
Общая кислотность
[сн3 - соон J = [ сн3 - соо ]
Резервная
1
+
Активная
Примечание По аналогии с растворами слабых кислот в растворах
слабых оснований можно различать общую, активную и потенциапьную
щелочность.
16
Опыт 2. Определение общей, активной и резервной
кислотности
Задание. Для анализа используйте разбавленные растворы уксусной
и соляной кислот (одинаковой концентрации) Определите общую, актив-
ную и резервную кислотность. Сделайте вывод о влиянии силы кислоты на
общую, активную и резервную кислотность.
Обработку результатов анализа проведите по формулам:
УщхС(ш)
Общая (титруемая) кислотность: С(к) = —	’ где:
СМ - общая (титруемая) кислотность, моль/л;
У(щ) - объем щелочи, пошедшей на титрование кислоты, мл;
С(щ) - концентрация молярного эквивалента щелочи, моль/л;
У(к) - объем кислоты взятой для титрования, мл
Действие
Общая (титруемая) кислотность:
в коническую колбу отмерьте задан-
ный объем кислоты, внесите 2...3 кап-
ли фенолфталеина и титруйте из бю-
ретки 0,1М раствором гидроксида на-
трия до слабо-розовой окраски. Вы-
мойте колбу водой и повторите титро-
вание для каждой кислоты не менее
шух раз (если разница в результатах
не превышает допустимую погреш-
ность).
Активная кислотность: с помощью
универсального индикатора определи-
те pl l растворов кислот
__ Задание 
Для определения титруемой
кислотности указанных кислот
отмеряйте:
V(K-Tbi) = мл
Результаты титрований и
расчетов запишите в таблицу
Запишите цвет универсаль-
ного индикатора и значение pH
растворов по эталону
Результаты титрований и расчет титруемой (общей) кислотности:
1 1	Раствор 1	кислоты	Объем 0,1 М NaOH на титрование, Ущ (мл)			Расчет титруемой кислотности, Ск (моль/л)
	1	2	среднее	
на				
СНзСООН				
17
Активная кислотность: [Н] ~ 1О'рН, моль/л
Результаты определения активной кислотности:
Соляная кислота (НС1)			Уксусная кислота (СН3СООН)		
цвет универсального индикатора	pH по эталону	[HJ	цвет универсального индикатора	pH по эталону	[Н+]
					
Резервная кислотность: Срезерв. = С (к) - [Н ], моль/л
I. Резервная кислотность (моль/л):
соляная кислота Срезерв. =
уксусная кислота Срезерв. =
Полученные результаты по видам кислотности сведите в общую таб-
лицу и сделайте вывод о влиянии силы кислоты на общую, активную и ре-
зервную кислотность:
Раствор КИСЛОТЫ	Виды кислотности, моль/л			Расчет массовой доли резервной кислотно- сти в общей, %
	титруемая (общая )_	активная	резервная	
НС1				
СНуСООН				
Выводы (влияние силы кислоты на общую, активную и резервную кислот-
ность)
18
Контрольные вопросы
1.	Ионное произведение воды (Кв). Значение [Н*] в нейтральной,
кислой и щелочной средах водных растворов.
2.	Что называется pH? Взаимосвязь между |Н] и pH.
3.	Какими методами и как можно определить значение pH?
4.	Биологическое значение pH. Понятие об ацидозе и алкалозе.
5.	Вычислить концензрапию ионов [Н+] или [ОН], при pH = X.
6.	Вычислить pH, если [Н ] = 10'* моль/л.
7.	Вычислить pH, если [ОН ] = 10х моль/л.
8.	Вычислите [Н ] следующих биологических жидкостей:
а) нот (pH 3,8); б) слюна (pH 6,7); в) кровь (pH 7,4)
9.	Дайте определение понятиям общая, активная и резервная ки-
слотность кислот.
)0. Влияние силы кислоты на общую, активную и резервную ки-
слотность.
И. Как практически определить общую, активную и резервную
кислотность?
12.	Примеры тестовых заданий:
а)	. Дополните (внесите номер и цифру).
Ионное произведение воды равно	(молы'л)
Варианты ответа: 1) 10 7, 2) 10 '° , 3) 10 14 , 4) 10 15
б)	. Установите соответствие (укажите цифру и букву)
Между водородным показателем (pH) и реакцией среды вод-
ных растворов
1.	рН 0...2	А.	слабощелочная
2.	pH = 5...6	В.	сильнокислая
3.	pH = 7...8	С.	слабокислая
4.	pH = 1 1..12	D.	сил ьнощелочная
Ответ___________________________________________
б). Установите соответствие (укажите цифру и букву)
Между концентрацией ионов водорода и реакцией среды
водных растворов		А.	слабощелочная
1.	[Н ] = 10"		
2.	[Н+] = 106	В.	сильнокислая
3.	[Н+] = 10 s	С.	слабокислая
4.	|Н*] = ю-2	D.	сильнощелочная
Ответ
19
Тема II. Буферные системы и их свойства
Каждый физиологический процесс в биологических системах проте-
кает при определенном значении pH среды. Отклонение pH от оптималь-
ного значения вызывает нарушение физиологического процесса или пол-
ное его прекращение. Например, кровь человека в норме имеет pH 7,3...7.4
и отклонение от этого значения на ± 0,4 pH приводит к легальному исхо-
ду. В кровь из клеток органов и тканей непрерывно поступают ионы водо-
рода [Н+]. Постоянство pH крови обеспечивается совместным действием
ряда физико-химических и физиологических механизмов, из которых
главная роль принадлежит буферным системам.
Буферными системами называют растворы, которые устойчиво со-
храняют постоянство pH среды при добавлении к ним определенных коли
честв сильных кислот или щелочей, а также при разбавлении их водой
Буферные системы способны связывать как ионы [Н*], так и [ОН]
ионы в недиссоциированную форму, и поэтому способны сохранять по-
стоянство pH среды. Чаще буферные системы являются двухкомпонент-
ными, где одно вещество связывает ионы [Н4], а другое - [ОН ], и только
белки, обладая амфотерными свойствами, могут связывать и те и другие
ионы, стабилизируя pH среды. По составу различают четыре вида буфер-
ных систем:
1)	кислотные, состоят из слабой кислоты и Na4 или К4 соли этой ки-
слоты:
СН3СООН + CHjCOONa
(ацетатный)
Н2СО3 + NaHCO3
(бикарбонатный)
2)	основные, состоят из слабого основания и соли этого основания с
сильной кислотой:
NH4OH + NH4C1 (аммиачный буфер)
3)	солевые, состоят из смеси одно- и двузамещенных солей много-
основных кислот. Биологическое значение имеют буферные сис-
темы:
4)
NaH2PO4 + Na2HPO4	NaHzZit + Na2HZit
(фосфатный)	(цитратный)
5)	белковые. Состав белковых (Pt - протеин) буферных систем в
общем виде имеет вид:
20
Белок - кислота (Pt - СООН) + белок - соль (Pt - COONa)
Н2СО,
NaHCO3
3) NaH2PO4
’ Na,HPO4
Необходимо отметить, что на практике иногда используют смешанно-
го типа буферные системы, включая анионы различных слабых кислот, на-
пример, фосфатно-цитратный буфер: Na2HPO4 + С6Н8О7 (Zit)
Буферные системы крови
В процессе жизнедеятельности человека и животных в кровь непре-
рывно выделяется большое количество ионов водорода. Постоянство зна-
чения pH обеспечивают буферные системы крови.
Различают буферные системы плазмы крови и эритроцитов, сходство
и различие отражено ниже.
Плазма:
I	Белок -СООН (кислота)
20	Белок -COONа (соль)
1	Органические кислоты
4	Na -соли кислот
Эритроциты:
ДСО, 1	К112РО4	1 Гемоглобин - кислота (Н-НЬ)
' К.НСО3 20	’ К2НРО4 4 Гемоглобин - соль (К -НЬ)
Оксигемоглобин - кислота (И -НЬО,)	Органические кислоты
4)-----------------------------: - 5) -------------------
Оксигемоглобин - соль (К -11ЬО2)	К -соли кислот
Если принять буферной ёмкость крови за 100, то массовые доли
отельных буферных систем распределяются следующим образом:
бикарбонатная 7%; фосфатная 1%;
белковая система сыворотки крови - 10%;
гемоглобиновая и оксигемоглобиновая - 82%.
Расчетный метод определения pH буферных систем
Вывод формулы для расчета концентрации ионов водорода и pH при-
веден на примере ацетатной буферной системы, состоящей из смеси ук-
сусной кислоты и ацетата натрия.
В водной среде компоненты буферной системы подвергаются элек-
тролитической диссоциации:
СН, - СООН СН3 - COO" + Н' Слабый электролит
СН3 - COONa —> СН3 - COO’ + Na+ Сильный электролит
21
Согласно закону действующих масс, константу диссоциации слабого
электролита (уксусной кислоты) можно записать:
[07,000 ] [/Г]
[СН,СС)ОН] ’	1 7
где К— константа диссоциации кислоты
.. ,	, [СН,СООН]	.
Из формулы (1), находим	coo-j (2)
Уксусная кислота как слабый электролит, имеет низкую степень
электролитической диссоциации, поэтому в растворе преобладают ее не-
диссоциированные молекулы. Натриевая соль уксусной кислоты (ацетат
натрия), напротив, практически полностью диссоциирует в водных раство-
рах. В смеси накапливается большое количество ацетат-ионов, что резко
понижает диссоциацию уксусной кислоты (принцип Ле-Шателье). В ре-
зультате концентрация недиссоциированных молекул уксусной кислоты
практически равна концентрации кислоты, определяемой обычными мето-
дами аналитической химии. Тогда формулу (2) можно преобразовать:
=	(3)
[соль]
Константа электролитической диссоциации кислоты при данных ус-
ловиях величина постоянная, поэтому значение концентрации водородных
ионов и pH будут определяться отношением концентраций кислоты и соли,
взятых для приготовления буферной смеси.
Из уравнения (3) следует, что концентрация водородных ионов бу-
ферных растворов в буферной системе прямо пропорциональна концен-
трации кислоты и обратно пропорциональна содержанию соли.
Концентрация [Н ] зависит не от абсолютного значения концентра-
ции кислоты и соли, а от отношения массовой доли кислоты и соли в бу-
ферной системе.
Применяя такие же рассуждения, для буферной системы основного
типа уравнение будет иметь вид:
[ОН ] =	(4)
[соль]
Механизм работы буферных систем
Механизм работы буферных систем, который обеспечивает постоян-
ство pH среды, при добавлении к ним определенных количеств сильных
кислот, щелочей или воды, приведен на примере ацетатной буферной сис-
темы, состоящей из смеси СН3 СООН и СН3 - COONa.
При добавлении сильной минеральной кислоты идет обменная реак-
ция солевого компонента буферной смеси с этой кислотой:
22
СН3 - COONa + НС1 -> NaCl + CH3 -COOH
В краткой ионной форме уравнение имеет вид:
СН3-СОО' + Н+ -» СН3 -СООН
В результате реакции между ацетатом натрия и соляной кислотой со-
ляная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой уксусной
кислоты. Увеличение концентрации уксусной кислоты в небольшой степе-
ни понижает степень её диссоциации, но практически pH буферной систе-
мы не изменяется.
При добавлении к буферной системе небольшого количества щелочи,
гидроксид-ионы щелочи нейтрализуются кислотой буферной смеси, пре-
вращаясь в молекулы воды, и pH среды не изменяется. Уравнение реак-
ции:
СН3-СООН + NaOH -> Н2О т СН3 - COONa
В краткой ионной форме уравнение имеет вид:
СН3 -СООН + ОН' -> Н2О T СН3-СОО
При разбавлении водой сохраняется постоянство pH, поскольку вода
не изменяет соотношение между компонентами буферной системы.
Буферные системы сохраняют постоянство pH при условии, что коли-
чество добавляемой к ним сильной кислота или основания не превышает
определенной предельной величины (буферной ёмкости).
Буферная ёмкость
Концентрационный предел, в котором буферная система сохраняет
свое действие, называется буферной емкостью. Буферную емкость обо-
значают «/?» и различают по кислоте (Вк) и по щелочи (Вщ).
Численное значение буферной емкости измеряется в моль-
эквивалентах сильной кислоты или щелочи, которое необходимо добавить
к 1 л буферной смеси, чтобы изменить pH на единицу.
Буферную емкость можно рассчитать по формуле:
Вк(щ) =
С (электролита)  V (электролита)  1 000
(5)
\РН -	' К(бу^)
где' С(электропита) - молярная концентрация эквивалента кислоты или
щелочи, моль/л (моль/дм3);
('(электролита) - объем добавленной кислоты или щелочи, мл;
{'(буф.) - объем буферного раствора, мл;
\pH-pH/i\ - разность pH по модулю между исходным значением во-
дородного показателя буферной системы и водородным
показателем после добавления кислоты или щелочи;
I 000 - пересчет буферной емкости на 1 л буферного раствора.
23
Из механизма работы буферных систем следует выводы:
•	количественная способность связывать сильные кислоты и щело-
чи зависит от концентрации исходных компонентов буферных
систем;
•	при разведении буферных систем водой буферная емкость сни-
жается пропорционально разведению, поскольку снижается кон-
центрация компонентов буферной смеси.
Задание. Приготовьте 30 мл буферной системы и изучите её свой-
ства. Состав буферной системы:
мл
мл______________________ Кд=-
По составу буферная система является типа.
Расчет значения pH приготовленной буферной системы:
PH = -lglH], где =
fCOAb]
Концентрацию кислоты и соли легко определить, зная их объем и
концентрацию молярного эквивалента по формуле:
[Ис-№]
Для приготовления буферных смесей обычно используют компоненты
одной концентрации, поэтому практическая расчетная формула принимает
Vk
вид:	[//*] = Кд —
Ус
Отразите технику расчета /Н ] и pH для приготовленной Вами бу-
ферной системы:
24
Опыт 1. Приготовление буферного раствора и расчет pH
Действие	Задание
В коническую колбу отмерьте не- обходимые компоненты буферной системы, смесь перемешайте. За- тем опустите в неё полоску бумаж- ного универсального индикатора и определите значение pH приготов-	Укажите цвет универсального инди- катора и значение pH раствора по эталону Расчетным методом уточните значе- ние pH буферной смеси Расчетное значение pH и сам буфер
ленной смеси	используйте в последующих опытах
Визуальные наблюдения:
Цвет универсального индикатора и значение pH по эталону
Расчетное значение pH
Опыт 2. Действие кислот и щелочей на буферные смеси
Действие
а)	Действие кислот. Приготовьте три
пробирки, отмерьте в них по 5 мл: в первую
- приготовленной буферной смеси, во вто-
рую - воды, в третью - 0,1 М NaOH. Опре-
делите в них значение pH универсальным
индикатором. Затем в пробирки прибавьте
по 1 мл 0,1 М раствора НС1. Смесь в про-
бирках перемешайте и снова определите
значение pH универсальным индикатором
б)	Действие щелочей. Приготовьте
снова три пробирки, отмерьте в них снова
по 5 мл: в первую - приготовленной бу-
ферной смеси, во вторую - воды, в третью
- 0,1 М НС1. Затем в пробирки прибавьте по
1 мл 0,1 М раствора NaOH. Смесь в про-
бирках перемешайте и определите значение
pH универсальным индикатором
Задание
а)	Определите значение
pH в каждой пробирке до и
после добавления соляной
кислоты. Результаты запи-
шите в таблицу
б)	Запишите в таблицу
значение pH в пробирках по-
сле добавления в них гидро-
ксида натрия
25
Таблица визуальных наблюдений к опыту 1
Растворы	Исходное значение pH раствора	pH после добав- ления кислоты	- 1 		 " pH после добав- ления щелочи
Буферная смесь			
Вода			
Щелочь (NaOH)			
Кислота (НС1)			
Уравнения реакций взаимодействия соляной кислоты с буферной
смесью в молекулярной и краткой ионной форме:
Уравнения реакций взаимодействия гидроксида натрия с буферной
смесью в молекулярной и краткой ионной форме
Вывод по механизму действия буферных систем
Внимание'. Перед выполнением дальнейшей работы приготовьте из
Вашей буферной смеси в отдельных колбах по 20 мл разбавленных водой
буферных растворов в 2 и 4 раза (укажите разбавление).
Разбавление в 2 раза: Убуфера =	мл;	Уводы =	мл;
Разбавление в 4 раза:	Убуфера =	мл;	Уводы =	мл;
Примечание. Приготовленные разбавленные водой буферные рас-
творы используйте в опытах 3 и 4.
26
Опыт 3. Влияние разбавления водой на pH буферной смеси
Действие	Задание
Приготовьте три пробирки, ука- жите разбавление (0, 2, 4), отмерьте в них по 5 мл соответствующих буфер- ных растворов (неразбавленный и разбавленные в 2 и 4 раза). Добавьте во все пробирки по 2...3 капли жидко- го универсального индикатора 		Укажите цвет универсального индикатора в пробирках и сделай- те вывод о влиянии разбавления буферных систем водой на pH этих растворов. Вывод обоснуйте
Визуальные наблюдения_____
Вывод_______________________________________
Опыт 4. Буферная ёмкость и влияние разбавления водой
на буферную ёмкость
Буферную емкость можно определить двумя методами:
I) методом титрования буферной смеси щелочью — Bui (с индикато-
ром фенолфталеин) и кислотой - Вк (с индикатором конго красный);
2) потенциометрическим методом. Ведут точный учет количества ки-
слоты или щелочи, пошедшей на титрование до смещения pH бу-
ферной смеси (или любой биологической жидкости) на единицу.
Контроль изменения pH ведется с помощью рН-метра.
Задание. Определите влияние разбавления водой на буферную ём-
кость по щелочи методом титрования.
Действие	Задание
Для титрования приготовьте кониче- скую колбу. Отмерьте в неё 5 мл соот- ветствующего буферного раствора, до- бавьте 2...3 капли фенолфталеина и от- титруйте смесь 0,1 М раствором гид- роксида натрия до светло-малинового цвета. Для каждого буферного раствора (неразбавленного и разбавленных в 2 и 4 раза) проведите по два титрования	Полученные результаты тит- рования и расчет буферной ём- кости сведите в общую таблицу Сделайте вывод о влиянии разбавления буферных систем водой на буферную ёмкость
27
Результаты ти трования и буферная емкость (к опыту 4)
Буферная смесь	Объем 0,1 М NaOH на титро- вание, мл			Буферная ёмкость (Вщ). моль-экв/л
	1	2	среднее	
Исходная				
Разбавленная в 2 раза				
Разбавленная в 4 раза				
По приведенной ниже формуле рассчитайте буферную емкость по
щелочи исходной и разведенных водой буферных систем.
Расчет буферной емкости по щелочи проведите по формуле:
Кщ-Ущ 1000	. .
Д«/) = г—-----(моль-экв/л), где:
\рНн — рНк\  V(буф.)
Nut — молярная концентрация эквивалента NaOH, моль/л;
Ущ — объем NaOH, израсходованной на титрование буфера, мл;
рНн - расчетное значение; рНк = 9 (малиновый цвет фенолфталеина).
Полный расчет буферной ёмкости:
Вщ ( исходная) =
Вщ (разбавленная в 2 раза) ~
Вщ (разбавленная в 4 раза) =
Вывод_________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1.	Назначение, классификация и номенклатура буферных систем. Общая
характеристика буферных систем крови
2.	Механизм работы кислотных, основных и белковых буферных систем
при добавлении к ним небольших количеств НС 1 и КОН с уравне-
ниями реакций в молекулярной и ионной формах.
28
3.	Какие соли обладают буферным действием? Механизм работы соле-
вых буферных систем. Уравнения реакций с НС1 и NaOH в молеку-
лярной и ионной формах для фосфатной буферной смеси.
4.	Какой буферный раствор необходимо выбрать, чтобы создать pH
среды равным 4,8? Как приготовить буферный раствор с указанным
значением pH?
5.	Вычислить pH фосфатной буферной смеси, состоящей из 10 мл
КН2РО4 и 20 мл Na2HPO4 одинаковой концентрации. Константа элек-
тролитической диссоциации иона равна Н2РО4'= 1,54 • 10 7.
6.	Вычислить [Н*] и pH буферной смеси, состоящей из 5 мл молочной
кислоты и 15 мл лактата натрия одинаковой концентрации. Константа
диссоциации CH, - СН(ОН) - СООН равна 1,8 • 10 s.
7.	Буферная емкость и факторы на неё влияющие.
8.	Как экспериментально определяют буферную емкость?
9.	Вычислить буферную ёмкость мочи, если рН0 = 6,5, pH) = 7,9, на
титрование 5 мл мочи пошло 7,3 мл 0,1 М раствора NaOH.
10.	1 (очему при разбавлении водой pH буферных систем не изменяется, а
буферная емкость понижается пропорционально разбавлению?
11.	Как изменится pH и буферная емкость буферной системы при увели-
чении концентрации кислоты и соли в два раза?
12.	Примеры тестовых заданий:
а)	. Подчеркните единственно правильный ответ.
С каким соотношением компонентов ацетатный буфер, состоящий
из CHj-COOH + CHrCOONa. наиболее стойко сохраняет pH среды
при добавлении кислот и щелочей?
Варианты ответа 1/9;	1/1;	9/1.
б)	. Подчеркните единственный правильный ответ При разбавлении
буферной системы водой
1.	pH не изменяется, а буферная емкость уменьшается
2.	pH и буферная емкость уменьшаются
3.	pH и буферная емкость не изменяются
4.	pH уменьшается, буферная емкость увеличивается
в)	. Дополните текст (внесите номер и слово). Буферная емкость
буферных растворов зависит от
Варианты ответа:
1)	соотношения компонентов,
2)	концентрации исходных компонентов,
3)	от природы буферных систем
29
Тема III. Коллоидно-дисперсные системы.
Коллоидные растворы (золи)
Для классификации и характеристики дисперсных систем в коллоид-
ной химии используются такие понятия как степень дисперсности, дис-
персная фаза, дисперсионная среда.
Степень дисперсности (D). Величина D является обратной размеру
частиц дисперсной фазы (а):
D = — м
а
Дисперсная фаза - вещество, которое в раздробленном (дисперсном)
состоянии равномерно распределено в массе другого вещества.
Дисперсионная среда среда, в которой распределена дисперсная фаза.
Дисперсные системы по степени дисперсности делят на грубодис-
персные, коллоидно-дисперсные и молекулярно- или ионно-дисперсные.
Классификации и физическая характеристика дисперсных систем:
Дисперсные системы	□ (м”71)	а (м)	Характеристика частиц дисперсной фазы
Г рубодисперсные: суспензии, эмульсии, пены	> 10 7	> 10 7 > 100 нм	Не проходят через бумаж- ный фильтр и полупроницае- мые мембраны. Не обладают диффузией. Частицы видны в обычный микроскоп. Тер- модинамически неустойчи- вые, быстро расслаиваются
Коллоидно- дисперсные: гидрофобные (золи) и гидрофильные (растворы ВМС)	10'...109	10 Л.. 10 7 (1.. 100 нм)	Частицы задерживаются только ультрафильтрами и видны только в ультрамикро- скоп. Обладают слабой диф- фузией, имеют низкое осмо- тическое давление. Термоди- намическая устойчивость за- висит от природы коллоид- ной системы: золи - неустой- чивые системы., но при опре- деленных условиях могут длительно существовать без признаков коагуляции; рас- творы ВМС — устойчивые > системы, по природе это ис- । тинные растворы	|
30
Молекулярно- или ионно- дисперсные (истинные раство- ры)	> 1(Р“	< 10^	Проходят через любые фильтры. Имеют высокую скорость диффузии и диали- за. Не обнаруживаются ульт- рамикроскопом. Термодина- мически неограниченно ус- тойчивы (не коагулируют и не оседают)
Коллоидная химия изучает физико-химические свойства гетероген-
ных высокодисперсных систем и высокомолекулярных соединений в твер-
дом состоянии и в растворах, а также поверхностные процессы на гра-
нице раздела фаз.
По размеру частиц дисперсной фазы и по свойствам коллоидные сис-
темы занимают промежуточное положение между истинными растворами
низкомолекулярных веществ и грубодисперсными системами.
Коллоиды широко распространены в природе - это минералы, дра-
гоценные металлы, облака, туман, вода в природных водоемах. Коллоиды
играют важную роль в жизни организма - это кровь, плазма, лимфа, моло-
ко, животные и растительные ткани.
Важной характеристикой коллоидных систем является свойство
дисперсной фазы взаимодействовать с дисперсионной средой. По этому
признаку различают два типа коллоидов:
•частицы дисперсной фазы не взаимодействуют с дисперсионной сре-
дой, имеют вокруг себя только небольшую оболочку из молекул среды.
Такие коллоиды называют в общем виде лиофобными (от греческого слова
phobia ненависть) или гидрофобными, если дисперсионной средой явля-
ется вода Гидрофобные коллоиды принято называть коллоидными рас-
творами или золями.
•частицы дисперсной фазы взаимодействуют с дисперсионной средой
(обладают сродством к растворителю), они имеют большую оболочку из
молекул растворителя. Такие коллоиды в общем виде называют лиофиль-
ными (от греческого слова philia - любовь) или гидрофильными, если дис-
персионной средой является вода. Гидрофильными коллоидами являются
растворы высокомолекулярных веществ (растворы ВМС)
Примечание. Ввиду принципиальной разницы между коллоидными
растворами (золями) и растворами ВМС эти коллоидные системы в лабо-
раторном практикуме рассматриваются отдельно.
31
Коллоидные растворы (золи)
Ме тоды получения и очистки
Если растворы ВМС получают обычным растворением вещества в
воде, то при получении коллоидных растворов (золей) необходимо учиты-
вать следующие факторы:
•	степень дисперсности вещества должна соответствовать размеру
коллоидных частиц (10... 10 7 нм);
•	выбранные условия должны обеспечивать стабильность коллоидных
частиц в дисперсионной среде, то есть, необходим стабилизатор (электро-
лит), который на поверхности частиц образует двойной ионный слой и
гидратную оболочку;
•	дисперсная фаза должна быть в низкой концентрации и обладать ма-
лой растворимостью в дисперсионной среде;
•	необходима система очистки дисперсионной среды от посторонних
ионов, которая повышает устойчивость дисперсной фазы коллоидных рас-
творов.
Методы получения коллоидных растворов делят на две основные
группы: диспергирования и конденсации.
Методы диспергирования основаны на дроблении и измельчении
грубых частиц до частиц коллоидных размеров. К ним относятся механи-
ческие методы, ультразвуковой метод и метод пептизации. Механические
методы. С помощью шаровых или коллоидных мельниц вещество измель-
чается механически до частиц коллоидных размеров. Ультразвуковой ме-
тод предполагает диспергирование частиц под действием звуковой волны.
Метод пептизации — рыхлый осадок превращается в коллоидный раствор с
помощью пептизатора. Пептизаторами являются электролиты, способст-
вующие дезагрегации осадков.
Методы конденсации основаны на агрегации молекул нераствори-
мого вещества до образования частиц коллоидных размеров. Разнообразие
конденсационных методов отражено схемой:
32
Золи, полученные любым методом, содержат различные примеси, в
том числе и электролиты, которые образуются при получении коллоидных
систем. Для очистки золей используют методы диализа, электродиализа и
ультрафильтрации. Принцип работы диализатора показан на рисунке ниже.
Коллоидный раствор помещают
в правую часть 2 сосуда, отделен-
ную от левой части I мембраной 3.
Мембрана проницаема для молекул
и ионов, но задерживает частицы
дисперсной фазы. Примеси в про-
цессе диффузии из области большей
концентрации (правая часть сосуда)
переходят самопроизвольно в об-
ласть меньшей концентрации (левая
часть сосуда). Процесс очистки
идет быстрее, если внешний раствор
1 является проточным.
Скорость диализа коллоидных систем можно ускорить путем повы-
шения внешнего давления в диализаторе или под действием электрическо-
го тока. В первом случае процесс называют ультрафильтрацией, во вто-
ром — электродиализом. От примеси грубодисперсных частиц коллоидный
раствор очистить путем фильтрации через бумажный фильтр.
33
Коллоидные раст воры при очень низкой концентрации частиц дис-
персной фазы обычно ярко окрашены. Золи одного и того же вещества,
приготовленные разными способами, могут приобретать разную окраску в
зависимости от размера частиц, их структуры, формы и концентрации. На-
пример, золи золота с повышением дисперсности могут иметь окраску: си-
нюю, фиолетовую, ярко-красную. Красивая и яркая окраска рубинов,
изумрудов, сапфиров, топазов обусловлена содержанием в коллоидном со-
стоянии ничтожно малых примесей тяжелых металлов и их оксидов.
Строение коллоидных частиц
Коллоидная частица имеет более сложное строение, чем обычные мо-
лекулы. Она состоит из внутренней и наружной част.
Внутренняя часть называется ядром. Ядро составляет основную массу
коллоидной част ицы, состоит из огромного количества нейтральных моле-
кул нерастворимого вещества и представляет собой огромный кристалл с
большим запасом свободной поверхностной энергии.
Наружная часть коллоидной частицы имеет два слоя адсорбционный
и диффузный.
Адсорбционный слой плотно прилегает к ядру, состоит из двух видов
ионов — потенциалопределяющих и противоионов адсорбционного слоя.
Потенциалопределяющие ионы обеспечивают коллоидным частицам элек-
трический заряд. Противоионы адсорбционного слоя - это ионы прот иво-
положного знака, которые наиболее прочно связанны электростатическими
силами притяжения с ядром и образуют с ним единую фазу.
Диффузный слой состоит из противоионов, менее прочно связаны с
ядром и находятся в дисперсной среде. Диффузный слой пространственно
растянут, и препятствует сближению частиц в процессе броуновского
движения. Ядро вместе с адсорбционным и диффузным слоями называет-
ся мицеллой. В целом количество положительных и отрицательных зарядов
в мицелле одинаковое, то есть мицелла электронейтральная частица.
Устойчивость мицелл главным образом зависит от заряда гранулы.
Гранула — главная часть мицеллы, состоит из ядра, потенциалопреде-
ляющих ионов и противоионов адсорбционного слоя. Некомпенсирован-
ный заряд потенциалопределяющих ионов обеспечивает заряо гранулы, он
создает электрокинетический потенциал (% -потенциал), который явля-
ется главным фактором устойчивости золей.
Процесс образования мицеллы рассмотрен на примере положительно-
го золя хлорида серебра. Мицелла образуется в процессе реакции обмена
между разбавленными растворами нитрата серебра, взятого в избытке и
хлоридом натрия:
AgNO3 +NaCl = AgCl + NaNO3
34
В ходе реакции молекулы нерастворимого в воде вещества AgCI со-
единяются друг с другом, образуется кристалл (ядро). Избыток AgNO3
обеспечит появление двойного электрического слоя из ионов вокруг ядра.
В этом случае AgNO3 исполняет функцию стабилизатора:
AgNO3 Ag+ + NO3
За счет свободной поверхностной энергии ядро притягивает к себе
родственные ионы (Ag+), которые находятся в среде в избытке (правило
Пескова - Фаянса). Родственные ионы способны достраивать кристалличе-
скую решетку ядра, их называют потенциалопределяюирзми. они обеспе-
чивают ядру и грануле электрический заряд. Ядро, за счет появившегося
заряда и оставшихся адсорбционных сил, притягивает ионы противопо-
ложного знака, их называют противоионами (ионы NO3 '). Часть ионов
NO3 ' плотно удерживается ядром (противоионы адсорбционного слоя), а
остальные остаются в подвижном диффузном слое (противоионы диффуз-
ного слоя).
Формула мицеллы положительного золя хлорида серебра имеет вид:
____Ядро
1 I Адсорбционный слой Диффузный
слой [т [AgCl] nAg+ (п--х)ЛЮ3~] -xNO~
.	Гранула	.
Мицелла
Если изменить условия реакции получения золя, взяв в избытке
NaCI, то в этом случае получится отрицательный золь хлорида серебра.
AgNO3 + NaCI = AgCI + NaNO3
В избытке
Функцию стабилизатора выполняет хлорид натрия:
NaCI Na + Cl
Формула мицеллы отрицательного золя хлорида серебра имеет вид:
[т [AgClJnCl • (я-х)мс} ' -xNa
Примечание. Если концентрации нитрата серебра и хлорида натрия
равны, электрокинетический потенциал будет равен нулю, существование
золя не возможно.
35
Электрокинетические свойства коллоидных растворов
Частицы дисперсной фазы коллоидных растворов имеют электриче-
ский заряд и могут перемещаться под действием капиллярных сил и внеш-
него электрического поля постоянного направления.
Наличие и знак заряда коллоидных частиц лежит в основе методов
капиллярного анализа, электрофореза и электроосмоса.
Метод капиллярного анализа основан на способности отрицательно
заряженных золей перемещаться по фильтровальной бумаге, поскольку
волокна бумаги при смачивании водой и водными растворами заряжены
отрицательно. Частицы положительно заряженных золей адсорбируются
отрицательно заряженными волокнами бумаги и не движутся по ней.
Электрофорез — движение частиц дисперсной фазы в электрическом
поле к противоположно заряженному электроду. Направление движения
частиц зависит от заряда гранулы. Положительно заряженные частицы
дисперсной фазы движутся к катоду, а отрицательно заряженные — к ано-
ду. Скорость движения частиц пропорциональна величине £-потенциала и
напряжению на электродах. Скорость электрофореза понижается при уве-
личении размера коллоидных частиц.
Электроосмос - процесс аналогичный осмосу, происходит перемеще-
ние ионов дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной
фазы в электрическом поле.
Измерив скорость электрофореза или электроосмоса, можно опреде-
лить электрокинетический потенциал (£ -потенциал).
Для существования золя дзета-поте нциач (%-потенциал) должен
быть не менее критического значения 30. .40 мв.
Устойчивость и коагуляция коллоидных растворов
Для коллоидных растворов различают два вида устойчивости: седи-
ментационную (или кинетическую) и агрегативную.
Седиментационная устойчивость — способность молекул раствори-
теля препятствовать оседанию коллоидных частиц под действием стщы
тяжести. Главный фактор седиментационной устойчивости размер
частиц дисперсной фазы.
Агрегативная устойчивость — способность золя сохранять размер
частиц и их индивидуальность за счет сил отталкивания между одноимен-
но заряженными частицами дисперсной фазы. Главным фактором агрега-
тивной устойчивости является электрокинетический потенциал золя
( S, -потенциал).
При понижении агрегативной устойчивости происходит объединение
коллоидных частиц в агрегаты. Процесс укрупнения частиц дисперсной
фазы называют коагуляцией Различают скрытую и явную фазы коагуля-
36
ции. Скрытая фаза коагуляции внешне проявляется в изменении цвета рас-
твора. Явной фазой коагуляции является помутнение коллоидного раствора
или выпадение осадка (седиментация). Коагуляцию золей можно вызвать:
•	повышением концентрации золя; изменением температуры;
•	механическим воздействием; различными видами облучения;
•	длительным диализом или ультрафильтрацией;
•	добавлением посторонних веществ: электролитов, других золей.
Наиболее чувствительны коллоидные растворы к действию электро-
литов, способных понизить электрокинетический потенциал (£- потенци-
ал) и вызвать коагуляцию золей.
Минимальная концентрация электролита в золе, при которой начи-
нается коагуляция, называется порогом коагуляции. Порог коагуляции
(ПК) измеряется в ммоль/л золя. Коагулирующая способность электроли-
та определяется как величина, обратная порогу коагуляции.
При изучении коагулирующего действия электролитов установлены
определенные закономерности (правила Шульце - Гарди):
•	коагуляцию вызывают ионы, заряженные противоположно коллоид-
ным частицам;
•	чем больше заряд иона, тем выше его коагулирующая способность.
Порог коагуляции одновалентных ионов примерно в 60 раз выше,
чем двухвалентных, и в 750 раз выше, чем у трехвалентных ионов.
Процесс, обратный коагуляции, т. е. переход осадка в коллоидный
раствор, называется пептизацией. Вызвать пептизацию можно промывани-
ем осадка растворителем, а также воздействием пептизаторов (электроли-
тов, ПАВ, ВМС). К пептизации способны только свежеполученные осадки,
в которых не прошли явления кристаллизации. Различают два вида пепти-
зации электролитами: адсорбционную и химическую.
При адсорбционной пептизации происходит адсорбция ионов пепти-
затора на частицах осадка, повышается заряд частиц. В результате силы
отталкивания становятся больше сил молекулярного притяжения, следует
коллоидное растворение осадка. Например, пептизация осадка Fe(OH)3
раствором FeClj . За счет адсорбции ионов Fe3' на частицах осадка обра-
зуются мицеллы золя гидроксида железа (III) следующего строения:
[т [Ге(о//)3]-н Fe'3 -3(п-х)С1 }3'ЗхС7
При химической пептизации, добавляемый электролит взаимодейст-
вует с частью осадка, в результате образуется пептизатор, ионы которого
адсорбируются на частицах осадка, обеспечивая их зарядом. Например,
37
пептизация осадка гидроксида железа (III) раствором соляной кислоты.
Происходит химическая реакция HCI с частью осадка:
Реакция: Fe(OH)3 + HCI Fe(OH)2Cl + Н2О
В ионной форме: Fe(OH)3 + И* Fe(OH)2 + Н2О
Пептизатор: Fe(OH)2 FeO+ + Н2О
Последующая адсорбция ионов пептизатора на частицах осадка пре-
вращает его в коллоидный раствор. Формула мицеллы полученного золя
гидроксида железа (III):
|w[Fe(C>//):l] n/;’eO' (п-х)С1 }' хС1
Примечание. В лабораторной работе используется конденсационный
метод получения золей с различными зипами химических реакций.
Опыт 1. Получение гидрозоли хлорида серебра
Задание. Получите два гидрозоля хлорида серебра реакцией обмена
при избытке в реакции: а) нитрата серебра и б) хлорида натрия. Срав-
ните устойчивость а) положительного и б) отрицательного золя
а). Избыток в реакции нитрата серебра
Дей с т в и е	Задание
Поместите в пробирку 3 мл 0,05 М раствора нитрата серебра, внесите 3 капли 0,05 М раствора хлорида на- трия. Смесь перемешайте	Наблюдайте образование положи- тельно заряженного гидрозоля хлорида серебра, его окраску и । устойчивость
Визуальные наблюдения__________________________________________
Уравнение реакции_______________________________________________
Тип химической реакции__________________________________________
Диссоциация молекул стабилизатора
Формула мицеллы положительного золя хлорида серебра
38
Вывод_______
б). Избыток в реакции хлорида натрия
Действие	Задание
Поместите в пробирку 3 мл 0,05 М рас- твора хлорида натрия, внесите 3 капли 0,05 М раствора нитрата серебра Смесь перемешайте	Наблюдайте образование от- рицательно заряженного золя, его окраску и устойчивость
Визуальные наблюдения__________________________________________
Уравнение реакции________________________________________________
Тип химической реакции_______________________ 
Диссоциация молекул стабилизатора:
Формула мицеллы отрицательного золя хлорида серебра
Вывод____________________________________________________________
Опыт 2. Получение гидрозоля серы
При взаимодействии тиосульфата натрия с серной кислотой происхо-
дит окислительно-восстановительная реакция с выделением свободной се-
ры, которая конденсируется в коллоидные частицы, стабилизируемые сер-
ной кислотой. Коллоидная сера широко применяется в медицине для лече-
ния кожных заболеваний человека и животных.
39
_____________Действие____________
В пробирку налейте примерно 10 мл 6%-
ного раствора тиосульфата (Na2S2O3) и до-
бавьте 1...2 капли концентрированной сер-
ной кислоты. Смесь энергично встряхните
________Задание
Наблюдайте через неко-
торое время появление
светло-желтого цвета рас-
твора золя серы
Визуальные наблюдения ________________________________________
Уравнение реакции: 3 Na2S2O3 + H2SO4 —» 3 Na2SO4 + Н2О + 4 S
Тип химической реакции_________________________________________
Диссоциация молекул стабилизатора
Формула мицеллы гидрозоля серы:
Полученный золь имеет заряд_________________________________
Вывод__________________________________________________________
Опыт 3. Получение гидрозоля гидроксида железа (III)
Для получения золя гидроксида железа используется метод гидролиза
хлорида железа (III). Этому способствуют низкая концентрация соли в рас-
творе и нагрев его до кипения. Продукт реакции - Fe(OH)3, практически
нерастворим в воде, поэтому в момент образования молекулы Fe(C)H),
конденсируются между собой в коллоидные частицы. За счет частичного
взаимодействия конечных продуктов гидролиза образуется стабилизи-
рующий электролит FeOCI, который формирует двойной электрический
слой вокруг частиц и заряд гранулы.
Действие
Налейте в колбу примерно 50 мл во-
ды, нагрейте до кипения. В кипящую
воду по каплям добавляйте 2%-пый рас-
твор хлорида железа (FeCI3) до появле-
ния красно-бурой окраски, характерной
для гидрозоля гидроксида железа (III)
__За д ан и е
Наблюдайт е образование
золя Fe(OH)3
Сравните цвет золя с исход-
ным раствором FeCI3
Коллоидный раствор исполь-
зуйте в последующих опытов
40
Визуальные наблюдения___________________________________________
Уравнение реакции_______________________________________________
Тип химической реакции__________________________________________
Реакция образования стабилизатора_______________________________
Диссоциация молекул стабилизатора_________________________________
Формула мицеллы гидрозоля гидроксида железа (III)
Заряд полученного коллоидного раствора
Вывод__________________________________________________
Опыт 4. Получение гидрозоля берлинской лазури
При взаимодействии К4 [Fe(CN)e] (гексацианоферрата (II) калия) с
хлорным железом образуется Fe4 [Fe(CN)6]3 (гексацианоферрат (II) желе-
за (III) или берлинская лазурь). Берлинская лазурь конденсируется в колло-
идные частицы, которые стабилизируются гексацианоферратом (II) калия.
Действие	3 а 6 а н и е
В пробирку налейте пример- но 5 мл 0,1%-ного раствора K4[Fe(CN)s] и добавьте 1...2 капли 2%-ного раствора FeCl3	Наблюдайте образование и характерную окраску гидрозоля берлинской лазури Коллоидный раствор сохраните для по- следующего опыта 	
Визуальные наблюдения__________________________________________
41
Уравнение реакции:
3 К4 [Fe(CN)6] + 4FeCI3 -> Fe4 [Fe(CN)6]3 + 12KCI
Тип химической реакции_____________________________________________
Диссоциация стабилизатора__________________________________________
Формула мицеллы гидрозоля берлинской лазури:
Заряд полученного коллоидного раствора
Вывод_______________________________________________________
Опыт 5. Определение знака заряда коллоида
Знак электрического заряда коллоидных частиц легко определить
капиллярным методом с помощью фильтровальной бумаги Известно, что
бумага состоит из целлюлозы, и потому поверхность капилляров имеет от-
рицательный заряд. По капиллярам вместе с водой смогут подниматься
коллоидные частицы, имеющие, как и бумага, отрицательный заряд. По-
ложительно заряженные частицы адсорбируются отрицательно заряжен-
ными капиллярами бумаги и не могут двигаться вместе с водой.
Задание. Определите знак электрического заряда коллоидных рас-
творов гидроксида железа (111) и берлинской лазури.
Де и ствие	3 а 0 а н и е
Приготовьте два стаканчика на 100 мл. В один — налейте золь гидроксида железа (III), в другой - золь берлинской лазури, закрыв дно растворами на З...5мм. На стеклянной палочке закрепите узкие полоски фильтровальной бу- маги и опустите их свободным концом в кол- лоидные растворы на 20...30 минут	Визуальные наблюдения и вывод сведите в общую таб- лицу
42
Таблица результатов к опыту 5
Г идрозоль	Поднимаются или нет кол- лоидные частицы по бумаге	Заряд частиц
гидроксид железа (III)		
берлинская лазурь		
Вывод______________
Опыт 6. Коагуляция коллоидных растворов электролитами
Коагуляция - процесс укрупнения коллоидных частиц за счет их аг-
регации с последующим выпадением в осадок. Главным фактором устой-
чивости коллоидных частиц является заряд гранулы, который легко снять с
помощью электролитов. Нейтрализовать заряд гранулы могут ионы проти-
воположного знака. Коагулирующая сила электролитов возрастает с уве-
личением электрического заряда коагулирующих ионов.
Задание. Наблюдайте процесс коагуляции коллоидного раствора
гидроксида железа под действием электролитов с разной величиной заря-
да коагулирующего иона. Сравните коагулирующую способность электро-
литов.
Действие	3 ад а ние 1)	Результаты титрования сведите в общую таблицу 2)	Произведите перерасчет ре- зультатов титрования на единую концентрацию равную 0,001 н 3)	Коагулирующую способность выразите как величину обратную результату титрования (1 / V)
В три колбы отмерьте по 5 мл гидро- золя гидроксида железа. 1)	Содержимое первой колбы титруйте из бюретки 5 н раствором NaCI 2)	Содержимое второй колбы титруйте 0,01 н раствором Na2SO4 3)	Раствор в третьей колбе титруйте 0,001 н раствором K4[Fe(CN)6] В качестве контроля при титровании используйте исходный цвет раствора коллоида	
43
Таблица результатов опыта 6
Электролит	Исходная концентра- ция элек- тролита	Объем электроли- та на тит- рование, мл	Пересчет ре- зультата тит- рования на концентрацию 0,001 н	Расчет коагу- лирующей способности электролита: 1/V
NaCI	5 и			
Na2SO4	0,01 н			
K4[Fe(CN)6]	0,001 н			
Уравнение диссоциации электролитов, используемых для титрования. Вы-
делите коагулирующие ионы в каждом из них:
Формула мицеллы гидрозоля гидроксида железа (III)
Вывод (см. задание и полученные результаты)
Контрольные вопросы
1.	Классификация и краткая харак теристика дисперсных систем по
размеру частиц дисперсной фазы?
2.	Какие системы называют коллоидными? Общие признаки коллоид-
ных систем. Методы получения коллоидных растворов, их сущ-
ность.
3.	Методы очистки коллоидных растворов от примесей:
а)	растворенных низкомолекулярных веществ;
б)	грубодисперсных частиц.
44
4.	Что называют электрокинетическим потенциалом?
5.	Напишите формулу мицеллы золя иодида серебра, полученного до-
бавлением 40 мл раствора AgNO3 с концентрацией 0,02 моль/л к 50
мл раствора KI с концентрацией 0,001 моль/л. Каким методом по-
лучен золь?
6.	Электрокинетические свойства коллоидных систем. Методы опре-
деления знака заряда коллоидных частиц. Сущность капиллярного
метода?
7.	Характеристика агрегативной и кинетической устойчивости золей.
8.	Коагуляция коллоидных растворов. Видимые признаки коагуляции
(скрытая и явная фаза процесса). Факторы, вызывающие коагуля-
цию гидрофобных золей.
9.	Порог коагуляции и единицы его количественного выражения.
10.	Коагулирующая способность электролитов. Правила Шульце -
Гарди.
11.	Примеры тестовых заданий:
а)	. Подчеркните единственный правильный ответ. Для золя AgJ,
полученного реакцией: AgNO3 + KJ (избыток) —» AgJ+ KNO3
потенциалопределяющим ионом является
a) Ag ' , б) NO3 ’, в) J г) К+
б)	. Подчеркните знак заряда коллоидных частиц, если при его
коагуляции электролитами получены пороги коагуляции (в
м моль/л)
П.К. (KNO3) = 300; П.К. (MgCI2) = 320; П.К. (Na3PO4) = 0,6.
Варианты ответа 1) положительный; 2) отрицательный
в)	. Подчеркните электролит, обладающий большей коагулирую-
щей способностью для золя иодида серебра, полученного смеше-
нием равных объемов раствора иодида калия с концентрацией
0,01 моль/л и раствора нитрата серебра с концентрацией 0,015
моль/л?
Варианты ответа:	1) Na2SO4;	2) MgCl2
г)	. Подчеркните единственный правильный ответ Порог коа-
гуляции гидрозоля Fe(OH) 3 электролитами MgCl3 и MgSO3
одинаковый, значит частицы золя
Варианты ответа:
1)	не имеют заряда
2)	заряжены положительно
3)	заряжены отрицательно
45
Тема IV. Растворы высокомолекулярных соединений.
Коллоидные свойства белков
Высокомолекулярные соединения (ВМС) - полимеры, могут быть
синтетическими, искусственными и натуральными. Образуются реакция-
ми полимеризации или поликонденсации. Состоят из большого числа по-
вторяющихся структурных звеньев (мономеров). Мономеры могут быть
одинаковыми (глюкоза в молекуле крахмала или целлюлозы) и разными
(аминокислоты в белках). ВМС способны растворяться в соответствующих
растворителях, образовывать истинные растворы. Растворению ВМС
предшествует их набухание. Концентрация растворов ВМС, в отличие от
золей, может варьировать в широких пределах. Растворы ВМС являются
термодинамически устойчивыми системами. Размеры молекул многих
ВМС приближаются к размерам мицелл золей, поэтому обладают рядом
сходных свойств с типичными коллоидными растворами (золями) и изу-
чаются в коллоидной химии.
истинные молекулярные растворы обладают свойствами
коллоидных систем
Общие свойства ВМС и гидрофобных коллоидных систем:
1)	величина частиц дисперсной фазы (от 1 до 100 нм);
2)	степень дисперсности (от 107 до 109 м'1);
3)	неспособность молекул проходить через полупроницаемые мембра-
ны (диализ и ультрафильтрация);
4)	медленная скорость диффузии;
5)	низкое осмотическое давление даже при значительной концентрации
раствора;
6)	более медленное протекание физических и химических процессов по
сравнению с низкомолекулярными веществами;
7)	повышенная способность к образованию разнообразных молекуляр-
ных комплексов;
8)	наличие двух факторов устойчивости: заряда и гидратной оболочки;
9)	способность рассеивать свет, явление опалесценции;
10)	способность к коагуляции, седиментации и пептизации под влияни-
ем внешних факторов.
46
Отличие растворов ВМС от гидрофобных коллоидных систем:
1)	частицы дисперсной фазы являются молекулами ВМС, а не
мицеллы;
2)	иной механизм возникновения заряда. Заряд образуется за счет
диссоциации собственных ионогенных групп, а не за счет ад-
сорбции из среды потенциалопределяющих ионов стабилизатора;
3)	устойчивость обеспечивается главным образом водной оболоч-
кой, которая удерживается как зарядом, так и гидрофильными
группами молекулы;
4)	растворы образуются самопроизвольно без стабилизатора, яв-
ляются гомогенными термодинамически устойчивыми систе-
мами;
5)	растворы ВМС - гибкие тиксотропные системы, для них ха-
рактерна обратимость происходящих в них процессов;
6)	являются устойчивыми системами и способны повышать ус-
тойчивость гидрофобных коллоидных систем, защищая их от
коагуляции (обладают выраженной коллоидной защитой).
Особое биологическое значение из макромолекул имеют белки. Мо-
лекулы белков построены из 20 аминокислот со специфичным количест-
венным и качественным соотношением их в молекуле. Белки являются
ВМС и обладают свойствами гидрофильных коллоидных растворов.
Биологически важные свойства растворов белков:
1)	отношение к диализу;
2)	изоэлектрическое состояние (ИЭС) и изоэлектрическая точка
(ИЭТ);
3)	образование гелей (студней);
4)	высокая степень набухания - белки связывают 80...90% всей
воды организма, вода обеспечивает формирование нативной
структуры белков;
5)	коллоидная защита;
6)	высаливание белков;
7)	наличие высокой относительной вязкости;
8)	явление синерезиса;
9)	обратимая и необратимая денатурация.
Задание. Наблюдайте фитко-химичгские свойства растворов ВМС
на примере белков.
47
Опыт 1. Получение раствора желатина и образование геля
Растворы высокомолекулярных веществ получают путем растворе-
ния вещества в соответствующем растворителе, но этот процесс отличает-
ся от растворения низкомолекулярных веществ. Растворению полимера
всегда предшествует процесс набухания, который никогда не наблюдается
у низкомолекулярных веществ.
Набуханием называют увеличение объема и массы твердого тела
вследствие поглощения им из окружающей среды жидкости или пара
Механизм набухания сводится к осмотическому всасыванию растворите-
ля в структуру высокомолекулярного вещества с последующей сольвата-
цией молекул ВМС. Для биологических систем растворителем является
вода. При набухании высокомолекулярного вещества молекулы воды про-
никают в структуру вещества и упорядоченно располагаются вокруг кол-
лоидных частиц. С течением времени молекулы ВМС покрываются гид-
ратной оболочкой, отрываются друг от друга, образуется раствор. Раство-
ры ВМС обладают специфичными, характерными только для них свойст-
вами.
Растворы ВМС способны образовывать гели (студни), являются гиб-
кими тиксотропными системами.
Гелями, или студнями, называют растворы ВМС, потерявшие теку-
честь в результате возникновения в них внутренних структур.
Гелями являются органы и ткани, а также большинство пищевых про-
дуктов - тесто, хлеб, мармелад, различные желе, все кисломолочные на-
питки, сметана и др.
Необходимо четко различать и не путать процессы коагуляции и геле-
образования. При коа1уляции коллоидный раствор разделяется на две фа-
зы: жидкую дисперсионную среду и более или менее твердую дисперсную
фазу. При гелеобразовании такого разделения нет: вся масса раствора пре-
вращается в твердообразную нетекучую систему, во всех частях которой
концентрация дисперсной фазы (молекул ВМС) остается одинаковой. При
коагуляции мицеллы контактируют между собой достаточно тесно, что ве-
дет к образованию осадка. При образовании геля (студня) происходит объ-
единение частиц в форме сетки или ячеек, образуется каркас, во внутрь ко-
торого механически включается дисперсионная среда (подобно впитыва-
нию воды в губку), что, собственно, и приводит систему к потере текуче-
сти. Потеря текучести раствором коллоида и является внешним признаком
момента образования студня (геля).
На прочность и скорость образования геля влияют размеры и форма
коллоидных частиц, тем пература, концентрация электролитов в растворе и
время. Опыт показывает, что необходимым условием для образования геля
является асимметричная форма коллоидных частиц (ВМС). Образование
каркаса частицами различной формы показано на рисунках ниже:
48
Наименьшее количество коллоида потребуется для построения карка-
са, если частицы имеют форму тонких палочек или нитей (рис. б). Не-
сколько больше потребуется вещества при лепестковой форме частиц (рис.
а) и еще больше при шаровидной форме частиц (рис. в).
В растворах ВМС длина макромолекул, как правило, превышает их
размеры в высоту и ширину, что создает благоприятные условия для геле-
образования. Однако и в растворах полимеров влияет природа вещества.
Например, агар-агар (полимер из 0-галактозы) является линейным полиме-
ром, превращается в гель при комнатной темперазуре уже при массовой
доли О, I % вещества в растворе. Для раствора желатина (фибриллярный бе-
лок) при тех же условиях требуется концентрация не менее 2%.
На процесс образования геля влияет температура. При понижении
температуры образование геля происходит быстрее и при более низкой
концентрации коллоида (раствора ВМС).
__Д е й с т в и е 
В колбу отмерьте 50 мл воды, по-
догрейте её на электроплитке до кипения.
В кипящую воду внесите 2,5 г желатина.
Непрерывно перемешивайте смесь стек-
лянной палочкой до полного растворения
набухших крупинок желатина. Часть по-
лученного раствора желатина вылейте в
чашку Петри (толщина слоя 1...2 см) и в
пробирку (4...5 мл). Затем поместите их в
холодильник на 5 мин. По истечении вре-
мени, возьмите из холодильника только
пробирку. Убедитесь, что раствор желати-
на потерял текучесть, затем поместите её в
горячую водяную баню на 5 мин для пре-
вращения геля в раствор. Поставьте по-
вторно пробирку в холодильник, превра-
тите раствор в гель, а затем в раствор
3ad <1ние
Наблюдайте
процесс набухания желати-
на, его растворение и по-
следующее образование ге-
ля (студня)
Наблюдайте
обратимость (тиксотроп-
ность) состояний: гель <->
раствор
Раствор желатина в
пробирке используйте в
опыте 2
Г ель раствора желати-
на в чашке Петри сохраните
для опыта 3
Визуальное наблюдение___________________________________________
49
Вывод
Опыт 2. Коллоидная защита
Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) - белки и поли-
сахариды, являются термодинамически устойчивыми коллоидными систе-
мами. Помимо электрического заряда ВМС имеют дополнительный фактор
устойчивости значительную гидратную оболочку. Имея два фактора за-
щиты от коагуляции, ВМС обладают способностью повышать устойчи-
вость минеральных коллоидов (золей/
Способность растворов высокомолекулярных соединений повышать
устойчивость коллоидных растворов называют коллоидной защитой.
Более выраженное защитное действие проявляют белки (желатин,
казеин, альбумин) и в меньшей степени другие ВМС. В основе механизма
защитного действия (теория Зигмонди) лежит адсорбционное взаимодей-
ствие между частицами золя и макромолекулами ВМС. Более крупные
частицы гидрофобного золя адсорбируют на своей поверхности молекулы
ВМС. В результате частицы золя приобретают гидратную оболочку - до-
полнительный фактор защиты против коагуляции электролитами. Защит-
ное действие усиливается, если заряд ВМС и золя совпадают, так как в
этом случае возрастает суммарный электрический заряд.
Коллоидная защита играет важную роль в организме человека и жи-
вотных. Белки сыворотки крови (альбумины, глобулины) обеспечивают
транспорт нерастворимых в воде веществ, защищая их от коагуляции. При
снижении концентрации защитных белков в крови происходит отложение
в стенках сосудов солей кальция и холестерола (атеросклероз), образова-
ние камней в почках, печени, протоках пищеварительных желез. Коллоид-
ная защита применяется для получения стойких лекарственных препара-
тов. Важную роль играют ВМС как стабилизаторы пены в производстве
мороженого, шоколада и консистенции молочных продуктов и колбасных
изделий.
Задание. Наблюдайте коллоидную защиту положительного золя хло-
рида серебра раствором желатина.
50
Действие	Задание
В две пробирки налейте по 2 мл рас- твора 0,05 М раствора нитрата серебра, внесите в одну 4...5 мл воды (контроль), в другую — столько же раствора желатина. Добавьте в обе пробирки по три капли 0,05 М раствора хлорида нагрия	Наблюдайте появление осадка в контроле и образование устойчивого золя в пробирке с желати- ном
Визуальные наблюдения__________________________________________
Уравнение реакции в пробирке без желатина (контроль)
Формула мицеллы положительного золя при наличии в смеси желатина
Схема коллоидной защиты
гидрозоля хлорида серебра: Вывод
Опыт 3. Местное набухание геля желатина под действием кислоты
Степень набухания геля зависит от природы вещества, температуры и
pH. Минимум набухания белка наблюдается в НЭТ. Смещение pH среды
от ИЭТ увеличивает степень набухания белка, поскольку у молекул появ-
ляется заряд и повышается способность удерживать воду.
Задание. Наблюдайте увеличение степени набухания геля желатина
в местах его подкисления. Объясните наблюдаемый эффект.
51
Действие	3 а д а н и е
Для опыта используйте гель 5%-ного раствора желатина в чашке Петри. С помощью шприца сделайте в структуру геля несколько уколов кон- центрированной уксусной кислотой. Налейте на поверхность геля слой воды и оставьте в покое на 1...2 часа. По истечении времени слейте воду и осмотрите поверхность геля	Наблюдайте в местах уколов набухание ге- ля в виде бугорков Эффект объясните
Визуальное наблюдение___________________________________________
Вывод____________________________________________________
Опыт 4. Очистка растворов белков методом диализа
Диализ - метод удаления низкомолекулярных примесей из коллоид-
ных систем путем диффузии примесей через полупроницаемые мембраны,
которые не проницаемы для коллоидов, в том числе белков. Процесс очи-
стки растворов ВМС основан на способности ионов и молекул малого раз-
мера проходить через полупроницаемые мембраны, тогда как крупные
коллоидные частицы и молекулы ВМС такой способностью не обладают.
Приборы, в которых производится диализ, называется диализаторами.
Диализ используют для очистки белков, других ВМС и золей от низкомо-
лекулярных примесей. По принципу диализа работают мембраны живых
клеток. Полупроницаемые являются и искусственные мембраны (перга-
мент, целлофан и др.).
Действ ие	Задание
В целлофановый мешочек налейте 10...15 мл 1%-ного раствора яичного белка, содержащего хлорид натрия в ка- честве примеси. Завяжите мешочек нит- ками, подвесьте его на лапке штатива и опустите в дистиллированную воду, что- бы край мешочка выступал над поверх- ностью водьь Через час отлейте из ста-	Для контроля проведите биуретовую реакцию с яич- ным белком
52
кана 5...6 мл воды в пробирку и раздели-
те её на две части. В одну часть добавь-
те 3...5 капель нитрата серебра - каче-
ственная реакция на ионы хлора. В дру-
гую часть - внесите 2 мл 2 М раствора
гидроксида натрия, несколько капель
5%-ного раствора сульфата меди и смесь
встряхните - качественная реакция на
белок (биуретовая реакция)
Наблюдайте:
положительную реакцию на
ионы хлора (белый осадок)
и отрицательную реакцию на
белок (отсутствие фиолето-
вой окраски раствора)
Визуальные наблюдения_________________________________________
Реакция образования хлорида серебра
Рисунок диализатора Вывод
Опыт 5. Определение изоэлектрической точки белка
(по степени коагуляции)
Белки по химическим свойствам являются амфотерными электроли-
тами, поскольку в составе молекулы имеются свободные карбоксильные и
аминные группы. Кислотные свойства белков обусловлены за счет конце-
вых карбоксильных групп и дикарбоновых (аспарагиновой и глутамино-
вой) кислот. Кислотную среду создают также фенольный гидроксил тиро-
зина и сульфгидрильные группы цистеина. Щелочные свойства белков
обусловлены аминными и гуанидиновыми группами лизина и аргинина.
53
Присутствие одновременно кислых и основных групп в молекулах
белков в водной среде обуславливает образование биполярных ионов (ам-
фионов):
in п2	ЭЧН3ОН	।
R^ + нон —> R	<	3 +
COOH	COOH coo'
Биполярный
ион (амфион)
В щелочной среде биполярный ион превращается в анион:
o^NH,	/NH3OH
R^ 3	+ NaOH -* R ——
COO	4COONa
Биполярный
ион (амфион)
В кислой среде белок играет роль катиона. Например, в реакции с
соляной кислотой получается соль белка (протеинхлорид):
R^H’ + НС1 -> r-N,I’CI - R ^NH’ + С1-
соон	соон
Катион белка
ОН'
н
.. _	„ /-NH,
Н2О + R	+ Na
--- COO
Анион белка
ООО
Биполярный
ион (амфион)
Следовательно, pH среды является определяющим фактором поведе
ния белков в растворе.
В большинстве природных белков преобладают кислые аминокисло-
ты, и диссоциация COOH-групп кислых аминокислот вызывает появление
отрицательного заряда на поверхности молекулы белка. За счет заряда бе-
лок притягивает воду и вокруг молекул образуется гидратная (водная) обо-
лочка.
Наличие заряда и гидратной оболочки являются важнейшими фак-
торами устойчивости белков.
При подкислении раствора белка отрицательный заряд снижается, и
наступает момент, когда число положительных зарядов белковой молеку-
лы сравнивается с числом отрицательных и в целом заряд молекулы белка
становится равным нулю.
Белок, потерявший электрический заряд, не будет двигаться в элек-
трическом поле, такое состояние белка называют изоэлектрическим
(ИЭС). Значение pH раствора, при котором белок находится в изоэлек-
трическом состоянии, называется изоэлектрической точкой (НЭТ).
В ИЭС белки неустойчивы, легко коагулируют (выпадают в осадок).
Коагуляция белков в ИЭТ широко используется в практике выделения их
из природных веществ. Изоэлектрическая точка зависит от вида белка. На-
пример, ИЭТ яичного альбумина - 4,6, казеина молока - 4,7;
миозина мышц - 5,0; глобулина крови - 6,8.
54
При подкислении среды ниже ИЭТ молекулы белка приобретают по-
ложительный заряд, а, следовательно, и гидратную оболочку. При подще-
лачивании среды выше ИЭТ молекулы приобретают отрицательный заряд
и гидратную оболочку. Таким образом, растворы белков обладают свойст-
вом изменять свой заряд (перезаряжаться) при изменении pH среды.
Схема перезарядки молекулы белка при различных значениях pH:
а — pH выше изоэлектрической точки, суммарный заряд отрицательный, мо-
лекулы белка движутся в электрическом ноле к аноду;
б pH соответствует изоэлектрической точке, суммарный заряд равен нулю и
молекулы нс движутся в электрическом поле;
в — pH ниже изоэлектрической точки, суммарный заряд положительный, мо-
лекулы белка движутся к катоду.
Задание. Определите ИЭТ заданного Вам белка
Действие	Задание
1) Согласно таблице, приведенной ниже, приготовьте серию пробирок ацетатного буферного раствора с раз- личным значением pH среды. Пробир- ки пронумеруйте. 2) В буферные растворы отмерьте по 2 мл указанного в задании белка. Смесь в пробирках встряхните и поставьте на 10 мин в штатив. 2) По истечении времени, если нет четкой разницы в количестве получен- ных осадков, во все пробирки наслоите по 2 мл этанола. 4) Слегка покачивая пробирки, оце- ните степень коагуляции белка	Определите ИЭТ белка по степени коагуляции белка (помутнение раствора или об- разование осадка) Степень коагуляции отразите в таблице к опыту 5, исполь- зуя следующие обозначения: ( - ) нет коагуляции О ) - слабая коагуляция (*-+) средняя коагуляция (3 + +) - сильная коагуляция
55
Таблица результатов к опыту 3
Порядок проведения
опыта и наблюдения:
СНз-СООН, 0,1 М
СН3 -COONa, 6,1 М
Белок
_______________Номер пробирки __________
1 |	2 	3 "Г 4 |	5
______Значение pH буферного раствора
4,0 j I 4,7 | 5,0 "7 5, б'
Количество СН3 - СООН и СН3 - COONa, мл
В пробирки внесите по 2 мл белка
Степень коагуляции
_
Визуальное наблюдение _____________________________________
Вывод____________
Опыт 6. Обратимая и необратимая денатурация белков
Под действием различных веществ нарушаются высшие уровни ор-
ганизации белковой молекулы, и хотя сохраняется первичная структура,
белок теряег свои природные (нативные) свойства Это явление называют
денатурацией. При денатурации разрываются связи, стабилизирующие
четвертичную, трегичную и вторичную структуры. Полипептидная цепь
раскручивается. Белок теряет водную оболочку и выпадает в осадок.
Денатурирующие факторы различают - физические и химические. Фи-
зическими факторами являются температура, давление, ультразвук и иони-
зирующее излучения. К химическим факторам относятся кислоты, щелочи,
этанол, ацетон, хлороформ, мочевина, соли тяжелых металлов и др.
Денатурацию различают - обратимую и необратимую. При необра-
тимой денатурации происходят глубокие химические изменения в молеку-
ле белка, и он не способен восстановить свои свойства. При обратимой де-
натурации (после удаления денатурирующих веществ) молекула вновь
восстанавливает исходную структуру, и, следовательно, восстанавливают-
ся биологические свойства белка. Обратимая денатурация называется
ренатурацией.
56
Схема денатурации и ренатурации молекулы белка:
Свойства денатурированных белков:
1)	изменяется конфигурация молекулы в пространстве;
2)	уменьшается растворимость, белок коагулирует - выпадает в
осадок;
3)	исчезают биологические, природой запрограммированные,
свойства.
Задание. В последующих опытах наблюдайте денатурацию белка и,
анализируя причину, в выводах укажите вид денатурации.
а)	Высаливание белков
Осаждение белков концентрированными растворами солей аммония
и щелочных металлов называется высаливанием. Внешне высаливание
белков и коагуляция гидрофобных коллоидов (золей) похожи, но механизм
высаливания отличается от механизма коагуляции золей. При коагуляции
золей, чтобы снизить ^-потенциал ниже критического значения требуется
небольшое количество электролита, и процесс является необратимым.
Механизм высаливания сводится к адсорбции на коллоидную час-
тицу белка ионов солей с противоположным зарядом. Понижается заряд
молекулы белка и способность его удерживать воду. Однако главной при-
чиной высаливания является высокая способность ионов щелочных метал-
лов к гидратации. При высокой концентрации ионы щелочных металлов
связывают большое количество воды, конкурентно отнимая её у молекул
белка, и белок коагулирует. Высаливание белков - процесс обратимый.
Если снизить концентрацию соли путем диализа или разбавлением водой
белок вновь растворяется, сохранив исходные (нативные) свойства.
Для высаливания белков обычно используют соли (NH4)2SO4 или
Na2SO4. Способность белков к высаливанию зависит от полярности амино-
57
кислот в молекуле и от молекулярной массы. Например, глобулины выса-
ливаются при 50%-ной концентрации (NH^SO^ а альбумины - только в
его насыщенном растворе. Высаливание используется для фракционного
разделения белков из смесей.
Действие	Задание
В пробирку налейте 1 мл 3%-ного раствора яичного белка, добавьте равный объем насы- щенного раствора (NH4)2SO4 и встряхните смесь. Поученный осадок белка разделите по- полам. Одна часть — контроль. В другую — до- бавьте равный объем воды, смесь встряхните	Наблюдайте изменения в пробирках
Визуальные наблюдения__________________________________________
Напишите уравнение реакции диссоциации сульфата аммония. Нарисуйте
схемы гидратации полученных ионов.
Вывод_______________________________________________
б)	Осаждение белков спиртом и ацетоном
Высокомолекулярные соединения (ВМС) могут осаждаться из раство-
ров гидрофильными жидкостями, которые хорошо растворяются в воде, но
сами не способны растворять ВМС. Такими свойствами обладают этанол,
и ацетон, которые хорошо осаждают белки из нейтральных или слабокис-
лых растворов. Указанные реагенты вызывают частичную дегидратацию
коллоидных частиц белка, что ведёт к понижению его устойчивости, про-
исходит коагуляция. Если осадок быстро отделить от указанных веществ,
то белок при последующем растворении его в воде восстанавливает свои
свойства.
58
Действие	Задание
В две пробирки налейте по 1 мл 3%-ного раствора яичного белка, по стенке пробирок на- слоите по 1 мл: в первую — этанол, во вторую — ацетон	Наблюдайте на границе двух жидко- стей осадок белка в виде белого кольца
Визуальные наблюдения__________________________________________
Структурные формулы этанола и ацетона (отразите полярность молекул):
Вывод_____________________________________________________
в)	Осаждение белков ионами тяжелых металлов
Соли тяжелых металлов вызывают необратимую денатурацию бел-
ка. Коагуляция обусловлена адсорбцией ионов солей тяжелых металлов на
молекуле белка и образованием прочных нерастворимых комплексов.
Кроме того, ионы тяжелых металлов снимают электрический заряд и глу-
боко изменяют третичную и вторичную структуру макромолекулы белка.
Для осаждения белков солями тяжелых металлов требуются низкие кон-
центрации этих солей.
Свойством белков связывать тяжелые металлы широко пользуются в
медицине и ветеринарной практике как противоядием при отравлении со-
лями ртути, меди, свинца и др. Обычно в таких случаях используют моло-
ко, казеин которого активно связывает ионы тяжелых металлов.
Действие
В три пробирки налейте по 1 мл молока и
прибавляйте по каплям 5%-ные растворы со-
лей в первую пробирку — раствор ацетата
свинца, во вторую - сульфата меди и в третью
- хлорного железа
Задание
Наблюдайте осаж-
дение белков молока.
Укажите цвет
осадков
Визуальные наблюдения__________________________________________
59
Вывод
Контрольные вопросы
12.	Общая характеристика растворов высокомолекулярных соединений.
13.	Сравните условия получения и факторы устойчивости гидрофобных
коллоидов (золей) и растворов ВМС.
14.	Общие свойства растворов ВМС и гидрофобных коллоидных сис- тем.
15.	Отличие растворов ВМС от гидрофобных коллоидных систем.
16.	Уровни организации молекулы белка. Уравнение реакции образова-
ния полипептида, выделяя в нем пептидную связь.
17.	Что является главным фактором устойчивости белков?
18.	Биологически важные свойства растворов белков: отношение к диа-
лизу, ИЭС и ИЭТ, набухание, гелеобразование и синерезис, высали-
вание.
19.	Коллоидная защита и ее биологическая роль в организме.
20.	Обратимая и необратимая денатурация белков. Факторы, вызываю-
щие обратимую и необратимую денатурацию.
21.	Объясните понятие ренатурация белка и когда она возможна?
22.	Какой заряд приобретает молекула белка при pH среды 4 и при 10
для указанных ниже белков?
а)	. Казеин (ИЭТ при рН=4,7):
б)	. Глобулин крови (ИЭТ при рН~б,8):
23.	Напишите уравнение реакции получения трипептида. Формулы
аминокислот приведены в разделе — Справочные материалы. Выде-
лите пептидную связь. Укажите заряд молекул трипептидов и pH
среды их водных растворов:
60
а)	. В реакцию включите аминокислоты: Asp - Vai - Ser.
Реакция среды водного раствора трипептида 
б)	. В реакцию включите аминокислоты: Lys Leu Cys .
Реакция среды водного раствора трипептида
61
Тема V. Ферменты (энзимы)
Ферменты (энзимы) — это биологические катализаторы белковой
природы, синтезируются в живых клетках, увеличивают скорость химиче-
ских реакций, совокупность которых составляет сущность обмена веществ
в организме. Значение ферментов очень точно определил И. П. Павлов, на-
звав их «возбудителями жизни». Нарушение синтеза какого-либо фермента
в стройной системе обменных реакций в организме приводит к развитию
заболеваний, которые могут привести к летальному исходу. Поэтому изу-
чению ферментов придается большое значение.
В настоящее время известно свыше 2000 ферментов. В 1961 г. в Мо-
скве Международным биохимическим союзом была утверждена единая
международная классификация и номенклатура ферментов. В основу при-
нятой классификации положен тип катализируемой реакции, и этот прин-
цип используется в качестве основы для систематической номенклатуры
ферментов. Название фермента состоит из двух частей: первая часть отра-
жает название субстрата, вторая - характер катализируемой реакции, в
конце названия суффикс — «аза». Основа систематической номенклатуры
приведена в таблице ниже.
Классы ферментов	Тип катализируемой реакции	Примеры ферментов
1 .Оксидоредуктазы	Окислительно-восстано- вительные реакции	Л актатдегидрогеназа, цитохромоксидаза, каталаза
2. Трансферазы	Перенос функциональ- ных групп	2-оксо глутаратам и но- трансфераза, холинацетилтрансфераза
3. Г идролазы	Г идролитический разрыв связей	а-Амилаза, липаза, пепсин,уреаза
4. Лиазы	Реакции расщепление с образованием или разры- вом двойных связей	Карбоангидраза, пируваткарбоксилаза, аргининсукцинатлиаза
5. Изомеразы	Реакции изомеризации	Г люкозофосфатизомераза, триозофосфатизомераза
6. Лигазы, или синтетазы	Реакции синтеза за счет энергии АТФ	Глутаминсинтетаза, Цитратсинтетаза
62
Химическая структура ферментов
Ферменты подобно неорганическим катализаторам повышают ско-
рость химических реакций за счёт понижения энергии активации, но об-
ладают более высокой эффективностью в этом процессе и потому работа-
ют с высокой активностью в физиологических условиях. Установлено, что
ферменты в сравнении с обычными катализаторами увеличивают скорость
протекания реакции как минимум в миллион раз. Ферменты чувствитель-
ны к изменению условий среды, в которой они функционируют, и имеют
ряд особенностей, связанных с нативной структурой белковой молекулы.
По химической природе ферменты являются простыми белками (од-
нокомпонентные) или сложными белками (двухкомпонентные). Одноком-
понентными ферментами являются пепсин, трипсин, липаза, амилаза, са-
хараза и другие гидролазы. Двухкомпонентные ферменты называют холо-
ферментами, молекулы состоят из двух частей: белковой — апофермен-
та и небелковой — кофермента. Многие коферменты являются произ-
водными витаминов (ТПФ, НАД, ФАД, KoA-SH, пиридоксинфосфат и др.).
Ферменты взаимодействуют с субстратом не всей молекулой, а опре-
деленным ее участком — активным центром. Он представляет собой не-
большую по размерам часть молекулы, которая обеспечивает возможность
соединения фермента с субстратом. Внутри активного центра имеется ка-
талитический центр, который осуществляет дальнейшее превращение
субстрата. В состав каталитического центра у однокомпонентных фермен-
тов могут входить различные функциональные группы аминокислот: -ОН
группа серина, -SH цистеина, имидазольное кольцо гистидина и др. Роль
каталитического центра у двухкомпонентных ферментов выполняют ко-
ферменты или металлы.
Многие ферменты, кроме активного центра, имеют аллостерические
(регуляторные) центры. Вещества, которые соединяются с аллостериче-
ским центром фермента, называются аллостерическими эффекторами. Под
их влиянием происходит изменение конфигурации (конформации) актив-
ного центра и его способности взаимодействовать с субстратом. Аллосте-
рические эффекторы играют большую роль в регуляции работы полифер-
ментных (мультиферментных) систем. Полиферментные системы состав-
ляют особую группу разных ферментов, которые катализируют последова-
тельные ступени превращения какого-либо субстрата. В функционально
организованных полифсрментных системах продукт реакции первого фер-
мента в цепи служит субстратом для следующего и т. д.
Ряд ферментов может существовать в нескольких молекулярных фор-
мах, образуя изоферменты. Изоферменты обладают одинаковой субстрат-
ной специфичностью, но различным сродством к субстрату или локализо-
ваны в клетках разных органов и тканей. Они отличаются физико-
химическими и иммунологическими свойствами вследствие незначи-
тельных отличий в аминокислотном составе белковой части фермента.
63
Наиболее изучены пять изоферментов ЛДГ (лактатдегидрогеназы). В
миокарде, мозгу, почках и эритроцитах преобладают изоферменты
ЛДГ 1 и ЛДГ2- Для скелетной мускулатуры, тканей легких и печени ти-
пичны ЛДГ4 и ЛДГ5 Для тканей эндокринных желез и селезенки ха-
рактерен фермент ЛДГ3. Изоферментные формы имеют малатдегидроге-
наза, креатинкиназа и другие ферменты. Соотношения изоферментных
форм ферментов в тканях определяются также возрастом, физиологиче-
ским состоянием организма и другими факторами. Выявление в крови
определенных форм изоферментов используют в клинической практике
для диагностики заболеваний человека и животных.
Иммобилизованные ферменты -- это выделенные и очищенные пре-
параты ферментов, молекулы которых ковалентным путем связаны с не-
растворимым в воде полимерным носителем. В результате повышается ус-
тойчивость к денатурирующим агентам. С помощью иммобилизованных
ферментов осуществляется промышленный синтез лекарственных и биоло-
гически активных препаратов, разработаны высокочувствительные методы
анализа биологических жидкостей и т. д.
Активность фермента и скорость ферментативной реакции явля-
ются важными физиологическими показателями. Скорость реакции изме-
ряют количеством продукта, образовавшегося под действием фермента,
или количеством исчезающего субстрата за единицу времени.
Единицы ферментативной активности. Эффективность работы
фермента выражают условными единицами активности (ЕА) фермента и
чаще для этого используется международная единица активности (ME).
ME — количество фермента, катализирующего превращение 1 микромоля
субстрата в минуту или число каталов, отнесенное к числу молей фермен-
та. Катал (кат) — количество катализатора (фермента), способное превра-
щать 1 моль субстрата за 1 сек. Концентрация фермента в растворах выра-
жается в единицах активности на 1мл. На активность ферментов оказыва-
ют влияние факторы биологической и физико-химической природы. К
первым относят - вид, пол, возраст и физиологическое состояние живот-
ных, их кормление и содержание. Ко вторым - температура, pH, концен-
трация субстрата, наличие ингибиторов и активаторов.
Задание
Изучить:
I.	Влияние температуры, реакции среды (pH), роль активаторов
и ингибиторов на активность фермента амилазы слюны.
2.	Специфичность действия ферментов амилазы и сахаразы.
3.	Роль белковой части (апофермента) в катализе на примере
каталазы крови.
4.	Влияние температурной обработки молока на активность пе-
роксидазы (проба на пастеризацию молока).
64
Амилаза (а-амилаза) — однокомпонентный фермент класса гидролаз,
подкласса гликозидаз, расщепляет а-1,4-гликозид-глюкозные связи в гли-
когене и крахмале. Наиболее активно амилазу синтезирует поджелудочная
железа. Высокую амилолитическую активность проявляют, кишечник, пе-
чень, почки, легкие, жировая ткань. Содержание а -амилазы в крови связа-
но с приемом пищи: днем активность амилазы выше, чем ночью. Умень-
шение ферментативной активности возникает при интоксикации, злокачест-
венных опухолях, обширных ожогах кожи, у больных сахарным диабетом,
микседемой. Понижение активности амилазы наблюдается в сыворотке
крови коров, больных лейкозом.
Сахараза - однокомпонентный фермент класса гидролаз, подкласса
гликозидаз, расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу. Сахараза синте-
зируется поджелудочной железой и слизистой тонкого кишечника.
Каталаза двухкомпонентный фермент класса оксидоредуктаз, по
химической структуре представляет собой гемопротеин с каталитическим
центром Fe'1 . Фермент расщепляет пероксид водорода на воду и молеку-
лярный кислород по схеме: 2 Н2О2 —» 2Н2О + О2 . Каталаза предохраня-
ет организм от накопления пероксида водорода, который активно разруша-
ет клетки. Особенно чувствителен к действию Н2О2 гемоглобин. Снижение
активности каталазы крови наблюдается у больных, страдающих вирус-
ным гепатитом, злокачественными новообразованиями, брюшным гифом,
малярией, туберкулёзом легких, а также при лейкозе крупного рогатого
скота. Изменение активности каталазы происходит во время беременности:
в начальный период — снижение, в последние месяцы — повышение. Ак-
тивность фермента определяют по выделению молекулярного кислорода,
образующегося при расщеплении перекиси водорода каталазой крови.
Определение активности каталазы используется в оценке качества
молока, поскольку этот фермент активно вырабатывают психротрофные и
гнилостные бактерии. Повышение активности каталазы свидетельс твует о
нарушении санитарных норм получения молока или заболевании живот-
ных. Активность каталазы в свежевыдоенном молоке, полученном от здо-
ровых животных, составляет 4,0...16,0 Е. В молоке, полученном от живот-
ных. больных маститом активность каталазы повышается до 60 Е и более.
Пероксидаза — двухкомпонентный фермент класса оксидоредуктаз,
по химической структуре представляет собой гликогемопротеин с катали-
тическим центром Ее41. Пероксидаза, как и каталаза, действует на Н2О2 .
Отличие в том, что пероксидаза расщепляет пероксид водорода на воду и
атомарный кислород по схеме: 2 Н2О2 —> 2Н2О +[О|, а далее активный
кислород может окислять целый ряд соединений, обладающих восстанови-
тельными свойствами. Пероксидаза является важнейшим антибактериаль-
ным фактором и в значительном количестве содержится в молоке - на её
долю приходится до 1% от общего содержания сывороточных белков. В
целом концентрация пероксидазы в молоке составляет 30...100 мг/л, в мо-
лозиве содержание выше.
65
Опыт 1. Термолабильность ферментов
Ферменты как белки весьма чувствительны к изменению температу-
ры, т. е. являются термолабильными веществами. Максимальную актив-
ность проявляют в узком интервале температуры 37...40”С. При действии
высоких температур ферменты денатурируются и теряют свои каталитиче-
ские свойства. При понижении температуры активность ферментов снижа-
ется, но они сохраняют свою нативную структуру и потенциальные свой-
ства белка-катализатора. Ферменты способны выдерживать низкие темпе-
ратуры до -190°С. Способность выдерживать низкие температуры исполь-
зуется при хранении спермы для искусственного осеменения животных,
трансплантации эмбрионов, тканей и органов. При постепенном повыше-
нии температуры до физиологически нормальных значений их активность
постепенно восстанавливается.
Задание. Исследуйте влияние изменения температуры внешней сре-
ды на активность фермента амилазы слюны. Для выполнения работы
приготовьте водный раствор слюны. В стеклянную колбу отмерьте 30 мл
дистиллированной воды, часть её возьмите в рот и подержите 5 мин
Затем вылейте раствор слюны обратно в ту же колбу и перемешайте с
оставшейся водой. Полученный раствор используйте в качестве фер-
ментного препарата амилазы в опытах / 4.
Действие	Задание
В три пробирки отмерьте по 2 мл разбавлен- ной амилазы слюны. Пробирку 1 нагрейте на спир- товке до кипения. Затем во все три пробирки до- бавьте по 5 мл 1%-ного раствора крахмала. Смесь перемешайте. Пробирки 1 и 2 поставьте в термостат (37...40°С) на 10 мин. Пробирку 3 поместите в ста- кан со льдом также на 10 мин. По истечении ука- занного времени во все пробирки добавьте по 2...3 капли раствора йода	Результаты опыта сведите в таблицу термолабильности ферментов
Таблица результатов копыту 1:
№ про- бирки	Фермент	Условия опыта	Субстрат	Инкуба- ция	Окраска с йодом
1	Амилаза	Фермент денатурирован	Крахмал	1 0 мин, 37°С	
2	Амилаза	Фермент нативный	Крахмал	1 0 мин, 37°С	
3	Амилаза	Фермент нативный	Крахмал	10 мин, 0“С	
66
Визуальные наблюдения
Вывод_______
Опыт 2. Влияние реакции среды (pH) на активность ферментов
Для каждого фермента существует узкая зона pH среды, в пределах
которой он наиболее активен. При отклонении от оптимальной зоны pH
ферменты теряют свою активность. Только при определенном значении pH
среды создаются условия для ионизации аминных и карбоксильных групп
аминокислотных остатков молекулы фермента, формируется необходимая
форма активного центра и обеспечивается образование фермент-суб-
стратного комплекса. При ином значении pH ионизация соответствующих
групп изменяется, разрываются связи, формирующие активный центр, и
фермент инактивируется. Максимальная активность фермента обычно на-
блюдается в зоне pH близкой к изоэлектрической точке белка-фермента.
Оптимальные значения pH для некоторых ферментов приведены ниже.
Фермент	рн	Фермент	рн
Пепсин	1,2...2,5	Каталаза	6,8-7,0
Катепсин В	4,5...5,0	Уреаза	7,0...7,2
Сахараза кишечная	5,8-6,2	Липаза	7,0-8,5
Амилаза слюны	6,8-7,0	Трипсин	7,5...8,5
Однако для большинства ферментов органов и тканей животных оп-
тимум pH находится в пределах 6,8...7,5 , т. е. близок к физиологическому
значению pH крови, органов и тканей. По мнению Нобелевского лауреата
в области биохимии А. Ленинджера, уровень pH в клетке является наибо-
лее важным фактором регуляции метаболизма и обеспечения жизнеспо-
собности. Знание необходимого значения pH для определенного фермента
учитывают в практической медицине. Например, пепсин для активного
гидролиза белков пищи требует сильнокислой среды, поэтому для восста-
новления функции желудка препарат пепсина принимают с соляной кисло-
той, создающий необходимый уровень кислотности.
Задание. Исследуйте активность фермента амилазы слюны при
различных значениях pH среды. Определите оптимальный pH для работы
амилазы и зону pH, в которой фермент сохраняет свою активность.
67
Действие	Задание
В три пробирки отмерьте по 2 мл буфер- ных растворов со значением pH (5,0; 6,8; 8,0), добавьте по 2 мл разбавленной амилазы слюны и по 5 мл 1%-ного раствора крахмала. Смесь в пробирках перемешайте, поставьте в термостат (37’С) на 10 мин. По истечении указанного вре- мени во все пробирки добавьте по 2...3 капли раствора йода	Результаты опыта сведите в таблицу влияния pH на актив- j ность амилазы слюны
Таблица результатов к опыту 2:
№ пробир- ки	Фермент	pH среды	Субстрат	Инкуба- ция	Окраска с йодом
1	Амилаза	5,0	Крахмал	1 0 мин, 37"С	
2	Амилаза	6,8	Крахмал	1 0 мин, 37°С	
3	Амилаза	8,0	Крахмал	1 0 мин, 37°С	
Визуальные наблюдения___________________________________________
Вывод______________________
Опыт 3. Влияние активаторов и ингибиторов
На активность фермента может влиять ряд низкомолекулярных ве-
ществ. Такие вещества называют положительными или отрицательными
эффекторами. Положительные эффекторы, или активаторы, присоединяясь
к аллостерическому центру молекулы фермента, изменяют её конформа-
цию, и фермент приобретает более высокой каталитическую активность.
Функцию активаторов часто выполняют ионы Са2', Mg24, Мп2’ и некото-
рые анионы. Вещества, которые угнетают действие фермента, называются
отрицательными эффекторами или ингибиторами. Ингибиторами могут
быть катионы тяжелых металлов, различные метаболиты, гормоны и т.д.
68
Задание. Исследуйте активность амилазы слюны в присутствии со-
единений, обладающих свойствами положительных и отрицательных
эффекторов.
Действие	Задание
В две пробирки налейте по 5 мл 1%-ного рас- твора крахмала, в пробирку 1 добавьте 1 мл 1%-ного раствора хлорида натрия, в пробирку 2 добавьте 1 мл 1%-ного раствора сульфата меди. В обе пробирки внесите по 2 мл разбавленной амилазы слюны, содержимое пробирок переме- шайте и инкубируйте 10 мин в термостате (37°С). По истечении указанного времени во все пробирки добавьте по 2...3 капли раствора йода	Результаты опыта сведите в таблицу. Укажите активатор и ингибитор
Таблица результатов к опыту 3:
№ пробирки	Фермент	Эффектор	Субстрат	Инкубация	Окраска с йодом
1	Амилаза	NaCI	Крахмал	I 0 мин, 37°С	
2	Амилаза	CuSO4	Крахмал	1 0 мин, 37°С	
Визуальные наблюдения
Вывод__________________
Опыт 4. Специфичность ферментов
Ферменты отличаются от неорганических катализаторов необычайно
высокой специфичностью. Начальным этапом каталитического действия
является образование фермент-субстратного комплекса, т. е. связывание
субстрата с активным центром фермента. Для этого необходимо геометри-
ческое соответствие пространственной формы активного центра фермента
с формой структуры молекулы субстрата. У аллостерических ферментов
строгое соответствие между активным центром и субстратом формируется
69
под действием специфичных эффекторов, которые изменяют конформа-
цию фермента и, соответственно, активного центра. В отличие от класси-
ческой теории «ключ-замок» этот механизм действия ферментов называет-
ся «индуцированным соответствием».
Задание. Исследуйте действие амилазы и сахаразы и убедитесь в их
строгой субстратной специфичности.
Действие	Задание
В пробирки 1 и 2 налейте по 5 мл 1%-ного рас- твора крахмала, в пробирки 3 и 4 - по 5 мл 1%- ного раствора сахарозы. В пробирки 1 и 3 добавьте по 2 мл разбавленной слюны (амилазы). В пробир- ки 2 и 4 - по 2 мл раствора сахаразы. Содержимое пробирок перемешайте и инкубируйте 10 мин в термостате (37°С). Затем в пробирки 1 и 2 добавь- те по 2...3 капли раствора йода. В пробирки 3 и 4 - по 1 мл реактива Фелинга. Пробирки 3 и 4 на- грейте одновременно на спиртовке до видимого их различия	Результаты опыта сведите в таблицу, отражающую специфичность действия ферментов амилазы и сахаразы
Таблица результатов к опыту 4:
Ns про- бирки	Субстрат	Фермент	Инкубация	Окраска с йодом	Реактив Фелинга
1	Крахмал	Амилаза	1 0 мин, 37°С		
2	Крахмал	Сахараза	1 0 мин, 37"С		
3	Сахароза	Амилаза	1 0 мин, 37°С		
4	Сахароза	Сахараза	1 0 мин, 37°С		
Визуальные наблюдения_________________________________________
Вывод
70
Опыт 5. Определение активности каталазы крови
Часть водорода субстратов в организме с участием окислительно-
восстановительных ферментов, может непосредственно соединяться с ки-
слородом, образуя пероксид водорода — ядовитого вещества для клеток.
Фермент каталаза, расщепляя пероксид водорода, предохраняет клетки от
токсичного воздействия Н2О2 -
Задание. Исследуйте роль белковой части (апофермента) в ката-
лизе на примере каталазы крови.
Действие	3 а д а н и е
В пробирку налейте 2...3 мл дистиллированной воды, добавьте 1...2 капли крови и содержимое пробирки разделите на две части. Пробирку 1 (контроль) нагрейте до кипения для разрушения фермента. В пробирке 2 (опыт) — фермент акти- вен. В обе пробирки добавьте по 5...6 капель 10%-ного раствора пероксида водорода	Наблюдайте в пробирке 2 бурное выделение кислорода
Визуальные наблюдения 
Вывод_____________________________________________________
Опыт 6. Влияние температурной обработки молока
на активность пероксидазы (проба на пастеризацию)
Лактопероксидаза синтезируется клетками молочной железы, входит
в антибактериальную систему молока, подавляет размножение микрофло-
ры. Пероксидаза — термоустойчивый фермент, инактивируется при темпе-
ратуре свыше 80 "С. Пробой на пероксидазу определяют наличие высоко-
температурной пастеризации молока.
Пастеризация - процесс температурной обработки молока перед изго-
товлением молочных продуктов с целью уничтожения микроорганизмов и
разрушения ферментов. Режимы пастеризация рассчитаны на минимальное
изменение вкуса, цвета и биологической ценности молока, но обеспечива-
ют полное уничтожение болезнетворных микроорганизмов. Молоко после
71
пастеризации превращается в безопасный в гигиеническом отношении сы-
рье и продукт.
Принцип метода. Пероксидаза расщепляет пероксид водорода на воду
и активный кислород, который окисляет йодистый калий до молекулярно-
го йода. Наличие свободного йода легко обнаружить с помощью крахмала.
За счет адсорбции молекулярного йода на крахмал появляется синий цвет.
Простота и скорость протекания реакции одни из важных достоинств этого
анализа. Действие фермента пероксидазы на пероксид водорода:
н О ФеРмент >	+ идет на окислени KJ
пероксидаза
Итоговая реакция окисления йодистого калия пероксидом водорода с
участием фермента пероксидазы имеет вид: 2KJ +- Н2О2 —» 2К.ОН + J2.
При наличии крахмала в реакционной смеси сырое (не пастеризован-
ное) молоко принимает сине-фиолетовое окрашивание, а в пастеризован-
ном молоке цвет не изменяется.
Задание. Исследуйте активность пероксидазы в не пастеризован-
ном (сыром) и пастеризованном молоке.
Действие	3 а д а н и е
В две пробирки налейте по 2...3 мл молока сырого и пастеризованного, добавьте несколь- ко капель йодкалиевого крахмала и 5...6 ка- пель 2%-ного раствора пероксида водорода. Не встряхивайте содержимое пробирок. Ре- зультат анализа смотреть сразу же после вне- сения пероксида водорода 			Наблюдайте синее кольцо в сыром молоке и его отсутствие в пастеризованном
Визуальные наблюдения_________________________________________
Вывод_____________________________________________________
Химическая часть к лабораторной работе:
Укажите химическую структуру, вид специфичности, класс, под-
класс, тип катализируемой реакции ферментов:
72
амилаза слюны
сахараза
каталаза____________________________________
пероксидаза________________________________________________________
Уравнение реакции гидролиза крахмала амилазой слюны до мальтозы
структурными формулами:
Уравнение реакции гидролиза сахарозы ферментом сахаразой (инвертазой)
структурными формулами:
73
Контрольные вопросы:
1.	Взаимосвязь понятий: фермент, биокатализ, энергетический барьер,
энергия активации. В чем выражают активность ферментов?
2.	Однокомпонентные и двухкомпонентные ферменты (холофермен-
ты, апоферменты, коферменты).
3.	Активный, каталитический и аллостерический центры ферментов.
Понятие соответствия активного центра фермента и субстрата.
4.	Механизм действия ферментов. Виды специфичности ферментов.
Приведите примеры.
5.	Классификация ферментов. Примеры для каждого класса ферментов.
6.	Влияние на кинетику ферментативных реакций температуры, pH
среды, активаторов и ингибиторов? Оптимальная реакция среды
(pH) для пепсина, трипсина, амилазы, липазы, каталазы.
7.	Константа Михаэлиса и её физический смысл?
8.	Мультиферментные системы. Аллостерический механизм регуля-
ции работы этих систем.
9.	Изоферменты и их значение в диагностике заболеваний.
10.	Иммобилизованные ферменты и их практическое применение.
11.	Примеры тестовых заданий.
а)	Подчеркните единственный правильный ответ. Чем обусловле-
на субстратная специфичность ферментов?
Варианты ответа:
1.	набором функциональных групп в активном центре
2.	химическим соответствием активного центра субстрату
3.	наличием кофермента
4.	пространственным соответствием активного центра субстрату
б)	Ука жите единственный правильный ответ. Фермент сахараза
расщепляет сахарозу и раффинозу. Сравнивая константы Михаэли-
са, (при одинаковой концентрации субстратов) скорость реакции
будет больше. Ответ: реакция (номер)
1. сахароза + Н2О —» глюкоза + фруктоза (Км = 0,05мМ)
2. раффиноза + Н2О —> фруктоза + глюкоза + галактоза (2,0 мМ)
в) Установите соответствие (укажите цифру и букву) между
ферментами и классами, к которым они относятся
I.	лактатдегидрогеназа	А. 2.	амилаза	В. 3.	фосфоглюкомутаза	С. 4.	карбоангидраза	D. Ответ:	лиаза оксидоредуктаза изомераза Г идролаза
74
Тема III. Витамины
Витамины — группа низкомолекулярных биологически активных ор-
ганических веществ различного химического строения и свойств, объеди-
ненных по признаку абсолютной необходимости для человека и животных.
Витамины не синтезируются в организме человека и животных или их
синтез не обеспечивает потребность организма. Они выполняют функцию
катализаторов в свободном виде или в составе ферментов, нужны организ-
му как дополнительные факторы питания в ничтожно малом количестве.
Основная масса витаминов образуется в результате метаболитических
реакций в клетках растений и микроорганизмов. В организм человека и
моногастричных животных витамины и необходимые провитамины
(предшественники) поступают в основном с растительной пищей, а также
за счет жизнедеятельности кишечной микрофлоры. У полигастричных
(жвачных) животных потребность в витаминах главным образом удовле-
творяет продукция микрофлоры преджелудка. Витамины значительно по-
вышают физиологическую активность, способность к воспроизводству, со-
противляемость к заболеваниям. Обеспеченность организма витаминами явля-
ется залогом высокой продуктивности сельскохозяйственных животных.
При дисбалансе витаминов в организме развиваются нарушения об-
мена веществ: авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы.
Авитаминозы болезни, возникающие при полном отсутствии како-
го-либо витамина в пище или при невозможности его усвоения. Гипови-
таминозы - нарушения, связанные с частичным недостатком определен-
ных витаминов. Гипервитаминозы - патологические состояния, связанные
с чрезмерно большими количествами витаминов. Дисбаланс нескольких
витаминов одновременно отражают приставкой «.поли». Например, поли-
авитаминоз. По происхождению различают экзогенные и эндогенные ави-
таминозы. Экзогенные авитаминозы возникают при недостаточном посту-
плении витаминов с пищей, при несбалансированном питании, дисбакте-
риозе, обычно возникающем при лечении антибиотиками и сульфамидны-
ми препаратами. Эндогенные авитаминозы могут быть вызваны воздейст-
вием антивитаминов - веществ, сходных по строению с витаминами, но
не обладающих каталитическим действием, а также при не способности
организма усваивать те или иные витамины.
По растворимости витамины делят на две группы: жирорастворимые
и водорастворимые. Различаю! также группу витаминоподобных соедине-
ний, частично синтезирующихся в организме и обладающих витаминными
свойствами.
Номенклатура витаминов. Витамины имеют три вида названий. Их
обозначают буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е, К и т. д. Все они
имеют химические названия, поскольку структуры молекул изучены.
Большинство витаминов имеют и физиологическое название по произво-
75
димому ими действию - к заболеванию при отсутствии данного витамина
добавляют приставку «анти».
Классификация и номенклатура важнейших витаминов
и витаминоподобных веществ:
Номенклатура витаминов и витаминоподобных веществ			Коферменты
бук- венная	химическая	физиологическая	
	Жирорастворимые витамины		
А	Ретинол	А нтиксерофтальмический	-
D	Кальциферол	А нтирахитич ески й	-
Е	Токоферол	Антистерильный	-
К	Филлохинон	Антигеморрагический	-
	Жирорастворимые витаминоподобные в-ва		
Q	Убихинон	-	KoQ
	Комплекс полинена-		
F	сыщенных жирных	-	-
	кислот		
	Водорастворимые витамины		
			
В!	Тиамин	Антиневритный	ТДФ (ТПФ)
в2	Рибофлавин	Витамин роста	ФМН, ФАД
В3	Пантотенат	Антидерматитный фактор	КоА
в5 (РР)	Никотинамид, нико- тиновая кислота	А нтипеллагрический	НАД, НАДФ
в6	Пиридоксин	Антидерматитный	ПФ
В, (Н)	Биотин	Антисеборейный	Карбокси- биотин
В, (Вс)	Фолиевая кислота	Фактор роста	ТГФК
в12	Цианокобалам ин	Антианемический	Метилкоба- ламин
76
С	Аскорбиновая кислота	Антицинготный	-
	Водорастворимые витаминоподобные в-ва		
в4	Холин	Липотропный фактор	-
р	Биофлавоноиды	Капилляроукрепляющий	
N	Липоевая кислота	-	Липамид
При изучении и применении витаминов необходимо знать совместное
действие витаминов на определенные физиологические процессы. По фи-
зиологическому воздействию на организм человека витамины делят на
пять групп.
Групповая характеристика витаминов по лечебно-профилактическому
эффекту приводится ниже (по П. И. Шилову, Т. Н. Яковлеву, 1974):
Лечебно-профилакти- ческий эффект	Краткая характеристика физиологического воздействия	Группа витаминов
		
Повышают общую активность организма	Регулируют состояние централь- ной нервной системы, обмен ве- ществ и трофику тканей	в,, в2, в5, А, С
Анти геморрагические	Нормализуют проницаемость и устойчивость кровеносных сосу- дов, повышают свертываемость крови	С, Р, К
Антианемические	Нормализуют и стимулируют кроветворение	в12, в9,с
Антиинфекционные	Повышают устойчивость орга- низма к инфекции: стимулируют выработку антител, усиливают защитные свойства эпителия	С, А
Функция зрения	Усиливают остроту зрения, рас- ширяют поле цветного зрения	А, В2, С
77
Аналогичное влияние оказывают витамины на процессы жизнедея-
тельности у животных. Отсутствие или недостаток витаминов приводит к
нарушению нормального развития, замедлению роста, снижению продук-
тивности. Введение витаминов в рационы питания животных позволяют
значительно повысить эффективность животноводства.
Практическое применение витаминов
Витамины используются при нарушении обмена веществ, связанного
с гипо- и авитаминозами, и как лекарственные препараты с определенным
лечебным эффектом (сосудорасширяющий, капилляроукрепляющий, реге-
неративный и т.д.). Для этой цели применяются как отдельные витамины,
так и комбинированные поливитаминные и коферментные препараты ви-
таминов. При этом коферментные препараты наиболее перспективные, по-
скольку при введении в организм могут сразу участвовать в обмене веществ.
Часть I. Жирорастворимые витамины
(A, D, Е, К, Q, F)
Общая характеристика жирорастворимых витаминов. Способность
растворяться в жирах обеспечивается наличием в структуре молекулы
циклов и длинных углеводородных радикалов. Каталитическую роль вы-
полняют самостоятельно. Термоустойчивые (12О...13О”С), активность не
зависит от реакции среды, но быстро окисляются и теряют каталитическую
активность под действием солнечного света и различных химических фак-
торов. Могут депонироваться в жировой ткани, поэтому признаки гипо- и
авитаминоза развиваются постепенно, а гипервитаминоз проявляется ярко
и быстро. При гипервитаминозе появляются общие признаки интоксика-
ции: расстройство функции кишечника, потеря аппетита, повышенная воз-
будимость нервной системы, сильная головная боль, шелушение кожи и
некоторые специфические признаки для данного витамина. При гиперви-
таминозе возможен летальный исход.
Все жирорастворимые витамины имеют витамеры сходные по
строению вещества, которые имеют одинаковый каталитический центр,
обладают одинаковым специфическим действием, но различаются по силе
биологического эффекта. Например, из витаминов группы А более активен
витамин Аь из витаминов D белее активны витамины ГД и D3; из витами-
нов Е - а-токоферол.
Задание. Выполнить качественные реакции на витамины A, D, Е и
изучить их воздействие на организм человека и животных..
78
Витамин А (антиксерофтальмический). Каротины
Витамин А имеет витамеры — А|...А3. Более активной формой является
А| (ретинол).
В организме витамин А выполняет важные и разнообразные функции.
Контролирует состояние эпителиальной ткани, предупреждая её орогове-
вание. Обеспечивает нормальный рост и дифференцировку клеток эмбрио-
на и молодого организма, регулирует рост хрящей и костной ткани, био-
синтез эпителия кожи и слизистых оболочек, является структурным ком-
понентом биологических мембран, катализирует биосинтез белка в печени.
Играет исключительно важную роль для зрения (содержится в зрительном
пигменте опсине).
Источником витамина А являются только продукты животного про-
исхождения (печень, коровье масло, сметана, желток яйца). В организме
депонируется (накапливается) в печени.
Витамин А синтезируется в слизистой оболочке кишечника из прови-
тамина - каротина. Каротин растительный пигмент, содержится в листь-
ях растений, в ягодах, плодах и овощах желто-оранжевого цвета, витамин-
ной активностью не обладает, Существует в виде трёх изомеров: а-, В-, у-
каротинов. Человек и животные каротин не синтезируют и должны полу-
чать его с растительной пищей.
В слизистой кишечника под действием фермента каротиназы кароти-
ны подвергаются окислению по центральной двойной связи, превращаясь в
витамин А. Наибольшую ценность представляет В-каротин, из которого
может образоваться две молекулы витамина А. Не все животные способны
к такому превращению каротина: лучше процесс идет в организме цыплят,
хуже — у коров и овец; у хищников каротинг.за отсутствует.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и животных. Нарушается
работа слезных желез, появляется сухость роговицы глаза (ксерофталь-
мия), Глазное яблоко теряет бактерицидные свойства слезы, появляется
гнойное воспаление роговицы. Резко падает острота зрения в сумерках
(куриная или ночная слепота) при нормальном зрении днем. Нарушается
регенерация слизистых оболочек пищеварительного тракта, дыхательных и
мочеполовых путей, снижается барьерная функция кожи. В целом созда-
ются условия для различных инфекционных заболеваний. Поэтому вита-
мин А называют также антиинфекционным.
Содержание как каротина, так и витамина А в сыворотке крови слу-
жит показателем обеспеченности организма витамином А. В медицинской
практике используются наряду с природными препаратами витамина А,
синтетические формы - ретинолацетат и ретинолпальмитинат.
Задание. Закончите уравнение реакции превращения ft-каротина
в витамин А у :
79
Опыт 1. Качественные реакции на витамин А
с концентрированной серной кислотой
В основе приведенных качественных реакций лежит способность сер-
ной кислоты окислительным путем расщеплять витамин А с образованием
различных окрашенных веществ.
а). Реакция с концентрированной серной кислотой
Действие	Задание
В сухую пробирку поместите 2 капли разбавленного масляного раствора вита- мина А и 2 капли концентрированной серной кислоты	Наблюдайте синее окрашивание смеси, переходящее в фиолетовый и буро-красный цвет
Визуальные наблюдения ___________________________
б). Реакция с сульфатом железа (II) и концентрированной
серной кислотой
Действие	Задание
В сухую пробирку поместите 2 капли разбав- ленного масляного раствора витамина А, 1 мл насыщенного раствора FeSO4 в концентрирован- ной уксусной кислоте и несколько капель кон- центрированной серной кислоты	Наблюдайте голубое окрашивание смеси и далее превра- щение голубого цвета в зеленый цвет	1 t
80
Визуальные наблюдения
Общий вывод__________________________________
Витамин D (кальциферол, антирахитический)
Витамин D имеет витамеры Di„. D7. По химической природе отно-
сятся к производным стеролов. Наиболее активными формами являются
D, (эргокальциферол) и D3 (холекальциферол). Витамин D2 содержится в
дрожжах и образуется при сушке сена под воздействием солнечного света
(УФ-лучей). В организме человека и животных в подкожной клетчатке
синтезируется витамин D3 при воздействии ультрафиолетовых лучей. В
печени под действием 25-гидроксилазы витамин D превращается в транс-
портную форму -- 25-гидроксихолекальциферол и 25-гидроксиэргокальци-
ферол. В почках с участием фермента I-гидроксилазы образуется биологи-
чески активная форма витамина D 1,25-диги<)роксикальциферол. В этой
форме витамина D регулирует обмен кальция и фосфора (фосфата) в орга-
низме совместно с паратгормоном и кальциотонином - гормонами пара-
щитовидной и щитовидной желез.
Регуляция обмена кальция и фосфора в организме основана на трех
процессах:
•	транспорт ионов кальция и фосфата через эпителий слизистой
тонкого кишечника при их всасывании;
•	мобилизация (извлечение) их из костной ткани;
•	реадсорбция кальция и фосфата в почечных канальцах.
Кальциферол обеспечивает также синтез лимонной кислоты в тканях
и депонирование в жировой ткани непредельных жирных кислот.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека, животных и птиц. Основ-
ным проявлением гиповитаминоза D у детей и молодых животных являет-
ся рахит, при этом нарушается процесс формирования скелета, в результа-
те наблюдаются искривления конечностей, запаздывание сращения костей
черепа, потеря тонуса мышц, особенно брюшного пресса. У взрослых лю-
дей и животных при недостатке витамина D развивается остеомаляция
размягчение костей, вызванное вымыванием кальция из уже сформиро-
вавшейся костной ткани. У кур образуются яйца с тонкой скорлупой, сни-
81
жается яйценоскость, и из яиц, полученных от несушек с признаками гипо-
витаминоза D, развиваются эмбрионы с уродствами клюва и конечностей.
Гиповитаминоз D у сельскохозяйственных животных развивается в
осенне-зимний период, когда солнечная радиация минимальная (животные
содержатся в закрытых помещениях), а также при недостатке витамина D в
рационе. Для профилактики рахита и остеомаляции требуются воздейст-
вие солнечного света, или искусственное облучение кварцевыми лампами,
а также пища и корма животного происхождения или дрожжи, облученные
УФ-лучами.
В медицинской практике используются природные препараты вита-
мина D, синтетические (D2 и D3) или активная форма витамина - 1,25-
дигидроксикальциферол, которая обладает высокой антирахитической ак-
тивностью и не зависит от возможных заболеваний печени.
Уравнение реакции биосинтеза витамина D3 (холекальциферола):
Задание. Напишите структурную формулу активной формы D3
Опыт 2. Качественная реакция на витамин D
с концентрированной серной кислотой
В основе реакции лежит способность серной кислоты вызывать де-
гидратацию витамина D с образованием окрашенного продукта.
82
Действие
В сухую пробирку поместите 2...3 кап-
ли разбавленного масляного раствора ви-
тамина D и 2 капли концентрированной
серной кислоты
Задание
Наблюдайте
красное и далее буро-красное
окрашивание смеси
Визуальные наблюдения__________________________________________
Вывод____________________
Витамин Е (токоферол, антистерильный)
Витамин Е имеет четыре витамера, которые обозначаются греческими
буквами а-, р-, у-, 5-токоферолы. Более активным является а-токоферол.
Витамин Е синтезируется в зеленой части растений, возможен мик-
робный синтез витамина в пищеварительном тракте человека и животных.
Однако главным источником токоферолов для человека служат раститель-
ные масла. Особенно высокое содержание а-токоферола в кукурузном
масле и масле, полученном из зародышей пшеницы.
Биохимические функции витаминов группы Е Токоферол является
биологическим антиоксидантом. Регулирует интенсивность свободноради-
кальных реакций в живых клетках, О1раничивает пероксидное окисление
ненасыщенных липидов в биологических мембранах. Благодаря способно-
сти связывать свободные радикалы повышается стабильность и срок жизни
биологических мембран клеток организма Повышает биологическую ак-
тивность витамина А, защищает ненасыщенную боковую цепь витамина от
окисления.
Главной функцией витамина Е является его способность защищать
организм от разрушительного окислительного действия радикалов перок-
сида водорода (Н2От) и органических перекисей Он исполняет роль «ло-
вушки» свободных радикалов, поражающих клетки органов и тканей.
К действию свободных пероксидных радикалов особенно чувстви-
тельной является воспроизводительная система организма.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и животных. Основные из-
менения при авитаминозе Е происходят в половой системе. У самцов на-
блюдаются необратимые дегенеративные изменения семенников и семен-
ных канальцев, прекращается спермообразование и выработка половых
гормонов. Самки при сохранении способности к зачатию теряют способ-
ность вынашивания плода. Плод и плацента рассасываются, происходит
83
самопроизвольный аборт - выкидыш. Развиваются мышечная слабость,
параличи, некроз печени, поражение головного мозга, особенно мозжечка.
Существует тесная связь токоферола с селеном в процессе защиты
липидов мембран клеток от пероксидного окисления. Селен входит в со-
став фермента глутатионпероксидазы, который превращает гидроперекиси
мембран в нетоксичные вещества, и, таким образом, защищает организм от
действия пероксидов.
В медицине используются синтетический а-токоферолацетат в расти-
тельном масле и концентраты масляных экстрактов смеси токоферолов из
зародышей пшеницы.
Опыт 3. Качественная реакция на витамин Е
с концентрированной азотной кислотой
Витамин Е за счет фенольного гидроксила легко окисляется. Окраска
продуктов окисления зависит от окислителя. При действии сильных окис-
лителей, например, концентрированной азотной кислоты, образуется
о-токоферилхинон оранжево-красного цвета.
Уравнение реакции окисления а-токоферола азотной кислотой:
Действие
В две пробирки поместите по 3...4 капли
разбавленного масляного раствора витамина Е.
В одну пробирку добавьте 1 мл концентриро-
ванной азотной кислоты (опыт), в другую -
такое же количество воды (контроль). Пробир-
ки поместите в кипящую баню на 2...3 мин
Задание
Наблюдайте
оранжево-красный цвет
масляного слоя вита-
мина в пробирке с
азотной кислотой
84
Визуальные наблюдения
В ывод_______________________________________________________
Часть II. Водорастворимые витамины
С, Р, N, U)
Общая характеристика водорастворимых витаминов. Растворимость
в воде этой группе витаминов обеспечивают наличие в составе молекул
полярных функциональных групп. Каталитическую функцию они выпол-
няют в структуре ферментов и реже самостоятельно. Характерной особен-
ностью водорастворимых витаминов является относительно изученный
механизм их действия. Для каждого витамина известна его активная фор-
ма. В организме водорастворимые витамины превращаются в соответст-
вующие коферменты, которые соединяются с белковой частью ферментов
(апоферментами) и обеспечивают им каталитическую активность. На ак-
тивность витаминов влияет реакция среды. Они активны в слабокислой и
нейтральной среде, инактивируются в щелочной. Относительно термоус-
тойчивые (12О...14О°С), исключением является витамин С, который разру-
шается при температуре свыше 70°С. Не могут депонироваться в организ-
ме (их избыток выводится с мочой). Водорастворимые витамины должны
ежесуточно поступать в организм с пищей. Признаки гипо- и авитаминозов
проявляются быстро, с яркой клиникой, гипервитаминозы не характерны.
Главным источником водорастворимых витаминов является растительная
пища, а также микробный синтез этих витаминов в пищеварительном трак-
те человека и животных.
Задание. Изучить качественные реакции на витамины Bh В2, В5, В6,
С, Р и воздействие этих витаминов на организм человека и животных.
Витамин В] (тиамии, антиневритный)
Тиамин - один из первых витаминов открытых наукой. Этот витамин
в чистом виде был получен К. Функом (1912 г.), с ним связаны истоки
термина «Витамины» «Амины жизни».
85
Биологические функции. Активной формой является сложный эфир
витамина с двумя молекулами фосфорной кислоты - тиаминпирофосфат
(ТПФ), который входит в состав свыше 30 ферментов. Тиамин, поступив-
ший в ткани с током крови, фосфорилируется за счет АТФ с участием
фермента тиаминпирофосфаткиназы, превращаясь в активную форму -
кофермент ТПФ. Биологическая роль ТПФ:
•	является коферментом декарбоксилаз. Эти ферменты катализируют
окислительное декарбоксилирование а-кетокислот. Например, фермент
пируватдекарбоксилаза путем декарбоксилирования превращает пирови-
ноградную кислоту в активную уксусную кислоту (ацетил- КоА), являю-
щуюся основным энергетическим и пластическим веществом клетки;
•	блокирует ацетилхолинэстеразу - фермент, расщепляющий ацетил-
холин, передатчик нервных импульсов;
•	обеспечивает стабильность витаминам С и Be;
•	способствует биосинтезу нуклеиновых кислот, белков, глюкозы,
гликогена и жиров в организме.
Витамин В] синтезируется растениями в процессе фотосинтеза и мик-
роорганизмами. Источниками витамина являются отруби злаковых куль-
тур, мука грубого помола, горох, фасоль, дрожжи, вегетативная часть рас-
тений. Из продуктов животного происхождения витамином богаты печень,
почки, сердце, молоко.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и .животных. В крови нака-
пливаются пировиноградная и другие а-кетокислоты, развивается ацидоз
(понижается pH крови), при котором разрушаются клетки, прежде всего,
нервной системы. У птицы на ранних стадиях авитаминоза возникают су-
дороги мышц шеи (запрокидывание головы назад). В целом развивается
специфический полиневрит, известный под названием бери-бери. Снижа-
ется чувствительность периферической нервной системы, появляются су-
дороги, страх, снижение интеллекта. Нарушаются функции пищеваритель-
ной и сердечно-сосудистой систем. В пищеварительной системе авитами-
ноз В| выражасгся в резкой потере аппетита, появляется тошнота, атония
кишечника (снижение тонуса мышц), диарея. Уменьшается сила сердеч-
ных сокращений, появляется мышечная слабость. Наблюдается быстрое
истощение и атрофия органов и тканей, приводящее к летальному исходу.
В медицине и ветеринарии применяются синтетические препараты
витамина В| - тиаминбромид и тиаминхлорид.
Задание. Закончите уравнение реакции биосинтеза ТПФ из витами-
на Bi под действием фермента тиаминпирофосфаткиназы:
86
Mg2+
Фермент
Mg2'
--------> АМФ +
Фермент
Опыт 4. Качественная реакция на витамин В( с диазореактивом
В основе реакции лежит способность витамина В| (тиамина) в щелоч-
ной среде образовывать с диазореактивом комплексное соединение, окра-
шенное в желто-розовый цвет. Опыт проведите с разбавленным водным
раствором тиамина и молоком. Убедитесь в том, что коровье молоко явля-
ется природным источником витамина В,. Состав и приготовление диазо-
рсактива приведено в приложении практикума.
Действие
В пробирке смешайте 2 мл 5%-ного гид-
роксида натрия и 3 мл диазореактива. Смесь
перемешайте и разделите на две части. В
одну пробирку добавьте 1...2 мл разбавлен-
ного водного раствора витамина В,, в дру-
гую - 1 ...2 мл коровьего молока
Визуальные наблюдения
Задание
Наблюдайте
в пробирках желто-розовое
окрашивание смеси
Вывод_____________________________________________________
Витамин В2 (рибофлавин, витамин роста)
Впервые витамин В2 выделен из молока. Богаты витамином также
сыры, творог, желток куриного яйца, печень, почки. Для животных источ-
87
ником рибофлавина являются кормовые дрожжи, травяная и рыбная мука,
молочная сыворотка. Витамин В2 синтезируется кишечной микрофлорой.
Биологические функции. Рибофлавин участвует в образовании кофер-
ментов ФМН (флавинмононуклеотид), и ФАД (флавинадениндинуклео-
тид), которые являются активной частью флавиновых ферментов (ФФ).
Рибофлавин входит в состав свыше 60 флавиновых ферментов. Большин-
ство ФФ содержат ФАД. Они катализируют окислительно-восстанови-
тельные процессы тканевого дыхания (обеспечивают биосинтез АТФ в ор-
ганизме), реакции дезаминирования аминокислот, синтеза и распада жир-
ных кислот. Таким образом, витамин В2 контролирует важные процессы
обмена веществ, без которых не возможна жизнь.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и животных. Низкий уро-
вень АТФ в крови приводит к резкому снижению скорости обновления
эпителия, в результате появляется сухость кожи лица, губ, полости рта,
пищевого канала. Чтобы увеличить приток АТФ, расширяются сосуды гла-
за, наблюдается прорастание роговицы кровеносными сосудами (васкуля-
ризация), возникает светобоязнь. Появляется мышечная слабость, падает
температура тела и пульс. У животных выпадает шерсть на спине, появля-
ется дерматит в области глаз, ушей, груди. У птицы опухает пяточный сус-
тав, пальцы искривляются и скручиваются по типу «кулака».
В медицине и везеринарии применяются рибофлавин и коферментные
препараты ФМН и ФАД в различных лекарственных формах.
Задание. I) Напишите структурную формулу витамина В2 и выдели-
те её в структуре ФАД:
88
2) Уравнением реакции отразите способность витамина В? быть
промежуточным переносчиком водорода в окислительно-восстановитель-
ных реакциях:
Опыт 5. Реакция восстановления витамина В2
Окисленная форма витамин В2 (желтый витамин) восстанавливается
водородом, который выделяется при взаимодействии металлического цин-
ка с соляной кислотой. В процессе окислительно-восстановительной реак-
ции рибофлавин постепенно изменяет свой цвет: желтый —> розовый —>
бесцветный.
Действие
В пробирке смешайте 2 мл водного разбав-
ленного раствора витамина В2, добавьте 1 мл
разбавленной (1:1) соляной кислоты. Смесь пе-
ремешайте и разделите на две части. В одну
пробирку положите кусочек металлического
цинка и закройте пробирку пробкой (опыт). Дру-
гая пробирка служит контролем________ ______
Задание
Наблюдайте
с течением времени
(5... 10 мин) измене-
ние цвета в опытной
пробирке
Визуальные наблюдения__________________________________________
Вывод_____________________________________________________
Витамин В5 (РР, никотинамид, антипеллагрический)
Витамин В5 имеет несколько названий. Источником витамина служат
мясо, печень, дрожжи, отруби. Молоко практически не содержат витамина
В5. Витамин может синтезироваться микрофлорой кишечника, при нали-
чии в рационе достаточного количества аминокислоты триптофана. Жи-
89
вотные получают витамин с зерновыми концентратами, сеном из клевера и
люцерны, рыбной и мясокостной мукой.
Биологические функции. Никотинамид является составной частью ко-
ферментов НАД (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФ (никотинами-
дадениндинуклеотидфосфат). Оба кофермента могут обратимо переходить
из окисленной формы (НАД+ и НАДФ+) в восстановленную (НАДН+Н+ и
НАДФ Н+Н ). Они выполняют функцию промежуточных переносчиков
водорода в окислительно-восстановительных реакциях. В тканях содержа-
ние НАД в 5... 10 раз больше, чем НАДФ. НАД - кофермент большинства
дегидрогеназ, действующих на всех этапах окисления углеводов, липидов,
аминокислот с целью получения энергии (АТФ). НАД - зависимые фер-
менты обеспечивают использование энергетических ресурсов клетки и иг-
рают исключительную роль в биоэнергетике клетки и организма в целом
Восстановленная форма НАДФ обычно используется как донор водо-
рода в пластических реакциях, например, в синтезе жирных кислот и холе-
стерола.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и животных. При недостат-
ке витамина В5 появляются признаки пеллагры: дерматит на открытых
участках кожи, доступных солнечному свету, нарушение процесса пище-
варения - диарея. Наблюдается болезненность языка и атрофия отдельных
участков, кровоизлияния в желудочно-кишечном тракте. Развиваются при-
знаки слабоумия. У собак на слизистой оболочке языка появляются тем-
ные пятна («черный язык»), У свиней появляется специфический дерматит
на ушах. У птицы замедляется оперяемость, поражаются суставы, резко
снижается яйценоскость.
Задание. Напишите структурную формулу витамина В5 и выдели-
те его в структуре НАД'
90
Опыт 6. Качественная реакция на витамин В5 (РР)
При нагревании с раствором ацетата меди образуется синий осадок
медной соли витамина РР.
Действие	Задание
В пробирку поместите 5... 10 мг ви- тамина В5 и растворите его при нагре- вании в 1 мл 10%-ного раствора уксус- ной кислоты. К кипящему раствору прибавьте такой же объем 5%-ного рас- твора ацетата меди	Наблюдайте окрашивание жидкости в голу- бой цвет, а с течением времени выпадает синий осадок медной соли никотиновой кислоты
Визуальные наблюдения__________________________________________
Вывод_____________________________________________________
Витамин В6 (пиридоксин, антидерматитный)
Термин витамин В6 объединяет три родственных вещества, которые
могут взаимно превращаться друг в друга: пиридоксол, пиридоксаль и пи-
ридоксамин. Общее название этих веществ пиридоксин. Источником вита-
мина В6 служат продукты богатые содержанием белка: зерно бобовых
культур, мясопродукты, рыба, дрожжи. Частично пиридоксин синтезиру-
ется микрофлорой пищевого канала.
Биологические функции. Витамин В6 - главный витамин метаболизма
аминокислот в организме. Коферментную роль пиридоксин выполняет в
форме сложного эфира фосфорной кислоты - пиридоксин-5-фосфата (ПФ).
С током крови витамин поступает в печень и другие органы, где с
участием пиридоксальфосфокиназы превращается в 5-фосфаты пиридок-
сола. пиридоксаля и пиридоксамина. Более активной формой ПФ является
пиридоксаль-5-фосфат. В составе ферментов он катализирует процессы
дезаминирования, переаминирования аминокислот, перенос серы с метио-
нина на серин. Участвует в синтезе биогенных аминов (норадреналин, ад-
реналин, серотонин, гистамин) и последующем окислении и обезврежива-
нии этих аминов. Обеспечивает биосинтез гема гемоглобина, миоглобина и
гемсодержащих ферментов.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и животных. Пиридоксаль-
5-фосфат входит в состав многочисленных ферментов, относящихся к раз-
91
личным классам, поэтому гиповитаминоз приводит к многочисленным на-
рушениям в обмене веществ. Признаки пиридоксиновой недостаточности
сходные как у человека, так и у животных: повышенная возбудимость
нервной системы, периодические эпилептические судороги, вероятно свя-
занные с недостаточным синтезом у-аминомасляной кислоты (ГАМК), по-
ражения кожи (дерматиты), резко понижается уровень гемоглобина, пре-
кращается рост и развитие. У цыплят повышенная возбудимость проявля-
ется в выщипывании и поедании собственных перьев. У взрослой птицы
развивается опухоль мышечного желудка и появляются судороги.
В медицине и ветеринарии применяется пиридоксин гидрохлорид, а
чаще его кофермент - пиридоксальфосфат.
Задание. Анализируя формулы трех форм витамина В6 , выделите
более активную из них и напишите реакцию образования кофермента для
этой формы.
Пиридоксин (ВитаминВ6)
Опыт 7. Качественная реакция на пиридоксин с хлоридом
железа (III)
При взаимодействии пиридоксина с раствором FeCl3 образуется ком-
плексная соль типа фенолята железа, и раствор окрашивается в красный
цвет.
Действие	Задание
В пробирку поместите 1 мл разбавленно- го водного раствора пиридоксина и добавь- те 2...3 капли 5%-ного раствора хлорида же- леза	Наблюдайте окрашивание раствора в красный цвет
92
Визуальные наблюдения
В ывод ______________________________________________________
Витамин С (аскорбиновая кислота, антицинготный)
Витамин С играет исключительно важную роль в жизни организма.
Биологические функции витамина С приведены в форме схемы:
Синтез ДНК и РНК
Синтез дентина
Синтез коллагена
Синтез гликогена <
Восстановление
и окисление
глутатиона
Активация
синтеза АТФ
Обмен триптофана:
синтез серотонина
Синтез
гиалуроновой
кислоты
Восстановление Fe до Fe
(всасывание железа в кишечнике)
Обезвреживание
ядов
Синтез
гемоглобина
Витамин С
Обмен холестерола:
синтез стероидных
гормонов надпочечников
Обмен тирозина:
синтез норадреналина
и адреналина
Витамин С участвует в процессах превращения тирозина и триптофа-
на с образованием нейромедиаторов, в синтезе кортикостероидов, в про-
цессах кроветворения, в образовании дентина зубной эмали, коллагена -
главного компонента соединительной ткани. Активирует синтез гиалуро-
новой кислоты, которая выполняет функцию «цемента» в соединении кле-
ток друг с другом в органах и тканях, и создает барьер для проникновения
микробов и ядовитых веществ.
Витамин С синтезируется растениями и большинством животных (ис-
ключение составляют обезьяны, морская свинка и человек). Однако глав-
ными источниками аскорбиновой кислоты служат зеленые корма, свежие
овощи и фрукты.
93
Содержание витамина С (г/кг) в природных источниках приведено
ниже.
Плоды шиповника	20...45	Хвоя ели и сосны зимой	2,2... 2,7
Черная смородина	2...3	Хвоя ели и сосны летом	0,5...0,7
Болгарский перец	1,0... 2,5	Люцерна	2,0-2,2
Лимон, апельсин	0,3...0,4	Клевер, крапива	1,0...1,2
Мясо	0,02...0,1	Картофель	0,1...0,3
Суточная потребность в аскорбиновой кислоте взрослого человека со-
ставляет 100 мг. Потребность возрастает при беременности, в период вы-
соких физических нагрузок и инфекционных заболеваний.
Витамин С в организме находится в двух взаимосвязанных окисли-
тельно-восстановительным равновесием формах, однако биологически бо-
лее активной является восстановленная форма'.
СИ2ОН
Аскорбиновая кислота
(восстановленная форма)
- 2Н
2Н +
СН2ОН
Дсгцдроаскорбиновая кислота
(окисленная форма)
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и животных. Появляются
характерные признаки цинги: кровоточивость десен, расшатывание и вы-
падение зубов, отеки и боли в суставах, нарушение заживления ран. Быст-
рая утомляемость, учащается пульс, развивается анемия. У коров в молоке
может появляться кровь.
Опыт 8. Качественная реакция на витамин С.
Восстановление гексацианоферрата (III) калия вит амином С
Аскорбиновая кислота проявляет выраженные восстановительные
свойства. Она восстанавливает железо из Fe+3 в Fe+2 комплексного иона
гексацианоферрата (III), превращая его в гексацианоферрат (II). В присут-
ствии FeCl3 гексацианоферрат (II) образует, окрашенную в синий цвет
комплексную соль гексацианоферрат (II) железа (берлинская лазурь):
94
Действие	Задание
В пробирку налейте 2...3 мл воды, добавьте 2...3 капли 1%-ного раствора K3[Fe(CN)6)] и 2...3 капли 1%-ного раствора FeCl3. Смесь переме- шайте, разделите на две части. В одну часть до- бавьте 1 мл воды (контроль), в другую - 1 мл 0,05%-ного раствора витамина С (опыт)	Наблюдайте окрашивание смеси в пробирке с витамином С в синий цвет
Визуальные наблюдения__________________________________________
В ывод_______________________________________________________
Схема уравнения реакции восстановления Fe’ ’ до Fe+2 витамином С:
+ К3[ Fe(CN)6] + 8 1-eClj
- 2Fe4[Fc(CM),,| I6HCI
Берлинская лазурь 3
сн2он
I
но-с-н
о
Дегид роаскорбиновая
кислота
Опыт 9. Количественное определение витамина С
методом йодометрического титрования
В слабокислой и нейтральной среде витамин С (аскорбиновая кисло-
та) легко окисляется водным раствором йода в йодиде калия в дегидроас-
корбиновую кислоту. Количество йода, пошедшего на титрование проб,
эквивалентно содержанию аскорбиновой кислоты в титруемой смеси.
Эквивалент аскорбиновой кислоты в реакции окисления йодом равен
176 : 2 = 88, то есть (Э) молярная масса эквивалента равна 88 г.
Внимание. Перед проведением анализа подготовьте среднюю пробу
исследуемого объекта__________________________и измельчите её.
95
Действие	Задание
Приготовьте навеску 2 г (погрешность взвешивания не более 0,01 г) , поместите её в фарфоровую ступку, добавьте промытый су- хой песок и разотрите до гомогенной массы. Затем добавьте в ступку 10 мл 2%-ного рас- твора соляной кислоты, смесь перемешайте и профильтруйте в коническую колбу через бинт, сложенный в 3 слоя. Затем смочите фильтр водой и отожмите промывную воду в ту же колбу. В фильтрат внесите 3-4 капли 1%-ного раствора крахмала и титруйте 0,005 н раствором йода до появления синего окра- шивания пробы. Результат титрования запи- шите 				На титрование вытяжки пошло 0,005 н раствора J2 V =	мл Определите содержание витамина С в пробе, выполните пересчет на кг исследуемого вещества и сравните результат с ли- тературными данными
Напишите уравнение реакции окисления аскорбиновой кислоты в де-
гидроаскорбиновую кислоту молекулярным йодом:
Расчеты:
н Э
Масса витамина С в пробе: М =---------- V (г),
н	1000
где: М масса витамина С в 2 г исследуемого объекта (г);
н - молярная концентрация эквивалента йода (0,005 моль-экв/л);
Э - молярная масса эквивалента аскорбиновой кислоты (88 г);
F- объем йода, пошедшего на титрование (мл);
М( в 2 г пробы) -
, ,, М 1000
Mi ( в кг продукта) : М, =------
(г/кг): Mi "
Содержание витамина С в продукте по литературным данным:
___________________г/кг
96
Вывод
Витамин Р (биофлавоноиды, капилляроукрепляющий)
Биофлавоноиды представляют собой обширную группу раститель-
ных полифенольных соединений, укрепляющих стенки капилляров.
Витамин Р объединяет группу
веществ, содержащих в молекуле
двухатомные фенолы (резорцин
и пирокатехин). В медицине
применяют индивидуальные
флавоноиды: кверцетин, геспе-
ридии, рутин, а также катехины
Активное ядро биофлавоноидов: чайного листа, флавоноиды чер-
ноплодной рябины и др.
Биологические функции. Витамин Р является ингибитором фермента
гиалуронидазы, что позволяет тканям сохранять нужное количество гиалу-
роновой кислоты - главного фактора прочности капиллярных стенок.
Признаки гипо- и авитаминоза у человека и животных Повышается
активность гиалуронидазы, снижается содержание гиалуроновой кислоты,
что приводит к разрывам капилляров. В результате повышенной прони-
цаемости капилляров наблюдаются внезапные кровоизлияния после сдав-
ливания ткани, появляется боль в конечностях, общая слабость и быстрая
утомляемость. Внешние признаки гиио- и авитаминоза витамина Р анало-
гичны признакам гипо- и авитаминозу витамина С, но препарат витамина
С не устраняет их, поскольку иная причина возникновения. Существует
биохимическая корреляция действия витаминов Р и С. Каждый из них в
присутствии другого обладает более высоким терапевтическим эффектом.
Опыт 10. Качественные реакции на витамин Р
Внимание. Перед выполнением опытов с витамином Р приготовьте
экстракт катехинов зеленого чая. Пакетик заварки зеленого чая залейте
50... 100 мл кипящей водой и выдержите в течение 5... 10 мин. Полученную
вытяжку зеленого чая используйте для реакций с хлорным железом и
раствором йода в иодиде калия.
а) реакция витамина Р с хлоридом железа (III)
Хлорид железа (III) с флавоноидами образует комплексные соли, ок-
рашенные в темно-зеленый цвет. Указанный цвет является качественной
97
реакцией на двухатомный фенол (о-диоксибензол — пирокатехин). Реакция
с FeCl3 доказывает наличие ядра пирокатехина в структуре молекулы ви-
тамина Р.
Действие	Задание
В одну пробирку налейте 2...3 мл разбавлен- ного раствора витамина Р, в другую - такое же количество свежезаваренного чая. В обе про- бирки внесите по 2..3 капли 5%-ного раствора хлорида железа (III)	Наблюдайте окрашивание растворов в зеленый цвет
Визуальные наблюдения__________________________________________
Уравнение реакции ядра флавона с FeClj
Вывод___________________________________________________
б) Реакция окисления витамина Р раствором йода
Витамин Р за счет ядра пирокатехина проявляет выраженные восста-
новительные свойства (легко окисляется). Спиртовый раствор йода окис-
ляет витамин Р с образованием продуктов реакции окрашенных в красный
цвет.
Действие	Задание
В одну пробирку налейте 2...3 мл 5%-ного рас- твора витамина Р, в другую — такое же количество свежезаваренного чая. В обе пробирки внесите по 2..3 капли 10%-ного спиртового раствора йода. Для контроля в отдельную пробирку налейте 2...3 мл воды и добавьте столько же спиртового раство- ра йода	Наблюдайте изменение цвета раствора йода под действием витамина Р
Визуальные наблюдения_______________________________________
98
Вывод
Уравнение реакции окисления пирокатехина в ядре флавона раствором йода:
Контрольные вопросы
I.	Определение, биологическое значение витаминов, виды дисба-
ланса содержания витаминов в организме. Классификация и но-
менклатура витаминов.
2.	Общая характеристика жирорастворимых витаминов.
3.	Витамин А. Биологическая роль. Признаки гипо- и авитаминоза.
Гипервитаминоз и его последствие. Качественная реакция на ви-
тамин А. Биологическая роль каротинов.
4.	Витамин D. Биологическая роль, Профилактика рахита и остео-
маляции. Качественная реакция на витамин D.
5.	Витамин Е. Биологическая функция, признаки авитаминоза, при-
родные источники. Качественная реакция на витамин Е.
6.	Общая характеристика водорастворимых витаминов.
7.	Витамин В, (ТПФ). Биологические функции в организме. При-
знаки гипо- и авитаминоза. Качественная реакция на витамин В,.
8.	Витамин В2. В какие коферменты и ферменты он входит? Биоло-
гическая роль, признаки гипо- и авитаминоза.
9.	Витамин В5. Биологическая роль. В какие коферменты и фермен-
ты он входит? Признаки гипо- и авитаминоза.
10.	Витамин В6 (пиридоксин). Активная форма кофермента вита-
мина В6 . Биологическая роль, признаки гипо- и авитаминоза.
Природные источники. Качественная реакция на витамин В6.
11.	Витамин С. Биологические функции, признаки гипо- и авитами-
ноза. Природные источники и качественные реакции на витамин С.
12.	Возможное содержание витамина С в различных кормах и метод
количественного его определения .
13.	Витамин Р. Природные источники, признаки гипо- и авитамино-
за. Качественные реакции на витамин Р.
99
Тема VII. Гормоны
Прежде чем рассматривать тему важно иметь общее представление о
системах межклеточной коммуникации и регуляции метаболизма.
Для нормального функционирования многоклеточного организма
необходима взаимосвязь между субклеточными структурами, отдельными
клетками, тканями и органами. Такая взаимосвязь реализуется следующи-
ми основными системами регуляции:
1.	Центральная и периферическая системы — посредством переда-
чи нервных импульсов и посредством нейромедиаторов.
2.	Эндокринная система — через эндокринные железы и гормоны.
3.	Аутокринная и паракринная системы тканей - посредством раз-
личных соединений, которые секретируются в межклеточное
пространство и взаимодействуют с рецепторами клеток (гормоны
желудочно-кишечного тракта, простагландины, гистамин, цито-
кины и т.д.).
4.	Иммунная система - через специфические белки (антитела, Т-
репепторы, белки комплекса гистосовместимости).
Понятие гормон происходит от греческого слова hormaino - побуж-
даю, привожу в движение. Гормоны — жизненно необходимые органиче-
ские вещества, которые вырабатываются в следовых количествах клетками
особых желез, называемых эндокринными или железами внутренней сек-
реции. Выделяются гормоны без выводных протоков непосредственно в
кровь, дейст вуют на определенные ткани-мишени. Вместе с центральной
нервной системой (ЦНС) гормоны регулируют физиологические функции
организма, способствуют его адаптации к меняющимся условиям внутрен-
ней и внешней среды.
Работа эндокринных желез находится под контролем ЦНС, преобра-
зующей сигналы анализаторов чувств (слух, зрение, вкус, обоняние) в
нервный импульс, который далее преобразуются в деятельность гормонов.
В целом работа ЦНС находится во взаимосвязи с эндокринной системой,
образуя единую регуляторную нейроэндокринную систему.
Химическая природа гормонов
Гормоны по химической структуре молекул можно разделить на три
большие группы:
1.	Белки-пептиды (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелу-
дочной и паращитовидной желез, кальциотонин щитовидной
железы);
2.	Производные аминокислот (адреналин, норадреналин, йодти-
ронины);
3.	Стероиды (половые гормоны и кортикостероиды надпочечников).
100
Общие свойства гормонов
1.	Дистантность действия. Они регулируют обмен веществ и функ-
ции в тканях-мишенях далеко от места синтеза гормона.
2.	Высокая биологическая активность.
3.	Строгая специфичность биологического действия.
4.	Короткий срок жизни. Высокая скорость образования и распада.
По значению в регуляции обменных процессов в организме железы
эндокринной системы подразделяют на цензральные железы и перифери-
ческие. Центральные - гипоталамус, гипофиз, эпифиз, анатомически свя-
занные с отделами ЦНС. Периферические щитовидная, паращитовидная,
поджелудочная, половые железы, надпочечники. Работа периферических
желез контролируется гипоталамо-гипофизарной системой.
Взаимосвязь работы гипоталамуса, гипофиза
и периферических желез
Внешние и внутренние факторы действуют на ЦНС, вызывая образо-
вание нервных импульсов, действующих на гипоталамус. В ответ гипота-
ламус вырабатывает рилизинг-факторы (нейрогормоны), которые регули-
руют секрецию соответствующих гормонов гипофиза. По действию нейро-
гормоны подразделяются на либерины и статины. Либерины активируют
синтез соответствующих гормонов гипофиза, а статины ингибируют этот
процесс. В группу либеринов входят семь гормонов: соматолиберин, тире-
олиберин, кортиколиберин, фоллилиберин, люлиберин, пролактолиберин,
меланолиберин. Статинами являются три гормона: соматостатин, пролак-
тостатин, меланостатин. По химической природе гормоны гипоталамуса и
гипофиза представляют собой пептиды.
Под действием либеринов в гипофизе происходит синтез соответст-
вующих тропных гормонов, которые выделяются в кровь и стимулируют
выработку гормонов соответствующих периферических желез внутренней
секреции. Периферические гормоны желез внутренней секреции выделя-
ются в кровь и избирательно рецепторным путем находят свою ткань-
мишень, где проявляют свое специфическое действие. По химической
природе рецепторы являются сложными белками - гликопротеинами. Ре-
цепторы гормонов могут быть расположены или в плазматической мем-
бране (мембранный механизм), или внутри клетки (внутриклеточный ме-
ханизм). Взаимодействие гормонов с рецепторами высоко специфично, что
позволяет им проявлять свое действие при очень низкой концентрации.
Мембранный механизм работы гормонов
Мембранный механизм характерен для гормонов белково-пептидной
природы и адреналина. Эти гормоны гидрофильной природы, они не про-
никают в клетку, и для передачи своего сигнала им требуется внутрикле-
точные посредники. Взаимодействуя со специфичным белковым рецепто-
101
ром, расположенным на внешней поверхности клеточной мембраны, гор-
моны этого типа активируют фермент мембраны клеток аденилатциклазу.
Аденилатциклаза обеспечивает в клетке синтез промежуточных посред-
ников — ц-АМФ (с-АМР) или ц-ГМФ (c-GMP), которые запускают в клетке
каскадный механизм активации ряда ферментов. В результате изменяется
интенсивность обмена углеводов, липидов, белков. Гормоны мембранного
типа имеют короткий срок жизни (минуты). Основные этапы работы гор-
монов белково-пептидной природы и адреналина происходят через мем-
бранные рецепторы клеток в следующей последовательности:
[ ГОРМОН
I
Кровь
Цигоплазмотическая мембрана
Мембранный > q . белок > Ферменты	> Внутриклеточный |
рецептор	(аденилатциклаза,	посредник
фосфоролипаза С) (ц-АМФ, Са2+ и др.)
Протоплазма клетки
<__L Фосфорилирование 6_ Протеинкиназы
ферментных
белков
Изменение конформации
и активности ферментов
Внутриклеточный механизм работы гормонов
Внутриклеточный механизм характерен для гормонов стероидной
природы и йодтиронинов. Гормоны этого типа обладают липофильными
свойствами, они проходят через мембрану в цитоплазму клетки. Взаимо-
действуют с внутриклеточными белками-рецепторами, с их участием про-
никают в ядро, действуют на ДНК и обеспечивают синтез определенных
ферментных белков в клетке. Гормоны внутриклеточного типа обладают
более продолжительным сроком жизни (часы....несколько суток). Основ-
ные этапы действия гормонов стероидной природы и йодтиронинов пред-
ставлены ниже:
Кровь
[ ГОРМОН
1	2	3
2__> Мембрана _____ Внутриклеточный -----> Комплекс
клетки	рецептор	гормон-рецепгор
Изменение
количества
ферментов
в клетке
7__ Синтез 6 Взаимодействие _ 5 Транспорт
ферментных	с ДНК * комплекса
белков	в ЯДР°
102
Биологическое действие периферических гормонов
№ п/п	Биологическое действие в организме	Название гормона
1.	Обмен белков, углеводов, липидов	Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол
2.	Водно-солевой обмен	Альдостерон, вазопрессин
3.	Обмен ионов кальция и фосфатов	Параггормон, кальцитонин
4.	Репродуктивная функция	Половые гормоны
Характеристика основных периферических эндокринных желез
Железа	Гормон	Место действия	Проявляемый эффект
Щитовидная	Тироксин и трийодтиро- нин	Мышцы, печень, мозг, жировая ткань	Возрастание общего метабо- лизма, повышение потребле- ния От и теплообразования
	Кальцитонин	Кости скелета, почки	Регулирует метаболизм Са24 и фосфата, повышая содержание ионов Са24в крови
11аращитовидная	Паратгормон	Почки, кости скелета	Усиление потребления О2 тканями; регулирует содержа- ние Са2+ в крови
Поджелудочная	Инсулин	Жировая ткань, мышцы, печень	Усиление гликолиза, пониже- ние глюконеогенеза, стимуля- ция синтеза гликогена, белков, липидов
	Глюкагон	Жировая ткань, печень	Усиление глюконеогенеза, гликогенолиза, распада липи- дов
Корковый слой надпочечников	Кортикосте- рон, кортизол и кортизон	Печень, почки, мышцы, костная, жировая и лим- фоидная ткань	Стимуляция глюконеогенеза и гликогенеза; повышение со- держания гликогена в печени и глюкозы в крови; регулиро- вание электролитов и воды; поддержание сосудистого го- меостаза; влияние на аллерги-
103
			ческие и воспалительные про- цессы, иммунитет и устойчи- вость к инфекции
Мозговой слой надпочечников	Адреналин	Гладкие мышцы, артериолы, жировая ткань, печень	Повышение кровяного давле- ния, увеличение частоты сер- дечных сокращений, сокраще- ние гладких мышц; усиление гликолиза,	гликогенолиза, глюконеогенеза, распада ли- пидов, повышает содержание глюкозы в крови
Яичники	Эстрадиол, эстрон	Наружные поло- вые органы, ги- пофиз, гипота- ламус, молочные железы	Формируют половую диффе- ренцировку, характер поведе- ния, обеспечивают репродук- тивную функцию, усиливают биосинтез белков, нуклеино- вых кислот, липидов
Семенники	Тестостерон	Наружные поло- вые органы, ги- пофиз, гипота- ламус	Формируют половую диффе- ренцировку, характер поведе- ния, рост скелетно-мышечной ткани, усиливают биосинтез белков и распад липидов
Задание. На основе качественных реакций изучить химическую при-
роду молекул гормонов инсулина, адреналина, тироксина, биологические
функции в организме и клинико-диагностическое значение этих гормонов
Инсулин
Синтезируется р-клетками островков Лангерганса поджелудочной
железы в ответ на повышение концентрации глюкозы в крови. По химиче-
ской природе является гормоном белковой природы. Молекула инсулина
содержит 51 аминокислоту, имеет две полипептидные цепи (цепь А 21
аминокислота, цепь В 30 аминокислот). Образуется из проинсулина -
белка, содержащего 84 аминокислотных остатков. В процессе синтеза ин-
сулина от проинсулина отщепляется полипептидный фрагмент, содержа-
щий 33 аминокислоты. Остаток молекулы, состоящий из двух полипеп-
тидных цепей, связанных дисульфидными мостиками представляет собой
активную форму гормона. Инсулин - гормон мембранного типа, внутри-
клеточное действие проявляет через ц-АМФ. Срок жизни молекулы инсу-
лина в организме человека 20 мин.
Инсулин единственный гормон, понижающий концентрацию глюкозы
в крови. Он активирует процессы транспорта глюкозы из крови через мем-
браны клеток; стимулирует фосфорилирование глюкозы в реакции с АТФ
104
(переводит глюкозу в активное состояние - в глюкозу-6 фосфат). Обеспе-
чивает использование глюкозы-6 фосфата в клетках на энергетические и
синтетические (анаболитические) цели. Усиливает процессы биосинтеза
гликогена, липидов и белков.
Клинические изменения при недостатке инсулина:
•	Повышается концентрация глюкозы в крови (гипергликемия)
•	Обнаруживается глюкоза в моче (глюкозурия), в норме она отсутствует.
•	Усиливается расщепление жира в жировых депо (липолиз), повыша-
ется уровень свободных ВЖК и глицерина в печени, что приводит к
ожирению печени (жировая инфильтрация печени).
•	Высокий уровень ВЖК приводит к накоплению в крови продуктов
неполного окисления жирных кислот, повышается концентрация ке-
тоновых тел (Р-оксимасляной, ацетоуксусной кислот и ацетона) и
понижается pH крови (ацидоз).
•	Происходит усиленный распад гликогена в печени и мышцах (глико-
генолиз) и распад тканевых белков до аминокислот, которые исполь-
зуются на синтез глюкозы (глюконеогенез) или выделяются с мочой.
•	Усиленный распад белков повышает содержание мочевины и амино-
кислот в моче.
При введении инсулина указанные нарушения исчезают. В медицине
используется инсулин свиней, крупного рогатого скота, а также инсулин,
полученный биосинтетическим путем.
Опыт 1. Биуретовая реакция инсулина
По химической структуре гормон инсулин является белком, поэтому
для него характерна положительная биуретовая реакция.
Действие	Задание
В пробирку налейте 1 мл разбавленного раствора инсулина, добавьте равный объем 10%-ного раствора гидроксида натрия и 2...3 капли 5%-ного раствора сульфата меди	Наблюдайте характер- ный для белков фиоле- товый цвет раствора в пробирке
Визуальные наблюдения__________________________________________
105
Вывод
Опыт 2. Реакция Фоля па серосодержащие аминокислоты
Для проявления гормональной активности инсулину необходимы ди-
сульфидные мостики. Наличие серосодержащих аминокислот в молекуле
инсулина легко доказать реакцией Фоля.
Действие	Задание
В пробирку налейте 1 мл разбавленного рас- твора инсулина, добавьте равный объем 20%- ного раствора гидроксида натрия и 3..4 капли 5%-ного раствора ацетата свинца. Смесь на- гревайте до изменения цвета раствора	Наблюдайте ха- рактерное для серосо- держащих аминокис- лот коричневое окра- шивание раствора
Визуальные наблюдения_________________________
Вывод____________________________________
Нарисуйте схему превращения проинсулина в инсулин:
Адреналин
Мозговой слой надпочечников из аминокислоты (тирозина) выраба-
тывает два гормона - норадреналин и адреналин. По химической структу-
ре молекулы они являются катехоламинами. Для биосинтеза норадренали-
106
на и адреналина необходима аминокислота тирозин. Процесс биосинтеза
идет ступенчато: тирозин —» диоксифенилаланин (ДОФА) —> дофамин —>
норадреналин —> адреналин.
Катехоламины повышают кровяное давление, увеличивают частоту
сердечных сокращений, ускоряют ритм дыхания, повышают температуру
тела, влияют на углеводный и липидный обмены. Мишенями для катехо-
ламинов являются сердце, жировая ткань, мышцы и печень.
Более выраженной гормональной активностью обладает адреналин.
Он является гормоном мембранного типа. Внутриклеточное действие на
углеводный и липидный обмены проявляет через ц-АМФ. Срок жизни мо-
лекулы адреналина в организме человека 1 мин. Необычайно активен. Его
действие проявляется в дозах 101... 10 5 мг на кг живой массы. Выделение
в кровь контролируется центральной нервной системой. При нервном воз-
буждении (стрессах) содержание адреналина в крови резко повышается.
Клинические изменения при стрессах:
•	Повышается кровяное давление, увеличивается частота сердечных
сокращений, ускоряется ритм дыхания, повышается температура.
•	Усиливается распад гликогена в мышцах и печени. Подавляется сек-
реция инсулина и повышается секреция глюкогона. В результате
резко повышается концентрация глюкозы в крови.
•	Происходит активный гликолиз в мышцах - глюкоза расщепляется
до лактата (молочной кислоты).
•	Усиливается распад жира (липолиз) и, как следствие, повышается
содержание ВЖК, холестерола и фосфолипидов в крови.
Опыт 3. Реакция окисления адреналина йодом
Адреналин является низкомолекулярным соединением, содержащим в
молекуле структуру двухатомного фенола — пирокатехина. Поэтому он
очень легко окисляется йодом с образованием о-хинона красного цвета.
Действие	Задание
В одну пробирку налейте 1-2 мл воды (кон- троль), в другую - разбавленного раствора адреналина (опыт). В обе пробирки добавьте по 2 капли 0,1 М спиртового раствора йода	Наблюдайте красное окрашивание раствора в пробирке с адреналином
Визуальные наблюдения_________________________________________
Уравнение реакции окисления адреналина спиртовым раствором йода:
107
Вывод
Опыт 4. Реакция адреналина с хлоридом железа (III)
Адреналин является катехоламином. Наличие в молекуле ядра пирока-
техина можно доказать также качественной реакцией с хлорным железом.
Действие	Задание
В одну пробирку налейте 1мл 0,05%-ного раствора пирокатехина (конлроль), в другую - разбавленного раствора адреналина (опыт). В обе пробирки добавьте по 1...2 капли 5%- ного раствора хлорида железа (III)	Наблюдайте зеленое окрашивание раствора в опытной и контрольной пробирках
Визуальные наблюдения__________________________
Уравнение реакции пирокатехина с хлоридом железа (III):
Уравнение реакции адреналина с хлоридом железа (III):
Вывод________________
108
Напишите уравнения реакций, отражающие ступенчатый синтез адренали-
на в организме, называя промежуточные продукты и ферменты:
Тироксин
Тироксин - Т4 (тетрайодтиронин) и трийодтиронин - Т3 являются
главными гормонами щитовидной железы. Гормон Т3 в 3...5 раз активнее,
чем Т4. Соотношение гормонов в крови Т3 : Т4 = 1:7.
Для синтеза гормонов необходим йод, доля которого в молекуле ти-
роксина составляет 65% его молекулярной массы, и аминокислота тиро-
зин. Путем ступенчатого йодирования сначала образуются 3-монойод-
тирозин и 3,5-дийодтирозин, а далее, путем окислительной конденсации
этих веществ образуются Т4 или Т3. Резервной формой тиреоидных гор-
монов является тиреоглобулин, который накапливается в форме коллоида
в щитовидной железе.
Действие тиреоидных гормонов проявляется во множестве физиоло-
гических функций организма. В частности они регулируют процессы рос-
та, развития и дифференцировки тканей; обмен белков, углеводов и липи-
дов: водно-электролитный обмен, деятельность ЦНС и желудочно-
кишечного тракта; функцию сердечно-сосудистой системы; потребность в
витаминах; сопротивляемость организма к инфекциям и др. Тиреоидные
гормоны усиливают окислительный распад белков, липидов, углеводов, то
есть стимулируют тканевое дыхание (потребление О2). Однако при этом
они разобщают тканевое дыхание с окислительным фосфорилированием. В
результате снижается уровень АТФ в крови и повышается прямое выделе-
ние энергии в форме тепла. Тиреоидные гормоны обеспечивают постоян-
ство температуры тела и общую работоспособность организма.
Тиреоидные гормоны являются гормонами внутриклеточного дейст-
вия, поэтому обладают более длительным сроком жизни: Т3 - трое суток,
Т4 - две недели. При дисбалансе тиреоидных гормонов наблюдается вы-
109
раженная патология. При гипофункции щитовидной железы: кретинизм (у
детей) и микседема (у взрослых); при недостатке йода в пище и воде — эн-
демический зоб. При гиперфункции железы — Базедова болезнь (диффуз-
ный токсический зоб).
Клинические признаки кретинизма (гипофункция щитовидной
железы у детей):
•	Карликовый рост и непропорциональное телосложение.
•	Глубокие изменения психики, крайняя умственная отсталость.
•	Не способность к учению и производительному труду.
•	Понижен основной обмен и температура тела.
Тиреоидные препараты при кретинизме лечебного эффекта не дают.
Клинические признаки микседемы (гипофункции щитовидной
железы у взрослых):
•	Снижены температура тела и память. Общая вялость и патологиче-
ское ожирение.
•	Происходит задержка воды в тканях, развивается отечность кожи,
появляются признаки преждевременного старения: сухая, шелу-
шащаяся кожа, выпадение волос и зубов.
•	Развиваются мозговые нарушения и психические расстройства. В
организме снижается аэробное окисление углеводов и липидов и
все энергетические процессы.
Все эти явления сравнительно легко поддаются лечению тиреоидны-
ми препаратами.
Клинические признаки эндемического зоба (гипофункции щито-
видной железы при недостатке йода в воде и почве):
Разрастается соединительная ткань щитовидной железы, но эго не
приводит к увеличению секреции тиреоидных гормонов. Болезнь не вызы-
вает серьезных нарушений функций организма. Лечение сводится к обо-
гащению продуктов питания йодом в форме KJ или NaJ.
Клинические признаки гиперфункции щитовидной железы:
•	Митохондрии увеличиваются в размерах за счет усиленного распада
углеводов, липидов и белков.
•	Повышается температура тела, наблюдается быстрая утомляемость,
ухудшается аппетит.
•	Резко увеличивается число сердечных сокращений (тахикардия).
•	Увеличивается размер железы (токсический зоб), появляется пучеглазие.
•	Развивается общее истощение организма и психические расстройства.
Лечение сводится к оперативному удалению всей железы или к введе-
нию препаратов, тормозящих синтез тиреодных гормонов.
ПО
Опыт 5. Обнаружение йода в тироксине
Гормоны щитовидной железы являются йодсодержащими произ-
водными аминокислоты тирозина. Наличие йода легко доказать. При на-
гревании гормонов с азотной кислотой йод отщепляется в виде йодоводо-
родной кислоты, которая окисляется йодатом калия до свободного йода,
экстрагируемого хлороформом. Раствор йода в хлороформе имеет розово-
фиолетовый цвет.
Действие	Задание
В пробирку налейте 1 мл раствора тироксина, добавьте равный объем азотной кислоты, разбав- ленной (1:1), нагрейте 3...4 мин в кипящей бане. За- тем, слегка охладив пробирку, добавьте 2 мл 10%- ного раствора йодата калия (KJO3), энергично встряхните пробирку и охладите под краном водой. В холодный раствор внесите 1 мл хлороформа и снова несколько раз встряхните пробирку			Наблюдайте розово-фиолетовый цвет йода в слое хлороформа на дне пробирки
Визуальные наблюдения__________________________________________
Реакция окисления йодоводородной кислоты:
5HJ+ KJO, + HNO3 — 3J2 + KNO3 + ЗН2О
Вывод:_________________________________________________
Напишите реакции ступенчатого синтеза тироксина из тирозина:
111
Контрольные вопросы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Определение понятия гормоны и их роль в организме.
Классификация гормонов по химической структуре молекулы.
Общие свойства гормонов.
Роль гипоталамо-гипофизарной системы в регуляции работы
периферических эндокринных желез.
Механизм взаимодействия гормонов гидрофильной и липо-
фильной природы с клетками-мишенями.
Краткая характеристика центральных и основных перифериче-
ских эндокринных желез.
Назовите гормоны., которые контролируют обмен белков, угле-
водов и липидов; водно-солевой и кальций-фосфатный обмены.
Инсулин. Место синтеза, химическая природа, механизм дейст-
вия и биологический эффект действия гормона. Химические
реакции, доказывающие химическую природу инсулина.
Адреналин. Химическая структура молекулы, этапы синтеза,
механизм действия на ткань-мишень и биологический эффект
действия гормона. Химические реакции, доказывающие хими-
ческую природу адреналина.
Тироксин. Химическая структура молекулы, этапы синтеза, ме-
ханизм действия на ткань-мишень и биологический эффект
действия гормона. Принцип химических реакций, доказываю-
щих наличие йода в тиреоидных гормонах.
Ситуационная задача /. При заболевании какой железы наблю-
дается резкое снижение массы тела, повышенная раздражитель-
ность, пучеглазие, повышение температуры, увеличение погло-
щения кислорода, повышенное содержание глюкозы в крови?
Ситуационная задача 2. При анализе крови у здорового сту-
дента во время экзамена содержание глюкозы в крови было 7,8
ммоль/л. Является ли это нормой? Ответ мотивируйте.
Ситуационная задача 3. Ребенок мало активен, явно отстаёт в
росте и умственном развитии, содержание холестерола в крови
снижено. О гипо- или гиперфункции щитовидной железы на-
блюдаются такие показатели?
Пример тестовых заданий:
Установите соответствие (укажите цифру и букву) между
гормоном и его физиологическим воздействием на организм
1.	Паратгормон	А.
2.	Тестостерон	В.
3.	Альдостерон	С.
4.	Эстрон	D.
Ответ
Водно-солевой обмен
Женский половой гормон
Обмен ионов кальция и фосфатов
Мужской половой гормон
112
Тема VIII. Простые белки
Часть 1. Белки пищи (корма). Баланс азота.
Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте
Белки являются основой существования любого организма. Состояние
обмена белков характеризует баланс азота. Он представляет собой разницу
между количеством азота, поступившим в организм и количеством азота,
выведенного из него в форме конечных продуктов обмена с мочой и калом
в течение сугок.
Положительный азотистый баланс - азота (в форме белка и амино-
кислот) поступает в организм больше, чем выделяется с конечными про-
дуктами обмена. Наблюдается в условиях сбалансированного белкового
питания животных. Обеспечивает рост и развитие организма, прирост сель-
скохозяйственной продукции в виде мяса, шерсти, молока и яиц.
Азотистое равновесие - означает равенство между азотом, посту-
пившим в организм и выделенным из него.
Отрицательный азотистый баланс — распад белков тканей не ком-
пенсируется белком корма. Причины отрицательного баланса: дефицит
биологически полноценного белка в питании, голодание, инфекционные
заболевания, нарушение деятельности пищеварительного тракта. Такой ба-
ланс приводит к снижению продуктивности животных и гибели организма.
Для здорового взрослого человека азотистое равновесие является
нормой. Положительный азотистый баланс отмечается при беременности,
у детей, при бурном росте опухоли и других нежелательных состояниях,
связанных с повышением биосинтеза белка.
Распределение азотного фонда отражено схемой:
Биосинтез небелковых продуктов
обмена веществ (гликоген, липиды, креатин,
нуклеиновые кислоты, некоторые гормоны)
Аминокислоты
пищи
(экзогенный азот)
Азотный фонд
организма
Тканевые белки, ферменты,
ашитела, некоторые гормоны,
белки плазмы крови
(эндогенный азот)
Продукты распада
(СО2, Н2О, NH3)
113
Содержание белка в некоторых продуктах и кормах приведено ниже,
грамм в 100 г продукта (%):
Продукт	Количество белка	Продукт	Количество белка
Бобы гороха Бобы сои Зерно злаков Хлеб ржаной Овощи Дрожжи кормовые	26 35 7...13 7,8 1,0...2,0 16	Мясо и рыба Творог Сыры Яйцо куриное Молоко коровье Масло коровье	16...22 14...18 20...36 12,6 3,5 0,5
Для характеристики белкового обмена используют также такой пока-
затель как белковый минимум - это наименьшее количество белка в кормах,
которое необходимо для сохранения в организме азотистого равновесия.
Белковый минимум в питании для существования организма составляет 1г
протеина на 1кг массы тела.
Введение с пишей повышенного количества белка не оказывает замет-
ного влияния на состояние белкового обмена. Белки, в отличие от жиров и
углеводов, не запасаются в организме. Избыток белка в пище нежелателен.
Поскольку непереваренные белки подвергаются гниению в толстом кишеч-
нике с образованием токсичных для организма веществ. Более существен-
ное значение для оптимального состояния белкового обмена имеет качест-
венный состав (биологическая полноценность) белков пищи.
Биологическая ценность белка пищи определяется наличием в нем не-
заменимых аминокислот. Незаменимыми (эссенциальными) называются
аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме и должны
поступать с протеином пищи. Отсутствие или недостаток даже одной неза-
менимой аминокислоты может служить лимитирующим фактором биосин-
теза белков в организме. Три незаменимые аминокислоты (метионин, ли-
зин, триптофан) являются критическими. Дефицит критических аминокис-
лот резко ограничивает биосинтез белка в организме, а избыток приводит к
образованию ядовитых веществ в кишечнике. Потребление критических
аминокислот необходимо нормировать даже для жвачных животных, кото-
рые не очень требовательны к биологической ценности протеина корма.
Несбалансированность аминокислот в рационе питания проявляется
быстрее, чем дисбаланс по витаминам и минеральным веществам. Извест-
но, что синтез белка в организме подчиняется закону «все или ничего» и
осуществляется при условии наличия в клетке всего набора аминокислот в
необходимом соотношении.
114
Белки пищи по составу аминокислот различают как полноценные и
неполноценные. Полноценные белки должны содержать весь набор незаме-
нимых аминокислот в соотношении необходимом организму. За эталон
биологической полноценности белков пищи приняты аминокислотный со-
став казеина молока или альбумина куриного яйца
Классификация и формулы аминокислот приведены в практикуме,
раздел «Справочные материалы».
Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте
Белки (протеины) - высокомолекулярные вещества, не способны про-
ходить через стенку кишечника. Протеин пищи подвергается воздействию
пищеварительных протеолитических ферментов, которые постепенно рас-
щепляют его гидролитическим путем до аминокислот, способных всасы-
ваться в кровь. Ступени гидролиза белка:
Протеин *- НОН —» высокомолекулярные полипептиды (пептоны) +
НОН —» низкомолекулярные полипептиды + НОН —► дипептиды + НОН —+
аминокислоты.
Переваривание белка у моногастричных животных и человека начи-
нается с желудка. Основным протеолитическим ферментом желудочного
сока является пепсин. Он образуется из пепсиногена (неактивного предше-
ственника фермента, профермента), секретируемого главными клетками
слизистой оболочки желудка. Превращение пепсиногена в пепсин идет с
участием уже имеющегося в желудке активного пепсина. Такая активация
ферментов, называется аутоактивацией. Для аугоактивации и нормаль-
ной работы желудка необходима соляная кислота, которая вырабатывается
обкладочными клетками слизистой оболочки и выполняет ряд функций.
Функции соляной кислоты в желудке:
•	способствует набуханию белков пищи, делает их более доступными
для действия протеолитических ферментов (пептидаз);
•	участвует в процессе превращения пепсиногена в активный пепсин;
•	убивает микрофлору, стерилизуя содержимое желудка;
•	растворяет фосфаты кальция костей, поступивших с пищей;
•	создает оптимальную реакцию среды (рН=1,5...2,0) для пепсина.
Действие пепсина на протеин пищи отражено схемой ниже:
Белок пищи
п Н2О (гидролиз белка)
пепсин + НС1
высокомолекулярные
полипептиды +
(пептоны)
следы
свободных
аминокислот
115
Пепсин является эндопепдидазой, расщепляет в белках внутренние
пептидные связи в местах, где находятся ароматические аминокислоты. В
целом глубокого расщепления белка в желудке не происходит, уровень
свободных аминокислот невысокий.
Образовавшиеся высокомолекулярные полипептиды (пептоны) и не-
переваренный белок пищи поступают из желудка в тонкий кишечник, где
подвергаются воздействию протеолитических ферментов, вырабатывае-
мых поджелудочной железой и слизистой оболочкой тонкого кишечника.
Главными пусковыми ферментами переваривания белка в кишечнике
являются трипсин и химотрипсин. Как и пепсин желудка, они являются
эндопептидазами, вырабатываются поджелудочной железой в виде про-
ферментов — трипсиногена и химотрипсиногена. Активация происходит в
тонком кишечнике по схеме:
активация и аутиактивация	Кптгагиллшмй
Трипсиноген-------------------~-------* ТРИПСИН + ЬлокиРУЮ1ЛИИ
энтеропептидаза I Са ), трипсин	пептид
активация и аутоактивация
Химотрипсиноген---------------------------* химотрипсин + блокирующий
трипсин, химотрипсин	пептид
Для активации трипсиногена необходим фермент — энтеропептидаза
(энтерокиназа), который синтезируется слизистой кишечника. При анапизе
схем активации, наглядно видна взаимосвязь трипсина и химотрипсина.
Каждый из них участвует в процессе рефляции активности друг друга.
Оба фермента являются эндопептидазами, работают в слабощелочной зоне
pH 7,8—8,2. Трипсин ведет гидролиз пептидных связей, образованных
аминокислотами аргинином и лизином. Химотрипсин расщепляет пеп-
тидные связи, которые не расщепляются трипсином. Общая схема дейст-
вия трипсина и химотрипсина следующая:
Белок и
высокомолекулярные
полипептиды
из желудка
+ нон (гидролиз)
трипсин 1" химотрипсин
низкомолекулярные
полипептиды, дипептиды ,
следы свободных
аминокислот
Низкомолекулярные полипептиды и дипептиды далее под действием
аминопептидаз, карбоксипептидаз и специфичных дипептидаз расщепля-
ются до аминокислот. Основной процесс переваривания белка пищи про-
исходит в тонком отделе кишечника, отсюда аминокислоты с различной
скоростью всасываются в кровь, при этом важную роль играют ионы натрия.
116
Схема действия аминопептидаз, карбоксипептидаз и дипептидаз на
примере тетрапептида приведена ниже:
аминопептидаза
дипептидазы
карбоксипептидаза
Образуется смесь свободных аминокислот
Аминокислоты, всосавшиеся из кишечника в кровь, по воротной
вене поступают в печень. Значительная часть их в печени идет на синтез
белков: альбуминов, глобулинов, ферментов, фибриногена крови. Осталь-
ные аминокислоты с током крови разносятся к органам и используются в
главным образом на пластические цели. Транспорт аминокислот внутрь
клеток является активным процессом, требующим затраты энергии АТФ.
Белки и аминокислоты, не усвоенные организмом в тонком кишечни-
ке, поступают в толстый кишечник, где подвергаются распаду под дейст-
вием ферментов микроорганизмов. Глубокий распад аминокислот микро-
флорой называется гниением, при этом образуются различные вещества,
в том числе и ядовитые. Особо токсичные вещества образуются при рас-
паде тирозина (крезол и фенол) и триптофана (скатол и индол)
Крезол, фенол, скатол и индол из кишечника с током крови, посту-
пают в печень, где частично обезвреживаются в форме парных соединений
с активированной серной кислотой (ФАФС) или активированной глюкуро-
новой кислотой (УДФГК). Затем, так называемые, парные кислоты выде-
ляются в составе мочи, частично — пота и кала. Интенсивность гниения оп-
ределяют по уровню животного индикана в моче.
117
Животный индикан — это калиевая соль индоксилсерной кислоты
Уровень индикана резко повышается при использовании недоброкачест-
венных кормов, заболеваниях пишевого канала (атонии кишечника, хро-
нических запорах и других нарушениях кишечной проходимости).
Схема биосинтеза животного индикана отражена ниже:
Индоксил-
+ КОН
-Н2О
сульфат
OSO3H
Животный
индикан
OSO3K
Особенность переваривания протеина корма
у жвачных животных
Переваривание протеина корма у жвачных начинается в рубце. Под
действием ферментов бактерий, инфузорий и микроскопических грибов
белок расщепляется ступенчато до аминокислот. Часть их используется в
исходном виде на рост микрофлоры (синтез микробиального белка). Часть
расщепляется с выделением аммиака, который используется на синтез дру-
гих аминокислот необходимых микрофлоре. Таким образом, суть процес-
са переваривания в рубце жвачных животных сводится к росту микро-
флоры за счет протеина корма. В рубце коров может синтезироваться
300...700 г бактериальной массы в сутки. В сетке и книжке микрофлора по-
степенно вымирает, и процесс заканчивается в сычуге под действием соляной
кислоты. За счет микрофлоры жвачные животные получают 20...30% необхо-
димого им протеина. Микробиальный белок является полноценным, содержит
все незаменимые аминокислоты. При его расщеплении в кишечном тракте жи-
вотные получают не только аминокислоты, но и значительное количество ви-
таминов группы В. У моногастричных животных микробиальный синтез белка
происходит только в толстом кишечнике, преимущественно в слепой кишке.
Метаболизм азота корма у коровы отражен схемой ниже.
Условные обозначения к схеме:
А) - количество сырого протеина в корме (N • 6,25 = протеин);
А2 - микробиальный синтез белка в рубце (рост микрофлоры);
А3 - распад микробиального белка в ЖКЗ;
А4 - мочевина, возвращенная из крови в рубец для биосинтеза недостающих
микрофлоре аминокислот;
А? - аминокислоты, полученные при переваривании микробиального белка и
протеина корма в кишечнике;
В| - внутриклеточный биосинтез и распад белка;
В2 — биосинтез белков молока,
Вз - использование аминокислот на пластические и энергетические цели;
В< - эндогенный азот кала,
118
В5 - эндогенный азот мочи
Задание. Проведите анализ желудочного сока и сделайте вывод о ра-
боте желудка
Опыт 1. Определение pH и соляной кислоты в желудочном соке
Желудочный сок является секретом желез слизистой оболочки желуд-
ка. В течение суток желудок человека вырабатывает около 2 л, свиньи и ов-
цы -4 л, лошади - 20 л, сычуг крупного рогатого скота - 30 л желудочного
сока. Кроме воды (99,5%) желудочный сок содержит ферменты (пепсин,
ренин, гастриксин, липазу), сывороточные белки, муцин слизи и соляную
кислоту. Соляная кислота обеспечивает содержимому желудка кислую ре-
акцию среды (pH от 1,5 до 4,0).
Задание. Определите значение pH желудочного сока потенциометри-
ческим методом. Проведите качественную реакцию на хлорид-ион с нит-
ратом серебра.
Действие	3 а д а н и е
। В химический стакан налейте желудочный сок в количестве, чтобы сок омывал электроды и, соблюдая правила работы на рН-метре, оп- ределите значение pH. Отлейте несколько мл желудочного сока из стакана в пробирку и до- бавьте 3...4 капли нитрата серебра	Запишите значение pH желудочного сока pH = Наблюдайте белый цвет осадка в пробирке
119
Визуальные наблюдения
Уравнение реакции соляной кислоты с нитратом серебра:
Вывод___________________________________________________________
Опыт 2. Количественное определение общей кислотности
и соляной кислоты в желудочном соке
потенциометрическим методом
Для оценки работы желудка при анализе желудочного сока опреде-
ляют содержание всех кислых продуктов (общая кислотность) и соляной
кислоты (свободной и связанной).
Общая кислотность включает все вещества кислотного характера,
способные реагировать со щелочью (свободная и связанная соляная кисло-
та, органические кислоты, кислые фосфаты солей и др). Общую кислот-
ность определяют количеством мл 0,1 н раствора NaOH, пошедшего на
титрование 100 мл желудочного сока с индикатором фенолфталеин до по-
явления светло малинового окрашивания смеси (pH 8,0). В норме общая
кислотность находится в пределах 40 - 60 Е (тшпрационных единиц). 11о-
вышенная кислотность желудочного сока приводит к развитию гиперацил-
ного гастрита и язвы желудка Пониженная кислотность и наличие молоч-
ной кислоты в желудочном соке наблюдается при гипоацидном гастрите и
характеризует предрасположенность организма к развитию рака желудка.
Содержание свободной соляной кислоты выражают количеством мл
0,1 н раствора NaOH, пошедшего на титрование 100 мл желудочного сока с
индикатором парадиметиламиноазобензол до превращения красной окра-
ски в оранжевую (pH 2,9). В норме содержание свободной соляной кисло-
ты составляет 20 - 40 Е.
Обгцее содержание соляной кислоты выражают числом мл 0,1 н рас-
твора NaOH, пошедшего на титрование 100 мл желудочного сока с инди-
катором парадиметиламиноазобензол до появления лимонно-желтого ок-
рашивания смеси (pH 4,0).
Количество связанной соляной кислоты с белками пищи и продукта-
ми их гидролиза определяют по разности между общей и свободной соля-
ной кислоты. В норме содержание связанной соляной кислоты в желудоч-
ном соке составляет 10 20 Е.
120
Задание. Определите потенциометрическим методом общую ки-
слотность желудочного сока, содержание в нем свободной, общей и свя-
занной соляной кислоты. Желудочный сок для анализа №_.
Действие	Задание
В стаканчик емкостью 100 мл поместите магнитную мешалку, от- мерьте 20 мл профильтрованного желудочного сока. Включите маг- нитную мешалку и при непрерывном перемешивании смеси добавляйте из бюретки 0,1 н раствор NaOH до pH 2,9 (запишите результат титрова- ния). Затем титруйте до pH 4,0 (за- пишите результат титрования) и далее — до pH 8,0 (запишите резуль- тат титрования)	Запишите объем 0,1 н раствора NaOH, пошедшего на титрование 20 мл желу- дочного сока: pH = 2,9(V,=	мл) pH = 4,0 (V2 =	мл) pH = 8,0 (V3 =	мл) Выполните необходимые расчеты и сделайте вывод о состоянии работы желудка
Примечание В расчете цифра 5 — коэффициент пересчета результатов
титрования на 100 мл желудочного сока.
Расчеты:
1)	. Общая кислотность: (V, * 5) =
2)	. Общее содержание соляной кислоты: (V2 * 5) =
3)	. Свободная соляная кислота: (V, * 5) =
4)	. Связанная соляная кислота: (V2 - V,) * 5 =
Вывод (сравните полученные результаты с нормальными показателями
желудочного сока)_________________________________
121
Часть 2. Процессы катаболизма и анаболизма белков.
Белки сыворотки крови
В процессе жизнедеятельности организма белкам принадлежит глав-
ная роль. Они количественно преобладают над всеми другими макромоле-
кулами клетки, участвуют во всех биологических процессах организма,
обеспечивая возможность его существования. Функции белков уникальны
и многообразны:
•	ферментативный катализ;
•	транспорт молекул и ионов,	их	накопление;
•	иммунная защита;
•	реализация наследственной информации;
•	рост и дифференцировка тканей и органов, т. е., экспрессия ге-
нетической информации);
•	сокращение и движение;
•	регуляция метаболизма;
•	механическая опора и защита и т.	д.
В процессе жизни происходит постоянное обновление органов и тка-
ней. Кажущаяся стабильность химического состава организма является ре-
зультатом существования определенного равновесия между скоростями
синтеза (анаболизма) и распада (катаболизма) белков. Дисбаланс сущест-
вует в растущем организме: при активном росте органов и тканей скорость
синтеза белков преобладает над скоростью распада. При длительных бо-
лезнях, а также при голодании, напротив, скорость катаболизма (распада)
преобладает над скоростью (анаболизма) синтеза. Причинами распада бел-
ков в организме являются старение клеток, денатурация белков, распад
белков-ферментов, использование белков с целью получения энергии.
Распад белков в тканях осуществляют тканевые протеазы - катепсины
(I, 11, 111, IV).
Срок жизни зависит от вида белка. Ниже приведены средние сроки
функционирования некоторых белков организма человека. Коллаген - 6...8
мес., гемоглобин - 100...120 сут., белки свертывания крови - 6...10 сут.,
белки слизистой кишечника - 2...4 сут., инсулин - 20...30 мин, антисверты-
вающие белки крови - 10...15 мин. Скорость обновления органов зависит
от физиологической нагрузки, рациона питания, состояния здоровья и т.д.
При дефиците протеина в пище происходит активный распад ряда
тканей, главным образом, мышечной, а также печени, плазмы крови с обра-
зованием свободных аминокислот, обеспечивающих синтез абсолютно не-
обходимых цитоплазматических белков, ферментов, гормонов и других
122
биологически важных соединений. Таким образом, «в жертву» приносятся
некоторые «строительные» белки тканей во имя жизни организма в целом.
Организм животных и человека в течение всей жизни ежесуточно ну-
ждается в белковой пище, поскольку недостаток или полное отсутствие
протеина в пище неизбежно приводит к развитию патологии, в конечном
счете, приводящей к гибели организма. Суточная потребность в протеине
резко возрастает при беременности и лактации, а также при некоторых па-
тологических состояниях, когда организм теряет белок (нефриты, инфекци-
онные заболевания, ожоги, травмы).
О состоянии белкового обмена судят по биохимическим показателям
крови, которые в свою очередь, зависят от вида и породы животных, их
возраста, физиологического состояния, уровня продуктивности, кормления,
условий содержания и пр. Для биохимических исследований чаще исполь-
зуют не цельную кровь, а плазму или сыворотку. Плазма - это кровь, из
которой удалены форменные элементы. Сыворотка крови отличается от
плазмы отсутствием в ней фибриногена. Содержание фибриногена состав-
ляет 2...4 мг/л. В плазме крови доля сухого остатка составляет 90...100 г/л,
в том числе на долю белков приходится 65...85 г/л (6,5....8,5%). Содержание
общего белка в сыворотке крови у молодняка меньше, чем у взрослых. Со-
держание белка в сыворотке крови высокопродуктивных животных всегда
выше, чем у низкопродуктивных.
Плазма (сыворотка) содержит более сотни различных белков, но ос-
новная массовая доля в общем белке принадлежит альбумину, альфа- (а),
бета- (Р) и гамма- (у ) глобулинам.
Биологическая роль альбумина:
•	создает онкотическое давление крови, благодаря чему регулируется
равновесие воды и электролитов плазмы крови и тканей, создается
необходимый объем крови для нормальной циркуляции;
•	обеспечивает транспорт углеводов, витаминов, неорганических ио-
нов, билирубина и других промежуточных продуктов обмена;
•	обладая буферным действием, участвует в регуляции pH крови;
•	является «белковым резервом». При голодании альбумин крови рас-
падается до аминокислот, которые используются для синтеза белков;
•	отражает состояние белкового обмена в организме и прогнозирует
продуктивность животного.
Биологическая роль глобулинов:
•	а- и Р-глобулины обеспечивают транспорт каротиноидов, жирорас-
творимых витаминов, липидов, ВЖК, желчных кислот, стероидных
гормонов, йода, лекарственных веществ;
•	входят в состав некоторых ферментов и других специфичных белков,
например, протромбин, трансферрины;
123
•	у-глобулины — это антитела, они выполняют защитную роль, форми-
руют иммунитет организма. Содержание антител возрастает при ин-
фекционных и других заболеваниях. Гамма-глобулины, полученные
из сыворотки здоровых или иммунизированных животных, приме-
няются для профилактики или лечения различных заболеваний.
Для характеристики состояния белкового обмена большое значение
имеет соотношение между альбуминами и глобулинами крови — альбумино-
глобулиновый коэффициент (А/Г), который зависит от вида организма,
уровня протеина в рационе питания и состояния здоровья. Содержание
альбумина в крови человека составляет 40...60 г/л, глобулинов - 20...30 г/л.
В норме для человека отношение А/Г > 1 и находится в пределах 1,1... 1,7.
У животных коэффициент А/Г' < 1 и зависит от вида животного. Для лоша-
ди в норме А/Г равно 0,6; свиньи и крупного рогатого скота 0,7... 1. Ко-
эффициент А/Г изменяется при беременности, интенсивной работе и при
патологии.
Снижение концентрации общего белка в сыворотке крови является
признаком гипопротеинонемии; повышение концентрации общего белка в
сыворотке крови - гиперпротеинонемии.
Причины гипопротеинонемии:
•	снижение процесса биосинтеза белков крови в печени;
•	не сбалансированный рацион питания по аминокислотам;
•	повышенный распад белков тканей при тиреотоксикозе, росте злока-
чественной опухоли, лихорадке и других заболеваниях.
Причины гиперпротеинонемии:
•	сгущение крови при потере жидкости организмом (диарея, рвота,
непроходимость верхнего отдела тонкой кишки и др );
•	повышенный синтез иммуноглобулинов при хронических инфекци-
онных заболеваниях.
Для определения общего содержания белка в сыворотке крови сущест-
вует ряд методов. В лабораторной работе предлагаются два метода - реф-
рактометрический и колориметрический по биуретовой реакции.
Задание. Определите концентрацию общего белка в исследуемой сы-
воротке двумя методами. Отразите достоинства и недостатки методов.
Сделайте вывод о состоянии белкового обмена в организме.
124
Опыт 3. Определение концентрации общего белка в сыворотке
крови рефрактометрическим методом
Определение концентрации общего белка в сыворотке крови рефрак-
тометрическим методом основано способностью сыворотки преломлять
проходящий через нее луч света. Наблюдается прямая зависимость между
коэффициентом преломления луча свега (п) и концентрацией белка.
"а	Коэффициент преломления света (п) равен отноше-
нию СИНуса уГла падения луча света (а) к синусу угла
преломления (Р).
Определение концентрации белка в сыворотке крови проводят с по-
мощью рефрактометра. Техника работы выполняется в соответствии с ин-
струкцией к прибору. Коэффициент преломления устанавливают по углу
отклонения светового луча слоем сыворотки, заключенной между призма-
ми рефрактометра. Для этого метода анализа разработана таблица соответ-
ствия концентрации белка и коэффициента преломления. Метод прост в
исполнении и достаточно точный для здоровых животных.
Де Нетв и е	Задание
Очистите спиртом призмы рефракто- метра, просушите их тканью или фильтровальной бумагой. Перед рабо- той рефрактометр проверяют по воде, коэффициент преломления которой при 20“С равен 1,333°. Затем, на поверх- ность нижней призмы нанесите не- сколько капель сыворотки крови и ос- торожно опустите верхнюю призму. Наблюдая в окуляр, движением специ- альных рукояток установите четкую границу между темным и светлым по- лем окуляра. По шкале определите ко- эффициент преломления сыворотки крови	Исследование повторите триж- ды. Запишите среднее значение коэффициента преломления луча света (п): п = По коэффициенту преломления, пользуясь специальной таблицей пересчета, определите концен- трацию общего белка в иссле- дуемой сыворотке крови (С) С=	%
125
Таблица пересчета показаний рефрактометра на содержание
общего белка в сыворотке крови (%) :
Коэффициент преломления (п)	Концентрация белка (С), %	Коэффициент преломления (п)	Концентрация белка (С), %
1,3370	0,63	1,3457	5,68
1,3374	0,86	1,3462	5,90
1,3378	1,08	1,3465	6,12
1,3382	1,30	1,3469	6,34
1,3386	1,52	1,3472	6,55
1,3390	1,74	1,3476	6,77
1,3393	1,96	1,3480	6,98
1,3397	2,18	1,3484	7,20
1,3401	2,40	1,3487	7,42
1,3405	2,62	1,3491	7,63
1,3409	2,84	1,3495	7,85
1,3412	3,06	1,3498	8,06
1,3416	3,28	1,3502	8,28
1,3420	3,50	1,3506	8,49
1,3424	3,72	1,3510	8,71
1,3428	3,94	1,3513	8,92
1,3431	4,16	1,3520	9,14
1,3435	4,38	1,3520	9,35
1,3439	4,60	1,3524	9,57
1,3443	4,81	1,3528	9,78
1,3446	5,03	1,3532	9,99
1,3450	5,25	1,3535	10,20
1,2454	5,47	1,3539	10,41	
Результат анализа. Концентрсщия общего белка в исследуемой сыворотке
равна________% или________г/л
Вывод________________________________________________________
126
Опыт 4. Определение концентрации общего белка в сыворотке
крови колориметрическим методом по биуретовой реакции
В основе биуретовой реакции лежит способность пептидных связей
белка реагировать в щелочной среде с ионами Сц+2, при этом образуется
биуретовый комплекс фиолетового цвета. Интенсивность окраски прямо-
линейно зависит от концентрации белка (количества пептидных связей).
Данный метод по праву считается самым специфичным, точным и практи-
чески доступным.
Химизм биуретовой реакции:
II	II	II
H2N - СН - С - NH - СН - С - NH - СН - С - NH - СН -С
Ri	R2	R3	><>
-NaOH
избыток
полипептид
+ NaOH
избыток
ОН R	он R4
II	1	I
H2N - CH-C=N - СН -C=N-CH-C=N - СН- С
R,	ОН R3	^он
енольная форма полипептида
( в щ е л о ч и о й среде)
NaOH
Cu(OH)2
+ Na" + Н2О
биуретовый комплекс сине-фиолетового цвета
Интенсивность окраски (оптическая плотность) определяется фото-
колориметрическим методом с помощью фотоэлектроколориметра (ФЭКа).
Перед работой с ФЭКом необходимо ознакомиться с устройством и прави-
лами эксплуатации прибора по инструкции, прилагаемой к нему.
Чтобы по оптической плотности определить общее содержание белка
в опытном образце, необходим калибровочный график, построенный для
стандартного раствора альбумина.
127
Для построения калибровочного графика используйте стандартный
10%-ный раствор альбумина, на основе которого методом разведения с по-
мощью 0,9%-ного раствора хлорида натрия приготовьте ряд рабочих рас-
творов альбумина с известной концентрацией (таблица 1).
Таблица 1. Данные для построения калибровочного графика
№ про- бирки	10%-ный раствор аль- бумина, мл	0,9%-ный раствор NaCI, мл	Содержа- ние белка в пробе, г	Концен- трация белка, %	Оптическая плотность (ОП)
1	0,4	0,6	0,04	4	
2	0,6	0,4	0,06	6	
3	0,8	0,2	0,08	8	
4	10%-ный раствор альбумина уже приго- товлен (не отмеряйте его в пробирку)			10	
Используя стандартные растворы альбумина известной концентрации,
проведите по соответствующей методике биуретовую реакцию (таблица 2). Че
рез 30 мин определите значение оптической плотности стандартных растворов
альбумина, полученные цифры оптической плотности запишите в таблицу 1.
По результатам таблицы 1 постройте калибровочный график, который необхо-
дим для определения концентрации белка в исследуемом образце.
Таблица 2. Методика проведения биуретовой реакции
______________Действие________________
В четыре пронумерованные пробирки отмерьте
по 5 мл рабочего раствора биуретового реактива.
Микропипеткой добавьте по 0,1 мл белка с извест-
ной концентрацией (4, 6, 8, 10 %-ные растворы аль-
бумина). Смесь в пробирках перемешайте, избегая
образования пены, и оставьте в штативе. Через 30
мин измерьте оптическую плотность этих раство-
ров на ФЭКе, в кювете толщиной 10 мм, при длине
волны 540 нм (зеленый светофильтр), используя в
качестве раствора сравнения кювету с 5 мл рабоче-
го раствора биуретового реактива
3 ад а н и е
Значение оптической
плотности запишите в
таблицу 1
Используя получен-
ные результаты, по-
стройте калибровоч-
ный график на мил-
лиметровой бумаге
Калибровочный график. Ось абсцисс - известные концентрации белка
(%). Ось ординат - соответствующие значения оптической плотности
128
(ОП). Масштаб желательно выбрать таким образом, чтобы прямая зависи-
мости ОП от концентрации белка располагалась под углом 45°.
Имея в наличие калибровочный график, проведите биуретовую реак-
цию с анализируемой сывороткой крови в двукратной повторности по ме-
тодике указанной в таблице 3. Затем по калибровочному графику опреде-
лите концентрацию белка в исследуемой сыворотке крови.
Таблица 3. Методика определения концентрации белка в сыворотке крови
Действие
Задание
В две пробирки отмерьте по 5 мл рабоче-
го раствора биуретового реактива, с помо-
щью микропипетки внесите в них по 0,1 мл
исследуемой сыворотки крови. Смесь в
пробирках перемешайте, избегая образова-
' ния пены, и оставьте в штативе. Через 30
 мин измерьте оптическую плотность рас-
| творов на ФЭКе в тех же условиях, что и
! ранее для калибровочного графика______
Полученные результаты
анализа сведите в таблицу 4.
По среднему значению
оптической плотности, исполь-
зуя калибровочный график, оп-
ределите содержание общего
белка в исследуемой сыворотке
крови
Таблица 4. Результаты анализа исследуемой сыворотки крови
№ образца исследуемой сыворотки	Оптическая плотность (ОП) исследуемой сыворотки			Содержание общего белка в исследуемой сыворотке, %
	1	2	Среднее значение	
				
Общий вывод по работе:
Концентрация белка в исследуемой сыворотке крови рефрактометриче-
ским методом:% и г/л
Концентрация белка в исследуемой сыворотке крови колориметрическим
методом по биуретовой реакции:	% и г/л
Укажите достоинства и недостатки обоих методов:
Заключение о состоянии белкового обмена в организме по результату ана-
лиза: _______________________________________________________________
129
Контрольные вопросы
1.	Функции белков в организме. Современное представление о струк-
туре белковой молекулы. Реакция образования полипептида.
2.	Биологическая классификация аминокислот, входящих в белки.
3.	Роль белков в питании. Баланс азота. Белковый минимум. Полно-
ценные и неполноценные белки пищи (примеры). Какой белок яв-
ляется эталоном в оценке биологической ценности белка пищи?
4.	Переваривание протеина пищи в отделах пищеварительного тракта
моногастричных животных. Особенность процесса переваривания
у полигастричных (жвачных) животных.
5.	Где и каким образом происходит процесс гниения белка пищи?
Формулы ядовитых продуктов гниения и их обезвреживание.
6.	Процессы катаболизма и анаболизма в обмене белков в организме.
7.	Характеристика белков сыворотки крови.
8.	Содержание общего белка в сыворотке крови в норме. Причины
гипопротеинонемии и гиперпротеинонемии.
9.	Методы определения концентрации общего белка в сыворотке
крови.
10.	Примеры тестовых заданий:
а)	Подчеркните единственный правильный ответ. Незаменимой кри-
тической аминокислотой является
Варианты ответа: 1. Валин. 2. Метионин, 3. Аланин, 4. Серин
б)	Дополните (внесите номер и слово). Главным ферментом желу-
дочного сока является.
Варианты ответа: 1) амилаза, 2) трипсин, 3) липаза, 4) пепсин
в)	Подчеркните три правильных ответа Какие протеолитические
ферменты желудочно-кишечного тракта требуют процесса акти-
вации при переваривании протеина пищи?
Варианты ответа:
1) пепсин; 2) дипептидазы; 3) трипсин; 4) аминопептидазы;
5) карбоксипептидазы; 6) химотрипсин.
г) Подчеркните три правильных ответа Какие протеолитические
ферменты желудочно-кишечного тракта являются экзопептидазами?
Варианты ответа:
I) пепсин; 2) дипептидазы; 3) трипсин; 4) аминопептидазы;
5)	карбоксипептидазы; 6) химотрипсин.
130
Тема IX. Сложные белки
Сложный белок представляет собой макромолекулярный комплекс —
белка и небелкового компонента (просте тической группы). Эти вещества
прочно соединены химическими связями (ковалентными, ионными, водо-
родными и другими) и функционируют как единое целое. Сложные белки
различают по природе простетической группы - нуклеопротеины, хромо-
протеины, гликопротеины, липопротеины, фосфопротеины, металлопро-
теины. Они жизненно необходимы любой живой клетке и каждый выпол-
няет свойственную только ему функцию. В лабораторном практикуме
предложено изучить три сложных белка: нуклеопротеины, фосфопротеи-
ны. гликопротеины.
Нуклеопротеины
Нуклеопротеины (НП) состоят из нуклеиновой кислоты и простого
белка (гистонов или протаминов, реже альбумина и глобулинов). НП раз-
личают по виду нуклеиновой кислоты (ДНК- и РНК-протеины).
ДНК-протеин входит в состав хромосом ядра клеток, отвечает за гене-
тический код организма. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотид-
ных цепей, построенных из нуклеотидов: д-АМФ, д-ГМФ, д-ТМФ, д-
ЦМФ, закрученных в двойную спираль вокруг общей оси. Стабильность
спирали поддерживается водородными связями между комплементарными
азотистыми основаниями.
РНК-протеины различают по виду РНК - информационная, рибосо-
мальная и транспортная. РНК синтезируются в ядре на ДНК, а свою функ-
цию - синтез белков, выполняют в цитоплазме клетки. Молекула РНК
представляет собой одну полинуклеотидную цепь, построенную из нук-
леотидов: АМФ, ГМФ, УМФ, ЦМФ.
По химической природе нуклеопротеины представляют собой поли-
меры, построенные из четырех специфичных мононуклеотидов, соединен-
ных в цепь 3',5'-фосфодиэфирными связями. При кипячении кислой среде
они ступенчато расщепляются по схеме:
НУКЛЕОПРОТЕИН
I
простой белок
полипептиды
аминокислоты
I
нуклеиновая кислота (ДНК или РНК)
I
мононуклеотиды
Н,РО4	нуклеозиды
/
азотистое основание пентоза
131
Опыт 1. Получение нуклеопротеина из дрожжей
Для изучения химического состава нуклеопротеинов удобно исполь-
зовать дрожжевые клетки, из которых легко выделить нуклеопротеины ри-
бозного типа (РНК-протеины).
Действие	Задание
В фарфоровую ступку поместите 5 г прессой ванных дрожжей, внесите щепотку песка, если необходимо, добавьте 3...5 капель воды и очень сильно в течение 5 мин растирайте пес- тиком дрожжи с песком. Затем прилейте 30 мл 0,4%-ый раствор NaOH и перемешивайте смесь еще 5 мин. Жидкость из ступки вылейте в две центрифужные пробирки и центрифуги- руйте в течение 5 мин при 2500 об/мин. Центрифугат (надосадочную жидкость) слейте в стаканчик, при медленном перемеши- вании внесите 12 мл 5%-ного раствора уксус- ной кислоты для осаждения нуклеопротеина. Осадок вместе с жидкостью перелейте в цен- трифужные пробирки и вновь центрифугируй- те в течение 5 мин. Жидкую часть центрифу- гата слейте в раковину, а осадок нуклеопро- теина используйте для следующего опыта	При разрушении дрож- жевых клеток масса (дрожжи + песок) должна быть густой Соблюдайте технику безопасности при работе с центрифугой! Следите, чтобы цен- трифужные пробирки заполнялись всегда оо плечиков
Вывод (обоснуйте технологические приемы выделения нуклеопротеина)
Опыт 2. Гидролиз нуклеопротеина
При непродолжительном кипячении с разбавленной серной кислотой
нуклеопротеины легко распадаются на белковую часть, ортофосфорную
кислоту, рибозу и азотистые основания (пуриновые и пиримидиновые).
Продукты гидролиза легко обнаружить в гидролизате специфичными для
каждого вещества реакциями. Схема гидролиза мононуклеотида:
пентоза
* Н( мононуклеотид	 • Нз]	ЭН	+НОН —» нуклеозид 	><С >Oj	азотистое основание
132
________Задание__________
Перед началом опыта
подберите коническую кол-
бочку под пробку воздушного
холодильника. Он представ-
ляет собой длинную стеклян-
ную трубку с резиновой проб-
кой
Учет времени гидролиза НП
ведите с момента закипания
жидкости
Действие______________
В коническую колбочку с обратным хо- ।
лодильником отмерьте цилиндром 15 мл ;
10%-ного раствора серной кислоты. С |
помощью стеклянной палочки и серной
кислоты осадок нуклеопротеина перене-
сите из центрифужных пробирок в кони-
ческую колбу и закройте ее воздушным
холодильником.
Закрепите колбу на штативе над элек-
трической плиткой с зазором 1...2 см, и
медленно кипятите в течение 30 мин.
Слегка охладив, полученный гидролизат
профильтруйте через бумажный фильтр в
отдельную пробирку
Гидролизат нуклеопротеина
используйте для анализа в по-
следующих опытах
Напишите структурными формулами уравнение гидролиза любого
мононуклеотида, характерного для РНК по схеме указанной выше.
Задание. Используя цветные качественные реакции, докажите в гид-
ролизате нуклеопротеина наличие простого белка, ортофосфорной ки-
слоты, пентозы и пуриновых оснований.
а). Обнаружение простых белков
Наличие белка и смеси полипептидов в гидролизате нуклеопротеина,
легко доказать биуретовой реакцией.
Действие	Задание
В пробирку налейте 0,5 мл гидролизата, поместите кусочек бумажного индикатора и нейтрализуйте раствор крепкой щелочью до явно щелочной среды, затем добавьте 2...3 капли 5%-го раствора меди сульфата из ка- пельницы. Смесь встряхните	Наблюдайте положитель- ную биуретовую реакцию - сине-фиолетовый цвет раствора
133
Визуальные наблюдения
Формула полипептида в общем виде. Выделите в нем пептидную связь:
Вывод_____________________________________________________
б)	. Обнаружение ортофосфорной кислоты
Наличие ортофосфорной кислоты в гидролизате нуклеопротеина
можно доказать качественной реакцией с молибдатом аммония. Данный
реактив, реагируя с фосфат-ионами, при нагревании изменяет цвет смеси в
синий, а со временем образуется лимонно-желтый кристаллический осадок
фосфомолибдата аммония. Уравнение реакции:
Н3РО4 < 12(NH4)2MoO4 + 21 HNO3 -иагрев смсси
Молибдат аммония
-> (NH4)3PO4 • 12МоО3  6 Н2О 1 + 21 NH4NO3 + 12 Н2О
	 Действ и е 			 В пробирку налейте 1 ...2 мл профильтрован- ного гидролизата, добавьте 3 мл раствора молибда- та аммония и 1 мл свежего 1 %-ного раствора аскор- биновой кислоты. Смесь энергично встряхните и подогрейте на спиртовке до изменения цвета рас- твора	Задание Наблюдайте появление синего цвета в растворе
Визуальные наблюдения______________________________________
Вывод_____________________________________________________
134
в)	. Обнаружение пуриновых оснований
Наличие пуриновых оснований в гидролизате можно доказать образо-
ванием нерастворимых солей серебра. В ядре пурина имеется подвижный
водород способный замещаться на металл.
Дей с те ие	Задание
В пробирку налейте 1...2 мл гидролизата, и осторожно в вытяжном шкафу, нейтрали- зуйте среду с индикаторной бумагой до ще- лочной реакции концентрированным раство- ром аммиака, затем добавьте 0,5 мл 1 %-ного аммиачного раствора оксида серебра	Наблюдайте выпадение хлопьев серебряной соли пуриновых оснований
Визуальные наблюдения__________________________________________
Уравнение реакции взаимодействия аденина с оксидом серебра:
Вывод________________________________________________________
Напишите структурные формулы пуриновых и пиримидиновых оснований:
г)	Обнаружение пентоз
Наличие пентозы в гидролизате нуклеопротеина легко доказать каче-
ственной реакцией на углеводы с й-пафтолом и концентрированной серной
кислотой (реакция Молиша). Реакция была предложена Молишем в 1886
135
году, обладает высокой чувствительностью и используется для обнаруже-
ния, как свободных, так и связанных углеводов в биологических структурах.
Принцип метода. Под действием концентрированной серной кислоты
происходит реакция дегидратации пентозы до фурфурола:
но НС - сн-^он
Н' \
о
ОН ОН
----- 11
H2SO4
- з н2о
НС -СН
фурфурол
пентоза
Далее образуется окрашенный в красно-фиолетовый цвет продукт
конденсации фурфурола и а нафтола:
О
нс->сн
/ \
НОН2С
а- нафтол
красно-фиолетового цвета
__Действ не
В пробирку налейте 0,5 мл профильтро-
ванного гидролизата, добавьте 4...5 капель
1%-ного спиртового раствора а-нафтола и
осторожно по стенке пробирки наслоите
концентрированную серную кислоту, не
смешивая ее с водным слоем, в объеме рав-
ном содержимому пробирки__________
Наблюдайте
на границе двух слоев
жидкости образование
кольца фиолетово-
красного цвета
Визуальные наблюдения__________________________________________
Вывод___________________________________________________
136
Фосфопротеин ы
К белкам этого класса относятся казеин (казеиноген) молока, в кото-
ром содержание фосфорной кислоты доходит до 1%, вителлин, вителлинин
и фосвитин, выделенные из куриного желтка, овальбумин белка куриного
яйца, ихтулин, содержащийся в икре рыб. Фосфопротеинами являются
ферменты: пепсин, фосфорилаза, фосфоглюкомутаза, их много содержится
в ЦНС, а их комплекс с липидами - важнейшая составляющая клеточных
мембран. Фосфопротеины содержат ортофосфорную кислоту, которая со-
единяется с белковой частью молекулы сложноэфирной связью через гид-
роксильные группы 0-оксиаминокислот серина и треонина.
H2N - СН - СООН НО\	H2N - СН -СООН
I + но-р=о-----------------> I
сн2°н_	/	. HzO СН2О-Р(ОН)2
серин	НО'	Q
серинфосфорная кислот а
Из фосфопротеинов наиболее изучен казеин. Казеин - специфичный
белок молока, содержание зависит от вида организма. В коровьем молоке -
2,6; козьем 3,0; овечьем - 4,8; кобыльем - 1,2; а в женском молоке не
превышает 0,5%. По химической структуре казеин неоднородный кислый
белок, состоит из альфа (st) и (sj, бета и капа фракций, которые нахо-
дятся в молоке в виде солей казеинатов кальция. При этом кальций мо-
жет взаимодействовать с одной или двумя ОН-группами фосфорной ки-
слоты, образуя два вида солей. Схема образования солей казеинатов каль-
ция приведена ниже:
H2N - CH - С - NH - СН - С - казеиновая кислота
к ™,-о<он	* с.-
Серинфосфат ОН
N - СН - С - NH - СН - С - казеин или
N - СН - С - NH - СН - С - казеин
СН2
I
СН2 - О - Р
Соли казеинатов кальция соединяются друг с другом коллоидным
фосфатом кальция, образуются мицеллы - кальций-казеин-фосфатного
комплекса (ККФК), который называют казеиногеном. В свежем молоке
(рП=6,5...6,8) казеин находится в форме казеиногена. В составе казеиноге-
137
на различают органический фосфат (входящий в состав молекулы казеина)
и неорганический фосфат, который соединяет молекулы казеина между
собой, образуя мицеллу казеина (ККФК). Химическая структура казеино-
гена приведена ниже.
Кальций-казеин-фосфатный комплекс (казеиноген).
H?N - CH - С - NH - СН - С - казеин
I	I .О
R	СН2-О^Р
Органический фосфат
H,N - СН - С - NH -СН- С - казеин
1	1	О
R	СН2 - О - Ps
О^	__________/О^\ои
О /Р\ О	Органический фосфат
О ОН
Неорганический фосфат
Опыт 3. Выделение казеина методом кислотной коагуляции
Казеин идеально сбалансирован по аминокислотному составу (эталон
биологической полноценности белков питания), является источником не
только всех аминокислот, но и источником необходимого количества фос-
фата кальция и отчасти магния для роста новорожденных и молодняка жи-
вотных. В основе выделения лежит кислотная коагуляция казеина концен-
трированной уксусной кислотой в изоэлектрической точке белка (ИЭТ),
соответствующей pH 4,6...4,7. Следует помнить, что мицеллы казеина за
счет фосфорной кислоты и карбоксильных групп кислых аминокислот
имеют отрицательный заряд и водную оболочку, что обеспечивает устой-
чивость и растворимость казеиногена в водной фазе свежего молока. При
подкислении молока происходит постепенное снижение отрицательного
заряда и вытеснение из состава казеиновых мицелл коллоидного (неорга-
нического) фосфата кальция. При pH 4,9 заканчивается отщепление колло-
идного фосфата кальция, наблюдается полное разрушение мицеллярной
структуры казеиногена. Дальнейшее подкисление до ИЭТ (pH 4,6...4,7)
полностью снимает отрицательный заряд с частиц казеина, резко снижая
степень их гидратации. Казеиновые частицы, потеряв заряд и водную обо-
лочку, коагулируют, образуется гель, а затем осадок казеина. Следует
помнить, что казеин полностью коагулирует только в ИЭТ Избыток ук-
сусной кислоты приведет к перезарядке частиц казеина, последующей гидра-
тации их, а, следовательно, к повторному растворению осадка (пептизации).
138
Действие	Задание
В коническую колбу отмерьте 25 мл молока, подогрейте в термостате при 40°С в течение 5 мин, добавьте из капельницы 10 капель концен- трированной уксусной кислоты. Затем плавно перемешайте смесь (не встряхивая её) и по- ставьте в термостат на 5...7 мин для более полно- го осаждения казеина. При правильной коагуля- ции отделяется прозрачная сыворотка зеленова- того цвета. Если отделения сыворотки не про- изошло, следует ещё добавить 3...5 капель уксус- ной кислоты и плавно, поворачивая колбу, по- дождите несколько мин, чтобы сформировался комочек казеина. Вылейте жидкость и осадок в воронку с фильтрующей тканью, отожмите ру- ками и поместите казеин в чашку Петри	Наблюдайте условия коагуляции и выделения казеина из молока Полученный осадок казеина используйте в последующих четырех опытах
Визуальные наблюдения _________________________________________
Вывод (укажите химическую суть кислотной коагуляции казеина)
Опыт 4. Качественная оценка биологической ценности казеина
Задание. Используя качественные реакции, убедитесь в том, что казеин
содержит жизненно важные аминокислоты и ортофосфорную кислоту.
а)	. Биуретовая реакция казеина
Казеин, как и любой другой белок, дает положительную биуретовую
реакцию.
Действие	3 а д а н и е
В пробирку поместите 0,1...0,2 г осадка казеина, добавьте 2 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и 3...5 капель 5 %-го раствора сульфата меди из капель- ницы. Смесь встряхните	Наблюдайте положительную биуретовую реакцию - сине- фиолетовый цвет раствора
139
Визуальные наблюдения
Вывод____________________________________________________
б)	. Ксантопротеиновая реакция
Ксантопротеиновая реакция обнаруживает присутствие в молекуле
белка ароматических аминокислот (тирозин, фенилаланин, триптофан).
Реакция основана на образовании нитросоединений ароматического ряда
жёлтого цвета.
Действие	3 а д а н и е
В пробирку поместите немного осадка ка- зеина, внесите 1 мл концентрированной азотной кислоты. Смесь перемешайте стеклянной па- лочкой	Наблюдайте желтый цвет осадка
Визуальные наблюдения________________________________________
Уравнение реакции нитрования на примере тирозина:
Структурные формулы фенилаланина, тирозина, триптофана:
Вывод__________________________________________________________
140
в)	. Реакция Фоля на серосодержащие аминокислоты
Реакция открывает наличие в белках серосодержащих аминокислот
(метионин, цистеин, цистин). При гидролизе белка в щелочной среде
аминокислоты отщепляют серу в форме сульфида натрия, который реагирует с
ацетатом свинца и раствор окрашивается в черный или коричневый цвет.
Действие	Задание
В пробирку поместите немного осадка казеина добавьте I мл 10%-ного раствора гидроксида натрия, несколько капель 5%- ного ацетата свинца. Пробирку нагрейте на спиртовке до изменения цвета	Наблюдайте в пробирке окрашивание раствора в коричневый цвет
Визуальные наблюдения_____________________________________
Уравнение реакции Фоля на примере цистеина:
t°c
112S - CH2 - СП - СООН + 2 NaOH ----» НО - СН2 - СН -СООН + Na2S
I	- н2о
NH2
NH2
Na2S + ( СН3 - COO )2 РЬ -> 2 СН3 - COONa + PbS j
Структурные формулы метионина, цистеина, цистина:
В ы во д___________________________________________________________________
141
г)	. Открытие ортофосфорной кислоты в казеине
Наличие ортофосфорной кислоты в казеине легко доказать качест-
венной реакцией с молибдатом аммония и аскорбиновой кислотой.
Действие	Задание
В пробирку поместите немного осадка казеина, добавьте 3 мл раствора (NH4)2MoO4 и несколько кристаллов аскорбиновой кислоты. Смесь переме- шайте стеклянной палочкой. Если цвет смеси в пробирке не изменился сразу, тогда следует подог- реть её на спиртовке	Наблюдайте окрашивание сме- си в синий цвет
Визуальные наблюдения____________________________________
Уравнение качественной реакции на Н3РО4 с молибдатом аммония:
Вывод__________________________________________________
Общий вывод по биологической ценности казеина
Г л икопротеины
Молекулы гликопротеинов состоят из простого белка и углеводной
простетической группы, которая обычно состоит из гиалуроновой кисло-
ты, хондроитинсульфата, гепарина и других гетерополисахаридов. При
гидролизе простетической группы образуются простые вещества: гексозы
(манноза, галактоза, глюкоза), гексозоамины (глюкозамин, галактозамин)
и кислоты (глюкуроновая, уксусная, серная).
142
Гликопротеинами являются некоторые гормоны передней доли гипо-
физа (тиреотропин и фолликулостимулирующий гормон), групповые ве-
щества крови, иммуноглобулины и другие белки сыворотки крови. Они
содержатся также во всех тканях человека, животных, растений и микро-
организмов. Входят в состав соединительной ткани и межклеточных ве-
ществ. Содержание углеводной части в гликопротеине варьирует в широ-
ких пределах, от нескольких долей процента до 80% массы молекулы.
Связь между белковым и углеводным компонентами прочная, она расщеп-
ляется только после длительного кислотного или ферментативного гидро-
лиза. Важное биологическое значение имеют муцины и мукоиды.
Муцины слизистые выделения эпителия оболочек пищевого канала,
дыхательных и мочеполовых путей, секрет слюнных желез. Выполняют
защитную роль, предохраняют оболочки от механических и химических
повреждений. Мукоиды - гликопротеины хрящевой и костной тканей,
стекловидного тела глаза, синовиальной жидкости, связок, сухожилий и
т.д. Значение их разнообразно и определяется функцией органа и ткани.
Задание. Выделите муцин из слюны и докажите наличие в нём белко-
вого и углеводного компонентов.
Опыт 5. Выделение муцина из слюны и биуретовая реакция муцина
Действие	Задание
В пробирку соберите 1...2 мл слюны, добавьте 2 мл 10%-ного раствора гидро- ксида натрия и 3...5 капель 5%-го раствора сульфата меди из капельницы. Смесь в про- бирке перемешайте	Наблюдайте сине-фиолетовый цвет раствора характерный для биуретовой реакции
Визуальные наблюдения
Вывод________________________________________________
Опыт 6. Качественная реакция на углеводный компонент в муцине
Муцин является типичным гликопротеином, поэтому он дает положи-
тельную качественную реакцию Молиша на углеводы.
143
_____________Действие__________
В пробирку соберите 1 ...2 мл слюны, добавь-
те 3...4 капели 1%-ного спиртового раствора
а-нафтола и осторожно по стенке пробирки
наслоите концентрированную серную кислоту,
не смешивая ее с водным слоем в объеме, рав-
ному содержимому пробирки____________
Визуальные наблюдения________________
_____Задание____
Наблюдайте
на границе двух слоев
жидкости образование
кольца фиолетово-
красного цвета
Вывод________________________________
Контрольные вопросы
1.	Характеристика нуклеопротеинов. Состав, химическая структура
мононуклеотидов, способ их соединения в молекулах НК. Назовите
ступени гидролиза нуклеопротеинов.
2.	Мононуклеотидный состав ДНК. Характеристика первичной и вто
ричной структуры молекулы ДНК её биологическая роль.
3.	Мононуклеотидный состав РНК. Характеристика первичной и вто-
ричной структуры молекулы. Виды РНК. Биологическая роль.
4.	Характеристика фосфопротеинов. Качественная реакция на орто-
фосфорную кислоту. Химическая структура казеиногена, его содер-
жание в молоке различных млекопитающих. Биологическая характе-
ристика казеина.
5.	Характеристика гликопротеидов. Качественная реакция на углевод-
ный компонент.
6.	Состав, химическая структура гема и молекулы гемоглобина. Что
представляет собой оксигемоглобин, карбоксигемоглобин, метге-
моглобин? Валентность железа в этих формах гемоглобина?
7.	Примеры тестовых заданий:
а)	Подчеркните единственный правильный ответ. Казеин является:
1.	Гликопротеином	2. Нуклепротеином
3.	Липопротеинов	4. Фосфопротеином
б)	Подчеркните правильный ответ. В составе молекулы РНК нет мо
нонуклеотида:
Варианты ответа: УМФ, ГМФ, ЦМФ, ТМФ, АМФ
в)	Подчеркните правильный ответ. В составе молекулы ДНК нет
мононуклеотида:
Варианты ответа: УМФ, ГМФ, ЦМФ, ТМФ, АМФ
144
Тема X. Углеводы
Часть1. Основные углеводы пищи (корма).
Переваривание и всасывание углеводов
Углеводы преобладают в рационе питания животных и человека. Они
выполняют в организме главным образом энергетическую роль. Доля их
участия в общем энергетическом балансе организма превышает в полтора
раза долю белков и жиров вместе взятых. Углеводы выполняют также и
другие жизненно важные функции:
•	структурная (в составе мононуклеотидов, нуклеиновых кислот, гли-
колипидов и гликопротеинов, гетеро полисахаридов);
•	защитная (синтез иммунных тел в ответ на антигены);
•	опорно-механическую (хрящи, кости, соединительная ткань, синови-
альная жидкость);
•	обезвреживающая (парные соединения при обезвреживании индола,
скатола, билирубина и других токсичных веществ);
•	группоспецифические вещества эритроцитов крови;
•	свертывающие и антисвертывающие вещества крови;
•	регуляция осмотического давления крови;
•	биосинтез липидов и некоторых аминокислот.
Основным источником углеводов являются корма (пища) раститель-
ного происхождения. Где они представлены, главным образом, полисаха-
ридами: целлюлоза (клетчатка), крахмал, пентозаны, пектин и др. Массовая
доля дисахарцдов и моносахаридов в пище незначительная. Из углеводов жи-
вотного происхождения наиболее значимы гликоген и лактоза. Сложные са-
хара в кишечном тракте предварительно должны расщепляться гидролитиче-
ским путем до моносахаридов, которые затем всасываются в кровь.
У человека незначительное количество крахмала (и гликогена) может
расщепляться амилазой слюны, действие которой прекращается в желудке
вследствие сильно кислой реакции среды. Слюна животных практически
не обладает амилолитической активностью.
Основное переваривание (гидролитическое расщепление) сложных
сахаров и последующее всасывание моносахаридов происходит в тонком
отделе кишечника, главным образом в двенадцатиперстной кишке. Крах-
мал, сахароза и лактоза расщепляются под действием специфичных фер-
ментов (амилаза, мальтаза, сахараза, лактаза), поступающих в кишечник в
составе секрега поджелудочной железы. Часть ферментов (мальтаза, изо-
мальтаза, сахараза, лактаза) синтезируется также слизистой оболочкой ки-
шечника, и ведут дополнительное пристеночное переваривание специфич-
ных дисахаридов.
145
Эффективную работу ферментов в кишечнике обеспечивает опти-
мальное значение рН= 7,8...8,5. Слабощелочную среду создает гидрокар-
бонат натрия (синтезируется стенками кишечника), который и нейтрализу-
ет соляную кислоту, поступающую с пищей из желудка по схеме:
NaHCO3 + НО -» NaCl + Н2О + СО2.
Главными продуктами гидролиза сложных сахаров пищи являются глю-
коза, фруктоза и галактоза. Доля других моносахаридов незначительная.
Образовавшиеся моносахариды из кишечника всасываются с различ-
ной скоростью. Если принять скорость всасывания глюкозы за 100%, то
относительная скорость всасывания галактозы равна 1 /0%, фруктозы -
42%, скорость всасывания пентоз не превышает /9%.
В общем кровотоке в норме содержится только глюкоза. Фруктоза и
галактоза уже в стенке кишечника изомеризуются ферментами в глюкозу.
Глюкоза через капилляры ворсинок кишечника поступает в кровяную сис-
тему и воротной веной доставляется в печень. Часть глюкозы идет на био-
синтез гликогена, а остальная часть — разносится кровью к органам и тка-
ням организма. Общая схема метаболизма глюкозы в организме представ-
лена ниже:
СО2 г Н2О
(1)	Гликолиз - ферментативный путь превращения глюкозы в пируват. В ана-
эробных условиях пируват восстанавливается до лактата, в аэробных усло-
виях пируват декарбоксилируется окислительным путем до ацетил~8КоА.
(2)	Глюконеогенез - биосинтез глюкозы из неуглеводных предшественников
лактата, аминокислот и глицерина (глицерола)
(3)	Биосинтез и распад гликогена
146
(4)	Последовательное окисление пирувата в митохондриях до СО2 и 112О с обра-
зованием основного количест ва молекул ЛТФ.
(5)	Пентозофосфатный путь преобразования глюкозы.
(6)	Биосинтез липидов из глюкозы.
(7)	Биосинтез структурных полисахаридов.
Особую роль в питании играет целлюлоза. Организм человека и жи-
вотных не синтезирует ферментов, расщепляющих целлюлозу. Лишь не-
большая доля её расщепляется целлюлозолитическими бактериями толсто-
го отдела кишечника, способными вырабатывать необходимые для гидро-
лиза целлюлозы ферменты (целлюлазу и целлобиазу). Однако целлюлоза
(клетчатка) играет очень важную роль в питании. Клетчатка создает чув-
ство сытости (объем пищи); усиливает перистальтику кишечника и про-
движение пищи; очищает стенки кишечника; усиливает секрецию пище-
варительных ферментов; впитывает многие токсичные вещества (энте-
росорбция). Клетчатка в пище необходима для нормального переваривания
веществ, поступающих с пищей
Для полигастричных (жвачных) животных клетчатка выполняет не
только механическую функцию, но и важную энергетическую роль. Мик-
рофлора рубца обладает выраженной целлюлозолитической способностью.
Клетчатка ступенчато расщепляется до глюкозы, которая сбраживается
микрофлорой рубца до летучих жирных кислот (ЛЖК), выполняющих
важную энергетическую и пластическую роль для этого типа животных.
Крахмал
Крахмал является природным полимером a-D-глюкопиранозы со сте-
пенью поликонденсации от 600 до 6000 глюкозных остатков. Синтезиру-
ется в процесс фотосинтеза, накапливается в виде запасного питательного
вещества в семенах, клубнях и меньше в других частях растений. Содер-
жание крахмала в семенах злаков составляет 60...70 %, в семенах бобовых
культур - 40...50% (кроме сои, в её бобах крахмала не более 3%), в клубнях
картофеля до 20 %, в вегетативных частях растений крахмала практически
нет.
Гидролиз крахмала до глюкозы идет ступенчато:
+ НОН	+ НОН	+ НОН
Крахмал --------> декстрины ---------> мальтоза —-------> глюкоза
„ х ;
Промежуточные продукты гидролиза
Наличие декстринов в лабораторных условиях легко доказать по ок-
раске с йодом. С понижением молекулярной массы декстринов изменяется
147
цвет йода (фиолетовый, коричнево-бурый, красно-бурый), мальтоза и глю-
коза цвет йода не изменяют.
Задание. Исследуйте ферментативный гидролиз крахмала фермен-
тами поджелудочной железы. Ступенчатость гидролиза крахмала на-
блюдайте по изменению окраски раствора йода. Наличие мальтозы и глю-
козы в конечных продуктах гидролиза докажите реакцией Троммера.
Опыт 1. Ферментативный гидролиз крахмала гликозидазами
поджелудочной железы
Секрет поджелудочной железы (панкреатический сок) содержит
большой набор пищеварительных ферментов, расщепляющих белки, угле-
воды и липиды пищи, в том числе ферменты амилазу и мальтазу, способ-
ные расщеплять крахмал до глюкозы, наличие глюкозы легко доказать ре-
акцией Троммера.
Внимание! Перед началом опыта приготовьте 5 пробирок с разбав-
ленным раствором йода светло-желтого цвета по 1...2 мл в каждой. В
первую пробирку с раствором йода с помощью стеклянной трубочки до-
бавьте 2 капли исходного раствора крахмала для контроля (старт).
))ей с me не____________
В пробирку микрошпателем внесите не-
сколько крупинок растертого в порошок пан-
креатина, налейте половину пробирки 1%-
ного раствора крахмала и 1 мл 1%-ного рас-
твора хлорида натрия (в качестве активатора
амилазы). Смесь перемешайте и инкубируйте
в термостате (37...40°С). С интервалом в одну
мин отбирайте, не вынимая пробирки из тер-
мостата, с помощью стеклянной трубочки по
2 капли смеси в очередную пробирку с рас-
твором йода до окончания гидролиза (цвет
йода не изменяется). Наличие глюкозы дока-
жите реакцией Троммера: к 1 мл гидролиза-
та крахмала добавьте 2 мл 10%-ного раствора
гидроксида натрия и 3...5 капель 5%-ного рас-
твора сульфата меди из капельницы. Смесь на-
грейте на спиртовке до изменения цвета
_____За д а н ие
По изменению цвета рас-
твора йода наблюдайте
ступенчатый гидролиз
крахмала гликозидазами
поджелудочной железы
Укажите динамику
изменения цвета в про-
бирках с раствором йода
с течением времени
Наблюдайте
положительную реакцию
Троммера (красно-
оранжевый осадок Си2О)
Визуальные наблюдения_________________________________________
148
Уравнение реакции ферментативного ступенчатого гидролиза крахмала до
глюкозы:
Уравнение реакции Троммера для глюкозы:
Вывод
Сахароза
Сахароза самый распространенный в природе дисахарид, синтезиру-
ется в процессе фотосинтеза, накапливается в корнеплодах, клубнях, кор-
нях, луковицах, стеблях, плодах и ягодах. Содержание в корнеплодах са-
харной свеклы до 27 %, в сахарном тростнике до 20 %. Сахароза при
гидролизе превращается в смесь глюкозы и фруктозы (инвертный сахар).
Сахароза легко расщепляется в тонком отделе кишечника ферментом
сахаразой, который поступает в составе панкреатического сока, а также
вырабатывается слизистой кишечника. Полученная в результате гидролиза
сахарозы, смесь глюкозы и фруктозы всасываются в кровь и по воротной
вене поступают в печень.
149
Опыт 2. Ферментативный гидролиз сахарозы
Задание. Проведите ферментативный гидролиз сахарозы и, исполь-
зуя качественные реакции, докажите наличие глюкозы и фруктозы в гид-
ролизате (инвертном сахаре)
Действие	Задание
В пробирку налейте 5 мл 1%-ного раствора сахарозы и 1 мл раствора сахаразы дрожжей. Смесь перемешайте и инкубируйте 10 мин в термостате (37...40°С). Гидролизат сахарозы разделите на две части. Открытие глюкозы (реакция Троммера): в гидролизат сахарозы внесите 2 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и 2...3 капли 5%- ного раствора сульфата меди из капельницы, смесь нафейте на спиртовке до изменения цвета. Открытие фруктозы (реакция Селиванова): в гидролизат сахарозы поместите несколько кристаллов резорцина, добавьте 1 мл крепкой соляной кислоты (1:1) и осторожно нагрейте смесь на спиртовке до изменения цвета	Наблюдайте образование оранжевого осадка Си2О в реакции Троммера Наблюдайте темно-красный цвет раствора в реакции Селиванова
Визуальные наблюдения
Уравнение реакции ферментативного гидролиза сахарозы. Выделите ин-
вертный сахар:
Вывод (дайте характеристику ферментативному гидролизу сахарозы):
150
Лактоза (молочный сахар)
Лактоза - специфичный сахар молока, по химической структуре мо-
лекула является р-0-галактопиранозид-1,4-П-глюкопиранозой. В молоке
находится в двух а- и [J-формах. В 5...6 раз менее сладкая, чем сахароза.
Содержание в молоке относительно постоянно, но зависит от вида орга-
низма. Количество лактозы в молоке коровы, козы и овцы составляет
4,5...4,8, в кобыльем и женском молоке - 6...7%. Лактоза - главный ис-
точник энергии для новорожденных. Её используют также в качестве пита-
тельной среды в производстве пенициллина, в пищевой и фармацевтиче-
ской промышленности. Получают лактозу из молочной сыворотки. При
нагревании молока свыше 100°С лактоза частично превращается в лакту-
лозу. Её широко используют в производстве продуктов детского питания,
она в 1,5...2 раза слаще лактозы, стимулирует развитие бифидобактерий,
которые ингибируют размножение гнилостной и патогенной микрофлоры
в кишечнике. Используют лактулозу и в медицине при лечении различных
кишечных заболеваний, цирроза печени, диабета и др. Сходство и разли-
чие лактозы и лактулозы наглядно видно из структурных формул, приве-
денных ниже.
а-Лактулоза
Опыт 3, Определение массовой доли лактозы в молоке
рефрактометрическим методом
Рефрактометрический метод определения массовой доли лактозы в
молоке прост и достаточно точен, его пользуют в молочной промышлен-
ности при приемке молока на молокоперерабатывающие предприятия. В
основе метода - способность молочной сыворотки изменять угол преломления
проходящего через нее света в зависимости от концентрации лактозы.
Задание. Определите содержание лактозы в исследуемом коровьем
молоке рефрактометрическим методом. Сравните полученный резуль-
тат с содержанием лактозы в свежем коровьем молоке. Сделайте вывод
о степени свежести или натуральности исследуемого молока.
151
Действие	Задание
В пробирку отмерьте 5 мл молока, до- бавьте 6 капель 4%-ного СаС12 из капельни- цы. Смесь перемешайте, пробирку закройте пробкой, поместите в кипящую баню до об- разования сгустка. Затем её охладите под струей воды. Стеклянной трубкой с ватным тампоном из нижней части наберите сыво- ротку, фильтруя ее через вату. Несколько капель слегка мутной сыворотки нанесите на поверхность нижней призмы рефракто- метра, опустите верхнюю призму. Наблю- дая в окуляр, движением специальных вин- тов добейтесь четкой границы между тем- ной и светлой частями поля, и по шкале оп- ределите показатель преломления молоч- ной сыворотки	Рефрактометр перед рабо- той проверьте по воде Коэффициент преломления воды равен 1,333 Определите коэффициент преломления молочной сы- воротки и, пользуясь таб- лицей пересчета, определи- те массовую долю лактозы в молоке. Результат сведите в общую таблицу
Таблица результата анализа:
Задание: молоко _ №_	Содержание лактозы в коровьем молоке 4,4....4,8%. Среднее 4,7%	Коэффициент прелом- ления молочной сыво- ротки			Массовая доля лактозы, %
Вывод (сравните результат со средним значением лактозы в коровьем молоке и сде-
лайте вывод о натуральности и свежести молока,) 	_
Ситуационная задача к опыту:
Для получения пастеризованного молока и кефира использовали одно
и тоже молоко. Изменится ли содержание лактозы в пастеризованном мо -
локе и кефире?__________________________________________________
152
Таблица пересчета показателя преломления молочной сыворотки
на массовую долю лактозы в молоке
Показатель преломления	Массовая доля лактозы, %	Показатель преломления	Массовая доля лактозы, %
1,3390	3,01	1,3411	4,03
1,3391	3,06	1,3412	4,08
1.3392	3,11	1,3413	4,13
1,3393	3,16	1,3414	4,18
1,3394	3,21	1,3415	4,23
1,3395	3,26	1,3416	4,28
1,3396	3,31	1,3417	4,33
1,3397	3,36	1,3418	4,38
1,3398	3,42	1,3419	4,44
1,3399	3,47	1,3420	4,49
1,3400	3,52	1,3421	4,54
1,3401	3,57	1,3422	4,59
1,3402	3,62	1,3423	4,64
1,3403	3,67	1,3424	4,69
1,3404	3,70	1,3425	4,74
1,3405	3,72	1,3426	4,79
1,3406	3,77	1,3427	4,84
1,3407	3,82	1,3428	4,89
1,3408	3,87	1,3429	4,96
1,3409	3,93	1,3430	5,00
1,3410	3,98	1,3431	5,05
Часть 2. Содержание глюкозы в крови и регуляция
углеводного обмена
Моносахариды, образовавшиеся в результате ферментативного гидро-
литического расщепления углеводов пищи, в процессе изомеризации на-
чинают превращаться в глюкозу уже в стенке кишечника, и заканчивается
процесс в печени. В норме в общем кровотоке содержится только глюкоза.
Обмен углеводов практически сводится к обмену глюкозы, которая играет
исключительно важную роль в жизни организма человека и животных.
В венозной крови взрослого человека (натощак) в норме содержание
глюкозы составляет 4,0...6,4 ммоль/л или 0,72...1,15 г/л. Содержание глю-
козы в крови животных зависит от типа пищеварения. Содержание глюко-
зы в крови жвачных животных ниже, чем у моногастричных.
153
Состояние обмена углеводов оценивают по концентрации глюкозы в
крови, а главное по способности организма поддерживать уровень глюко-
зы в пределах нормы. Постоянство содержания глюкозы в крови обеспе-
чивается ЦНС, работой эндокринной системы и печенью.
Гормоном, снижающим уровень глюкозы в крови, является только
инсулин — гормон поджелудочной железы. Все остальные гормоны — адре-
налин, глюкагон, тироксин, кортизол и др. повышают уровень глюкозы.
Содержание глюкозы в крови различных животных:
Животные	Содержание глюкозы		Животные	Содержание глюкозы	
	г/л	ммоль/л		г/л	ммоль/л
Овцы и козы	0,40...0,65	2,22—3,61	Лошади	0,90... 1,0 1,0-2,0	5,0...5,55 5,55-11,1
Коровы	0,60...0,80	3,33-4,44	Кролики		
Свиньи	0,80... 1,00	4,44...5,55	Птицы	1,30...2,60	7,2... 14,43
*Фактор пересчета. Глюкоза (г/л] Глюкоза [ммоль/л]:5,55
Глюкоза распределена почти равномерно между плазмой и эритроци-
тами, поэтому может определяться в цельной крови, плазме или сыворот-
ке. Концентрация глюкозы в основном измеряется для диагностики и на-
блюдения за ходом лечения диабета, а также для оценки углеводного ме-
таболизма при других заболеваниях. Различают два вида нарушений обме-
на углеводов: гипогликемия (уровень глюкозы в крови ниже нормы) и ги-
пергликемия (уровень глюкозы в крови выше нормы).
Основные причины гипогликемии:
•	неполное или полное голодание;
•	продолжительная физическая работа;
•	беременность или высокий уровень лактации;
•	введение больших доз инсулина или гиперфункция поджелудоч-
ной железы вырабатывающей инсулин;
•	снижение глюконеогенеза при низкой секреции кортизола корко-
вого слоя надпочечников.
Основные причины гипергликемии:
поступление большого количества углеводов с пищей;
понижение утилизации глюкозы клетками тканей и органов
вследствие дефицита инсулинв - сахарный диабет',
154
•	усиление распада гликогена при стрессах, инфекциях, панкреати-
те, гепатите и т. д., вследствие гиперсекреции адреналина, глюко-
гона и тироксина;
•	усиление глюконеогенеза при гиперсекреции кортизола, наличии
опухоли коркового слоя надпочечников или опухоли гипофиза.
Понятие о сахарном диабете
Заболевание, обусловленное дефицитом инсулина или недостаточно-
стью его действия. Сахарный диабет различают: инсулинозависимый (на-
рушен биосинтез инсулина) и инсулинонезависимый (уровень инсулина в
норме, но увеличен биосинтез глюкогона).
При сахарном диабете резко повышается уровень глюкозы в крови
(гипергликемия), появляется глюкоза в моче (глюкозурия), уменьшается со-
держание гликогена в печени, наблюдается резкое усиление процесса глю-
конеогенеза. Глюконеогенез — процесс биосинтеза глюкозы за счет ткане-
вых белков и липидов с участием (глюкокортикоидов) гормонов коркового
слоя надпочечников. При глюкозном голодании клеток, усиливается энер-
гетическое использование тканевых липидов и повышается уровень аце-
тоновых тел (р-оксимасляной кислоты, ацетоуксусной кислоты и ацето-
на), развивается некомпенсированный ацидоз (понижается pH крови).
Опыт 4. Фотометрический глюкооксидазный метод
определения концентрации глюкозы в сыворотке крови
Существует ряд методов определения концентрации глюкозы в крови.
В лабораторной работе предлагается фотометрический ферментативный
глюкооксидазный метод определения концентрации глюкозы в сыворотке
крови с использованием набора «ФОТОГЛЮКОЗА», утвержденной экс-
пертной комиссией по лабораторным реагентам Минздрава России.
Принцип метода. Фермент глюкооксидаза (ФАД-зависимый фер-
мент) окисляет глюкозу кислородом воздуха до глюконовой кислоты с об-
разованием эквимолярного количества пероксида водорода.
Пероксид водорода под действием фермента пероксидазы окисляет
фенол, который с 4-аминоантипирином образует окрашенный в розовый
цвет хинонимин. Интенсивность розовой окраски раствора прямо про-
порциональна концентрации глюкозы в анализируемом образце. Оптиче-
ская плотность раствора измеряется фотометрическим методом с помо-
щью фотоэлектроколориметра (ФЭКа). Анализ проводится согласно при-
лагаемой инструкции к данному методу.
155
Химические реакции, лежащие в основе глюкооксидазного метода:
СН2ОН	СН2ОН нЛГ°у + ФАД нЛгЧ НО\РН Н/н - фАДН2 НО\ОН н/ Н 'эн	н он	СН2ОН й——ОН н/н	о =О + НОН / 	> НО\ОН Н/ ^он н он
Р-Глюкопираноза	Глюколактон (глюкон) Глюконовая кислота
ФАД Н2 + О2-----> ФАД + Н2О2
Фермент
2 Н2О2 + 4-Аминоантипирин + Фенол-----------------
пероксидаза
Хинонимин+ 4 Н2О
Необходимые реактивы:
1. Рабочий реагент (смесь веществ): Фенол — 5 ммоль/л;
4-аминоантипирин -0,5 ммоль/л; фосфатный буфер (pH 7,5)
250 ммоль/л; ферменты: глюкооксидаза и пероксидаза.
2. Глюкоза-стандарт: 10 ммоль/л в 0,15%-ном растворе бензойной
кислоты
Задание. Укажите Ne образца сыворотки крови, полученной для ана-
лиза (№	). Определите концентрацию глюкозы в крови, видовую при-
надлежность и состояние обмена углеводов в организме.
Действие	3 а д а н и е
Приготовьте две пробирки, промойте их	
дистиллированной водой. Отмерьте в них по	Результаты анализа
2 мл раствора рабочего реагента. В одну про-	сведите
бирку внесите микропипеткой 0,02 мл иссле- дуемой сыворотки крови (опыт), в другую	в общую таблицу
(контроль) — микропипеткой внесите 0,02 мл	Полученные результаты
раствора глюкозы-стандарта. Смесь в про-	используйте для расчета
бирках перемешайте и инкубируйте 20 мин	концентрации глюкозы в
при комнатной температуре. Включите ФЭК, установите нулевое значение оптической	сыворотке крови
плотности по раствору рабочего реагента (без	Сделайте вывод о видовой
глюкозы) в кювете с длиной оптического пу-	принадлежности крови и
ти 5 мм при длине волны 500 нм. По истече-	состоянии обмена углево-
нии времени реакции измерьте оптическую плотность (ОП) опытной и контрольной проб с помощью при тех же условиях	до в в организме
156
Таблица результатов анализа к опыту 4
Пробирка	Рабочий реагент, мл	Сыворотка крови, мл	Глюкоза- стандарт, мл	Оптическая плотность (ОП)
Опытная	2,0	0,02	—	
Контрольная	2,0	—	0,02	
ОП(о) с =	 • ю ОП(к) Приведите расчет.	Расчет проведите по формуле: где: С - концентрация глюкозы, ммоль /л ! ОП(о) - оптическая плотность опытной пробы ; ОП(к) оптическая плотность калибровочной пробы 10 - концентрация глюкозы-стандарта, ммоль/ л Полученный результат укажите в ммоль/л и в г/л:			
Ситуационные задачи к опыту:
1. Животное здоровое. Укажите видовую принадлежность крови:
2. Сыворотка выделена из крови __________________________
Укажите состояние обмена углеводов в организме. При патологии
укажите возможные причины:____________________________________
157
Часть 3. Биосинтез и распад гликогена в печени и мыш-
цах (материальная основа постоянства концентрации глюко-
зы в крови)
Основная часть глюкозы, поступившей в печень, превращается в гли-
коген, который откладывается в клетках печени в форме блестящих глы-
бою В печени человека обычно содержится до 150 г гликогена. Количество
гликогена в печени животных при обильном углеводном питании состав-
ляет 15...20%, в мышцах - Г..2% общей сухой массы тканей. Биосинтез
гликогена осуществляется во всех клетках организма, но более активно он
протекает в печени и мышцах. Основной путь синтеза заключается в на-
ращивании глюкозных фрагментов на существующей молекуле гликогена с
участием фермента гликогенсинтетазы. fi результате удлиняется цепь и
увеличивается молекулярная масса гликогена.
Гликоген является запасной формой глюкозы в организме. Он являет-
ся важным источником энергии и участвует в поддержании постоянства
уровня глюкозы в крови. Процесс распада гликогена называется гликогено-
лизом, осуществляется двумя путями (фосфоролиз и гидролиз). Гликогено-
лиз под действием активной формы гликогенфосфорилазы (фосфорилаза
А) происходит с целью энергетического использования глюкозы. Внутри-
клеточные амилазы (нейтральные и кислые) осуществляют гидролитиче-
ский распад гликогена в печени с целью обеспечения быстрого поступле-
ния глюкозы в кровь.
В целом обмен гликогена (синтез и распад) отличается большой ди-
намичностью. Гликоген в клетках непрерывно обновляется. Интенсив-
ность рассмотренных путей превращения гликогена определяется особен-
ностями каждой ткани и органа.
Опыт 5. Выделение гликогена из печени трихлоруксусной кислотой
Действие	Задание
В фарфоровую ступку поместите не- большой кусочек печени, добавьте 5 мл 5%-ного раствора трихлоруксусной кисло- ты (ТХУ) и растирайте пестиком не менее 10 мин. Затем добавьте 5 мл дистиллиро- ванной воды, смесь перемешайте, жидкость вылейте в центрифужную пробирку. Цен- трифугируйте при 2500 обор/мин в течение 5 мин. Центрифугат слейте в пробирку, внесите 2...3 капли раствора йода из ка- пельницы	Соблюдайте технику безопасности при работе с центрифугой! Центрифужные пробирки должны быть заполнены до метки (плечиков) Наблюдайте изменение цвета фильтрата после добавления раствора йода
158
Визуальные наблюдения и вывод
Отразите структурной формулой строение молекулы, а рисунком отразите
внешнюю форму молекулы гликогена:
Контрольные вопросы
I.	Классификация углеводов корма (пищи) и их количественное
содержание в природных источниках.
2.	Как обнаружить наличие крахмала, гликогена, декстринов?
3.	В каком отделе пищеварительного тракта и под действием, ка-
ких ферментов и как происходит переваривание крахмала, цел-
люлозы, сахарозы и лактозы?
4.	Какие моносахариды образуются при полном гидролитическом
расщеплении крахмала, целлюлозы, сахарозы и лактозы?
5.	Особенность переваривания углеводов у жвачных (полигаст-
ричных) животных. Виды брожений, биологическая роль лету-
чих жирных кислот.
6.	Пути метаболизма глюкозы в организме.
7.	Концентрация глюкозы в крови по видам организмов. Принцип
глюкооксидазного метода определения концентрации глюкозы
в крови.
8.	Гормоны, контролирующие уровень глюкозы в крови.
9.	Виды нарушений обмена углеводов в организме. Причины ги-
погликемии, гипергликемии, глюкозурии.
10.	Понятие о сахарном диабете. Какие биохимические изменения
происходят в организме при диабете? Как изменяются показа-
тели крови?
11.	Ацетил-КоА является промежуточным продуктом окисления
глюкозы. Из какого вещества и как образуется ацетил-КоА?
12.	Химическая структура молекулы гликогена. Ферменты, обес-
печивающие синтез и распад гликогена в организме.
159
13.	Примеры тестовых заданий:
а) Подчеркните воинственный правильный ответ. Глюкоза и
галактоза образуются при гидролитическом расщеплении диса-
харида:
Варианты ответа:
1. Сахароза;	2. Лактоза;
3. Целлобиоза;	4. Мальтоза.
б) Подчеркните единственный правильный ответ. Конечным
продуктом реакции полного гидролитического расщепления
крахмала является сахар:
Варианты ответа:
1. Фруктоза;	2. Лактоза;
3. Целлобиоза;	4. Глюкоза.
в) Подчеркните единственный правильный ответ. Конечным
продуктом реакции полного гидролитического расщепления
целлюлозы является сахар:
Варианты ответа
1. Фруктоза;
3. Целлобиоза;
2. Лактоза;
4. Глюкоза.
г) Дополните текст (внесите номер и слово). При гидролити-
ческом распаде сахарозы ферментом сахаразой образуются два
сахара:
Варианты ответа.
1. Глюкоза;
3. Манноза;
2. Фруктоза;
4. Галактоза.
д) Дополните текст (внесите номер и слово). Ферменты,
расщепляющие углеводы, не синтезируются:
Варианты ответа:
1.	Поджелудочной железой;
2.	Слизистой желудка;
3.	Слизистой тонкого кишечника;
4.	Слизистой толстого кишечника.
160
Тема XI. Обмен липидов
Часть 1. Характеристика липидов пищи
Липиды - смесь органических веществ, сопутствующих друг другу в
природных жирах и маслах. По химической природе они являются слож-
ными эфирами высших жирных кислот (ВЖК) и различных спиртов. Ли-
пиды нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических рас-
творителях (бензол, толуол, эфир, хлороформ, бензин и др.). Основная мас-
совая доля (95...98%) в составе пищевых липидов принадлежит триглице-
ринам, которые представляют собой сложные эфиры глицерина и высших
жирных кислот (ВЖК). ВЖК имеют преимущественно четное число ато-
мов углерода, чаше 16, 18, 20, и имеют линейное строение. При большом
многообразии ВЖК, встречающихся в составе липидов, пять жирных ки-
слот являются общими, характерными для любого природного жира или
масла. Такими кислотами являются пальмитиновая и стеариновая (насы-
щенные), олеиновая, линолевая, линоленовая - ненасыщенные кислоты с
разной степенью непредельности.
Липиды пищи могут быть животного и растительного происхождения.
Они различаются по соотношению насыщенных и ненасыщенных высших
жирных кислот в составе триглицеринов, а также сопутствующими приме-
сями других компонентов.
В жирах животного происхождения в составе триглицеринов преоб-
ладают насыщенные ВЖК, которые имеют твердое агрегатное состояние.
Поэтому животные жиры также имеют твердое агрегатное состояние. В
качестве примесей в животных жирах содержатся холестерол (холестерин)
и его эфиры с ВЖК (холестериды), что снижает биологическую ценность
животных жиров.
В растительных маслах, наоборот, преобладают жидкие непредельные
ВЖК, поэтому растительные масла имеют жидкое агрегатное состояние.
Исключением являются некоторые масла тропических растений (пальмо-
вое, кокосовое, масло какао и др.), в триглииеринах которых преобладают на-
сыщенные ВЖК. В качестве примесей в растительных маслах содержатся
фосфолипиды, что повышает биологическую ценность растительных масел.
Особое положение в питании занимает молочный жир. Содержание
жира в молоке зависит от вида и породы животных, условий содержания.
Средний показатель жирности коровьего молока составляет — 3,4% (базис-
ная жирность); козьего - 4,3; овечьего - 6,7; кобыльего - 1,8; женского -
3,6%. Молочный жир отличается своей специфичностью. Только в тригли-
церинах молочного жира имеются низкомолекулярные жирные кислоты с
количеством углерода в цепи от 4 до 10, с преобладанием масляной кисло-
ты. Имеются кислоты с изостроением и нечегным количеством С-атомов в
цепи. По составу примесей молочный жир сочетает достоинства расти-
161
тельных масел - в нем много фосфолипидов (лецитина) и недостатки жи-
вотных жиров - наличие холестерола. Молочный жир в молоке тонко
эмульгированный, легко усваивается организмом человека и животных.
Здоровый человек в сутки должен потреблять 100 г жира, включая
30...40 г растительного масла. Растительные масла после гидрогенизации
используются для изготовления различных видов маргарина. Технические
жиры, получаемые из тканей морских животных, используются для приго-
товления косметических, фармацевтических и моющих средств.
Основные физико-химические показатели различных жиров и масел
приведены в разделе практикума — Справочные материалы.
Задание. Назовите триглицерины; анализируя их состав, укажите
агрегатное состояние и возможную видовую принадлежность,
О	о	о
СН2-О-С-С15Н31	СН7-О-С-С15Н31	С1к-О-С-С|5Н31
1	О 1	н	1 " о	1 ‘ о
СП - О - С - С17 Н31 1	°	СН-О-С-С17Н33 I	о	СН-О-С-С17Н35 I	о
1	и	1	II	1	II
СП2-О-С-С17Н33	СН2-О-С-С3117	СН2-О-С-С,7Н33
1)	2)	3)
1. Пальми голиноленоолеин, жидкий жир (морские животные, растительные масла)
2.
3.
Опыт 1. Растворимость липидов
Углеводородные радикалы ВЖК обеспечивают липидам неполярные
свойства, поэтому они не растворяются в полярных растворителях и, на-
против, хорошо растворяются в органических неполярных растворителях.
Действие	Задание
В четыре 4 сухие пробирки внесите по 5...6 капель растительного масла. Добавьте к маслу по 1 мл в первую пробирку - воду, во вторую - этанол, в третью - бензол, в четвертую - хлоро- форм. Содержимое пробирок энергично встрях- ните. Сравните пробирки и сделайте вывод по растворимости липидов	Обратите внимание на способность масла растворяться в непо- лярных растворителях Вывод мотивируйте
162
Визуальные наблюдения:
Вывод ____________________________________________________
Опыт 2. Йодное число липидов
Иодное число показывает, сколько граммов свободного йода может
присоединить 100 г жира или масла. Способность липидов присоединять
галоген обеспечивают двойные связи в радикалах высших жирных кислот.
Животные жиры имеют йодное число 30...60, жир птицы - 60...80, в
жидких растительных маслах йодное число выше: оливковое - 80...90,
подсолнечное 120...145, соевое - 120...130, льняное- 179...185.
Иодное число главный химический показатель липидов. Оно отра-
жает агрегатное состояние, степень свежести, температуру плавления и за-
стывания липида. При хранении жиров и масел за счет окислительных
процессов по двойным связям йодное число резко понижается.
Биологически незаменимыми в питании являются ненасыщенные
высшие жирные кислоты — линолевая, линоленовая и арахидоновая. Они
не могут синтезироваться в организме человека и животных, но жизненно
необходимы. Высшие полиненасыщенные жирные кислоты называют эс-
сенциальными или незаменимыми, их объединили в общую группу вита-
мин F. Источником витамина F являются растительные масла с высоким
йодным числом (120...200).
Витамин F способствует удалению избытка холестерола, поскольку
холестериды непредельных ВЖК жидкие и легче выводятся из организма.
Снижая содержание холестерола в крови, непредельные ВЖК повышают
эластичность и прочность сосудов, защищают организм от склеротиче-
ских процессов. Оказывают положительное влияние на состояние кожного
и шёрстного покрова, стимулируют репродукцию и молочную продуктив-
ность животных.
Задание. Получите образец подсолнечного масла, определите его
йодное число и сделайте вывод относительно степени свежести. Йодное
число свежего подсолнечного масла соответствует пределам 120... 145.
Внимание. Для анализа необходим 0,1М спиртовый раствор йода.
163
Действие
В одну (сухую) коническую колбу на анали-
тических весах сделайте точную навеску
масла в пределах 0,1...0,2 г (опыт) В дру-
гую колбу взвесьте столько же воды (кон-
троль). Добавьте в них из бюретки по 5 мл
хлороформа, соблюдая технику безопасно-
сти. После растворения навески масла от-
мерьте (точно) в них по 10 мл спиртового
раствора йода, смесь энергично перемешай-
те. Закройте колбы пробками и оставьте на
15 мин в темном месте. По истечении вре-
мени пробы оттитруйте раствором тиосуль-
фата. Техника титрования: сначала пробы
титруются до светло-желтого цвета, а затем
вносят несколько капель 1%-ного раствора
крахмала и далее ти труют до исчезновения
синего цвета. Записывают общий объем
раствора тиосульфата, пошедшего на
титрование каждой пробы
Расчет:
Задание
Запишите массу масла взято-
го для анализа:
т
Внимание! Хлороформ
легко испаряется и пары его
токсичны. Бюретка с хло-
роформом должна быть за-
крыта пробкой! При отмери-
вании хлороформа не забы-
вайте открывать на бюретке
пробку, а после — снова её
закрывать пробкой
Отразите полный расчет оп-
ределения йодного числа
анализируемого масла
(b-а) К 0,0127 - 100
х =-------------------
m
где: Ь- объем 0,1 М„„, израсходованного на
титрование контрольной пробы, мл,
а- объем 0.1 М„в, израсходованного на титро-
вание опытной пробы, мл; К коэффициент по-
правки на тигр 0,1 Н раствора Na^S/),; 0,0127 -
количество г йода, эквивалентное 1 мл 0,1 В рас-
твора NajSjCh;
100 - пересчет на 100 г, пт навеска жира (масла), г
х	(г йода/ iqq ЖИра)
Вывод_______________________________________________________
Уравнение реакции триолеина с йодом структурными формулами:
164
Часть 2. Переваривание липидов пищи
Основное переваривание (гидролиз) липидов происходит в тонком
отделе кишечника (двенадцатиперстная кишка), где имеются все необхо-
димые для этого процесса условия: эмульгаторы, ферменты, оптималь-
ный уровень pH среды, желчь.
Эмульгирование происходит под действием желчи, солей ВЖК (мы-
ла), белков и гидрокарбоната натрия. Желчь вырабатывается в печени, со-
бирается в желчном пузыре и по желчным протокам периодично порциями
поступает в двенадцатиперстную кишку.
Главным источником липолитических ферментов (липаза, фосфоли-
паза, холестеролэстераза) является панкреатический сок, он поступает из
поджелудочной железы в двенадцатиперстную кишку.
Процесс гидролиза липидов липолитическими ферментами называют
липолизом. Липолиз идет ступенчато и с различной скоростью.
При гидролизе триацилглицеринов (ТАГ) легко отщепляется первая
ВЖК в a-положении, образуются диацилглинерины (ДАГ). Гидролиз до
моноацилглицерина (МАГ) идет также в a-положении, хотя и медленно.
Отщепление ВЖК в p-положении моноацилглицерина, у центрального С-
атома глицерина, практически не происходит, поскольку МАГ уже спо-
собны всасываться в кровь.
Ступенчатый гидролиз триацилглицеринов:
Первая ступень гидролиза идет быстро Вторая сгупень - медленно
О
II
CHj-O-C-Rj
I	°
I	II
СИ - о - с - r2
|	О
СН2 - О - С - R3
(ТАГ)
Третья ступень -
практически не идет
I	I
СН2 - ОН
I	°
+ нон	1	II
---—*т*	СП	-	О - С -	R2
липаза	I	q
I	II
СН2 - О - С -	R3
(ДАГ)
R, - СООН
(ВЖК)
сн2 - он
(МАГ)
R3 - COOH
(ВЖК)
сп2 - он
I	°
I	II
сн - о - с - r2
+НОН
липаза
сн2 - он
сн-он
сн2 - он
Глицерин
r2 - COOH
(ВЖК)
Фосфолипиды (холин-, этаноламин- и ссринфосфатиды) расщепляют-
ся также ступенчато под действием фосфолипаз. Различают четыре фос-
165
фолипазы (А, В, С, D). Они работают поочередно: А, В, С, D. Холестери-
ды пищи расщепляются холестеролэстеразой на холестерол и высшие
жирные кислоты (ВЖК).
Схемы действия липазы, фосфолипаз и холестеролэстеразы приведе-
ны на схеме ниже.
Действие фосфолипаз
сн3- СН-СН3
(СН2)3
1) -Гидролиз ацилхолестерина
R °
в\ I!
СН2-О-С- R,
ch-o-c-r2
О D
11
P-O-CH2-CH2-N - Сц
'он	СИ,
2) - Гидролиз фосфолипида
Таким образом, продуктами липолиза являются моноацилглицерииы
(МАГ), свободные ВЖК, глицерин, холестерол, фосфорная кислота, ами-
носпирты (этаноламин, холин).
Важную роль в липолизе играет pH среды. Необходимый уровень pH
создает гидрокарбонат натрия кишечного сока, который нейтрализует кис-
лый химус, поступающий из желудка:
HCI + NaHCO, = NaCI + СО2+ Н2О.
Образовавшийся углекислый газ тонко перемешивает пищевую массу,
усиливает эффективность переваривания липидов и обеспечивает перисталь-
тику кишечника. Особую роль в переваривании липидов выполняет желчь.
Роль желчи в переваривании липидов:
•	эмульгирует жиры, при этом увеличивается поверхность жировой
фазы, а, следовательно, и площадь контакта с липолитическими
ферментами;
•	активирует липазу, что выражается в смещении оптимума действия
фермента с pH 7,5...8,5 до pH 6,0...7,0, который создается в двена-
дцатиперстной кишке при переваривании жирной пищи;
•	способствует перистальтике кишечника и оказывает бактериостати-
ческое действие на микрофлору;
•	обеспечивает процесс всасывания нерастворимых в воде продуктов
липолиза (МАГ, ВЖК. холестерола, жирорастворимых витаминов)'.
166
• желчь работает циклично, поэтому небольшого количества желчи
достаточно для эмульгирования пищевого жира и всасывания про-
дуктов липолиза.
Всасывание продуктов липолиза и ресиитез специфичных жиров.
Растворимые в воде продукты липолиза (глицерин, фосфорная ки-
слота и азотистые основания) легко всасываются в кровь. Для всасыва-
ния нерастворимых в воде продуктов липолиза (МАГ, ВЖК, холестерола,
жирорастворимых витаминов) необходима желчь. Гидрофобным участ-
ком молекулы (циклами) желчные кислоты сорбируются на углеводород-
ных радикалах или циклах продуктов липолиза, а полярными группами
притягивают к себе воду, образуется гидратная оболочка, обеспечивающая
растворимость в воде полученным комплексам. Эти комплексы называют-
ся холеиновыми. Холеиновые комплексы всасываются в стенку кишечника,
где они распадаются, и желчные кислоты снова поступают в печень.
Из продуктов липолиза в эпителии стенок кишечника идет ресинтез
специфичного для данного организма жира (здесь имеются все необходи-
мые для этого процесса ферменты). Таким образом, в стенке кишечника
накапливаются продукты гидролиза пищевого жира, жирорастворимые ви-
тамины, а также ресинтезированные моно-, ди- и триглицерины, фосфоли-
пиды и холестериды. Эти вещества объединяются в микроскопические ка-
пли, которые стабилизируются белками крови(а- и Р-глобулинами), обра-
зуется транспортная форма липидов в организме - хиломикроны (ХМ).
Хиломикроны имеют белко-
вую и водную оболочку, что
обеспечивает их раствори-
мость в воде. Они поступают
в лимфу и через грудной
лимфатический проток в
общий круг кровообраще-
ния. Натощак в норме ХМ в
крови нет, и появляются в
ней после приема жирной
пищи.
Основная функция ХМ - доставка органам и тканям экзогенных ли-
пидов. Значительная часть ХМ поступает в печень, где они частично ис-
пользуются на потребности печени, а в основном - превращаются в спе-
цифичный жир организма и поступают в жировые депо (подкожная и око-
лопочечная клетчатка, сальник, брыжейка, мышечная ткань и др.) на ре-
зервные цели. Экспериментально доказано, что пищевые жиры после пе-
167
реваривания даже у голодающего животного сначала поступают в жиро-
вые депо (жировую ткань).
Опыт 3.. Эмульгирование липидов
Для эффективного гидролитического расщепления липидов необходимо
их предварительное эмульгирование. В желудочно-кишечном тракте эмульга-
торами являются соли желчных кислот, фосфолипиды, соли ВЖК, белки.
Эмульгирование — дробление крупных капель жира или масла на мно-
жество мелких капель под оействием эмульгаторов (ПАВ). В процессе
эмульгирования образуются относительно устойчивые агрегаты - мицел-
лы. В мицеллах неполярная часть ПАВ (эмульгатора) погружается в жир,
а полярная - обращена к водной фазе и обеспечивает им отрицательный
заряд. Заряд, как известно, является главным фактором устойчивости ми-
целл. Эмульгаторы превращают пищевые липиды в устойчивую эмульсию,
увеличивается площадь жировой фазы, а, следовательно, и площадь кон-
такта с липолитическими ферментами.
Действие	Задание
В пять пробирок с помощью пипетки вне- сите по 2...3 капли растительного масла, за- тем добавьте по 1 мл в первую пробирку - воды, во вторую - желчь, в третью - 1%- ный раствора белка, в четвертую 1%-ный раствор мыла, в пятую 1%-ный раствор гидрокарбоната натрия. Энергично встрях- ните содержимое пробирок и поставьте их в штатив на 3...5 мин	Наблюдайте неустойчивость эмульсии масла в воде и устойчи- вость эмульсии при до- бавлении эмульгаторов: желчи, растворов белка, мыла и гидрокарбоната 		натрия
Визуальные наблюдения
Напишите уравнение реакции диссоциации стеарата натрия, выделите
ПАВ:
Укажите структурные части ПАВ на рисунке:
Покажите в форме рисунка процесс эмульгирования и строение мицеллы
эмульгированного жира:
168
Гидрокарбонат натрия (NaHCO3) не является ПАВ. Объясните, почему
NaHCOj повышает устойчивость эмульсии жира?
Вывод____________________________________________________
Опыт 4. Гидролиз глицеридов молочного жира липазой
и роль желчи в этом процессе
Задание. Наблюдайте ступенчатость липолиза молочного жира и
роль желчи в этом процессе. Отразите на графике динамику липолиза без
желчи и с желчью.
Дей ствие	Задание
В две конические колбы отмерьте по 10 мл моло- 1 ка и по 2 мл 2%-ного раствора панкреатина (при- готовленного на 0,4 %-м растворе гидрокарбона- та натрия), добавьте по 1 мл в одну колбу желчи (опыт), в другую - воды (контроль). Смесь пере- лейте в пробирки, предварительно пометив опыт и контроль. Из пробирок (для определения стар- тового уровня кислот до начала липолиза) от- мерьте в конические колбы по 2 мл смеси. До- бавьте в них по 2 капли 1 %-го раствора фенол- фталеина и титруйте 0,01М раствором гидрокси- да натрия до слабо-розовой окраски. Оставшуюся смесь в пробирках поставьте в термостат с тем- пературой 38...40°С. Через каждые 15 мин отме- ряйте по 2 мл смеси и титруйте с индикатором фенолфталеин, как описано выше	Укажите № 	 образна молока Результаты титрова- ния запишите в таб- лицу Количество жирных кислот, выделенных при липолизе, опре- делите путем расче- та: от результата титрования, вычи- тайте стартовый уровень кислот до на- чала липолиза
Результаты опыта сведите в общую таблицу:
169
Время от начала липолиза	Количество 0,01 М гидроксида натрия, мл			
	Проба без желчи (контроль)		Проба с желчью (опыт)	
	результат титрования	выбелено жир- ных кислот за счет липолиза	результат титрования	выделено жир- ных кислот за счет липолиза
0(старт)		0		0
15 мин				
30 мин				
45 мин				
По количеству щелочи, пошедшей на нейтрализацию свободных
жирных кислот, выделенных при липолизе, постройте график.
Ось абсцисс - «Время взятия проб (мин)». Ось ординат - «Выделено
жирных кислот при липолизе в мл 0,01 М NaOH».
Вывод (анализируя график, укажите роль желчи в липолизе):
Напишите уравнение реакции ступенчатого липолиза молочного жира:
Укажите особенность состава молочного жира
170
Напишите формулы холестерола, холановой кислоты. Формулы одной
желчной и одной парной желчной кислот. Объясните, почему желчные
кислоты, в отличие от холестерола, хорошо растворяются в воде?
Часть 3. Функции, классификация и некоторые аспекты
обмена внутриклеточных липидов
Для понимания обмена липидов в клетках органов и тканей термин
«Липиды» следует рассматривать как нерастворимые в воде органические
компоненты клеток, экстрагируемые неполярными растворителями (хло-
роформ, бензол, и др.).
Функции липидов в организме:
•	входят в структуру биологических мембран, обеспечивая им избира-
тельную проницаемость ионов и молекул и, составляя, таким обра-
зом, основу обмена веществ;
•	служат формой, в которой транспортируется метаболическая энергия;
•	жировая ткань - резервная форма энергетического «топлива» в орга-
низме. При полном окислении одного грамма жира выделяется 40
кДж, что в два раза больше, чем при окислении одного грамма угле-
водов или белка;
171
•	источник эндогенной воды. При окислении 100 г жира в тканях об-
разуется 107 г воды, что очень важно для животных, которые впада-
ют в зимнюю спячку и для животных, которые обитают в южных
широтах (например, верблюдов);
•	выполняют терморегуляторную функцию, предохраняют организм
от перегрева и от переохлаждения;
•	выполняют защитную роль для органов и тканей от различных по-
вреждений;
•	некоторые липиды обладают высокой биологической активностью:
жирорастворимые витамины (A, D, Е, К, Q, F) и их предшественни-
ки, липофильные гормоны (стероидной природы и простагландины);
•	особой функцией обладают фосфолипиды они являются основой
нервной ткани.
Липидная фракция клеток содержит вещества различных типов,
большинство которых представлены на схеме:
Простые липиды
Жиры
(триацилглицерины и
другие нейтральные
Л И II И Д Ы
Сложные липиды
Жирорастворимые
витамины
и гормоны
Гликолипиды
—> Цереброзиды
—> Ганглиозиды
---» Фосфатидилхолин
—> Сульфатиды
----> Фосфатидилэтаноламин
---> Фосфатидилсерин
---> Фосфатидилинозиты
----> Плазмагены (ацетальфосфатиды)
172
Классификация внутриклеточных липидов
Существуют различный подход к классификации липидов организма,
но биологическое значение имеет разделение по физиологической роли и
по физико-химическим свойствам.
По физиологической роли различают резервные и структурные липи-
ды. Резервные (простые) липиды являются энергетическим резервом орга-
низма, создают водоотгалкивающий и термоизоляционный покров у жи-
вотных, защищают органы и ткани от механических воздействий. Все ос-
тальные липиды - структурные (сложные), являются основным компонен-
том биологических мембран, влияют на их проницаемость, участвуют в
передаче нервного импульса, обеспечивают межклеточные контакты и
другие специфические функции.
При разделении по физико-химическим свойствам учитывается сте-
пень полярности липидов. Различают: неполярные и полярные липиды.
Неполярными липидами являются триглицерины, стерины, воски. Ко-
личество простых липидов варьирует в широких пределах и зависит от ре-
жима питания, энергетической нагрузки, состояния нервной системы, по-
ла, возраста и др. факторов. К полярным липидам относят: фосфолипиды,
гликолипиды, сфинголипиды, липопротеины и другие.
Полярность сложных липидов обеспечивает им двойственные свойст-
ва. Они могут образовывать комплексы как с гидрофобными (неполярны-
ми), так и гидрофильными (полярными) веществами. Все липидные ком-
поненты необходимы для нормального функционирования клеток, но без
фосфолипидов клетка вообще не может существовать. Биологическое зна-
чение фосфолипидов в организме трудно переоценить. Они являются глав-
ными компонентами мембран клеток. Пространственная модель биологи-
ческой клеточной мембраны (по Сэтиру) показана ниже.
фолипидный слой;
2	- наружный фосфо-
липидный слой;
3	- периферический
белок (находится на
поверхности или час-
тично утоплен в ли-
пидном слое);
4	- интегральный бе-
лок полностью по-
гружен в слой липи-
дов или насквозь
прошивает мембрану
и. как правило, со-
держит углеводные
цепи на конце.
173
Фосфолипиды составляют значительную часть сухого вещества тка-
ней мозга, нервов, печени, сердца, почек принимают участие в транспорте
липидов и жирорастворимых витаминов в крови и лимфе. Важнейшими
представителями фосфолипидов являются: фосфатидилхолин (лецитин),
фосфатидилэтаноламин (кефалин), фосфатидилинозитол и другие.
Полярность молекулы сложных липидов отражена в структурной
формуле фосфатидилхолина (лецитина):
О
II
СН3 - (СН2)|4 - с - о СН2
о	|
СН3 - (СН2)7 - СН = СН - (СН2)7 - С - О СН	11олярная часть
I	°
Неполярная часть	|	||	„
СН2 - О - Р - О - СН2 - СН2 - N+^r.,’
I	\	3
О	СН3
Кроме глицерофосфолипидов в мембранах клеток нервных тканей
содержатся гликолипиды. Вместо фосфорной кислоты и азотистых осно-
ваний их молекулы содержат углеводы. Гликолипиды делят на две группы:
цереброзиды и ганглиозиды, они выполняют специфические функции в
нервных тканях.
Резервные липиды (жировая ткань)
Жировая ткань на 99% состоит из триацилглицеринов (ТАГ). Состав
жирных кислот ТАГ' зависит от вида организма и в меньшей степени от
других факторов. У человека триацилглицерины по составу сходны с со-
ставом оливкового масла: на долю олеиновой кислоты приходится 65...80,
линолевой кислоты - 5... 10% и только несколько больше пальмитиновой
кислоты - 20%. Другие ВЖК представлены в значительно меньших коли-
чествах. Температура плавления жира человека +17,5°С, температура за-
стывания + 15°С, то есть в естественных условиях жир в организме чело-
века жидкий.
Извлечение резервного жира из жирового депо на энергетические це-
ли называют иммобилизацией резервного жира. Иммобилизацию усили-
вают такие гормоны, как норадреналин, адреналин, глюкокортикоиды, ти-
роксин, гормон роста, половые гормоны. Гормон инсулин обладает проти-
воположным действием — усиливает биосинтез триацилглицеринов.
Резервные липиды в норме составляют примерно 10...20% от массы
тела человека. У животных массовая доля жира зависит от вида животных,
содержания и селекционной направленности.
Важную роль в характеристике обмена липидов в организме выпол-
няет холестерол. Холестерол (ХС) - важнейший структурный компонент
174
мембран клеток. Он способен взаимодействовать с фосфолипидами, по-
вышая прочность и устойчивость мембран. Особые физико-химические
свойства кристаллов ХС и конформация его молекул способствуют упоря-
доченности и подвижности фосфолипидов, что обеспечивает способность
сохранять физиологические функции мембран при колебании температу-
ры. Не менее важна роль холестерола как предшественника при биосинтезе
стероидных гормонов, витамина D3 и желчных кислот.
Биологические функции в клетках ХС выполняет в свободном состоя-
нии (25% от его общего количества), а 75% внутриклеточного ХС депони-
руется в виде олеинхолестерида, который находится в цитоплазме клеток в
форме мельчайших жировых капель.
Основное количество ХС синтезируется в печени (80%), в стенке тонкой
кишки (10%), в коже (5%) и в меньшей степени в клетках остальных органов и
тканей. Для синтеза одной молекулы ХС требуется 18 молекул ацетил-КоА, 18
НАДФН и 18 протонов (Н'), свыше 30 различных ферментов.
Биологическая роль холестерола в жизни организма отражена схемой:
ХОЛЕСТЕРОЛ
Во всех тканях
учас тие в образовании
биологических мембран
В печени
биосишез
-> желчных кислот
В коже
—--------------> 7-дегидрохолестерола —> витамин D,
биосинтез
В половых железах
биосишез
половых гормонов
В коре надпочечников
биосинтез стероидных гормонов
глюкокортикоиды и
минералокортикоиды
Особенно много ХС содержится в мозге и периферической нервной
ткани. Он плохо проводит электрический ток, наличие больших количеств
холестерола в мозге, очевидно, определяет его роль своеобразного биоизо-
лятора, защищающего структуры нервных клеток от электрического заряда
нервного импульса. Высокое содержание ХС в надпочечниках, лейкоци-
тах, сперме, яичном белке.
Экзогенный ХС в организм поступает только в составе продуктов жи-
вотного происхождения, но существенной роли на обмен холестерола в ор-
ганизме он не оказывает.
175
Содержание холестерола в отдельных органах животных указано в
таблице ниже (по Афонскому):
Орган	Холестерол, г/кг	Орган	Холестерол, г/кг
Мозг	100...120	Яичный желток	20
Нервная ткань и надпо-		Жиры	3
чечники	50...60	Кровь	2
Лейкоциты	40...45		
Одним из показателей, характеризующим состояние обмена липидов,
является количественное содержание холестерола в плазме крови. У
взрослых здоровых людей этот показатель равен 3,9...6,5 ммоль/л (1,5...2,5
г/л). Отмечено, что увеличение содержания ХС наблюдается при избы-
точном потреблении жиров и углеводов и при нарушении процессов ис-
пользования ацетил-КоА. При атеросклерозе уровень ХС в крови может
повышаться до 5 г/л. Профилактика и лечение атеросклероза должны быть
направлены на нормализацию энергетического обмена (диета) и торможе-
ние эндогенного синтеза холестерола в организме.
Выведение ХС из организма в основном осуществляется за счет
желчных кислот, образующихся в печени и поступающих в составе желчи
в двенадцатиперстную' кишку. Далее в толстом кишечнике под действием
ферментов бактерий холестерол восстанавливается в копростерол и выво-
дится с фекалиями.
Опыт 5. Выделение холестерола и цветные реакции
иа холестерол
Подобно жирам холестерол (ХС) не растворим в воде, но легко экст-
рагируется из клеток хлороформом, эфиром, бензолом или горячим спир-
том. Холестерол -- тугоплавкое вещество, температура плавления 150°С.
Для выделения холестерола в лабораторных условиях можно исполь-
зовать мозговую ткань, желчь или желток куриного яйца. В лабораторных
условиях наиболее легко выделять холестерол из желтка куриного яйца.
Методика выделения холестерола из желтка куриного яйца.
Желток следует предварительно высушить в сушильном шкафу при
температуре 60°С и растереть в порошок. Для получения раствора помес-
тите примерно 2 г приготовленного сухого порошка в сухую пробирку, до-
бавьте 4...5 мл хлороформа, закройте пробирку пробкой, и, придерживая
пробку рукой, энергично встряхивайте смесь в течение 5 мин. Экстраги-
рованный холестерол профильтруйте через бумажный фильтр в сухую
176
пробирку. Полученный раствор используйте для проведения качественных
цветных реакций на холестерол.
а)	. Реакция с серной кислотой
Под действием водоотнимающих веществ холестерол превращается
в непредельный углеводород с сопряженными двойными связями - холе-
стерилен, который образует с серной кислотой интенсивно окрашенные
соединения.
Уравнение реакции дегидратации холестерола под действием водоот-
нимающих веществ (концентрированной серной кислоты) приведено ниже:
Холестерол
Холестерилен
Де й с т ви е_
I В сухую пробирку налейте по-
ловину хлороформного раствора
холестерола и осторожно, по
I стенке, подслоите такой же объем
концентрированной серной ки-
I слоты
__Задание
Наблюдайте
на границе двух жидкостей
появление кольца красного цвета
Смесь осторожно переметайте!
Отстоявшийся слой серной кислоты
приобретает зеленоватый цвет
Визуальные наблюдения_________________________________________
Вывод_____________________________________________________
177
б)	. Реакция со смесью формалина и серной кислоты
___________Действие________________
В пробирку с оставшимся хлороформным
раствором холестерола, осторожно налейте
такой же объем смеси концентрированной
серной кислоты с формалином (25:1). Жид-
кость осторожно перемешайте путем осто-
рожного встряхивания пробирки
______Задачие
После расслоения жид-
костей наблюдайте ха-
рактерный желтовато-
зеленый цвет хлоро-
формного слоя смеси
Визуальные наблюдения________________________________________
Вывод_______________________________________
Контрольные вопросы:
1.	Характеристика липидов пищи. Особенность состава липидов рас-
тительного, животного происхождения и молочного жира.
2.	В каком отделе пищеварительного тракта и как происходит рас-
щепление липидов?
3.	Роль желчи в переваривании липидов. Химический состав желчи.
4.	Напишите реакции липолиза:
а) триацилглицерина; б) фосфолипида; в) холестерида.
5.	Всасывание продуктов липолиза. Структура и роль холеиновых
комплексов в процессе переваривания липидов.
6.	Где и как происходи! ресинтез специфичного жира организма?
7.	Хиломикроны и их биологическая роль.
8.	Определение, биологическая классификация и функции липидов в
клетке.
9.	Формулы лецитина и кефалина. Биологическая роль фосфолипи-
дов в структурной организации мембран клеток.
10.	Напишите формулу холестерола, его биологическая роль в орга-
низме.
11.	При гиперфункции поджелудочной железы увеличено количество
инсулина в крови. Как при этом изменится обмен липидов?
12.	Влияние кастрации животных на обмен липидов в организме.
178
13.	Ситуационные задачи. 1). Если исключить из питания раститель-
ные масла, каких незаменимых факторов питания лишается при
этом организм? Напишите формулы и названия незаменимых
веществ, источником которых являются растительные масла.
2)	. Какие внешние и внутренние изменения происходят в орга-
низме, если исключить из питания растительные масла?
14.	Примеры тестовых заданий:
а)	. Подчеркните единственный правильный ответ. Какую из ука-
занных ниже функций при переваривании липидов желчь не мо-
жет выполнять?
Варианты ответа:
1.	эмульгирует липиды
2.	активирует липазу
3.	ведет гидролиз липидов пищи
4.	обеспечивает всасывание жирорастворимых витаминов
б)	. Дополните текст (укажите цифры и названия веществ).
Главными продуктами гидролиза пищевых липидов являются
Варианты ответа: 1)ЛЖК, 2) ВЖК, 3) глицерин, 4) этанол
в)	. Подчеркните единственный правильный ответ. Биологически
незаменимыми в питании являются:
Варианты ответа:
I)	. Растительные твердые масла
2)	. Растительные жидкие масла
3)	. Животные жиры
4)	. Молочный жир
179
СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Названия и обозначения аминокислот, входящих в состав белков
Аминокислота	Буквенные обозначения аминокислот		
	русское	латинское	
		трехбуквенное	однобуквенное
Алании	Ала	Ala	A
Аргинин	Apr	Arg	R
Аспарагиновая кислота	Асп	Asp	D
Валин	Вал	Vai	V
Г истидин	Гис	His	H
Глицин	Гли	Gly	
Глутаминовая кислота	Глу	Glu	E
Изолейцин	Иле	lie	I
Лейцин	Лей	Leu	L
Лизин	Лиз	Lys	К
Метионин	Мет	Met	M
Пролин	Про	Pro	P	;
Серин	Сер	Ser	s
Тирозин	Тир	Туг	Y	!
Треонин	Тре	Thr	T	1
Триптофан	Три	Trp	W	;
Фенилаланин	Фен	Phr	F	'
Цистеин	Цис	Cys	c
180
Классификация аминокислот по функциональным группам
Ациклические				Циклические	
моноаминомоно- карбоновые		моноаминоди- карбоновые	диаминомоно- карбоновые	гомо- цикли- ческие	гетеро- цикли- ческие
Гли Ала Сер Цис Цис-S S	Мет Вал Лей Иле Тре	А сп Глу	Лиз Apr	Фен Тир	Три Гис Про О-Про
Заменимые и незаменимые аминокислоты для человека
Незаменимые	Заменимые
1. Аргинин (у детей)	1. Аланин
2. Валин	2. Аспарагиновая кислота
3. Гистидин	3. Глицин
4. Лейцин	4. Глютаминовая кислота
5. Изолейцин	5. Пролин
6. Лизин	6. Серин
7. Метионин	7. Тирозин
8. Треонин	8. Цистеин
9. Триптофан	9. Цистин
10. Фенилаланин	10. Аргинин (у взрослых)
Критические (лимитирующие) аминокислоты:
Метионин (Met)
H2N - СН - ( ООН
I
сн2
СН2 - S - сн3
Лизин (Lys)
Триптофан (Тгр)
H2N - СН - СООН
(СН2)3
ch2-nh;.
h2n - СН - СООН
I
сн2
181
Структурные формулы и физические характеристики аминокислот,
входящих в состав белков
Аминокислота	Формула	Усл. обоз.	тпл С°	йэт (pH)
Глицин (аминоуксусная кислота)	H2N-CH2COOH	Гли (Gly)	292	6,0
Аланин (а-аминопропионовая кислота)	h2n - СН - СООН 1 сн3	Ала (Ala)	297	6,0
Валин (а-аминоизовалериановая кислота)	H2N - СН - СООН 1 СН сн, сн3	Вал (Vai)	315	6.0
Лейцин (а-аминоизокапроновая кислота)	h2n-ch-cooh сн2 1 СН СН, сн,	Лей (Leu)	337	6,0
Изолейцин (а-амино-[3-метил- валериановая кислота)	H2N - СН - СООН 1 СН СН, сн2-сн3	Илей (Не)	284	i 6,0 ;
Аспарагиновая (аминоянтарная) кислота	H2N - СН - СООН СН,	Асп (Asp)	270	1 2,8 |
	1 СООН			
Глутаминовая (а-аминоглутаровая) ки- слота	H2N - СН - СООН (СН2)2 1 СООН	Глу (Glu)	249	1 3,2 i
182
Лизин	H2N - СН - СООН	Лиз	224	9,7
(а, Е-диаминокапроновая	(СН2)3 1	(Lys)		
кислота)				
	сн2 -nh2			
Серин (й-амино-0-оксипропио-	h2n - CH - COOH	Cep	228	5,7
новая кислота)	CH2OH	(Ser)		
Треонин (а-амино-0-оксимасляная	H2N - CH - COOH	Tpe	253	5,9
кислота)	CH-OH	(Thr)		
	CH3			
Цистеин (а-амино-0-тиолпролио-	H2N - CH - COOH 1	Цис	178	5,1
новая кислота)	CH2 -SH	(Cys)		
Цистин	H2N - CH - COOH 1	Цис-	260	5,0
(Р, р-дитио-бис- а-амино-		ss		
пропионовая кислота)	CH2 -S	(Cys-		
	CH2 -s	SS)		
	1 H2N - CH - COOH			
Метионин (а-амино-у-метилтиомас-	H2N - CH - COOH 1	Мет	283	5,7
ляная кислота)	CH2 CH2 - S - CH3	(Met)		
Фенилаланин	H2N - CH - COOH	Фен	275	5,5
(а-амино-р-фенилпропио-	1 CH2	(Phr)		
новая кислота)				
183
Тирозин
(а-амино-Р-параоксифе-
нилпропионовая кислота)
Триптофан
(а-амино-Р-индолпропио-
новая кислота)
Пролин
(пирролидин- а-карбоно-
вая кислота)
Оксипролин
(Р-окси-пирролидин-
а-карбоновая кислота)
Г истидин
(а-амино-р-имидозол ил-
пропионовая кислота)
Аргинин
(а-амино- 5-гуанидин-
валериановая кислота
H2N - СН - СООН
H2N - СН - СООН 1 сн2	Три (Тгр)	382	5,9
^^NH			
НО—,	\ С, ^Д-соон NH	О-Про (О-Рго)	270	5,8
H2N - СН - СООН 1	Гис	277	7,5
сн2 NH H2N - СН - СООН	(His) Apr	238	11,2
(СН2)2 сн2 1 NH - С = NH ( NH2	(Arg)		
184
Другие важнейшие аминокислоты, содержащиеся в растениях,
в организме человека и животных в свободном состоянии
Название	Формула	Примечание
Р-Аланин	H2N - СН2 - СН2 -СООН	Входит в состав ви- тамина В3. Образует- ся при декарбоксили- ровании аспарагино- вой кислоты
Бетаин (триме- тилглицин)	СН,^ СН3— n' - СН2 - СОО’ СН,'"'	Промежуточный про- дукт обмена липидов, необходим для синте- за метионина
Г омосерин	СН2 - СН2 - СН - СООН 1	1 он	nh2	Промежуточный про- дукт при синтезе тре- онина и серина
Гомоцистеин	СН2 - СН2 - СН - СООН 1	1	Предшественник при синтезе метионина
у- Аминомасляная кислота (Г/ХМК)	SH	NH2 СН2 - СН2 - СН2 - СООН 1 nh2	Образуется из глута- миновой кислоты. Накапливается при прорастании семян. Антистрессовый фак- тор у человека и жи- вотных.
Орнитин	СН2 - (СН2 )2- СН - СООН nh2	NH2	Важный промежуточ- ный продукт биосин- теза мочевины
Пинеколиновая кислота 		С^Хсоон н	Предшественник ал- калоидов и других ге- тероциклических со- единений
185
Аминокислоты как лекарственные препараты
В практической медицине применяются препараты отдельных амино-
кислот и гидролизаты белков.
Метионин, а также гидролизаты белков, содержащие его в больших
количествах, применяются как липотропный фактор при жировой дегене-
рации печени, при белковой недостаточности организма (хронические за-
болевания) и отравлениях солями тяжелых металлов.
ГАМК - в психиатрии для снятия эмоционального возбуждения.
Глутаминовая и аспарагиновая аминокислоты - при нарушениях
аминокислотного обмена и для усиления обезвреживания аммиака в тка-
нях. Аспарагиновая кислота используется обычно в виде калиевых и маг-
ниевых солей («панангин», «аспаркам»). Глутаминовая кислота использу-
ется при лечении многих нервных болезней.
В настоящее время разработаны препараты различных смесей кри-
сталлических аминокислот незаменимых аминокислот. Они применяются
как в чистом виде, так и в виде добавок к другим лекарственным средствам
природного происхождения.
В медицинской практике широко применяются препараты гидролиза-
тов белков, которые обычно вводятся внутривенно. Они представляют со-
бой смесь аминокислот, полученных путем гидролиза разных белков. К
ним относятся гидролизин (из крови крупного рогатого скота), гидролизат
казеина (из молока), аминокровин (из крови человека), фибриносол (из
крови свиней), полиамин (раствор 13 аминокислот). Эти препараты ком-
пенсируют белковое голодание организма у больных после операций же-
лудочно-кишечного тракта, при тяжелых ожогах, нарушениях переварива-
ния белка и всасывания аминокислот.
Биологические функции белков
Функции белков	Характеристика функций белков
Ферментативная или ката- литическая	Ферменты ускоряют химические превраще- ния (синтез и распад веществ; перенос от- дельных групп атомов, электронов от одного вещества к другому и др.)
Гормональная или регуля- торная	Регуляция обмена веществ внутри клеток и интеграция обмена веществ разных клеток
Транспортная	Связывание и транспорт веществ между тка- нями или через мембраны клетки
186
iРецепторная	Избирательное связывание различных регу- ляторов (гормонов, медиаторов) на поверхно- сти клеточных мембран или внутри клетки
i Структурно-опорная	Участие в построении различных мембран и внеклеточных структур. Обеспечение проч- ности опорных тканей
, Резервная или трофиче- ская	Использование белков как запасного мате- риала для питания развивающихся клеток (характерно для растений и запасной белок куриного яйца)
1 Механическая или сокра- тительная	Сокращение (актинмиозиновые нити) с ис- пользованием химической энергии в мышеч- ной ткани человека и животных
Электроосмотическая	Образование разницы зарядов и градиента концентраций ионов на мембране клетки
' >нерготрансформирующая	Трансформация электрической и осмотиче- ской энергии в химическую энергию (АТФ)
Когенетическая	Вспомогательная генетическая функция бел- ков (приставка «ко» в переводе с латинского означает совместность действия). Сами белки не являются генетическим (наследственным) материалом, но помогают нуклеиновым ки- слотам реализовывать способность к само- воспроизведению и переносу информации
Гено-регуляторная	Способность некоторых белков участвовать в регуляции матричных функций нуклеиновых кислот и переноса генетической информации
Иммунологическая, или антитоксическая	Антитела участвуют в обезвреживании чуже- родных антигенов микроорганизмов Белки способны связывать токсические со- единения (тяжелые металлы, алкалоиды)
Г емостатическая	Участвуют в образовании тромба и остановке кровотечения
187
Белки, характерные для любой клетки
Такими белками, характерными для растений, человека и животных,
являются гистоны, альбумины и глобулины.
Альбумины - белки относительно небольшой молекулярной массы от
15 до 70 тыс.; имеют выраженный отрицательный заряд и обладают кис-
лыми свойствами из-за высокого содержания глутаминовой кислоты. Аль-
бумины способны адсорбировать как полярные, так и неполярные молеку-
лы и выполняют физиологически важную транспортную роль. К альбуми-
нам относят многие белки-ферменты.
Глобулины - белки с молекулярной массой свыше 100 тыс. В отличие
от альбуминов они нерастворимы в воде; растворяются в слабых солевых
растворах. Для извлечения глобулинов чаще всего используют 4... 10%-ные
растворы натрия или калия хлорида. Глобулины - слабокислые или ней-
тральные белки.
В организме человека и животных они выполняют транспортную роль
для ряда специфичных жирорастворимых веществ, а также защитную им-
мунологическую роль.
Глобулины очень широко распространены в растениях. В семенах бо-
бовых растений и масличных культур они составляют основную массу
белков. В семенах гороха на их долю приходится 60—80%, в семенах фасоли -
87...90% общего содержания белков. В арахисе глобулины откладываются в
кристаллическом виде и легко обнаруживаются под микроскопом.
Гистоны - это низкомолекулярные белки щелочного характера. Изо-
электрическая точка лежит в пределах pH 9...11. Гистоны содержатся в яд-
рах клеток и связаны с молекулой ДНК. Молекулярная масса колеблется
от 10 тыс. до 20 тыс. Щелочной характер гистонов обусловлен высоким
содержанием щелочных аминокислот в их молекуле - аргинина и лизина,
масса которых достигает 25...30% массы молекулы. Гистоны выполняют
структурную и регуляторную функции. Структурная функция состоит в
том, что они стабилизируют пространственную структуру ДНК. Регуля-
торная функция заключается в способности блокировать передачу генети-
ческой информации от ДНК к РНК.
Протамины имеют резко выраженные основные свойства и низкую
молекулярную массу от 2 тыс. до 8 тыс.. В аминокислотном составе преоб-
ладает аргинин, на его долю приходится 80%. Изоэлектрическая точка в
пределах pH И...12. Дают биуретовую реакцию без добавления щелочи.
Также как и гистоны, протамины могут входить в состав нуклеопротеинов.
188
Специфические белки растений
Наряду с белками характерными для любого организма (альбумины,
глобулины, гистоны, протамины), в растениях имеются только свойствен-
ные им белки (проламины, глутелины, хлорофилл).
Проламины - содержатся только в семенах злаковых культур. Эти
белки богаты пролином и глутаминовой кислотой, на долю которых при-
ходится 40...60% общего содержания аминокислот. Проламины содержат
крайне мало незаменимых аминокислот - лизина и триптофана, недоста-
точно в нем треонина, метионина и валина. Компонентный состав прота-
минов генетически детермирован, определяег вид и сорт растения.
Глутелины являются важнейшими кормовыми и пищевыми белка-
ми. Содержатся в зеленых частях растений (до 43% состава белков) и се-
менах злаков. В глутелинах много глутаминовой кислоты и пролина, но
меньше, чем во фракции проламинов. Глутелины пшеницы, ржи и ячменя
характеризуются сбалансированным аминокислотным составом. В кукуру-
зе эти белки содержат мало лизина и триптофана, но с помощью генной
инженерии можно повысить содержание указанных аминокислот.
Проламины и глутелины - основа клейковины. Качество и состав
клейковины определяет пекарские свойства муки. Пшеничная клейковина
по качеству выше, чем клейковина ржи или ячменя.
Хлорофилл - растительный хромопротеин, обеспечивающий процесс
фотосинтеза, в хромофорной части содержит магний.
Специфичные белки человека и животных
Белками, специфичными для человека и животных, являются склеро-
протеины (протеиноиды), гемоглобин, миоглобин.
Склеропротеины (протеиноиды) фибриллярные белки. Они выпол-
няют опорную функцию в организме человека и животных. Не растворя-
ются в воде, растворах, кислот щелочей и солей, почти не расщепляются
ферментами, они прочные и эластичные. По функциям и составу протеи-
ноиды различают - коллаген, кератин, эластин, фиброин.
Коллаген является основным структурным компонентом соединитель-
ной ткани: сухожилий, хрящей, связок, костей, основы кожи, чешуи рыб.
На долю коллагена приходится треть белков организма, Молекула состоит
из трех полипептидных цепей, закрученных в общую спираль. Для моле-
кулы характерна повторяемость группы глицил-пролил-оксипролин. При
продолжительном кипячении с водой коллаген образует желатин. Полу-
189
чают ее на мясокомбинатах из связок, сухожилий и других отходов. Жела-
тин используется в пищевой промышленности, для изготовления столяр-
ного клея, в микробиологии (для приготовления питательной среды), в хи-
рургии (при кровотечениях) и т. д.
Кератин составляет основу шерсти, эпидермиса, перьев, рогов, ко-
пыт, клюва, чешуи. При длительном гидролизе с минеральными кислотами
расщепляется до 7... 14 различных аминокислот. Кератин богат цистеином,
лейцином и глутаминовой кислотой.
Эластин - опорный белок эластичных тканей: связок, сухожилий,
средней оболочки крупных артерий и вен. В молекуле много глицина, про-
лина, валина, лейцина, но нет цистеина, метионина и триптофана.
Гемоглобин сложный белок, состоит из белка глобина (96%) и про-
стетической группы гема (4%), содержащей Fe +2. Глобин состоит из четы-
рех гюлипептидных цепей, каждая из которых имеет свой гемм, который
у всех позвоночных одинаковый. Специфичность крови определяется на-
бором и последовательностью аминокислот в глобине. Гемоглобин выпол-
няет дыхательную функцию крови и находится в эритроцитах.
Миоглобин — близок по строению к гемоглобину, но не идентичен с
ним. Гемоглобин и миоглобин имеют одинаковый гем, но различаются
белковой частью. Молекула миоглобина содержит одну полипептидную
цепь и один гем. Миоглобин находится в мышцах и выполняет дыхатель-
ную функцию, обеспечивает мышцам кратковременный запас кислорода.
Содержание миоглобина в мышцах у человека и наземных животных со-
ставляет 8...15% от общего запаса кислорода, у морских животных, дли-
тельно пребывающих под водой, содержание миоглобина составляет
40...50% общего запаса кислорода в организме.
Применение липидов и их компонентов в медицине
В медицине для внутривенного введения используются жировые
эмульсии: липомаиз - из кукурузного масла, липофун&ин - из хлопкового
масла, интралипид - из соевого масла. Они применяются для повышения
энергетических ресурсов организма у ослабленных больных. Для профи-
лактики жировой инфильтрации печени в медицине используются липо-
тропные препараты (метионин, холин, инозит). Эти вещества усиливают
тканевой распад липидов, и ограничивают синтез триглицеринов в печени.
При жировой инфильтрации печени содержание триглицеринов в ней воз-
растает в 10 и более раз.
190
Основные физико-химические показатели различных жиров и масел
Жиры и масла	Цвет	Температура, °C		Йодное число
		плавле- ния	застывания	
Животные жиры: Бараний	Белый	44-55	35...45	30-46
ГОВЯЖИЙ	Белый	42-52	30...38	32...47
свиной	Белый	36...42	26...32	40...66
молочный	Желтый	27...34	18...23	28-45
Жир птицы: гусиный	С ветло-желтый	26-39	17...22	60...90
куриный	Свегло-желтый	31...35	21-23	64-84
утиный	Желтовато-белый	3I...38	20...25	70...75
Масла растений: кокосовое	Желтовато-белый	20...28	14...25	8...12
касторовое	Светло-желтое	жидкое	- 10 ... - 18	81...90
кукурузное	Золотисто-белый	жидкое	- 10 ... -25	117...123
льняное	Желто-бурое	жидкое	- 18 ... -27	170...185
оливковое	Светло-желтое	жидкое	0...-2	82...90
подсолнечное	Свегло-желтый	жидкое	- 16 ... - 18	120-145
хлопковое	Буро вато-желтый	жидкое	- I ... -6	100—110
соевое	Светло-желтый	30-40	-7 ... - 10	I23...133
--------------------------------—
Плотность липидов - 0,92—0,93 г /см .
Характеристика отдельных растительных масел
Масла разных растений резко различаются по составу триглицеринов,
по свойствам и применению. Химический состав масел значительно ко-
леблется в зависимости от сорта и условий произрастания.
Касторовое масло получают из семян клещевины. Масло отличается
высоким содержанием (80...90%) рицинолевой кислоты (С18Н34О3), которая
представляет собой ненасыщенную оксикислоту с одной двойной связью.
Касторовое масло содержит 3-4% насыщенных жирных кислот, 4—8%
олеиновой и 2...6% линолевой кислот. Жмых клещевины содержит ядови-
тый алкалоид рицинин, но после пропаривания этот алкалоид теряет свои
ядовитые свойства. Касторовое масло входит в состав смазочных материа-
лов, пластификаторов нитролаков, растворов для выработки кож и клее-
нок, косметических и слабительных средств.
Кокосовое масло получают из подсушенной мякоти кокосовых оре-
хов. В составе триглицеринов преобладают насыщенные кислоты: лаури-
191
новая - 44 - 52%, миристиновая - 13... 19%, пальмитиновая и стеариновая
кислоты - 8...12%, кислоты от С6 до Сю - 4...5%. Из непредельных кислот
содержится олеиновая кислота - 5...8%. Кокосовое масло - пищевой про-
дукт, сырье для производства маргарина, синтетического масла какао, гли-
церина, смол и мыла.
Кукурузное масло получают из зародышей семян кукурузы. В составе
триглицеринов преобладают непредельные кислоты: олеиновая (42...46%),
линолевая (40...48%), линоленовая (около 1%). Предельные кислоты со-
ставляют 9...12%. В нем содержится около 0,1% токоферолов (витамин Е),
которые предохраняю! его от окисления и значительно повышают срок
хранения и питательную ценность этого масла. Кукурузное масло — пище-
вой продукт, входит в состав майонезов, сырье для изготовления маргари-
на, средство для жирования кож.
Льняное масло получают из семян льна. В составе триглицеринов
преобладаю! непредельные кислоты с высокой степенью непредельности:
линоленовая — 35...55%, линолевая - 25—50%, олеиновая - 5...20%. Содер-
жание насыщенных кислот в этом масле - 8...11%. Под действием кисло-
рода воздуха льняное масло быстро прогоркает и густеет. Л ьняное масло
сырье для производства олиф, смол, масляных лаков, мягких сортов мыла,
связующее вещество медицинских мазей. Свежее масло можно использо-
вать в пищу.
Подсолнечное масло получают из семян подсолнечника. Основное
пищевое масло пашей страны. Из непредельных кислот в составе тригли-
церинов преобладают линолевая 55...70% и олеиновая - 25. .35%; из на-
сыщенных кислот: пальмитиновая и стеариновая - 7... 11 %. Подсолнечное
масло — пищевой продукт, входит в состав майонезов, сырье для изготов-
ления маргарина, олиф, мыла.
Оливковое (прованское) масло получают из дробленой мякоти и кос-
точек плодов оливкового дерева. Содержание его в плодах достигает 50%.
В этом масле высокое содержанием олеиновой кислоты - 70...85%. Кроме
того, в его состав входят линолевая - 5 ...15% и пальмитиновая - 8... 10%
кислоты. Оливковое масло - пищевой продукт, широко используется в
консервной промышленности, входит в состав майонезов, косметическое
средство, основа масляных препаратов в медицине.
Соевое масло получают из семян сои. Из непредельных кислот в со-
ставе триглицеринов преобладают линолевая - 50...65% , олеиновая кисло-
та — 25... 35% и линоленовая — 5%. Из насыщенных кислот: пальмитиновая
и стеариновая — 8... 13%. Соевое масло - пищевой продукт, используется в
192
консервной промышленности, входит в состав майонезов, сырье для про-
изводства маргарина и мыла.
Хлопковое масло получают из семян хлопка. В сыром виде имеет не-
приятный запах, горький вкус и темно-коричневый цвет. После рафиниро-
вания приобретает желтую окраску, приятный вкус и запах и становится
пригодным для пищевых целей. В составе триглицеринов преобладает
пальмитиновая кислота — 18...22%. Содержание непредельных кислот ко-
леблется в пределах: линолевой - - 40...60%, олеиновой - 20...30%, арахидо-
новой кислоты - 1 ...2%. Хлопковое масло - пищевой продукт, сырье для
производства маргарина, жирных кислот, глицерина, мыла, компонент
смазочных материалов.
Химический состав организма человека,
сельскохозяйственных животных, некоторых органов и тканей
Химический состав организма человека, %
Вода	Белки	Липиды	У глеводы	Минераль- ные вещества
65	17	10...20	1,2...2,0	4...5
Химический состав организма сельскохозяйственных животных. %
Животные	Вода	Белки	Липиды	У глеводы	Мине- ральные в-ва
Лошади	60	17	16,7	1,8	4,5
Крупный рогатый скот	60	17	18,0	1,7	3,3
Овцы	60	16	19,0	1,6	3,4
Свиньи	58	15	22,5	1,5	3,0
Птица	56	21	18,2	1,6	3,2
193
ЛИТЕРАТУРА
1.	Афонский С. И. Биохимия животных. — 3-е изд. перераб и доп. —
М.: Высшая школа, 1970.
2.	Березов Т. Т. Биологическая химия. — М.: Медицина, 1998.
3.	Болдырев А. И. Физическая и коллоидная химия: Учебник для
сельскохозяйственных вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.:
Высшая школа, 1983.
4.	И. И. Василенко, Н. М. Шевель. Лабораторный практикум по
«Физической и коллоидной химии» для студентов агрономиче-
ского факультета. Белгород: изд-во БелГСХА, 2004.
5.	Зайцев С. Ю., Конопатов Ю. В. Биохимия животных. 2-е изд. -
М.: Лань, 2005.
6.	Ленинджер А. Основы биохимии. В 3 т./Пер. с англ. М.: Мир, 1985.
7.	Кононский А. И. Физическая и коллоидная химия. - Киев: Вища
школа, 1986.
8.	Кононский А. И. Биохимия животных. - М.: Колос, 1992.
9.	Л.А. Манохина. Растворы. Учебное пособие для студентов фа-
культета ветеринарной медицины. Белгород: Изд-во БелГС-
ХА, 2001.
10.	Николаев А. Я. Биологическая химия. 3-е изд. перераб. и доп.
М.; Медицинское информационное агентство. - 2004.
1 I. Пустовалова Л. М. Практикум по биохимии. - Ростов н/ Д.: Фе-
никс, 1999.
12.	Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов. СПб:
ГИОРД, 2006.
13.	Рогожин В. В. Практикум по биологической химии. - СПб.: изд-
во «Лань», 2006.
14.	Твердохлеб Г.В., Раманаускас Р.И. Химия и физика молока и мо-
лочных продуктов. - М.: ДеЛи принт, 2006.
15.	Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. -- изд.4. М.: Агар и Флин-
та, 1999.
16.	А.Н. Федосова, Л. А. Дейнека, Н. А. Чуйкова, Л. А. Манохина, Е.
А. Кузьмина. Практикум по органической химии. Белгород:
изд-во БелГСХА, 2005.
17.	Федосова А. Н. Лабораторный практикум по биохимии. Рабочая
тетрадь для студентов технологического факультета. - Белгород:
изд-во БелГСХА, 2007.
18.	Хазипов И. 3., Аскаровав А. Н. Биохимия животных. Изд.2-е. -
Казань, 1999.
194
МЕТОДИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ
РЕАКТИВОВ И ПРЕПАРАТОВ
1.	Буферные растворы (рН=5,0; рН=6,8; рН=8,0). К лабораторной
работе — «Ферменты. Сначала готовят два раствора (А и Б).
Раствор А - 0,2 М раствор \1а2НРО4(двучамещенный фосфат натрия).
Раствор Б- 0,1 М раствор лимонной кислоты (С6Н8О7-Н2О).
а)	. Буферный раствор pH 5,0 - смешать 515 мл раствора А с 485 мл
раствора Б.
б)	. Буферный раствор pH 6,8 - смешать 772,5 мл раствора А с 227,5
мл раствора Б.
в)	. Буферный раствор pH 8,0 - смешать 972,5 мл раствора А с 27,5
мл раствора Б.
2.	Витамины (жирорастворимые и водорастворимые).
Жирорастворимые - патентованные формы в масле, разведенные
растительным маслом 1:10. Водорастворимые - патентованные
формы в таблетках, приготовленные в виде водных разбавленных
растворов.
3.	Гормоны (адреналин, тироксин, инсулин).
Адреналин - патентованный препарат в ампулах, разбавленный во-
дой в соотношении 1:2.
Тироксин - патентованный препарат в таблетках с содержанием в
таблетке 100 м г тироксина.
Инсулин патентованный препарат в ампулах, разбавленный водой в
соотношении 1:2.
4.	Диазореактив. Сначала готовят два раствора (А и Б).
Раствор А - 0,9 г сульфаниловой кислоты растворяют в 9 мл кон-
центрированной соляной кислоты в мерной колбе на 100 мл и через
некоторое время доводят водой до метки (в темной склянке раствор
сохраняется в течение длительного времени).
Раствор Б - 5%-ный свежеприготовленный раствор азотистокислого
натрия (NaNO2)/ Раствор неустойчивый сохраняет свои свойства в
течение 3-4 суток.
Диазореактив - в мерную колбу на 50 мл, погруженную в сосуд с
водой и льдом, отмеривают 1,5 мл раствора А и небольшими пор-
циями добавляют 7,5 мл раствора Б. Смесь охлаждают и доводят до
метки водой. Через 15 мин раствор готов к употреблению. При хра-
нении в холодильнике сохраняет свои свойства в течение недели.
5.	Желудочный сок с различной кислотностью, приготовленный
искусственно. Приготовленные препараты хранить в холодильнике.
а). Желудочный сок нормальной кислотности - смешать 500 мл
0,5%-ного раствора желатина; 22,5 мл соляной кислоты, разведенной
195
в 10 раз; 5 мл молочной кислоты, разведенной в 10 раз и 1,25 г кри-
сталлического гидрофосфата натрия.
б)	. Желудочный сок с повышенной кислотностью — смешать 500 мл
0,5%-ного раствора желатина; 35 мл соляной кислоты, разведенной
в 10 раз; 5 мл молочной кислоты, разведенной в 10 раз и 0,5 г кри-
сталлического гидрофосфата натрия.
в)	. Желудочный сок с пониженной кислотностью смешать 500 мл
0,5%-ного раствора желатина; 11 мл соляной кислоты, разведенной
в 10 раз; 5 мл молочной кислоты, разведенной в 10 раз и 0,5 г кри-
сталлического гидрофосфата натрия.
г)	. Желудочный сок, содержащий молочную кислоту, приготовлен-
ный искусственно: смешать 500 мл 0,5%-ного раствора желатина;
7,5 мл молочной кислоты, разведенной в 10 раз и 1,25 г кристалли-
ческого гидрофосфата натрия.
6.	Иодкалиевый крахмал (Крахмальный раствор иодида калия).
3 г крахмала растворить в 20 мл воды и прилить к 80 мл кипящей
воды. После охлаждения к раствору крахмала добавить 3 г иодида
калия, растворенного в 5-10 мл воды. Раствор хранить в холодиль-
нике не более 5 суток.
7.	Панкреатический сок (препарат липазы), приготовленный ис-
кусственно.
Приготовить 2%-ный раствор патентованной формы препарата в
0,5%-ном растворе гидрокарбоната натрия: с таблеток удалить обо-
лочку, растереть в фарфоровой ступке и растворить в 0,5%-ном рас-
творе гидрокарбоната натрия. Реакция среды раствора должна быть
слабощелочной. Готовить перед выполнением работы, теряет ак-
тивность в течение 2-3 суток, даже при хранении в холодильнике.
8.	Рабочий раствор биуретового реактива.
Сначала готовят растворы А и Б.
Раствор А биуретовый реактив: 4,5 г калий-натрий тартрата (сег-
нетовая соль) растворяют в 40 мл 0,2 н. раствора NaOH в мерной
колбе на 100 мл. После растворения сегнетовой соли прибавляют
1,5 г сульфата меди (CuSO4-5 Н2О) и 0,5 г KJ. Раствор доливают до
метки 100 мл 0,2 н. раствором NaOH. Реактив стоек, если хранить в
посуде из темного стекла.
Раствор Б 0,5%-ный раствор KJ в 0,2 н. растворе NaOH (0,5 г KJ
растворяют в 100 мл 0,2 н. растворе NaOH). Хранить в посуде из
темного стекла не более двух недель.
Рабочий раствор биуретового реактива: 20 мл биуретового реак-
тива (раствор А) смешивают с 80 мл раствора KJ (раствор Б). Хра-
нить в посуде из темного стекла не более двух недель.
9.	Растворы белков для определения изоэлектрической точки.
Приготовленные растворы белков хранить в холодильнике.
196
а). Альбумин куриного яйца, 3%-ный раствор. Отделяют белок от
желтков куриного яйца, разводят 0,9%-ным раствором хлорида натрия
в соотношении 1:4 и фильтруют через марлю, сложенную в 3-4 слоя.
б). Желатин, 3%-ый водный раствор. Готовят из сухой навески.
в). Казеин. 3%-ный — натуральное коровье маложирное пастеризо-
ванное молоко.
Раствор белка для высаливания. Приготовят 3%-ный раствор
белка куриного яйца в 0,9%-ном растворе хлорида натрия. Отделя-
ют белок от желтков куриного яйца, разводят 0,9%-ным раствором
хлорида натрия в соотношении 1:4 и фильтруют через марлю, сло-
женную в 3-4 слоя.
10.	Раствор белка, 1%-ный. Отделяют белок от желтков куриного яй-
ца, разводят его водой в соотношении 1:12 и фильтруют через мар-
лю, сложенную в 3-4 слоя. Хранить в холодильнике.
11.	Раствор белка для диализа. Отделяют белок от желтков куриного
яйца. Белок разводят насыщенным раствором хлорида натрия в со-
отношении 1:10 и фильтруют через марлю, сложенную в 3-4 слоя.
12.	Растворы индикаторов.
а)	. Фенолфталеин, 1 %-ный: 1 г фенолфталеина растворяют в 70 мл
95%-ного этанола и добавляют 30 мл воды;
б)	. 1 Зароди.метиламиноазобензол (метиловый желтый), 0,5%-ный
раствор: растворяют 0,25 г п-диметиламиноазобензола в 50 мл этанола.
в). Метиловый оранжевый, 0,1%о-ный раствор: 0,1 г индикатора
растворяют в 80 мл горячей воды, после охлаждения доводят объем
раствора водой до 100 см1.
13.	Раствор йода 0,1 н (спиртовый). 12,691 г йода растворяют в 1 л
96%-ного этанола. Проверка титра по 0,1 н раствору тиосульфата
натрия, приготовленного из фиксанала.
14.	Раствор йода в йодистом калии (раствор Люголя).
В мерной колбе или мерном стакане на 100 мл растворить в не-
большом количестве воды 20 г йодистого калия, затем внести 10 г
кристаллического йода, довести объем воды до 100 мл. Смесь пере-
мешивать до полного растворения йода. Для качественных реакций
с крахмалом раствор йода необходимо развести в 5 раз водой.
15.	Реактив Фелинга.
Готовят два раствора (А и Б).
Раствор А - 34,65 г медного купороса (CuSO4  5Н2О) растворяют в
мерной колбе на 500 мл сначала в небольшом количестве воды, а
после растворения кристаллов доводят водой до метки.
Раствор Б 173 г калий-натрий тартрата (сегнетовой соли) раство-
ряют в мерной колбе на 500 мл в небольшом количестве воды, до-
бавляют 62,5 г гидроксида натрия предварительно растворенного в
100 мл воды. Смесь сегнетовой соли и гидроксида натрия переме-
шивают и доводят до метки водой.
197
Реактив Фелинга - смесь равных объемов растворов А и Б. Гото-
вить перед применением.
16.	Сахараза дрожжей (ферментный препарат). В фарфоровой ступке
растирают пекарские дрожжи с водой из расчета 10 г дрожжей в 100
мл воды. Смесь переливают в цилиндр и дают ей отстояться. Вод-
ную часть раствор фильтруют через марлю, сложенную в 3-4 слоя.
Фермент сохраняет свои свойства в течение недели (хранить в холо-
дильнике).
17.	Стандартный раствор альбумина, 10%-иый, приготовленный
на основе белка куриного яйца. Отделяют белок от желтков кури-
ного яйца, и фильтруют через марлю, сложенную в три слоя. Изме-
ряют количество полученного белка и разбавляют его из расчета: на
10 мл белка добавляют 2,5 мл 0,9%-ный раствор хлорида натрия.
18.	Сыворотка крови с различным содержанием белка, приготов-
ленная искусственно. Готовят на основе одной натуральной сыво-
ротки крови. Путем добавления в образцы различного количества,
профильтрованного через марлю, неразведенного белка куриного
яйца, получают желаемые концентрации белка в сыворотке крови.
Чтобы снизить естественное содержание белка в сыворотки крови,
её разбавляют 0,9%-ным раствором хлорида натрия.
19.	Сыворотка крови с различным содержанием глюкозы, приго-
товленная искусственно. Готовят на основе одной натуральной
сыворотки крови (лучше крупного рогатого скота). Путем добавле-
ния в образцы различного количества 10 М раствора глюкозы, при-
готовленной в 0,15%-ном растворе бензойной кислоты, чтобы обес-
печить стойкость раствора при хранении.
20.	Молибдат аммония (молибденовокислый аммоний). Готовят пу-
тем растворения 12,5 г (NH4)2MoO4 в 250 мл воды в мерной колбе
на 500 мл. К полученному раствору молибдата аммония добавляю!'
10 н. раствор серной кислоты до метки.
198
Анна Николаевна Федосова
Андрей Александрович Шапошников
Наталья Георгиевна Габрук
Елена Александровна Кузьмина
Практикум по физической, коллоидной и биологической химии
Подписано в печать 24.06.09 Усл.печ.л. 12,5
Уч. - изд. л. 12,9 Тираж 200 экз. Заказ №	9 .
308503, п.Майский Белгородской области
Типография БелГСХА
199