Лабораторная работа № 7. Качественные реакции на холестерол

Стеролы представляют собой высокомолекулярные циклические спирты, производные циклопентанпергидрофенантрена. Стериды – сложные эфиры стеролов и жирных кислот. Стеролы и стериды широко распространены в растительных и животных организмах. У человека 90% стеролов находится в свободном состоянии и только 10% - в виде сложных эфиров (стеридов). При окислении боковых цепей стеролов образуются желчные кислоты, гормоны коры надпочечников, половые гормоны, витамин Д.

Одним из наиболее распространенных стеролов является холестерол, открытый впервые при исследовании желчных камней. Желчные камни на 90% состоят из холестерола. Холестерол содержится во всех клетках и тканях животных и человека. Содержание холестерола и его эфиров изменяется при различных патологических состояниях организма: при атеросклерозе, сердечно-сосудистых заболеваниях – возрастает, при таких заболеваниях, как шизофрения, базедова болезнь – понижается. Многочисленными опытами доказан синтез холестерола в животном организме.

Для обнаружения холестерола применяют ряд цветных реакций. Химизм этих реакций обусловлен переводом холестерола путем отнятия элементов воды из вторичного спирта в непредельный углеводород. Под действием серной кислоты происходит дегидратация и дегидрирование холестерола. В результате этого две молекулы холестерола, потерявшие молекулы воды, соединяются между собой. Эти непредельные углеводороды с сопряженными двойными связями дают различные производные с серной кислотой и уксусным ангидридом. Указанные реакции характерны не только для холестерола: их дают и другие стеролы, а также холевые кислоты (желчные кислоты).

Материалы, реактивы, оборудование. Хлороформный экстракт, концентрированная серная кислота, ледяная уксусная кислота, уксусный ангидрид.

Ход работы.

А) Реакция Шиффа.. В пробирку наливают 1 мл хлоро­формного раствора холестерола, полученного в предыдущем опыте, и осто­рожно, по стенке пробирки подслаивают 1 мл концентрирован­ной Н₂S0₄. На границе двух жидкостей появляется кольцо крас­ного цвета.

Б) Реакция Сальковского (с серной кислотой). После проведения пробы Шиффа жидкость осторожно встряхивают, перемешивая содержимое пробирки. После отстаивания верхний слой жидкости окрашивается в красный цвет, нижний имеет желто-оранжевую окраску с зеленой флуоресценцией (жидкость в проходящем свете прозрачна и желто-красного цвета, в отраженном свете кажется мутной с зеленым оттенком). К нижнему слою добавить ледяной уксусной кислоты.

Жидкость становится розово-красной, флуоресценция сохраняется.

В) Реакция Либермана - Бурхарда. В пробирку наливают 1-2 мл хлороформного экстракта холестерола, добавляют 10 капель уксусного ангидрида и 2 капли концентрированной серной кис­лоты. Жидкость хорошо взбалтывают.

Развивается сначала красная, затем красно-фиолетовая, фиолетовая, аметистово-синяя, синяя и зеленая окраска. При незначительном содержании холестерола может сразу появиться зеленая окраска. Эта реакция положена в основу количественного определения холестерола.

Вопросы к семинару по модулю № 4. Липиды, строение и функции

1. Общая характеристика липидов. Локализация липидов в клетке. Основные функции липидов: структурная, энергетическая.

2. Высшие жирные кислоты - структурные компоненты липидов. Физико-химические свойства насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Важнейшие представители.

3. Классификация липидов в соответствии с химическим строением: простые липиды (триацилглицеролы, воска, стероиды); сложные липиды (фосфоацилглицеролы, сфингомиелины, гликолипиды).

4. Триацилглицеролы (жиры); строение, физико-химические свойства. Простые, смешанные триацилглицеролы. Растительные и животные жиры. Гидрогенизация жиров.

5. Гидролиз жиров. Мыла, строение, свойства, получение.

6. Биологическая роль триацилглицеролов, локализация в клетках и тканях животных и растений.

7. Воска; строение, свойства, локализация, функции.

8. Стеролы, стериды. Строение, состав, представители, функции.

9. Стероиды: холевые кислоты, стероидные гормоны (половые гормоны и гормоны коры надпочечников), витамины группы Д, сердечные гликозиды,и др.). Строение и функции.

10. Строение сложных липидов, характеристика их составных компонентов.

11. Общая закономерность в строении сложных (полярных) липидов - наличие гидрофобных «хвостов» и полярных «голов».

12. Свойства полярных липидов: способность образовывать мицеллы, монослои, бислои.

13. Свойства липидных бислоёв: самосборка, самовосстановление, непроницаемость для ионов и полярных молекул, текучесть.

14. Современные представления о строении мембран. Жидкостно-мозаичная модель мембран.

15. Липидный состав плазматических мембран. Факторы, влияющие на текучесть липидного бислоя: жирнокислотный состав липидов, наличие холестерола.

16. Мембранные белки: периферические, интегральные, полуинтегральные. Функции мембранных белков.

17. Гликокаликс, строение и функции.

18. Асимметрия мембран.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

1. Предельные (С4 - C24) жирные кислоты, непредельные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая). Обозначение с помощью цифровых символов положения и количества двойных связей в ненасыщенных жирных кислотах.

2. Моно-, ди- и триацилглицеролы.

3. Глицерофосфолипиды (фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозитол).

4. Сфинголипиды (сфингомиелины, цереброзиды, ганглиозиды).

5. Свободный и эстерифицированный холестерин.

6. Желчные и парные желчные кислоты (холевая, дезоксихолевая, хенодезоксихолевая, литохолевая, таурохолевая, гликохолевая).

7. Структура, основные свойства липидов мембран. Фосфолипазы, их роль в обмене фосфолипидов. Найдите соответствие:

8. Виды и характеристика клеточных мембран. Роль холестерина в латеральной диф­фузии липидов и белков. Найти соответствие:

9. Белки мембран, общие представления о трансмембранных механизмах передачи сигнала. Найти соответствие:

10. Классификация липидов с примерами, биороль отдельных представителей классов. Какие структурные особенности амфипатических соединений определяются их спо­собность к образованию в воде мицелл или липосом? Жирные кислоты, входящие в состав бактериальных фотосфолипидов, содержат циклопропановое кольцо. Какое влияние должно оказать это кольцо на упаковку углеводных цепей внутри бислоя? Будут ли такие жирные кислоты повышать или понижать текучесть мембран?

11. Производные арахидоновой кислоты - эйкозаноиды. Схема синтеза, биороль. Изу­чив номенклатуру эйкозаноидов, подберите к каждой полиеновой кислоте соответ­ствующую серию простагландина или другую кислоту, из нее образовавшуюся:

1 20:4 W-6 А PGE 1

2 20:3 W-6 Б PGE 3

3 20:5 W-6 В PGF 2а

4 18:3 W-3 Г 20:5 (5,18,11,14,17)

5 18:2 W-6 Д 20:4 (5,8,11,14)

12. Напишите химические формулы:

пальмитиновой и линоленовой кислот

стеариновой и линолевой кислот

пальмитоолеиновой и арахидоновой кислот.

13. Напишите структурную формулу следующего триацилглицерола:

пальмитодиолеина

пальмитодилинолена

14. Напишите химическую формулу воска:

эфира олеиновой кислоты и олеинового спирта.

эфира олеиновой кислоты и пальмитоолеинового спирта.

15. Полярные липиды. Напишите формулу. Укажите гидрофобную и гидрофильные части молекул:

дистеароилфосфатидилхолина

дипальмитоилфосфатидилэтаноламина

диолеинфосфатидилхолина

диолеилфосфатидилэтаноамина

16. Напишите структурные формулы основных групп простых и сложныхсложных липидов. Нарисуйте схему строения мембраны и липосомы (сделайте обозначения).

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

1.В состав свиного жира входят триглицериды: трипальмитин, триолеин, пальмитодиолеин, пальмитостеароолеин. Напишите формулы перечисленных триацилглицеролов.

2.В кокосовом и пальмовом маслах найдены стеародипальмитин, олеодипальмитин, миристинодипальмитин и пальмитодимиристин. Напишите формулы перечисленных триацилглицеролов.

3.Напишите формулы лауриновой, миристиновой, пальмитоолеи-новой, арахидоновой и бегеновой кислот.

4.Подсолнечное масло включает З0% олеиновой и 46% линолевой кислот и имеет температуру плавления 21 С. Твердое растительное масло бобов какао имеет в своем составе 35% пальмитиновой и 40% стеариновой кислот и плавится при 30—34 °С. Определите пределы температуры плавления жира, если известно, что в его составе 60% непредельных и 40% насыщенных высших жирных кислот.

РЕФЕРАТЫ

1. Особенности строения и биологическая роль высших жирных кислот (ВЖК) животного проис­хождения. Эссенциальные жирные кислоты.

2. Триацилглицеролы (ТАГ), строение, биологическая роль.

3. Фосфолипиды, особенности строения и физико-химических свойств, биологическая роль.

4. Сфинголипиды (сфингомиелины, цереброзиды, ганглиозиды), биологическая роль.

5. Стерины. Холестерин и его эфиры. Биологическая роль. Желчные и парные желчные кислоты, их структура, биологическая роль. Стероидные гормоны.

6. Качественные реакции на холестерин. Сущность реакций. Преимущества и недос­татки. Реакция Либермана-Бурхарда. Техника проведения.

ЛИТЕРА ТУРА

1. Васьковский В.Е. Липиды. Соросовский образовательный журнал, 1997, №3, с. 32.

2. Камышников B.C. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагно­стике. Т.2.- Минск: Беларусь, 2000.- 463 с.

3. Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Липиды, липопротеиды и атеросклероз.- СПб.: Пи­тер, 1995.- 304 с. Клиническая биохимия / Под ред. Ткачука В.А.- М.: ГЭОТАР-Медицина, 2002.

4. Камышников B.C. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагно­стике. Т.2.- Минск: Беларусь, 2000.- 463 с.

5. Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Липиды, липопротеиды и атеросклероз.- СПб.: Пи­тер, 1995.- 304 с.

6. Клиническая биохимия / Под ред. Ткачука В.А.- М.: ГЭОТАР-Медицина, 2002. Шайтан К.В. Диффузия лигандов в белках. Соросовский образовательный журнал, 2000, № 6, с.8

ТЕМА: БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

Цель: Рассмотреть строение, общие свойства и биороль мембран; ме­ханизмы переноса веществ через мембраны; роль мембран в вос­приятии и передаче внутрь клетки сигналов из внешней среды; процессы перекисного окисления липидов мембран

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАССМОТРЕНИЯ НА ЗАНЯТИИ:

1. Основные мембраны клетки и их функции. Структура компонентов плазматических мембран

2. Амфифильные молекулы. Их поведение в водной фазе. Образование липидного бислоя.

3. Номенклатура липидов мембран. Фосфоглицериды, кардиолипин. Сфинголипиды, гликолипиды.

4. Участие фосфолипаз в обмене фосфолипидов

5. Белки мембран. Белок/липидное отношение. Белки интегральные, периферические.

6. Связь периферических белков с мембраной. Заякоривание.

7. Типы расположения интегральных белков в мембранах.

8. Функции мембранных белков. Рецепторы как интегральные белки. Цитоскелет на примере мембран эритроцитов. Белки клеточной адгезии.

9. Две основные ветви синтеза мембранных белков

10. Архитектоника и общие свойства мембран. Мозаичная модель. Способность к само­сборке. Подвижность. Асимметрия липидов и белков в составе мембраны. Из­бирательная проницаемость.

11. Механизмы переноса веществ через мембраны

12. Унипорт, симпорт, антипорт

13. Пассивный транспорт, простая диффузия.

14. Облегченная диффузия, модель «пинг-понг»

15. Хемо- и потенциалзависимые ионные каналы

16. Первично и вторично активный транспорт.

17. Na, К - АТФаза, Са - АТФаза

18. Симпорт натрия и глюкозы. Антипорт натрия-кальция

19. Эндоцитоз и экзоцитоз. Виды пиноцитоза. Трансмембранная передача и усиление сигнала.

20. Повреждение мембран активными активными формами кислорода. Перекисное окисление липидов (ПОЛ): механизм, влияние на структуру и свойства мем­бран. Защита мембран от ПОЛ и репарация окислительных повреждений.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Заполните таблицу «Липиды мембран»

РЕФЕРАТЫ

1. Токсические формы кислорода, их физиологическая роль и токсическое действие.

2. Перекисное окисление липидов, его роль в норме и развитии заболеваний.

ЛИТЕРА ТУРА

1. Антонов В.Ф. Мембранный транспорт. Соросовский образовательный журнал, 1997,№6,с.14.

2. Антонов В.Ф. Липидные поры: стабильность и проницаемость мембран. Соросов­ский образовательный журнал, 1998, № 10, с.10.

3. Болдырев А. А. Введение в биохимию мембран. - М.: Высшая школа, 1986.

4. Васьковский В.Е. Липиды. Соросовский образовательный журнал, 1997, №3, с.32.

5. Кулинский В.И. Передача и трансдукция гормонального сигнала в разные части клетки. Соросовский образовательный журнал, 1997, №8, с.14.

6. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макро­молекул: польза, вред и защита. Соросовский образовательный журнал, 1999, № 1,.9.

7. Сим Э. Биохимия мембран.- М.: Мир, 1985.

8. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: добро и зло. Соросовский образователь­ный журнал, 1996, №3, с.4

9. Чизмаджев Ю.А. Мембранная биология: от липидных бислоев до молекулярных машин. Соросовский образовательный журнал, 2000, №8, с. 12.

10. Ясуо Кагава. Биомембраны. М.: Высшая школа, 1985.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: