repetytorium_biochemia_stac.pdf

BIOCHEMIA

(repetytorium)

ZAGADNIENIA Z ZAKRESU SZKOŁY Ś REDNIEJ

DO SAMODZIELNEGO PRZYGOTOWANIA

(studia stacjonarne)

Ć WICZENIE nr 1

REPETYTORIUM Z ZAKRESU PODSTAWOWYCH WIADOMO Ś CI Z CHEMII

NIEORGANICZNEJ

Część teoretyczna:

Dysocjacja elektrolityczna, stopień dysocjacji, stała dysocjacji, iloczyn jonowy wody.

Elektrolity mocne i słabe. Dysocjacja kwasów, zasad i soli. pH. Bufory,mechanizm działania

buforów, równanie Hendersona-Hasselbacha. Jony obojnacze.Równowaga chemiczna, stała

równowagi. Szybkość reakcji chemicznej. Kataliza i katalizatory. Reakcje utleniania i

redukcji. Potencjały utleniająco-redukcyjne. StęŜenie roztworów. Roztwory właściwe ,

koloidalne i zawiesiny.

Obowiązujące wzory związków chemicznych

cząsteczka tlenu, wodoru, azotu, jony sodu, potasu, wapnia, magnezu, Ŝelaza, chloru, jon

amonowy, jon hydroniowy, jon wodorotlenowy, kwas solny, kwas azotowy, kwas siarkowy,

kwas fosforowy, kwas węglowy, siarkowodór, zasada sodowa, zasad potasowa, wzory soli,

zasada amonowa, amoniak, woda

REPETYTORIUM WYBRANYCH ZAGADNIE Ń Z CHEMII ORGANICZNEJ

Część teoretyczna:

Zjawisko izomerii. Izomeria strukturalna (łańcuchowa, połoŜenia, funkcyjna) i przestrzenna

(optyczna, konformacyjna, geometryczna).

Węglowodory nasycone, nienasycone i aromatyczne. Alkohole, fenole, aldehydy, ketony,

kwasy organiczne. Własności chemiczne wymienionych związków. Reakcje utleniania i

redukcji

chemii

organicznej.

Kwasy:

hydroksykwasy,

ketokwasy,

kwasy

wielokarboksylowe,

bezwodniki

kwasowe,

reakcje

dekarboksylacji.

Estry

kwasów

organicznych i nieorganicznych. Tioestry: Aminy, amidy i aminokwasy.

Obowi ą zuj ą ce wzory zwi ą zków chemicznych

kwas octowy, kwas mlekowy, kwas pirogronowy, aldehyd mrówkowy, aldehyd octowy,

alkohol metylowy, alkohol etylowy, glicerol, metan, etan, kwas palmitynowy, kwas

stearynowy, glicyna, alanina, glukoza, fruktoza, grupy funkcyjne (aldehydowa, ketonowa,

karboksylowa, tiolowa, fenolowa, amidowa, aminowa), wiązanie 1,4 - i 1,6-

-glikozydowe,

wiązanie estrowe, wiązanie bezwodnikowe.

Ć WICZENIE nr 2

WŁASNO Ś CI AMINOKWASÓW I BIAŁEK. ENZYMY.

AMINOKWASY I BIAŁKA

Część teoretyczna:

Jony obojnacze aminokwasów. Wiązanie peptydowe. Peptydy, białka. Struktura przestrzenna

białek. Wiązania stabilizujące strukturę przestrzenną białek. Punkt izoelektryczny. Zmiana

jonizacji aminokwasów i białek w zaleŜności od pH środowiska. Bufory krwi .

Trawienie białek. Aminokwasy niezbędne. Przemiany aminokwasów: dekarboksylacja,

transaminacja, oksydacyjna dezaminacja aminokwasów. Transport amoniaku we krwi. Cykl

mocznikowy - bilans energetyczny cyklu i jego lokalizacja tkankowa i komórkowa.

Część praktyczna: REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE BIAŁEK.

Wszystkie aminokwasy charakteryzują się obecnością dwóch zdolnych do reagowania

grup funkcyjnych: - grupy karboksylowej (-COOH) i pierwszorzędowej grupy aminowej

(

NH 2 ).

Wykrywanie białek - REAKCJA BIURETOWA

Jest to reakcja charakterystyczna dla związków posiadających wiązanie peptydowe:

peptydów i białek. Nazwa reakcji wywodzi się od najprostszego dającego ją związku: biuretu

posiadającego ugrupowanie

, powstałego z mocznika.

Z wiązaniami tego typu jony miedziowe (Cu 2+ ) tworzą w środowisku zasadowym

kompleksy o barwie fioletowej. Jony miedziowe tworzą równieŜ barwne kompleksy z

wolnymi aminokwasami, jednakŜe ich barwa ma inny odcień (niebieski) i jest znacznie mniej

intensywna. Reakcję tę wykorzystuje się do ilościowego oznaczania białka.

Wykonanie:

odmierzyć do jednej probówki 1 ml roztworu białka, do drugiej 1 ml roztworu biuretu

(uzyskanego w wyniku stopienia kilku kryształków mocznika i rozpuszczeniu go w wodzie

i do trzeciej 1 ml 0,9% NaCl

dodać do wszystkich prób po około 2 ml odczynnika biuretowego

zaobserwować powstałe zabarwienie

3) DENATURACJA BIAŁEK

Denaturacja występuje wówczas, gdy pod wpływem czynników fizycznych lub

chemicznych zdeformowaniu lub zniszczeniu ulega struktura drugo-, trzecio- lub

czwartorzędowa. Denaturację białek moŜna spowodować przez ogrzanie roztworu do wrzenia

(koagulacja cieplna), działanie jonami metali cięŜkich (na przykład ołowiu, srebra, rtęci),

działaniem kwasami nieorganicznymi (np. kwasem nadchlorowym) lub organicznymi (np.

kwasem trójchlorooctowym, sulfosalicylowym, pikrynowym). Rozpuszczalniki organiczne

działające odwadniająco (np. etanol czy aceton) oraz sole nieorganiczne (np. siarczan amonu

czy magnezu) będą powodowały wytrącanie się białek. Zjawisko to wykorzystuje się do

frakcjonowania białek z roztworów zawierających mieszaninę róŜnych białek.

Wyznaczanie punktu izoelektrycznego białek

Przygotować 8 suchych próbówek. Po 1-szej odmierzyć 3,2 ml 1 M roztworu kwasu

octowego i 6,8 ml wody destylowanej, do następnych 7-miu - po 5 ml wody. Po dokładnym

wymieszaniu zawartości w próbówce 1-szej , przenieść z niej 5 ml do drugiej, a z tej z kolei,

teŜ po wymieszaniu - 5 ml do trzeciej itd. Do kaŜdej próbówki dodać po 1 ml roztworu

kazeiny (5 g/l białka w 0,1 M roztworze octanu sodowego) i wymieszać. Obserwować

roztwory natychmiast po zmieszaniu i po 15 minutach inkubacji. Wynik wpisać do tabelki:

Nr próbówki

ilość ml 1M kw.

octow.

1.6

0.8

0.4

0.2

0.1

0.05

0.025

0.012

pH roztworu

3.5

3.8

4.1

4.4

4.7

5.0

5.3

5.6

Zmętnienie

Osad

BUFORY KRWI

1) W ę glanowy

NaHCO 3 dysocjuje w środowisku wodnym NaHCO 3

Na + + HCO 3 -

H + + HCO 3 -

H 2 CO 3 dysocjuje wg schematu H 2 CO 3

Jony H + powstałe w procesach metabolicznych reagują z jonami HCO 3 - pochodzącymi z

dysocjacji soli: H + + HCO 3 -

H 2 O + CO 2

powstaje słabo zdysocjowany kwas do płuc

JeŜeli w ustroju pojawiają się jony OH - to reagują z protonami H + pochodzącymi z dysocjacji

kwasu węglowego: H + + OH -

H 2 CO 3

H 2 O (woda jest w bardzo małym stopniu zdysocjowana)

2) Fosforanowy

KH 2 PO 4 w środowisku wodnym KH 2 PO 4 Û K + + H 2 PO 4 -

Na 2 HPO 4 dysocjują całkowicie Na 2 HPO 4

2 Na + + HPO 4 2-

Jony H + powstałe w organizmie reagują z HPO 4 2- :

HPO 4 2- + H +

H 2 PO 4 -

jon wydalany przez nerki

Jony OH - reagują z H 2 PO 4 - :

H 2 PO 4 - + OH - Û H 2 O + HPO 4 2-

3) Białczanowy (białko/białczany - )

Białko w zaleŜności od pH środowiska moŜe występować w róŜnych postaciach: jako

jon dodatni ( kation przy pH < pH punktu izoelek.), ujemny (anion przy pH > pH i ) i

obojnaczy (obojętny przy pH = pH i )

NH 3 + COOH NH 3 + COO - NH 2 COO -

białko

NH 3 +

COOH NH 3 + COO - NH 2 COO -

Gdy wzrasta stęŜenie jonów H + , to reagują one z grupami- COO - i -NH 2 wiąŜąc wolny H +

Gdy wzrasta stęŜenie jonów OH - , to reagują one z grupami

NH 3 + , które oddając

COOH i

jon H + tworzą cząsteczkę wody.

4) Hemoglobinowy

Hemoglobina jest najwaŜniejszym układem buforującym wśród białek - wynika to z faktu, Ŝe

stanowi ona prawie 3/4 całkowitego białka krwi. Hemoglobina ma charakter kwaśny z

powodu przewagi grup kwasowych hemu nad grupami zasadowymi globiny - stąd

hemoglobina posiada zdolność wiązania zasad.

Kwaśność hemoglobiny zaleŜy od stopnia utlenowania. Oksyhemoglobina (hemoglobina

utlenowana) jest mocniejszym kwasem niŜ hemoglobina odtlenowana. Wynika to z

porównania stałych dysocjacji, które wynoszą dla HbO 2 2,4 x 10 -7 (pKa=6,95) a 6,6 x 10-9

dla hemoglobiny wolnej (pKa=8,25) . Wynika stąd, Ŝe Hb utlenowana (HbO 2 ) jest 40-70 razy

silniejszym kwasem od Hb. Zatem hemoglobina utlenowana niechętnie będzie przyjmowała

jony H + , natomiast po oddaniu tlenu tkankom reaguje z H + wytwarzanymi w tych tkankach.

Połączenie się grupy hemowej Hb z O 2 sprzyja dysocjacji protonów z części globinowej , zaś

wiązanie H + przez globinę sprzyja oddawaniu tlenu przez grupę hemową. Ta właściwość

hemoglobiny ma podstawowe znaczenie dla transportu tlenu z płuc do tkanek i dwutlenku

węgla z tkanek do płuc.

płuca:

O 2 + H-Hb + HCO 3 - Û HbO 2 + H 2 O + CO 2 wydalany przez płuca

tkanki:

HbO 2 + CO 2 + H 2 O

Hb + HCO 3 - + O 2 do utleniania biologicznego (łańcuch

oddechowy)

W układzie otwartym (ciągły dopływ CO 2 z tkanek i stałe wydalanie CO 2 przez płuca)

pojemność buforowa krwi wynosi 76,8 mmoli na jedną jednostkę pH, z czego 55,2 mmoli

przypada na bufor wodorowęglanowy (~`72% ogólnej pojemności buforującej w układzie

otwartym). Przez wzmoŜenie wentylacji płuc pojemność buforująca krwi moŜe zwiększyć się

o dalsze 41,6 mmoli na jedną jednostkę pH [F.Kokot ”Gospodarka wodno-elektrolitowa i

kwasowo-zasadowa w stanach fizjologii i patologii”]. Ogólnoustrojowa pojemność

buforująca wynosi średnio 14 mmoli/jednostkę pH/kg m.c. W tym 10% uwarunkowane jest

układami buforującymi krwi, 51% - układami buforującymi tkanek, a 39 % -wentylacją płuc.

ENZYMY

Część teoretyczna

Enzymy jako biokatalizatory. Wpływ enzymów na energię aktywacji i stałą

równowagi reakcji. Mechanizm oddziaływania enzymu z substratem. Równanie reakcji

enzymatycznej. Kinetyka reakcji enzymatycznej Michaelisa-Menten. Wpływ stęŜenia

enzymu, temperatury i pH na szybkość reakcji enzymatycznej. Hamowanie reakcji

enzymatycznej. Enzymy regulatorowe (allosteryczne). Klasyfikacja enzymów. Witaminy jako

koenzymy. Koenzymy oksydoreduktaz.

Część praktyczna:

C. Oksydoreduktazy - katalaza.

Jest jednym z najbardziej aktywnych enzymów w organizmie. Występuje w wątrobie,

krwinkach czerwonych i białych, w nerkach, nie występuje natomiast w surowicy krwi. Pod

wpływem tego enzymu następuje rozkład nadtlenku wodoru do tlenu i wody:

2H 2 O 2

2H 2 O + O 2

Wykonanie:

Do probówki zawierającej około 5 ml wody destylowanej dodać 2-3 krople krwi. Po

całkowitym zhemolizowaniu dodać kilka kropel wody utlenionej i obserwować reakcję.

Ć WICZENIE nr 3

CUKRY PROSTE I ZŁO ś ONE

Część teoretyczna

Izomeria cukrów, ketozy-aldozy (przykład), struktury cykliczne (piranozy, furanozy),

izomeria

). Własności fizyczne i chemiczne cukrów. Wiązanie glikozydowe.

Polisacharydy zapasowe (skrobia, glikogen, ich budowa). Enzymy rozkładające wiązanie

glikozydowe. Dwa tory rozkładu glikogenu : trawienie (tor egzogenny) i fosforoliza (tor

endogenny).

(

a-b

Część praktyczna: reakcje charakterystyczne cukrów prostych i zło Ŝ onych

A. WŁASNOŚCI REDUKUJĄCE CUKRÓW

- PRÓBA Z BŁĘKITEM METYLENOWYM

Do probówki zawierającej 2 ml 1% roztworu cukru (glukoza) dodać kilka kropel

0,1% błękitu metylenowego i kilka kropel 5% roztworu NaOH, ogrzewać i obserwować

zmianę barwy. Następnie roztwór ochłodzić pod bieŜącą wodą i obserwować zmianę barwy.

Cukier redukujący przeprowadza barwnik (błękit metylenowy) z postaci utlenionej

(niebieskiej) w zredukowaną (bezbarwną - leukozwiązku). W wyniku kontaktu z powietrzem

następuje ponowne utlenienie zredukowanego barwnika i pojawienie się niebieskiego

zabarwienia.

Demonstracja : Wykonać reakcję kontrolną bez dodawania roztworu NaOH. Wyciągnąć

wnioski z przeprowadzonych obserwacji.

B. TWORZENIE KOMPLEKSÓW WIELOCUKROWCÓW Z JODEM

Ze względu na budowę chemiczną wielocukry (polisacharydy) moŜna podzielić na

homoglikany (polisacharydy jednoskładnikowe) i heteroglikany (polisacharydy

wieloskładnikowe). Do homoglikanów naleŜą takie wielocukkry jak amyloza i amylopektyna

(wchodzące w skład skrobi), celuloza, glikogen, mannan i inne. Homoglikany charakteryzują

się innymi właściwościami chemicznymi i fiizycznymi niŜ cukry proste, na przykład nie

wykazują własności redukujących ze względu na znikomą ilość grup redukujących

przypadających na cząsteczkę polisacharydu.

-D-glukopiranozy,

to jest amylozy i amylopektyny. Amyloza tworzy łańcuchy proste z cząsteczek glukozy

sprzęŜonych ze sobą wiązaniem

W skład skrobi wchodzą dwa wielocukry zbudowane odmiennie z

-1-4. Amylopektyna ma budowę bardziej rozgałęzioną:

zasadniczym połączeniem cząsteczek glukozy jest równieŜ wiązanie a-1-4, lecz co 20-30

reszt glukozylowych występują wiązania

-1-6, tworzące odgałęzienia. Stąd wynikają nieco

inne właściwości fizyczne tych wielocukrów.

Amyloza w reakcji z jodem daje zabarwienie ciemnoniebieskie, zaś amylopektyna i

glikogen fioletowe z odcieniem czerwonym. Amyloza o konfiguracji liniowej nie jest zdolna

do tworzenia kompleksu z jodem; musi istnieć konfiguracja helisy, aby cząsteczki jodu mogły

się w niej regularnie ułoŜyć. Jedna cząsteczka jodu przypada na 6 reszt glukozylowych, czyli

na jeden skręt helisy. Ogrzewanie powoduje rozkręcanie się helisy, co jest przyczyną znikania

niebieskiego zabarwienia.

wykonanie :

-do jednej z dwóch próbówek wprowadzić około 1 ml roztworu skrobi, do drugiej - 1 ml

roztworu glikogenu,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: