Biała Podl. 11- 12-2009r.

Państwowa Szkoła Wyższa

im. Papieża Jana Pawła II

w Białej Podl.

Małgorzata Piwoni

Grażyna Romaniuk

Krystyna Więcaszek

Pielęgniarstwo Pomostowe

I semestr Gr .C 2

Sprawozdanie z pracowni biochemicznej

Spis treści:

I CZĘŚĆ TEORETYCZNA:

Właściwości fizykochemiczne związków biochemicznych i ich rola w żywym organizmie :

1.Węglowodany……………………………….str 3

2. Tłuszcze….…………………………………str.4

3. Białka……………………………………….str.6

4.Aminokwasy…………………………….….str. 7

5.Kwasy nukleinowe……….……………….. .str. 8

6.Enzymy……………………………………..str. 11

II CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA:

7. Doświadczenie……………………………… str.12

8. Literatura…..……………………………… str. 14

I Część teoretyczna:

Właściwości fizykochemiczne związków biochemicznych i ich rola w żywym organizmie.

WĘGLOWODANY

Węglowodany (cukry) są podstawową grupą związków organicznych występujących we wszystkich organizmach żywych, są ważnym składnikiem pokarmowym ssaków Węglowodany odgrywają w organizmie ważną rolę strukturalną jak i metaboliczną. W swoim składzie zawierają także pierwiastki jak węgiel, wodór i tlen. Klasyfikuje się je na podstawie typu, liczby reszt monosacharydowych.

l. Monosacharydy (cukry proste)-nie ulegają hydrolizie do form prostych (glukoza, fruktoza). Na podstawie liczb atomów węgla można je podzielić na triozy, tetrozy, pentozy, heksozy i heptozy oraz na aldozy i ketozy zależnie od obecności grupy aldehydowej lub ketonowej.

2. Disaharydy- węglowodany, które podczas hydrolizy rozpadają się na dwie cząsteczki takich samych lub różnych monosacharydów (maltoza, sacharoza)

3. oligosacharydy -węglowodany, które podczas hydrolizy rozpadają się na 2-10 jednostek monosacharydowych (maltotrioza, laktoza)

4. Polisacharydy - w wyniku hydrolizy rozkładają się na ponad 10 cząsteczek monosacharydów (skrobia, glikogen).

Właściwości fizyczne węglowodanów są zbliżone. Są one bez zapachu, mniej lub bardziej słodkie, rozpuszczalne w wodzie. Najważniejszym węglowodanem jest glukoza, ponieważ większość węglowodanów zawarta w pokarmach wchłania się do krwiobiegu jako glukoza lub jest przekształcona w nią w wątrobie, a w organizmie z glukozy mogą powstawać wszystkie inne cukry. Glukoza jest istotnym źródłem energii, cukrem organizmu, przenoszona przez krew i pobierana przez tkanki. Jest ona przekształcana w inne cukry odgrywające ważną rolę np. glikogen-jako materiał zapasowy, ryboza-składnik nukleotydów i kwasów nukleinowych. Fizjologicznie ważne disacharydy to:

Maltoza - ważny metabolit pośredni trawienia skrobi i i glikogenu

Sacharoza - składnik pokarmów zawierająca fruktozę oraz glukozę, laktoza występuje w mleku-zawiera galaktozę i glukozę.

Węglowodany mogą występować w połączeniu z białkami (glikoproteiny), lipidami (glikolipidy) i innymi związkami np. (glikozydy). Do chorób związanych z zaburzeniami przemiany węglowodanów zalicza się: cukrzycę, galaktozemię, zaburzenie spichrzania glikogenu i nietolerancję glukozy.

TŁUSZCZE (LIPIDY)

Są to estry wyższych kwasów tłuszczowych i glicerolu. Są one nierozpuszczalne w wodzie, rozpuszczają się natomiast w rozpuszczalnikach organicznych cząsteczek. Lipidy występują we wszystkich organizmach żywych i stanowią obok białek i cukrów fundament struktury komórki a także najbardziej efektywny materiał energetyczny. Dzielimy je na: tłuszcze proste, zbudowane tylko z alkoholu i kwasów tłuszczowych, oraz tłuszcze złożone, które obok alkoholu i kwasów tłuszczowych mogą zawierać inne składniki, takie jak kwas fosforowy, choinę, syrenę, etanoloaminę, inozytol lub galaktozę i inne cukry.

Tłuszcze dzielimy na:

1.tłuszcze proste, które dzielą się na:

Tłuszcze właściwe czyli trójglicerydy i glicerydy, w którym alkoholem jest glicerol

b) Woski, w których alkoholem jest jednowodorotlenowy alkohol wielowęglowy. 2. tłuszcze złożone dzielimy na:

Fosfolipidy-lipidy zawierające oprócz kwasów tłuszczowych i glicerolu resztę kwasu fosforowego.

Glikolipidy (cerebrozydy, gangliozydy)- lipidy zawierające kwas tłuszczowy, sfingozynę i węglowodany.

lipidy izoprenoidowe, obejmujące sterydy i karotenoidy, zbudowane z jednostek izoprenowych.

FUNKCJE TŁUSZCZÓW W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA

Trójglicerydy

Pełnią przede wszystkim rolę zmagazynowanej energii metabolicznej. Mogą one być gromadzone we wszystkich komórkach ustrojowych, lecz głównym miejscem ich akumulacji są komórki tkanki tłuszczowej. Zmagazynowane w tkance tłuszczowej stanowią zapas energii, z którego ustrój może w miarę potrzeby korzystać, np. w okresach niedoborów pokarmowych lub długotrwałej ciężkiej pracy fizycznej. Możliwość tworzenia zapasów triacylogliceroli ma duże znaczenie dla organizmu. Podczas pracy mięśniowej dochodzi do wzmożonej hydrolizy (lipolizy) trójglicerydów tkanki tłuszczowej. Uzyskane na tej drodze wolne kwasy tłuszczowe służą bezpośrednio komórkom mięśniowym jako materiał energetyczny.

Fosfolipidy

W ustroju fosfolipidy występują we wszystkich komórkach i są jednym z zasadniczych elementów błon komórkowych oraz cytoplazmatycznych organelli, jak mitochondria i mikrosomy. Fosfolipidy s normalnym składnikiem krwi. Ich ilość wzrasta po spożyciu tłuszczu. Ilość fosfolipidów w osoczu zwiększa się w okresie ciąży i karmienia. Do głównych fosfolipidów osocza krwi wchodzących w skład kompleksów lipoproteinowych można zaliczyć lecytyny, lizolecytyny i sfingomieliny. Pełnią one ważną rolę strukturalną. Fosfolipidy odgrywają również ważna rolę w budowie prawidłowej błony komórkowej, prawidłowych krwinek czerwonych (erytrocytów) i białych

( leukocytów), a także istotną rolę w procesie hemostazy i krzepnięcia krwi.

Glikolipidy

Glikolipidy są szeroko rozpowszechnione w każdej tkance organizmu, zwłaszcza w tkance nerwowej. Są również istotnym składnikiem zewnętrznej warstwy błony komórkowej, gdzie współpracują z węglowodanami powierzchni komórki.

Cholesterol

Cholesterol występuje w organizmie w formie wolnej i zestryfikowanej. Ustrój człowieka dorosłego zawiera około 140 g cholesterolu całkowitego (wolnego i zestryfikowanego), z czego około 40 g znajduje się w tkance nerwowej, a z pozostałej części około 5% w osoczu. Cholesterol stanowi w ustroju ważne ogniwo w powstawaniu wielu związków sterydowych. Z cholesterolu powstają hormony sterydowe: glikokortykoidy (kortykosteron, kortyzol), gestageny (progesteron), mineralokortykoidy (aldosteron), androgeny (testosteron) i estrogeny (estron, estriadiol). Do innych ważnych związków powstających z cholesterolu należy zaliczyć kwasy żółciowe wytwarzane przez wątrobę oraz witaminę D3, karoten, witaminę A, E i K

Rola i znaczenie niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych.

Nienasycone kwasy tłuszczowe są niezbędne do prawidłowego rozwoju organizmu, wchodzą w skład błon komórkowych, są zawarte w lipidach, zmniejszają agregację płytek, obniżają poziom cholesterolu, obniżają ciśnienie tętnicze, obniżają zapotrzebowanie na insulinę w cukrzycy, zwiększają syntezę prostoglandyn.

BIAŁKA

Białka są związkami wielocząsteczkowymi zbudowanymi z aminokwasów, których w cząsteczce może występować nawet kilka tysięcy. Jeżeli w cząsteczce znajduje się niewielka ilość aminokwasów, mówimy wówczas o peptydach. W cząsteczce zarówno peptydów jak i białek aminokwasy są połączone ze sobą wiązaniami peptydowymi (-CO-NH-) utworzonymi przez grupy karboksylowe i aminowe sąsiadujących aminokwasów. Oprócz wiązań peptydowych występują także w białkach wiązania wodorowe i jonowe, nadające kształt łańcuchom. Białka mogą być zbudowane bądź z samych aminokwasów (białka proste), bądź też mogą zawierać grupy niebiałkowe, połączone wiązaniami kowalencyjnymi (białka złożone). Białka proste można podzielić w zależności od charakteru występujących w nich aminokwasów.

Białka kwaśne cechuje przewaga aminokwasów kwaśnych, zasadowe-przewaga aminokwasów zasadowych. Istnieją także białka obojętne, w których aminokwasy kwaśne i zasadowe występują w podobnych ilościach. Wśród białek kwaśnych wyróżniamy prolaminy i gluteliny, wśród zasadowych-protaminy i histony, a do obojętnych należą albuminy, globuliny i skleroproteiny. Podział białek złożonych jest oparty na charakterze grup niebiałkowych. Wyróżniamy następujące białka złożone: metaloproteidy, chromoproteidy, glukoproteidy, lipopropeidy, nukleoproteidy i fosfoproteidy.

Białka pełnią wiele funkcji i w związku z tym można je podzielić na:

I. Białka transportujące

Białka przechowujące

Białka strukturalne

Białka regulatorowe

Toksyny

Przeciwciała

Hormony

Enzymy

9. Białka aparatu kurczliwego

Cząsteczki białka mogą przyjmować różne kształty. Najczęstsze to: sferoidalne i włókienkowe. Kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym decyduje o strukturze przestrzennej białka. Niektóre białka tworzą struktury nadcząsteczkowe np. hemoglobina ma strukturę tetraedryczną, aktyno-fibrylarną, kolagen-superhelikalną. Większość białek ma naturę koloidalną. Są wrażliwe na różne czynniki fizyczne oraz chemiczne. Białka są niezbędnym budulcem struktur komórkowych i tkankowych. Stanowią ważne składniki płynów ustrojowych. U człowieka stanowią ok. 56 % suchej masy ciała. Białka stanowią podłoże lub biorą udział w licznych procesach fizjologicznych, przenoszeniu i magazynowaniu różnych substancji, utlenianiu tkankowym, krzepnięciu krwi, procesach odpornościowych, procesach widzenia, przewodzeniu bodźców nerwowych, skurczu mięśni, dostarczaniu energii regulacji procesów metabolicznych, stężenia jonów. Wszystkie te funkcje białka spełniają dzięki odwracalnym zmianom swej struktury przestrzennej.

AMINOKWASY

Aminokwasy są elementarnymi składnikami białek. Są związkami chemicznymi,

zawierającymi duże grupy funkcyjne: l. Zasadową grupę aminową

2. Kwasową grupę karboksylową.

Każdy aminokwas oprócz grup funkcyjnych, zawiera atom wodoru i charakterystyczny dla siebie podstawnik. Wyróżnia się aminokwasy:

- zasadowe

- obojętne

- kwaśne

Aminokwasy budujące białka a tym samym żywe organizmy nazywane są naturalnymi.

Aminokwasy są związkami biologicznie ważnym jako materiał budulcowy wszystkich białek, które są połączone wiązaniami peptydowymi. Mogą spełniać w organizmie także inne ważne funkcje. Są produktami wyjściowymi do biosyntezy hormonów, np. z tyrozyny powstaje tyroksyna i adrenalina. Metabolity aminokwasów uczestniczą w budowie tłuszczów złożonych, zasad pirymidynowych, purynowych i kwasu nikotynowego. Aminokwasy wchodzące w skład białek to: alanina, glicyna, seryna, walina, cysterna, izoluecyna, Lucyna, treonina, metionina, lizyna, pralina, arginina, tryptofan, tyrozyna, histydyna, fenyloalanina, glutamina, asparaginian, asparagina.

KWASY NUKLEINOWE

Są związkami organicznymi, których zawartość w organizmie, choć niewielka jest bardzo istotna, ponieważ warunkują one zjawiska dziedziczności. Zapisana jest w nich informacja genetyczna dotycząca cech i właściwości organizmu. Kwasy nukleinowe to polimery, co oznacza, że są zbudowane z podjednostek (monomerów), nazwanych nukleotydami. Każdy taki nukleotyd złożony jest z:

- zasady azotowej - pochodnej puryny (adenina, guanina) lub pirymidyny ( cytozyna, tymina, uracyl )

- cukru - pentozy czyli posiadającego szkielet pięciowęglowy ( ryboza, dezoksyryboza - reszty kwasu fosforowego

Nukleotydy w pojedynczym łańcuchu kwasu nukleinowego połączone są ze sobą za pomocą wiązań kowalencyjnych ułożone są za pomocą wiązań kowalencyjnych ułożone są w taki sposób, że reszty fosforanowe występują na zmianę z cząsteczkami cukru, natomiast zasady azotowe są odchylone od powstającej w taki sposób długiej cząsteczki.

Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych:

Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA)

Kwas rybonukleinowy

DNA

Zbudowany jest z dwóch skręconych spiralnie w postać helisy nici, w skład których

wchodzą:

- zasady azotowe - adenina, guanina, cytozyna, tymidyna

- cukier - deoksyryboza

- reszty fosforanowe

Zasady azotowe połączone są zgodnie z zasadą komplementarności, co oznacza, że tworzą określone pary: adenina i tymidyna ( połączona dwoma wiązaniami ), oraz guanina z cytozyną (połączona trzema wiązaniami).

DNA w komórce zawiera:

- jądro komórkowe - pod postacią chromatyny, która kondensuje się do postaci chromosomów.

- mitochondria - to 1-2% całkowite ilości DNA pod postacią kolistej

cząsteczki.

DNA ma bardzo istotne funkcje, ponieważ jest źródłem informacji genetycznej

(geny są fragmentami DNA kodującymi informację do syntezy białka lub kwasu RNA ), również kieruje syntezą białek, dzięki czemu steruje wszystkimi procesami, jakie zachodzą w organizmie.

RNA

Jest cząsteczką jednoniciową, w składzie której w porównaniu do DNA, znajduje się zamiast tymidyny uracyl oraz ryboza zamiast dezoksyrybozy.

W komórce RNA zawarte są:

- jądro komórkowe

~ rybosomy

- cytoplazma

Funkcja RNA jest pośredniczeniem pomiędzy DNA i rybosomami w trakcie biosyntezy białek. Istnieje kilka rodzajów RNA różniących się długością, budową i funkcjami.

Są to między innymi:

-informacyjny RNA (mRNA) - zawierający kopię kodu genetycznego ( matryca do syntezy białek)

- transportujący RNA ( tRNA) - przenoszący aminokwasy do rybosomów

- rybosomalny ( rRNA ) - będący składnikiem rybosomów.

Podsumowując stwierdza się, że kwasy nukleinowe zajmują wyjątkową pozycję wśród cząsteczek chemicznych tworzących materię ożywioną. Podwójny hel iks DNA zawiera informację o budowie białek, a różne rodzaje RNA decydują o tym, że może ona ulegać ekspresji. Efektem ekspresji genetycznej jest złożona struktura białkowa, determinująca funkcje komórek i całego organizmu. Jednocześnie szczególna struktura cząsteczki DNA umożliwia precyzyjne powielenie materiału genetycznego, bez którego nie byłoby możliwe rozmnażanie się organizmów oraz dziedziczenie cech.

ENZYMY

Enzymy są czynnikami spełniającymi istotna rolę w przemianach ustrojowych są "białkowymi" katalizatorami, które regulują szybkość procesów fizjologicznych, odgrywają bardzo ważną rolę zarówno w zdrowiu jak i podczas choroby. Dzięki nim możliwy jest rozkład składników pokarmowych w celu dostarczenia energii.

Enzymy występują w komórkach organizmu, a także w płynach ustrojowych. Niektóre enzymy są ściśle związane ze strukturami komórkowymi i tylko wówczas przejawiają aktywność, aktywność inne mogą być wydzielane na zewnątrz komórki, np. do światła przewodu pokarmowego i tam prowadzić reakcję enzymatyczną. Aby enzym mógł sprawnie katalizować specyficzną dla niego reakcję chemiczną, muszą być zapewniane optymalne warunki reakcji-temperatura wewnętrzna organizmu oraz pH tkanek i płynów ustrojowych. W budowie chemicznej enzymy wyróżnia się grupę prostetyczną, czyli koferment zwany koenzymem oraz apoferment - białko.

W zależności od rozkładających związków wśród enzymów trawiennych wyróżniamy kilka grup:

l) Enzymy trawiące węglowodany (amylaza, maltaza, laktaza, sacharoza)

Enzymy trawiące białka (pepsyna, trypsyna, chymotrypsyna, peptydaza, aminopeptydaza, karboksypeptydaza)

Enzymy trawiące tłuszcze (lipaza, fosfolipaza)

Enzymy trawiące kwasy nukleinowe (nukleaza)

Zazwyczaj w organizmie następuje po kilka enzymów każdej grupy, czynnych w różnych odczynach środowiska, co gwarantuje bardzo dokładny rozkład określonego związku. Rozmieszczenie enzymów w przewodzie pokarmowym:

Ptyalina w ślinie- rozkłada skrobię na glikozę działając w środowisku zasadowym.

Pepsyna w soku żołądkowym- rozkłada białka na album ozy i peptony działając w środowisku kwaśnym w skutek obecności kwasu solnego.

Trypsyna w dwunastnicy- rozkłada cząsteczki białek na aminokwasy w środowisku zasadowym ..

Lipaza- rozszczepia tłuszcze na glicerynę i kwasy tłuszczowe.

Amylaza- podejmuje działalność ptyaliny.

Erypsyna- w jelicie cienkim rozkłada albumozy i peptony (kontynuacja działalności pepsyny). W 1961 r. opracowany został podział enzymów na sześć klas głównych według rodzaju przeprowadzanej reakcji:

- oksydoreduktozy ( dehydrogenazy, oksydazy)

- transferazy (aminotransferazy, acetylotransferazy)

-hydrolazy (protezy, celulozy)

-liazy ( dekarboksylazy aminokwasów)

_ izomerazy ( przebudowują strukturę cząsteczki bez zmiany jej składu atomowego)

ligazy (syntetazy)

CZĘŚĆ II-BADAWCZA

II Część doświadczalna

Doświadczenie: Redukcja błękitu metylenowego przez glukozę

Cel: Oznaczenie jakościowe badanej próby. Obecność węglowodanów w próbie.

Odczynniki: zasada sodowa 5%, błękit metylenowy 1 %,

cukier redukujący - glukoza 5%

Identyfikacja zagrożeń

Błękit metylenowy - nie jest przedmiotem klasyfikacji jako substancja chemicznie niebezpieczna.

Przy kontakcie z okiem - płukanie oka dużą ilością wody.

Przy spożyciu podać dużą ilość wody do picia, spowodować wymioty. Przy złym samopoczuciu wezwać lekarza. Skóra - umyć dużą ilością wody. Wziewnie - zastosować oddychanie świeżym powietrzem.

Glukoza - nie jest przedmiotem klasyfikacji jako substancja chemicznie niebezpieczna. Przy dostaniu się do oka przemyć wodą.

Na OH 5% - przy dostaniu się do oka - płukać dużą ilością wody przez co najmniej 10 minut przy szeroko uchylonej powiece. Skóra - zmyć dużą ilością wody, zastosować glikol 400, natychmiast zdjąć zanieczyszczoną odzież. Układ oddechowy - świeże powietrze, skonsultować się z lekarzem. Układ pokarmowy - podać dużą ilość wody do picia unikać wymiotów ( możliwość perforacji) - skonsultować się z lekarzem.

Szkło laboratoryjne: Pipeta, Kolba miarowa, Zlewka, Probówka, Palnik.

Sposób oznaczenia :

Do 2cm³ wody destylowanej dodajemy 1 kroplę 1% roztworu błękitu metylenowego i 5 kropli 5% roztworu Na OH. Probówkę ogrzewamy do wrzenia. Następnie do probówki wkraplamy 5 kropli 5% roztworu cukru redukującego (glukozy) i ponownie ogrzewamy zawartość probówki do wrzenia. Następnie ostudzono probówkę i zawartość kilkakrotnie wstrząśnięto.

Obserwacje:

Po zmieszaniu 2cm³ wody destylowanej i dodaniu 1 kropli 1 % roztworu błękitu metylenowego - roztwór miał barwę niebieską. Dodano 5 kropli 5% roztworu Na OH. Następnie roztwór ogrzano do wrzenia - barwa nadal była niebieska.'

Do probówki zakropiono 5 kropli 5% roztworu cukru redukującego i po ponownym ogrzaniu zawartości probówki do wrzenia i wstrząśnięciu kilkakrotnym - zaobserwowano zniknięcie koloru niebieskiego. Następnie po ostudzeniu zawartości probówki zaobserwowano powrót barwy niebieskiej.

Wnioski:

Pod wpływem glukozy 1% błękit metylenowy w środowisku zasadowym ulega utlenieniu do kwasu glukonowego - nastąpiła redukcja błękitu metylenowego na wskutek czego powstaje biel metylenowa. Po pewnym czasie związek ten ulega samoistnie utlenieniu w obecności tlenu z powietrza dając błękit metylenowy.

W tym mechanizmie dochodzi do odszczepienia z każdej cząsteczki tego związku dwóch atomów wodoru - tworzą one z atomami tlenu cząsteczki wody.

LITERATURA:

1.Antoni Piotr Ciepiela: Przewodnik do Ćwiczeń z Biochemii, KOZAK druk s. c., Siedlce 2001r.

2. Kazimierz Pasternak: Biochemia Podręcznik dla studentów medycznych studiów licencjackich, Wydawnictwo CZELEJ sp. z o. o, Lublin 2005 r.

3.B. D. Hames, N. M. Hooper: Biochemia, Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2004 r.