Для большинства ферментов имеется определенное значение рН, при котором их активность максимальна. Понижение или повышение значения рН от оптимальной точки для таких ферментов понижает их активность. Таким образом, влияние рН на активность фермента может выступать в качестве регулятора ферментативной активности внутри клетки. Для амилазы величина рН оптимума действия находится в пределах 6,8-7,0.
Ход опыта
В три пробирки налить по 2 мл 0,1% раствора крахмала. Затем в 1-ю добавить 1 мл 0,1% раствора НСl, во 2-ю - 1 мл дистиллированной воды и в 3-ю - 1 мл 0,1% раствора NaOH. После этого во все пробирки внести по 0,5 мл разбавленной слюны, взболтать их содержимое и поставить в водяную баню или термостат при 37°С.
По истечении 10 мин пробирки вынуть, внести в каждую по 1 капле 1 % раствора йода и отметить окраску растворов.
Задание: 1. Выполнить опыт.
2. По окраске растворов сделать вывод о влиянии на активность амилазы реакции среды: какая является оптимальной?
3. Где в практике товароведа-эксперта можно использовать это свойство ферментов, в т. ч. амилазы?
На активность ферментов оказывает влияние температура: низкая температура снижает активность, а с ее повышением от минимальной до оптимальной активность ферментов увеличивается. Высокие температуры (для большинства ферментов выше 60°С) ингибируют (денатурируют) ферменты.
Оптимальной температурой для действия большинства ферментов является температура тела (36 - 40°С) животных.
Ход опыта
В три пробирки налить по 0,5 мл разбавленной слюны. Затем 1-ю пробирку поставить в стакан со льдом (или холодильник), 2-ю – в термостат или водяную баню при температуре 37C, а 3-ю прокипятить и охладить под водопроводной водой до комнатной температуры. Во все пробирки влить по 1 мл 0,1% раствора крахмала. 3-ю пробирку поставить также в термостат или водяную баню для инкубации. По истечении 10 мин в пробирки внести по 1 капле 1% раствора йода и отметить окраску.
Задание: 1. Выполнить опыт.
2. Сделать выводы о влиянии температуры на активность
амилазы:
а) низкой (1-я пробирка)
б) оптимальной (2-я пробирка)
в) высокой (3-я пробирка).
3. Объяснить механизм действия температуры на активность энзимов.
4. Указать, где в практике товароведа-эксперта можно использовать это свойство ферментов?
Большое влияние на активность ферментов оказывают активаторы и ингибиторы - ионы металлов или органические вещества, иногда довольно сложного состава. В роли активаторов ферментов часто выступают различные микроэлементы и водорастворимые витамины - незаменимые факторы питания.
Металлы в роли активаторов в одних случаях могут непрочно связываться с ферментами, в других - входить в их белковую структуру, составляя так называемые истинные металлоэнзимы.
Среди веществ, вызывающих торможение какого-либо фермента, большое значение имеют специфические ингибиторы, которые по характеру действия подразделяются на обратимые и необратимые.
В свою очередь, ингибиторы, вызывающие обратимое торможение, разделяют на конкурентные (конкурирующие с субстратом за активный центр фермента) и неконкурентные. Так, например, малонат является конкурентным ингибитором сукцинатдегидрогеназы, ЭДТА - неконкурентный ингибитор; йодацетамид, диизопропилфторфосфат (ДФФ) - необратимые ингибиторы. В качестве специфических ингибиторов выступают такие соединения, как антибиотики, гербициды, инсектициды, пищевые добавки и др.
Ход опыта
Налить в 5 пробирок по 2 мл 0,1% раствора крахмала. Затем добавить в 1-ю пробирку (контроль) 1 мл воды, во 2, 3 и 4-ю - по 1 мл соответственно 0,1%, 1% и 4% растворы NaCl, в 5-ю - 1 мл 1% раствора СиSО4. Влить во все пробирки по 0,5 мл разбавленной слюны, перемешать содержимое каждой пробирки и поставить их в термостат или водяную баню при 37°С.
По истечении 10 мин пробирки вынуть, внести в каждую по 1 капле 1% раствора йода и отметить окраску раствора.
Задание 1. Выполнить опыт.
2. Сделать заключение, какое вещество или ион выступают в качестве активатора или ингибитора амилазы?
3. Какое влияние оказывает на действие амилазы разная концентрация NaCl?
4. Указать, где в практике товароведа-эксперта можно использовать активирование и ингибирование ферментов?
5. Объяснить механизм активирования и ингибирования ферментов.
1. Ферменты (энзимы). Понятие, химическая природа. Простые и сложные ферменты (определение, пример).
2. Проферменты (понятие, значение в функционировании клеток, переход в ферменты - пример).
3. Изоферменты (изозимы) - понятие, примеры, роль.
4. Субстрат (понятие, роль) и названия ферментов (на чем основаны - примеры).
5. Коферменты (коэнзимы) - понятие, классификация по строению и функции. Характеристика коферментов (НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, ТПФ, KoASH, Ко Q, биоцитин, ФП, ТГФК, липоевая кислота, гем и др.) по строению и роли в клетках организма.
6. Свойства ферментов (белково-коллоидные, влияние температуры, реакции среды, активаторов, ингибиторов, специфичность действия - понятие), роль в биологии и практике.
7. Активные центры простых и сложных энзимов (понятие, примеры). Каталитическая сила ферментов и единицы ее выражения.
8. Механизм действия ферментов в клетке (теории промежуточных соединений, адсорбционная, их сущность, примеры).
9. Классификация ферментов (на чем она основана?) и характеристика классов (оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы (синтетазы). Представители и схемы реакции в плане их действия.
10. Использование ферментов в животноводстве и вете-ринарии.
11. Биоокисление (понятие, виды, современная теория).
12. Схемы анаэробного и аэробного окисления, примеры процессов и роль.
13. Окислительное фосфорилирование и свободное окисление (понятие, роль в клетках и организме, переключение и регуляция).
14. АТФ - важнейший макроэрг клеток (его строение, образование, роль). Другие макроэрги (пример).
15. Значение энергетических процессов для организма.
Углеводы являются полигидроксиальдегидами или полигидроксикетонами либо образуют эти вещества в результате гидролиза. Слово «углеводы» означает, что большинство обозначенных им веществ имеет эмпирическую формулу (СН20)n, хотя встречаются углеводы с другим соотношением водорода и кислорода, чем в воде.
Углеводы присутствуют во всех живых организмах. Особенно много их в растениях. Все углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Среди моносахаридов наиболее распространены гексозы (глюкоза, галактоза, фруктоза, манноза) и пентозы (рибоза, дезоксирибоза, арабиноза, ксилоза и др).
Олигосахариды состоят из коротких цепей, образованных моно-сахаридными единицами, соединенными ковалентными связями - это дисахариды, трисахариды и т.д. К ним относятся сахароза, лактоза, мальтоза и др.
Полисахариды - высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого количества моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюлоза, пектиновые вещества и др.
Во время нахождения в ротовой полости легкопереваримые полисахариды подвергаются расщеплению амилазой слюны. Так, при гидролизе крахмала образуются в порядке уменьшения М. м. амило-, эритро-, ахро-, мальтодекстрины и дисахарид мальтоза, которые дают с йодом соответственно синюю, красную, желтую, а мальтодекстрины и мальтоза - бесцветную окраску.
От наличия и активности амилазы слюны и других ферментов (мальтаза, лактаза и др.) поджелудочной железы зависят усвоение углеводов и, следовательно, здоровье человека и животных.
Ход опыта
В мерную пробирку выделить 1 мл слюны, прилить 9 мл дистиллированной воды и перемешать. Получится рабочий раствор, содержащий в 1 мл 1/10 мл слюны (и, естественно, амилазы), так как слюна разведена в 10 раз.
В 10 пронумерованных пробирок налить по 1 мл дистиллированной воды. Добавить в 1-ю пробирку 1 мл разведенной слюны, перемешать содержимое путем 2-кратного втягивания и выпускания пипеткой жидкости и перенести 1 мл ее во 2-ю пробирку.
Содержимое 2-й пробирки перемешать указанным выше способом и 1 мл смеси перенести в 3-ю пробирку и т. д. до 10-й пробирки, из которой вылить 1 мл раствора. В итоге получится 10 пробирок с различным количеством слюны (и, следовательно амилазы): каждая последующая пробирка содержит фермента в 2 раза меньше, чем предыдущая. Таким образом, в 1-й пробирке содержание амилазы равно 1/20, во 2-й - 1/40, в 3-й - 1/80, в 4-й - 1/160, в 5-й - 1/320, в 6-й - 1/640, в 7-й - 1/1280, в 8-й - 1/2560, в 9-й - 1/5120 и в 10-й - 1/10240 от ее количества в 1 мл неразбавленной слюны.
Налить во все пробирки еще пo 1 мл дистиллированной воды. Влить во все пробирки, начиная с 10-й, по 2 мл 0,1% раствора крахмала, перемешать и поставить в термостат или водяную баню при + 37°С.
Через 15 мин пробирки вынуть, быстро охладить водопроводной водой, добавить в каждую по 1 капле 1% раствора йода и перемешать.
Установить, в какой пробирке появилось синее окрашивание, свидетельствующее о наличии нерасщепленного крахмала, и произвести вычисление активности амилазы.
Расчет
За 1 единицу действия (ЕД) амилазы условно принимают 1 мл 0,1% раствора крахмала, гидролизованного амилазой из 1 мл слюны за 15 мин при оптимальных условиях.
Следовательно, если полное расщепление крахмала произошло в 4-й пробирке, в которой содержание амилазы составляло 1/160 часть от ее количества в 1 мл неразведенной слюны, то 1 мл последней должен гидролизовать в 160 раз больше крахмала, чем его количество в этой пробирке. Отсюда активность амилазы равна 2160 = 320 ЕД, где 2 - количество мл 0,1% крахмала, используемого в опыте,
Задание: 1. Выполнить опыт.
2. Определить активность -амилазы слюны.
3. По найденной величине активности энзима рассчитать, сколько (г, кг) сухого крахмала способна расщепить амилаза всей слюны (2000 мл) человека за сутки.
4. Записать реакцию и схему гидролиза крахмала и по окраске растворов в пробирках определить продукты расщепления полисахарида.
5. Указать, какие условия необходимы для действия амилазы слюны и как они соблюдались в опыте.
Гликоген - животный полисахарид, состоит из остатков глюкозы. В качестве энергетического (в основном) материала он откладывается в запас в органах и тканях. Самое большое его количество находится в печени (2-10%), которая считается депо гликогена, и мышцах (0,5-2%). Его распад происходит путем фосфоролиза (преимущественно в клетках) и гидролиза (в пищеварительном тракте). В последнем случае из гликогена образуются декстрины и мальтоза. Раствор йода окрашивает гликоген в красно-бурый цвет различной интенсивности и оттенков.
Ход опыта
В центрифужную пробирку (предварительно взвешена!) поместить 2 г печени, взятой у только что убитого животного (гликоген быстро подвергается ферментативному расщеплению), и залить ее 2 мл 60% раствора КОН. Поставить на 1 ч в кипящую водяную баню, перемешивая периодически ее содержимое стеклянной палочкой. Затем пробирку вынуть из бани, охладить водопроводной водой, влить в нее 10 мл этанола и поместить в емкость со льдам на 20-30 мин. Выпавший осадок гликогена отделить путем центрифугирования при 3000 об/мин в течение 5-10 мин. Надосадок слить, а осадок растворить в 2 мл 15% раствора КОН, добавить в него 10 мл этанола, вновь охладить и отделить также центрифугированием. Надосадок слить. Пробирку с осадком гликогена взвесить и, вычтя из (полученного показателя первоначальный вес пробирки, найти массу гликогена. После этого проделать качественную реакцию на гликоген, для чего осадок растворить в 5 мл дистиллированной воды и добавить к нему 1 каплю 1% раствора йода.
Задание: 1. Выполнить опыт.
2. Выделить гликоген из печени и сделать вывод о его количестве в ткани этого органа.
3. Подтвердить наличие гликогена по реакции с йодом.
1. Основные углеводы (моно-, ди- и полисахариды), встречающиеся в организме, а также используемые в кормлении животных и питании человека (глюкоза, фруктоза, галактоза, мальтоза, лактоза, сахароза, крахмал, гликоген, клетчатка, гемицеллюлоза, лигнин, пектин). Их строение и роль в организме.
2. Переваривание и всасывание углеводов в организме животных и человека желудком (реакции, ферменты). Усвоение клетчатки, лигнина, пектина.
3. Химизм и энергетика спиртового, уксусно-кислого, пропионово-кислого, масляно-кислого, лимонно-кислого брожения. Условия протекания, возбудители.
4. Химизм и энергетика разложения клетчатки, древесины, лигнина и пектиновых веществ. Условия и возбудители.
5. Химизм и энергетика аэробного дыхания (окисление лактата, ацетата, пропионата, бутирата, этанола).
К липидам относятся природные органические соединения, нерастворимые в воде, а растворимые в неполярных органических растворителях (хлороформе, эфире, бензоле и др.).
Липиды выполняют в организме важнейшие биологические функции: они входят в состав клеточных мембран, играют важную роль в функционировании нервной системы, являются запасными веществами, в форме которых депонируется метаболическое топливо, выполняют защитную роль. Некоторые из этих веществ выполняют функции светочувствительных пигментов, гормонов и т.д.
Липиды подразделяются по химическому строению на следующие группы:
1. Жирные кислоты. 2. Триацилглицеролы. З. Воска.
4. Фосфоглицериды: а)фосфатидилэтаноламин; б) фосфати- дилхолин; в) фосфатидилсерин; г) фосфатидилинозитол; д) кардио- липин. 5. Сфинголипиды: а) сфингомиелин; б) цереброзиды; в) ган- глиозиды. 6. Терпены, стеролы и их эфиры с жирными кислотами.
Триацилглицеролы (нейтральные жиры)
Жиры – сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных жирных кислот.
В состав жиров входят многочисленные предельные (или насыщенные) и непредельные (или ненасыщенные) жирные кислоты. Среди предельных кислот чаще встречаются стеариновая (С17Н35СООН) и пальмитиновая (С15Н31СООН). Из непредельных жирных кислот основная роль принадлежит олеиновой (С17Н33СООН), линолевой (С17Н31СООН) и линоленовой (С17Н29СООН), большое физиологическое значение имеет также арахидоновая (С19Н31СООН) кислота. Непредельные жирные кислоты характеризуются наличием двойных связей: в молекуле олеиновой кислоты содержится одна двойная связь, в молекуле линолевой – две, линоленовой – три, арахидоновой – четыре. Благодаря наличию двойных связей непредельные кислоты отличаются высокой реакционной способностью. Линолевая, линоленовая и арахидоновая (так называемые полиненасыщенные) кислоты не синтезируются в организме человека и животных должны поступать с пищей или кормом. Недостаток этих кислот в пище вызывает серьёзные нарушения обмена веществ, исчезающие при потреблении продуктов, в состав которых входят непредельные жирные кислоты. Поэтому указанные соединения относят к веществам, обладающим витаминным действием (витамин F). Линолевая и линоленовая кислоты содержаться в растительных маслах (льняном, подсолнечном и др.), арахидоновая кислота – в печеночных жирах рыб, сливочном масле, некоторых видах маргарина и свином сале.