Biochemia_ćwiczenia.doc

(1386 KB) Pobierz
Biochemia ćwiczenia

Biochemia ćwiczenia

 

Należy pracować w rękawiczkach:

możliwość zakażenia i zatrucia substancjami badanymi lub używanymi odczynnikami  (toksyny, bakterie, substancje radioaktywne)

możliwość zakażenia badanych materiałów przez osoby pracujące w laboratorium

 

Preparaty biochemiczne są nietrwałe możliwość namnażania bakterii

roztwory należy sterylizować

materiał biologiczny i roztwory przechowujemy w chłodni lub mrozimy 

naczynia powinny być jednorazowe lub sterylizowane

Analiza chemiczna

         Jakościowa – określenie składu badanej substancji

         Reakcje charakterystyczne dla danego związku

         Ilościowa – określenie ilości badanej substancji 

Stężenia

         mol/litr  - M

         mikromol/litr - uM

         gram/litr – g/l

         miligram/mililitr – mg/ml

         C % = (masa substancji rozpuszczonej/masa roztworu) * 100%

 

Dysocjacja elektrolityczna

         NaCl → Na+ + Cl-

         H2O + H2O → H3O+ + OH-

Moc jonowa

gdzie: ci, zi - stężenie i ładunek jonu i,

 



             

 

 

 

 

 

 

Metody analityczne

Pierwszym etapem jest rozdział

         Badaną substancje można wydzielić przez:

         Zmiana mocy jonowej

         Wysolenie siarczanem amonu (dodatek rzędu 10-100% nasycenia ((NH4)2SO4

         Denaturacja - ogrzewanie lub dodanie czynnika denaturującego

         Filtracja lub wirowanie

         Chromatografia

         Elektroforeza

Chromatografia

         Polega na przepuszczaniu przez kolumnę roztworu białek. Kolumna jest to rura wypełniona złożem mającym taką właściwość że substancje w trakcie przepływu przez nią cieczy migrują z różną szybkością. Zbierając frakcje o określonej objętości dokonujemy rozdziału. Najpierw zbieramy substancje szybko migrujące przez kolumnę na na końcu te najwolniej migrujące

Kolumna chromatograficzna

Elektroforeza

 

Analiza ilościowa i jakościowa

         Metody ilościowe 

         Analiza wagowa

         Miareczkowanie

         Spektrofotometria

         Metody elektrochemiczne, np. elektrody jonoselektywne

 

         Metody Jakościowe

         Reakcje charakterystyczne

          

         Obecnie podstawowe metody analityczne związane są ze spektrofotometria

         Spektrofotometria polega na pomiarze pochłaniania światła przez rozpuszczoną substancje.

         Światło ma charakter korpuskularno falowy co oznacza ze zachowuje się jak fale ale zarazem jak cząstki energii.

 

 

         Cząsteczki chemiczne maja ściśle określone poziomy energetyczne i mogą pochłaniać kwanty światła ściśle odpowiadające różnicom między tymi poziomami energetycznymi. Wynika z tego  że dana substancja pochłania światło w bardzo specyficzny sposób,

         Jeśli naświetlimy barwny roztwór białym światłem zawierającym wszystkie kolory, to zaobserwujemy ze część światła została pochłonięta co powoduje zmianę barwy światła po przejściu przez badany roztwór.

         Roztwory miedzi maja kolor niebieski kobaltu różowy a niklu zielony.

         Różne substancje pochłaniają światło przy różnych długościach fali,

         alkohol etylowy pochłania fale świetlne w zakresie podczerwieni, na tej zasadzie działają profesjonalne mierniki stężenia alkoholu

         Białka i nukleotydy (ATP, kwasy nukleinowe) pochłaniają fale świetlne w zakresie UV nadfioletu 

 

Spektrofotometria

         Są różne metody spektrofotometryczne, różniące się metodą pomiaru jak i długością fali przy której dokonujemy pomiarów.

 

         Można mierzyć bezpośrednio badaną substancje na przykład roztwory białek przy długości fali 280 nm lub też kompleksy barwne na przykład oznaczenia fosforanów metodą fiske subarowa lub białek przeprowadzając reakcje barwną z biuretem  a nastepnie oznaczając stężenie tworzącego się barwnego kompleksu

         Można zbudować przyrząd , spektrofotometr  wytwarzający światło monochromatyczne o jednej barwie , jednej  długości fali a następnie zmieniać długość fali wytwarzanego światła.

 

         Jeśli takie światło przepuścimy przez badaną substancje i będziemy rejestrować zmiany pochłaniania tego światła w zależności od długości fali to otrzymamy widmo absorpcyjne danej substancji.

 

         Ponieważ wiadomo co jak absorbuje światło to z takiego widma można zorientować się co zawiera badana próbka. I tak białka absorbują w nadfiolecie przy długości fali ok. 280 nm (UV) a kwasy nukleinowe przy 260 nm (UV). Takie widma pozwalają określić skład i stężenie zawartych w roztworze substancji.

 

Spektrofotometr

 

Widmo absorpcyjne

Widmo jest to graficzny zapis zmian wartości absorbancji w zależności od długości fali przechodzącej przez badany roztwór. Głównymi parametrami widma są:

a - położenie pasm (wartość długości fali przy których na widmie można wyróżnić maksima; lmax)
b - molowy (lub właściwy) współczynnik absorpcji związany z danym maksimum.

 

Transmitancja i absorbancja

Jeśli badany roztwór pochłonie 90% promieniowania o danej długości fali, to powiemy, że jego transmitancja wynosi 10%, zaś absorbancja będzie wynosić lg(100/10)=1

                                                    Prawo Lamberta Beera

A = e·c·l

c =A/(e*l)

Ponieważ l = 1cm można zapisać     c =A/e

e - molowy współczynnik absorpcji, równy liczbowo absorbancji, która wystąpiłaby, gdybyśmy mierzyli w danych warunkach roztwór o stężeniu 1 mol/dm3  przy grubości warstwy równej 1 cm;

c - stężenie mierzonego roztworu w mol/dm3;

l - grubość warstwy roztworu w cm.

Prawo Lamberta Beera

 

A = e·c·l

c =A/(e*l)

Ponieważ l = 1cm można zapisać     c =A/e

e - molowy współczynnik absorpcji, równy liczbowo absorbancji, która wystąpiłaby, gdybyśmy mierzyli w danych warunkach roztwór o stężeniu 1 mol/dm3  przy grubości warstwy równej 1 cm;

c - stężenie mierzonego roztworu w mol/dm3;

l - grubość warstwy roztworu w cm.

         Najczęściej używa się wspólczynnika absorpcji wyrażonego w jednostkach w jakich wyrażamy stężenia badanych substancji. Dla białek są to mg/ml a nie mole

          

Prawo addytywności absorpcji

         Absorpcja roztworu wieloskładnikowego równa się sumie absorbancji poszczególnych składników:

        
A = A1 + A2 + … An

         Gdzie: A1, A2, …, An są to absorbancje poszczególnych składników.

Pomiary spektrofotometryczne

         Najczęściej pomiary prowadzi się w kuwetach pomiarowych o długości drogi optycznej 1 cm, często kuwety nie są symetryczne i należy wkładać je do spektrofotometru we właściwy sposób

         Kuwety muszą być wykonane z materiału nie pochłaniającego promieniowania w zakresie długości fali przy których dokonujemy pomiaru.

         Dla nadfioletu (UV) używamy tylko kuwet kwarcowych oznaczonych literą Q, kuwety plastikowe lub szklane pochłaniają promieniowanie co uniemożliwiłoby pomiary

         Najprościej byłoby zmierzyć absorpcje podzielić przez współczynnik absorpcji i odczytać stężenie. W praktyce jest to niemożliwe bo roztwory pochłaniają światło w niespecyficzny sposób na skutek zmętnienia co więcej zawierają zanieczyszczenia np. ATP związek chemiczny bardzo mocno pochłaniający promieniowanie w zakresie nadfioletu (UV)

         Posługujemy się zmodyfikowanym wzorem do oznaczania stężenia

                  Abs(specyficzna) –Abs (niespecyficzna)

         C= ---------------------------------------

                        współczynnik absorbcji

         Najprościej byłoby zmierzyć absorpcje podzielić przez współczynnik absorpcji i odczytać stężenie. W praktyce jest to niemożliwe bo roztwory pochłaniają światło w niespecyficzny sposób na skutek zmętnienia co więcej zawierają zanieczyszczenia np. ATP związek chemiczny bardzo mocno pochłaniający promieniowanie w zakresie nadfioletu (UV)

         Często oznaczamy nie bezpośrednio daną substancje a powstający w reakcji z nią barwny związek w takich wypadkach należy zastosować krzywą wzorcową gdyż reakcja barwna może zachodzić w różnym stopniu (odczynniki się starzeją)

         Przygotowujemy roztwór jak najbardziej zbliżony do roztworu badanego a następnie przygotowujemy kilka próbek zawierających mierzoną substancje o wzrastających stężeniach. dodajemy mierzoną substancje po zmierzeniu absorpcji rysujemy zależność absorpcji od stężenia i otrzymujemy krzywą wzorcową.

          

         Krzywe wzorcowe

          

         Roztwory wzorcowe powinny mieć podobny skład do próbki

         Krzywa wzorcowa powinna składać się co najmniej z czterech punktów

         Stężenia roztworów wzorcowych powinny być zbliżone do stężenia badanej próbki

 

 

 

         1. Struktura pierwszorzędowa - czyli najniższy poziom organizacji strukturalnej cząsteczki jest wyznaczona przez sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Jest ona uwarunkowana jeszcze zanim zostanie zsyntetyzowany łańcuch polipeptydowy, gdyż informacja o kolejności aminokwasów w cząsteczce białka jest zakodowana w DNA, w postaci sekwencji nukleotydowej. Dzięki procesom transkrypcji, a później translacji sekwencja nukleotydowa zostaje odczytana w trakcie syntezy odpowiedniego polipeptydu.

         Czy mutacje są potrzebne?

 

         2. Struktura drugorzędowa - są to typy regularnego ułożenia głównego łańcucha polipeptydowego stabilizowane wiązaniami wodorowymi. Odkryto dwa podstawowe, regularne układy drugorzędowe występujące powszechnie w strukturze białek. Są to struktury a -helisyb -harmonijki.

a -helisa

Struktura a -helisy ma kształt cylindra. Ciasno spleciony łańcuch główny polipeptydu tworzy centralną część cylindra, natomiast boczne łańcuchy reszt aminokwasowych wystają na zewnątrz w ułożeniu helikalnym.
Struktura  a -helisy jest stabilizowana wiązaniami wodorowym grup NH i CO głównego łańcucha. Grupa CO każdego aminokwasu wiąże się wiązaniem wodorowym z grupą NH, aminokwasu odległego do przodu o cztery reszty aminokwasowe i leżącego bezpośrednio nad nią. Rezultatem tego jest fakt, że wszystkie grupy CO i NH łańcucha głównego są połączone wiązaniem wodorowym.

 

Budowa a-helisy C:\Documents and Settings\Administrator\Pulpit\dcwicz4\la-hel-str.gif

Struktura b -harmonijki (b -kartki)

Struktura b -harmonijki (b -kartki) - W odróżnieniu od cylindrycznej struktury a -helisy, cząsteczka polipeptydu przyjmuje kształt, prawie całkowicie rozciągnięty.

         W uformowaniu struktury b -harmonijki, może brać udział więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy.

Struktura trzeciorzędowa

Czynniki stabilizujące strukturę trzeciorzędową białek

Wiązania wodorowe

Oddziaływania hydrofobowe

Wiązania jonowe

Kowalencyjne mostki dwusiarczkowe

Oddziaływania międzycząsteczkowe

 

Struktura czwartorzędowa

         Struktura czwartorzędowa powstaje po przez łączenie się kilku podjednostek białkowych.

         Stabilizują ją te same siły co strukturę trzeciorzędową

 

 

 

 

 

 

              Krwinki czerwone
Najbardziej znane elementy morfotyczne krwi to krwinki czerwone, czyli erytrocyty. W jednym milimetrze sześciennym znajduje się średnio 5,4 miliona erytrocytów u mężczyzn i 4,8 miliona u kobiet.
Ich główną rolą jest przenoszenie tlenu z płuc do tkanek. Te funkcje zapewnia obecność hemoglobiny - czerwonego barwnika krwi. Hemoglobina składa się z białka - globiny - oraz z czterech cząsteczek hemu. W hemie  ważny jest atom żelaza, który wiąże się z jedną cząsteczką tlenu, tworząc oksyhemoglobinę. Żelazo posiada tę zdolność jedynie na drugim stopniu utlenienia; karboksyhemoglobina, tworząca się z połączenia hemu z tlenkiem węgla. Ten ostatni związek wypiera tlen z oksyhemoglobiny, czyniąc hemoglobinę bezużyteczną.

 

Krwinka

Budowa hemoglobiny

C:\Documents and Settings\Administrator\Pulpit\dcwicz4\hemoglobina_files\tazswana4_data\hemoglobin.gif

Hem

         Cztery wiązania koordynacyjne atomu żelaza wiążą się z 4 azotami grup pierścieni pirolowych piąte z tlenem a szóste z  białkiem przez pierścień imidazolowy histydyny

          

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin