- •Предисловие
- •Лабораторная работа №1 Изучение энергии активации биологических процессов.
- •Упражнение I. Влияние температуры на ферментативную активность Na-, к-атф-аза.
- •Упражнение 2. Определение температурного коэффициента и энергии активации сокращения сердца лягушки.
- •Приготовление препарата сердца лягушки.
- •Оформление полученных результатов.
- •Контрольные вопросы:
- •Литература:
- •Лабораторная работа № 2 Определение концентрации пигментов в растениях по спектрам поглощения.
- •Упражнение 1. Определение концентрации хлорофиллов a и b в экстрактах из зеленых листьев.
- •Упражнение 2. Изучение зависимости поглощения от концентрации вещества.
- •Оформление полученных результатов.
- •Контрольные вопросы:
- •Литература:
- •Лабораторная работа №3 Влияние температуры на скорость биологических реакций
- •Упражнение 1. Определение температурного коэффициента гемолиза эритроцитов крови человека
- •Упражнение 2. Влияние концентрации кислоты на скорость гемолиза
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №4 Влияние уф-облучениия на светопропускание раствора эритроцитов.
- •Упражнение 1. Изучение гемолиза с помощью колориметра.
- •Упражнение 2. Исследование гемолиза эритроцитов под действием освещения в присутствии красителя.
- •Упражнение 3. Исследование зависимости гемолиза от времени освещения.
- •Оформление полученных результатов.
- •Контрольные вопросы:
- •Литература:
- •Лабораторная работа №5 Физико-химические методы в биологии Упражнение 1. Определение вязкости растворов.
- •Лабораторная работа №6 Определение проницаемости кожи лягушки для ионов
- •Упражнение 1. Изучение динамики распределения ионов.
- •Упражнение 2. Влияние ингибиторов и блокаторов на проницаемость кожи лягушки.
- •Оформление полученных результатов.
- •Контрольные вопросы:
- •Литература:
ГОУВПО «Мордовский государственный университет
имени Н.П. Огарёва»
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
ПО БИОФИЗИКЕ
САРАНСК
ИЗДАТЕЛЬСТВО МОРДОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2010
Лабораторный практикум по биофизике: Методические указания для студентов биологического факультета / Мордовский гос.ун-т; Сост. В.В. Ревин. - Саранск, 2010.
В методическом пособии дается описание лабораторных работ по основным разделам курса «Биофизика». Данное пособие рекомендовано для студентов биологического факультета специальностей «Биология», «Биоэкология», «Биохимия» и «Биотехнология».
Печатается по решению редакционно-издательского Совета Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарёва.
Составитель: доктор биологических наук Ревин Виктор Васильевич
Предисловие
В последние годы для решения как фундаментальных, так и прикладных задач отводится биофизике. Биофизика – это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающих в биологических системах на молекулярном, клеточном и организменном уровнях. Данная наука относительно молодая. Она возникла на стыке наук между физикой, химией и биологией. На сегодняшний день она оперирует различными методами исследований, к которым в свою очередь предъявляются высокие требования. Применение биофизических методов длжно предполагать сравнительно небольшое количество исследуемого биологического материала. Методы должны также обладать высокой чувствительностью и позволять проводить иследования в условиях, близких к естественным.
Лабораторная работа №1 Изучение энергии активации биологических процессов.
Живой организм представляет собой открытую систему, которая постоянно обменивается с окружающей средой веществом и энергией. Вещества, попадающие в организм извне, вступают в сложный процесс физико-химических превращений. В скорость их в отдельных органоидах, клетках и в целом организме играет решающую роль в регулировании жизненного процесса. В связи с этим важное значение приобретает изучение закономерностей протекания в организме химических реакций.
Биологическая кинетика изучает скорость биологических процессов и ее зависимость от концентрации веществ, участвующих в биологических превращениях, а также от внешних условий, в частности от температуры. Такая зависимость понятна, если учесть, что любое химическое превращение, происходит при условии соударения молекул, находящихся в беспорядочном тепловом движении. По мере повышения температуры увеличивается длина пробега молекул и, следовательно, вероятность их столкновения друг с другом. Таким образом, относительное количество молекул, с повышением температуры увеличивается, как и скорость реакции.
Величину, показывающую, во сколько раз возрастает количество активных молекул (а следовательно, и скорость реакции) при повышении температуры на 100С, называют температурным коэффициентом и обозначают символом Q10 (коэффициент Вант-Гоффа).
Между величиной температурного коэффициента реакции Q10 и той избыточной энергией, которой должны обладать молекулы, чтобы их соударение привело к химической реакции (как называемой энергией активации Е), существует зависимость, которую выражают формулой
Е=0,46•Т1Т2lgQ10, (1.1)
где Е – энергия активации, кДж; Т1 и Т2 – температуры, выраженные в градусах абсолютной шкалы с разницей в 100С (Т2= Т1+10); lgQ10 – десятичный логарифм температурного коэффициента (Т0К=t0С+2730).
Приведенной формулой пользуются для определения энергии активации биологических процессов, в том числе секреции желез, пульсации сократительных вакуолей простейших, сокращения мышц и т.д. Для вычисления энергии активации какого-либо биологического процесса необходимо:
1) определить его скорость при двух температурах - Т1 и Т2;
2) найти величину Q10, разделив значение скорости, полученное при Т2, на число, полученное при Т1;
3) найти по таблице логарифмов десятичный логарифм Q10 и подставить в формулу (1.1) значение в градусах абсолютной шкалы.
Энергия активации рассчитывается не только для отдельных реакций и процессов, но и для клеточного и органоидного уровня. В связи с этим проведем расчет энергии активации мембраносвязанного фермента Na-,K-АТФ-азы (молекулярный уровень) и интенсивности сердцебиения лягушки при разных температурах (органоидный уровень).