2. Контрольные вопросы и задание

1. Что такое витамины? Для чего они нужны организму?

2. Что такое авитаминозы? Гиповитаминозы? Гипервитаминозы?

3. Каковы функции витамина А? Какие нарушения связаны с недостатком этого витамина в организме?

4. Для чего необходимы витамины группы В? Приведите примеры.

5. Как, по-вашему, можно предотвратить авитаминозы?

6. Запишите в тетради формулы витаминов А, С, В₆.

Тема № 8. Минеральный обмен.

Минеральные (неорганические) вещества наряду с органическими – необходимые компоненты любой живой клетки, обеспечивающие процессы жизнедеятельности. Они поступают в организм в составе пищи и вместе с водой. Основную часть минеральных веществ составляет вода, хлориды Cl^- ; сульфитыSO₄^2- ; карбонатыCO₃^2-; фосфаты PO₄^3- ; натрияNa⁺; калияK⁺; магнияMg²⁺ ; кальцияCa²⁺. В небольших количествах (от 10^-3до 10^-6г.) для живого организма необходимы йод, бром, фтор, железо, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден и др. так называемые микроэлементы.

Суточная потребность взрослого человека в минеральных веществах : вода – около 2 л; кальций – 0,81 г ; фосфор – 1 – 1,5 г ; натрий – 4-6 г ; калий – 2,5-5 г ;магний – 0,3-0,5 г ; железо – 15 мг ; цинк – 15 мг ;марганец – 5-10 мг ; хром – 0,2 мг ; медь – 2 мг ; кобальт – 0,1-0,2 мг ; молибден – 0,5 мг ; селен – 0,5 ; хлор – 5-7 г ; фтор – 0,5-1 мг ; йод – 0,1-0,2 мг .

Натрий, калий и хлор обеспечивают осмотические свойства, полную силу, полное равновесие между клеточным и межклеточным пространством, буферные системы организма.

Магний, кальций и фосфор входят в состав костей ; фтор – зубной ткани, йод – гормонов щитовидной железы, железо – крови, тканей печени и селезенки, цинк – в тканях поджелудочной железы и т.д.

Минеральные вещества в организме содержат в двух формах: в виде свободных ионов и в связанной (с белками, ферментами, витаминами) форме.

Минеральные соли принимают участие в регуляции проницаемости мембран, влияют на связывание воды белками. Выделение их из организма осуществляется через почки, кожу и кишечник.

Приборы и реактивы: пробирки, пробиркодержатели, никелевая (хромникелевая) проволока, горелка (спиртовая), метилоранж лакмус; 1% - ый растворFeCl₃; насыщенный растворCa(Cl)₂; 5% - ый растворMgSO₄; 1% растворCuSO₄; кристаллическийNaCl; кристаллическийKCl; 5% растворNa₂CO₃; 5% раствор концентрированного раствора аммиака ; 1% растворKSCN; 1- 2% раствор фенола; 2- 5% раствор молочной кислоты, 1% раствор AgNO₃; 1% раствор BaCl₂; 5- 7% раствор HCl ; раствор H₃PO₄; 5% раствор Na₂CO₃; раствор NaCl ; раствор MgSO_4.

Качественные реакции на катионы

Катионы – положительно заряженные ионы в составе минеральных веществ.

Опыт 1. Обнаружение Na⁺.

На кончике хромникелевой проволоки помещают несколько кристаллов поваренной соли NaClи вносят в пламя горелки (спиртовки). Через некоторое время пламя окрашивается в желтый цвет, что свидетельствует о наличии ионовNa⁺.

Опыт 2. Обнаружение K ⁺.

На кончике хромникелевой проволоки помещают несколько кристаллов хлорида калия KClи вносят в пламя горелки (спиртовки). Через некоторое время пламя окрашивается в фиолетовый цвет, что свидетельствует о наличии ионовK⁺.

Опыт 3 . Обнаружение Mg²⁺.

К 1- 2 мл раствора сульфата магния добавляют 1- 2 мл раствора Na₂CO₃. Появляется осадок карбоната магния белого цвета.

Опыт 4 . Обнаружение Ca²⁺.

К 1- 2 мл раствора гидроксида кальция добавляют 1- 2 мл раствора щавелевой кислоты H₂C₂O₄. Появляется осадок оксалата кальция молочно- белого цвета:

Ca(OH)₂ +H₂C₂O₄→CaC₂O₄↓ +H₂O

Опыт 5 . Обнаружение Cu²⁺.

К 1- 2 мл 1% раствора сульфата меди добавляют 1- 2 мл раствора аммиака. Образуется раствор ярко- синего цвета:

CuSO₄+ 3NH₄OH→ [Сu(NH₃)₄](OH)₂+ (NH₄)₂SO₄+ 2H₂O

Опыт 6 . Обнаружение Fe³⁺.

а) К 1- 2 мл 1% раствора хлорида железа добавляется к 1- 2 мл раствора роданида калия (или аммония). Сразу же появляется кроваво- красное окрашивание:

FeCl₃+ 3KSCN→Fe(SCN)₃Fe+ 3KCl

б) К 1- 2 мл раствора хлорида железа добавляют 1- 2 мл раствора фенола. Сразу же появляется фиолетовое окрашивание:

FeCl₃+ 3C₆H₅OH→ (C₆H₅O)₃Fe+ 3HCl

в) К 1- 2 мл раствора хлорида железа добавляют 1- 2 мл раствора молочной кислоты. Сразу же появляется лимонно- желтое окрашивание:

FeCl₃+ 3CH₃–CHOH–COOH→ (CH₃CHOHCOOH)₃Fe+ 3HCl

Опыт 7. Обнаружение H⁺.

К раствору щавелевой (или молочной) кислоты добавляется лакмус (или метилоранж). Сразу же появляется красное окрашивание.

Качественные реакции на анионы.

Анионы - отрицательно заряженные ионы в составе минеральных веществ.

Опыт 8. Обнаружение Cl ^-

К 1- 2 мл поваренной соли NaCl добавляют 1- 2 мл раствора серебра AgNO₃. Выпадает белый творожистый осадок:

NaCl+AgNO₃→NaNO₃+AgCl↓

Опыт 9. Обнаружение SO₄ ^2-:

К 1- 2 мл раствора сульфата магния MgSO₄добавляют 1- 2 мл раствора хлорида бария BaCl₂. Выпадает белый кристаллический осадок:

MgSO₄+BaCl₂→MgCl₂+BaSO₄↓

Опыт 10. Обнаружение PO₄^3-:

К 1- 2 мл раствора фосфорной кислоты H₃PO₄добавляют 1- 2 мл раствора нитрата серебра AgNO₃.Выпадает желто- оранжевый осадок:

H₃PO₄ + 3AgNO₃→ 3HNO₃ + Ag₃PO₄↓

Опыт 11. Обнаружение CO₃^2-:

К 1- 2 мл раствора карбоната натрия Na₂CO₃добавляют 1- 2 мл раствора соляной кислоты HCl. Сразу же происходит выделение газа:

Na₂CO₃+ 2HCl→ 2NaCl+CO₂↑ +H₂O

Обнаружение минеральных веществ в продуктах питания.

Опыт 12.Несколько кристаллов пищевой соды помещают в пробирку и добавляют 1- 2 мл раствора HCl . Происходит выделение газа:

NaHCO₃+HCl→NaCl+CO₂↑ +H₂O

Опыт 13.К 1- 2 мл минеральной воды добавляют 1- 2 мл раствора HCl. Происходит выделение газа:

CO₃^2-+ 2H⁺ →CO₂↑ +H₂O

Опыт 14. К 1- 2 мл водопроводной воды добавляют 1- 2 мл роданида калия (или фенола). Происходит изменение окраски:

Fe³⁺+ 3SCN^- → Fe(SCN)₃(красное окрашивание)

Fe³⁺+ 3C₆H₅OH → (C₆H₅O)₃Fe + 3H⁺(фиолетовое окрашивание)

Опыт 15.Небольшой кусочек сыра вымачивают в воде, а затем в воду добавляют 1 мл раствора серебра. Появляется помутнение осадка:

AgNO₃+NaCl →AgCl↓ +NaNO₃

Контрольные вопросы и задания:

1. Почему так необходимы минеральные вещества для организма?

2. Приведите качественные реакции на катионы Na⁺,Ca²⁺,Fe³⁺ и анионы

Cl ^-, CO₃^2-.

3. Наличие какого химического соединения, входящего в состав сыра, можно доказать с помощью раствора серебра?

4. Допишите уравнения реакций:

а) Nа₂СО₃+ Н₂SО₄ →

б) АgNO₃+HCl→

в) ВаСl₂+Na₂SO₄ →

Тема № 9. Исследование особенностей химического строения мышц и механизма мышечного сокращения.

Цель: рассмотреть типы мышц и мышечных волокон и выяснить закономерности преобладания типа мышечных волокон в зависимости от направленности тренировочного процесса; выяснить особенности структурной организации и химического состава мышечных клеток; получить навык проведения экстракции веществ из природных объектов. А также обнаружения опытным путем белков и других биологически важных веществ, входящих в состав мышечной ткани.

Приборы и реактивы: пробирки, химические воронки, фильтровальная бумага, мышечная ткань, 10 % - ный раствор хлорида калия, дистиллированная вода, 10 % - ный раствор гидроксида натрия, 5 % - ный раствор сульфата меди, 5 % - ный раствор серной кислоты, раствор пикриновой кислоты, реактив Уффельмана.

Опыт 1. Получение экстракта мышц

Мышечную ткань залить водой, перемешать, настоять 5 минут, профильтровать в чистую пробирку (№1). Обработанные водой мышцы залить раствором хлорида калия, перемешать, настоять 5 минут, профильтровать в чистую пробирку (№2). Какие вещества мышц должны быть в водном и солевом фильтрате?

Опыт 2. Обнаружение саркоплазматических и структурных белков мышц

В пробирку наливают 2 мл водного экстракта и проводят биуретовую реакцию (к исследуемой жидкости добавляют 2 мл 10 % - ного раствора гидроксида натрия и 3 капли 5% - ного раствора сульфата меди). Какую окраску наблюдаете? О чем она свидетельствует?

В другую пробирку наливают 2 мл солевого экстракта и проводят биуретовую реакцию. Какую окраску наблюдаете? О чем она свидетельствует?

Опыт 3. Обнаружение креатина и креатинина

В две пробирки наливают по 1 мл водного фильтрата мышц. В первую пробирку добавляют 1 мл 5% - ного раствора серной кислоты и ставят в кипящую водяную баню на 30 минут. Это делают для того чтобы перевести креатин в креатинин.

tº

Креатин → креатинин

Вторую пробирку оставляют в штативе. Через 30 минут в первую пробирку помещают розовую лакмусовую бумажку и нейтрализуют жидкость 10% - ным раствором гидроксида натрия. Затем в обе пробирки наливают по 3 мл 10% - ного гидроксида натрия и по 5 – 8 капель пикриновой кислоты. Какая окраска появилась в первой и во второй пробирках? (Креатин дает с пикриновой кислотой оранжевую, а креатинин – красную окраску).

Опыт 4. Обнаружение молочной кислоты

Молочная кислоты дает с реактивом Уффельмана лимонно – желтое окрашивание вследствие образования лактата железа. В пробирку наливают 1 мл реактива Уффельмана и добавляют по каплям водный фильтрат. Какая появилась окраска, и о чем это свидетельствует? Напишите уравнения реакции образования лактата железа.

Контрольные вопросы и задания:

1. Как обнаружить в водном экстракте мышц белки?

2. Приведите реакцию обнаружения кретинина в водном экстракте мышц?

3. Напишите уравнения реакции образования лактата железа.

Рекомендуемая литература

Основная

1. Волков, Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков, Э.Н. Нессен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун. Киев: Олимпийская лит., 2000., 503.

2. Дубровский, В.И. Спортивная медицина / В.И. Дубровский. М. :: Владос, 2005. 528 с.

3. Николаев, А.Я. Биологическая химия / А.Я. Николаев. М.: Мед. Информ. Агенство, 2001. 496 с.

4. Михайлов. С.С. Спортивная биохимия / С.С. Михайлов. М.: Сов.спорт, 2004. 220 с.

5. Проскурина, И.К. Биохимия / И.К. Проскурина. М.: Владос, 2004. 236 с.

Дополнительная

6. Кушманова, О.Д. Руководство к лабораторным занятиям по биохимии / О.Д. Кушманова. М.: Медицина, 1983. 272 с.

7. Мирошникова, С.С. Динамическая биохимия. Биохимия физических упражнений: рабочая тетрадь / С.С. Мирошникова, В.А. Лиходеева, Н.В. Серединцева. Волгоград, 2007. 62 с.

8. Чуксеева, Т.П. Основы статической и динамической биохимии: учебное пособие / Т.П. Чуксеева, В.А. Лиходеева, Н.В. Серединцева. Волгоград, 1999. 116с.

9. Чуксеева, Т.П. Биохимия физических упражнений: учебное пособие / Т.П. Чуксеева, В.А. Лиходеева, Н.В. Серединцева. Волгоград, 1999. 153с.

10. Яковлев, Н.Н. Биохимия спорта / Н.Н. Яковлев. М.: Физкультура и спорт, 1974. 288 с.

Введение

Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов педагогических вузов направления подготовки 050100 «Педагогическое образование», профиль «Физическая культура и безопасность жизнедеятельности», изучающих курс «Основы биохимии спорта» и разработаны в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по указанному направлению.

Учебно – методическое пособие включает следующие темы курса «Основы биохимии спорта»: аминокислоты и белки, ферменты, углеводы, липиды, гормоны и витамины, минеральные вещества, а также материал по биохимии мышц. Особенностью данного практикума является включение в него лабораторных работ, не требующих дорогостоящего оборудования и реактивов. Тем не менее представленные общедоступные методики позволяют получить важную практическую информацию о биохимических процессах, происходящих в организме спортсмена. Химический эксперимент связан не только с проведением качественных реакций на те, или иные биологические вещества, что очень важно для обучающихся, но и с биохимическим анализом различных метаболитов в биологических жидкостях, например, в кожном экскрете, слюне. Такая тесная связь теории и практики, безусловно, повышает интерес студентов к изучаемой дисциплине, раскрывает важную роль биохимии как основы для изучения других дисциплин («Физиологии человека», «Физиологии физического воспитания и спорта»).

Также предусмотрены контрольные вопросы и задания по темам, решение которых способствует укреплению и углублению знаний студентов.

При оформлении в тетради лабораторной работы студент должен записать название темы и цель работы, из теоретической части выписать основные понятия, методику выполнения работы, выполнить опыты, отметить наблюдения, сделанные в ходе проведения опыта, (изменение окраски раствора, выпадение осадка), заполнить таблицы и сделать выводы, ответить на контрольные вопросы.