GeoSELECT.ru



Биология / Реферат: Опорно-двигательный аппарат (Биология)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Опорно-двигательный аппарат (Биология)


Реферат по биологии на тему:
«Опорно-двигательный аппарат»



Ученика 9 «Г» класса

средней школы № 117
ЮЗАО г. Москва
Юдицкого Александра.



Москва 2004



План:

I. Введение.

II. Скелет.
1.Позвоночник.
2.Грудная клетка.
3.Конечности.
4.Нога и рука.

III. Два вида мышечной ткани.
1.Гладкие мышцы.
2.Мышцы скелета.
3.Нервные связи в мышцах.
4.Мышцы выделяют тепло.
5.Сила и скорость сокращения мышцы.

IV. Утомление и отдых.
1.Причины утомления.

V. Статика и динамика человеческого тела.
1.Условия равновесия.

VI. Спорт нужен каждому.
1.Тренировка мышц.
2.Труд и спорт.
3.Спортсменом может стать всякий.

VII. Великие люди о пользе физических упражнений.

VIII. Заключение.

XI. Список использованной литературы.



Опорно-двигательный аппарат
Опорно-двигательный аппарат составляют кости скелета с суставами,
связки и мышцы с сухожилиями, которые наряду с движениями обеспечивают
опорную функцию организма. Кости и суставы участвуют в движении пассивно,
подчиняясь действию мышц, но играют ведущую роль в осуществлении опорной
функции. Определённая форма и строение костей придают им большую прочность,
запас которой на сжатие, расжатие, сгибание значительно превышает нагрузки,
возможные при повседневной работе опорно-двигательного аппарата. Например,
большеберцовая кость человека при сжатии выдерживает нагрузку более тонны,
а по прочности растяжения почти не уступает чугуну. Большим запасом
прочности обладают также связки и хрящи.

Скелет

Скелет состоит из соединённых между собой костей. Он обеспечивает
нашему телу опору и сохранение формы, а также защищает внутренние органы. У
взрослого человека скелет состоит примерно из 200 костей. Каждая кость
имеет определённую форму, величину и занимает определённое положение в
скелете. Часть костей соединена между собой подвижными суставами. Они
приводятся в движение прикреплёнными к ним мышцами.
Позвоночник. Оригинальной конструкцией, составляющей основную опору
скелета, является позвоночник. Если бы он состоял из сплошного костного
стержня, то наши движения были бы скованными, лишёнными гибкости и
доставляли бы столь же неприятные ощущения, как езда в телеге без рессор по
булыжной мостовой.
Упругость сотен связок, хрящевых прослоек и изгибов делает позвоночник
прочной и гибкой опорой. Благодаря такому строению позвоночника человек
может нагибаться, прыгать, кувыркаться, бегать. Очень сильные
межпозвонковые связки допускают самые сложные движения и вместе с тем
создают надёжную защиту спинному мозгу. Он не подвергается какому-либо
механическому растяжению, давлению при самых невероятных изгибах
позвоночника.
Изгибы позвоночного столба соответствуют влиянию нагрузки на ось
скелета. Поэтому нижняя, более массивная часть становится опорой при
передвижении; верхняя, при свободном движении, помогает сохранять
равновесие. Позвоночный столб можно было бы называть позвоночной пружиной.
Волнообразные изгибы позвоночника обеспечивают его упругость.
Появляются они с развитием двигательных способностей ребёнка, когда он
начинает держать голову, стоять, ходить.
Грудная клетка. Грудная клетка образована грудными позвонками,
двенадцатью парами рёбер и плоской грудной костью, или грудиной. Рёбра
представляют собой плоские изогнутые дугою кости. Их задние концы подвижно
соединены с грудными позвонками, а передние концы десяти верхних рёбер при
помощи гибких хрящей соединяются с грудной костью. Это обеспечивает
подвижность грудной клетки при дыхании. Две нижние пары рёбер короче
остальных и оканчиваются свободно. Грудная клетка защищает сердце и лёгкие,
а также печень и желудок.
Интересно заметить, что окостенение грудной клетки происходит позднее
других костей. К двадцати годам заканчивается окостенение рёбер, и только к
тридцати годам происходит полное слияние частей грудины, состоящей из
рукоятки, тела грудины и мечевидного отростка.
Форма грудной клетки с возрастом изменяется. У новорожденного она
имеет, как правило, форму конуса с основанием, обращённым вниз. Потом
окружность грудной клетки в первые три года увеличивается быстрее, чем
длина туловища. Постепенно грудная клетка из конусообразной приобретает
характерную для человека округлую форму. Поперечник её больше, чем длина.
Развитие грудной клетки зависит от образа жизни человека. Сравните
спортсмена, пловца, атлета с человеком, не занимающимся спортом. Легко
понять, что развитие грудной клетки, её подвижность зависят от развития
мышц. Поэтому у подростков двенадцати-пятнадцати лет, занимающихся спортом,
окружность грудной клетки на семь-восемь сантиметров больше, чем у их
сверстников, не занимающихся спортом.
Неправильная посадка учащихся за партой, сдавливание грудной клетки
могут привести к её деформации, что нарушает развитие сердца, крупных
сосудов и лёгких.
Конечности. Благодаря тому, что конечности прикреплены к надёжной
опоре, они обладают подвижностью во всех направлениях, способны выдерживать
большие физические нагрузки.
Лёгкие кости - ключицы и лопатки, лежащие на верхней части грудной
клетки, охватывают её, точно пояс. Это опора рук. Выступы и гребни на
ключице и лопатке являются местом прикрепления мышц. Чем больше сила этих
мышц, тем больше развиты костные отростки и неровности. У атлета, грузчика
продольный гребень лопатки более развит, чем у часовщика или счетовода.
Ключица – перекидной мост между костями туловища и рук. Лопатка и ключица
создают надёжную рессорную опору руки.
По положению лопаток и ключиц можно судить о положении рук. Анатомы
помогли восстановить отломанные руки древнегреческой статуи Венеры
Милосской, определив их положение по силуэтам лопаток и ключиц.
Кости таза толстые, широкие и почти полностью сросшиеся. У человека таз
оправдывает своё название – он, как чаша, поддерживает внутренние органы
снизу. Это одна из типичных черт человеческого скелета. Массивность таза
пропорциональна массивности костей ног, несущих основную нагрузку при
передвижении человека, поэтому скелет таза человека выдерживает большую
нагрузку.
Нога и рука. При вертикальной позе руки человека не несут постоянной
нагрузки как опоры, приобретают лёгкость и разнообразие действия, свободу
движения. Рука может совершать сотни тысяч различных двигательных операций.
Ноги же несут всю тяжесть тела. Они массивны, имеют чрезвычайно прочные
кости и связки.
Головка плеча не имеет ограничения в широких круговых движениях рук,
Например при метании копья. Головка же бедра глубоко вдаётся в углубление
таза, что ограничивает движения. Связки этого сустава самые прочные и
удерживают на бёдрах тяжесть туловища.
Упражнением и тренировкой достигается большая свобода движений ног,
несмотря на их массивность. Убедительным примером этого может быть балетное
искусство, занятия гимнастикой, восточные единоборства.
Трубчатые кости рук и ног имеют огромный запас прочности. Интересно,
что расположение ажурных перекладин Эйфелевой башни соответствует строению
губчатого вещества головок трубчатых костей, словно Ж. Эйфель конструировал
кости. Инженер пользовался теми же законами конструкции, которые
обуславливают строение кости, придавая ей лёгкость и прочность. В этом
причина сходства металлической конструкции и живой костной структуры.
Локтевой сустав обеспечивает сложные и многообразные движения руки в
трудовой жизни человека. Только ему свойственна способность вращать
предплечье вокруг своей оси, с характерным движением раскручивания или
закручивания.
Коленный сустав направляет голень при ходьбе, беге, прыжках. Коленные
связки у человека обуславливают прочность опоры при распрямлении
конечности.
Кисть начинается группой косточек запястья. Эти кости не испытывают
сильного давления, выполняют сходную функцию, поэтому они мелкие,
однообразные, трудноразличимые. Интересно упомянуть, что великий анатом
Андрей Везалий мог с завязанными глазами определить каждую запястную
косточку и сказать, к левой или правой руке она относится.
Кости пясти умеренно подвижны, расположены они в виде веера и служат
опорой пальцев. Фаланг пальцев - 14. Все пальцы имеют по три косточки,
кроме большого - у него две косточки. У человека очень подвижен большой
палец. Он может становиться под прямым углом по отношению ко всем
остальным. Его пястная кость способна противопоставляться остальным костям
руки.
Развитие большого пальца связано с трудовыми движениями кисти. Индейцы
называют большой палец «матерью», яванцы -«старшим братом». В древности
пленникам отрубали большой палец, чтобы унизить их человеческое достоинство
и сделать негодными для участия в сражениях.
Кисть совершает самые тончайшие движения. При любом рабочем положении
руки кисть сохраняет полную свободу движения.
Стопа в связи с ходьбой стала массивнее. Кости предплюсны очень большие
и крепкие в сравнении с костями запястья. Наиболее крупные из них –
таранная и пяточная кости. Они выдерживают значительную тяжесть тела. У
новорожденных движения стопы и её большого пальца сходны с их движением у
обезьян. Усиление опорной роли стопы при ходьбе привело к формированию её
свода. При ходьбе, стоянии легко можно ощутить, как всё пространство между
этими точками «висит в воздухе».
Свод, как известно в механике, выдерживает большое давление, чем
площадка. Свод стопы обеспечивает упругость походки, устраняет давление на
нервы и сосуды. Его образование в истории происхождения человека связано с
прямохождением и является отличительной особенностью человека,
приобретённой в процессе его исторического развития.
Два вида мышечной ткани.
Гладкие мышцы. Когда мы говорили о мышцах, то обычно представляли себе
скелетные мышцы. Но, кроме них, в нашем организме в соединительной ткани
находятся гладкие мышцы в виде одиночных клеток, в отдельных местах они
собраны в пучки.
Много гладких мышц в коже, они расположены у основания волосяной сумки.
Сокращаясь, эти мышцы поднимают волосы и выдавливают жир из сальной железы.
В глазу вокруг зрачка расположены гладкие кольцевые и радиальные мышцы.
Они всё время, незаметно для нас, работают: при ярком освещении кольцевые
мышцы сужают зрачок, а в темноте сокращаются радиальные мышцы и зрачок
расширяется.
В стенках всех трубчатых органов – дыхательных путей, сосудов,
пищеварительного тракта, мочеиспускательного канала и др. – есть слой
гладкой мускулатуры. Под влиянием нервных импульсов она сокращается.
Например, сокращение её в дыхательном горле задерживает поступление
воздуха, содержащего вредные примеси – пыль, газы.
Благодаря сокращению и расслаблению гладких клеток стенок кровеносных
сосудов их просвет то сужается, то расширяется, что способствует
распределению крови в организме. Гладкие мышцы пищевода, сокращаясь,
проталкивают комок пищи или глоток воды в желудок.
Сложные сплетения гладких мышечных клеток образуются в органах с
широкой полостью – в желудке, мочевом пузыре, матке. Сокращение этих клеток
вызывает сдавливание и сужение просвета органа. Сила каждого сокращения
клеток ничтожна, поскольку они очень малы. Однако сложение сил целых пучков
может создать сокращение огромной силы. Мощные сокращения создают ощущение
сильной боли.
Мышцы скелета. Скелетные мышцы осуществляют как статическую
деятельность, фиксируя тело в определённом положении, так и динамическую,
обеспечивая перемещение тела в пространстве и отдельных его частей
относительно друг друга. Оба вида мышечной деятельности тесно
взаимодействуют, дополняя друг друга: статическая деятельность обеспечивает
естественный фон для динамической. Как правило, положение сустава
изменяется с помощью нескольких мышц разнонаправленного, в том числе
противоположного действия. Сложные движения сустава выполняются
согласованным, одновременным или последовательным сокращением мышц
ненаправленного действия. Согласованность (координация) особенно необходима
для выполнения двигательных актов, в которых участвуют многие суставы (
например – бег на лыжах, плавание ).
Скелетные мышцы представляют собой не только исполнительный
двигательный аппарат, но и своеобразные органы чувств. В мышечном волокне и
сухожилиях имеются нервные окончания - рецепторы, которые посылают
импульсы к клеткам различных уровней центральной нервной системы. В
результате создаётся замкнутый цикл: импульсы от различных образований
центральной нервной системы, идущие по двигательным нервам, вызывают
сокращение мышц, а импульсы, посылаемые рецепторами мышц, информируют
центральную нервную систему о каждом элементе системы. Циклическая система
связей обеспечивает точность движениям и их координацию. Хотя управление
движением скелетных мышц осуществляется различными разделами центральной
нервной системы, ведущая роль в обеспечении взаимодействия и постановке
цели двигательной реакции принадлежит коре больших полушарии головного
мозга. В коре больших полушарии двигательная и чувствительная зоны
представительств образуют единую систему, при этом каждой мышечной группе
соответствует определённый участок этих зон. Подобная взаимосвязь позволяет
выполнять движения, относя их действующими на организм факторами окружающей
среды. Схематически управление произвольными движениями может быть
представлено следующим образом. Задачи и цель двигательного действия
формируется мышлением, что определяет направленность внимания и усилий
человека. Мышление и эмоции аккумулируют и направляют эти усилия. Механизмы
высшей нервной деятельности формируют взаимодействие психофизиологических
механизмов управления движениями на различных уровнях. На основе
взаимодействия опорно-двигательного аппарата обеспечиваются развёртывание и
коррекция двигательной активности. Большую роль в осуществлении
двигательной реакции осуществляют анализаторы. Двигательный анализатор
обеспечивает динамику и взаимосвязь мышечных сокращений, участвует в
пространственной и временной организации двигательного акта. Анализатор
равновесия, или вестибулярный анализатор, взаимодействует с двигательным
анализатором при изменении положения тела в пространстве. Зрение и слух,
активно воспринимая информацию из окружающей среды, участвует в
пространственной ориентации и коррекции двигательных реакций.
Название «мышца» происходит от слова «мускулис», что значит «мышь».
Связано это с тем, что анатомы, наблюдая сокращение скелетных мышц,
заметили, что они как бы бегают под кожей, словно мыши.
Мышца состоит из мышечных сплетений. Длина мышечных сплетений у
человека достигает 12 см. Каждое такое сплетение образует отдельное
мышечное волокно.
Под оболочкой мышечного волокна располагаются многочисленные
палочковидные ядра. По всей длине клетки тянется несколько сот тончайших
нитей цитоплазмы – миофибрилл, способных сокращаться. В свою очередь,
миофибриллы образованы 2,5 тысячами белковых нитей.
В миофибриллах чередуются светлые и тёмные диски, и под микроскопом
мышечное волокно выглядит поперечно исчерченным. Сравним функцию скелетных
и гладких мышц. Оказывается, поперечно полосатая мускулатура не может так
сильно удлиняться, как гладкая. Зато скелетные мышцы сокращаются быстрее,
чем мышцы внутренних органов. Нетрудно поэтому объяснить, почему улитка или
дождевой червь, лишённые поперечнополосатой мускулатуры, медленно
двигаются. Стремительность движений пчелы, ящерицы, орла, коня, человека
обеспечивается быстротой сокращения поперечнополосатой мускулатуры.
Толщина мышечных волокон разных людей не одинакова. У тех, кто
занимается спортом, мышечные волокна развиваются хорошо, масса их велика, а
значит, и сила сокращения тоже большая. Ограниченность работы мышц приводит
к значительному сокращению толщины волокон и массы мышц в целом, влечёт и
уменьшение силы сокращения.
Всего в теле человека 656 скелетных мышц. Почти все мышцы парные.
Положение мышц, их форма, способ прикрепления к костям подробно изучен
анатомией. Расположение и строение мышц особенно важно знать хирургу. Вот
почему хирург прежде всего анатом, а анатомия и хирургия – родные сёстра.
Мировые заслуги в развитии этих наук принадлежат нашей отечественной науке,
и прежде всего Н.И Пирогову.
Нервные связи в мышцах. Неправильно думать, что мышца сама по себе
может сокращаться. Трудно было бы представить хоть одно согласованное
движение, если бы мышцы были неуправляемы. «Пускают» мышцу в ход нервные
импульсы. В одну мышцу в среднем поступает 20 импульсов в секунду. В каждом
шаге, например, принимают участие до 300 мышц, и множество импульсов
согласует их работу.
Количество нервных окончаний в различных мышцах неодинаково. В мышцах
бедра их сравнительно мало, а глазодвигательные мышцы, целыми днями
совершающие тонкие и точные движения, богаты окончаниями двигательных
нервов. Кора полушарии неравномерно связано с отдельными группами мышц.
Например, огромные участки коры занимают двигательные области, управляющие
мышцами лица, кисти, губ, стопы, и относительно незначительные – мышцами
плеча, бедра, голени. Величина отдельных зон двигательной области коры
пропорциональна не массе мышечной ткани, а тонкости и сложности движений
соответствующих органов.
Каждая мышца имеет двойное нервное подчинение. По одним нервам подаются
импульсы из головного и спинного мозга. Они вызывают сокращение мышц.
Другие, отходя от узлов, которые лежат по бокам спинного мозга, регулируют
их питание.
Нервные сигналы, управляющие движением и питанием мышц, согласуются с
нервной регуляцией кровоснабжения мышцы. Получается единый тройной нервный
контроль.
Мышцы выделяют тепло. Поперечнополосатые мышцы – это «двигатели», в
которых химическая энергия превращается сразу в механическую. Мышца
использует на движение 33% химической энергии, которая освобождается при
распаде животного крахмала – гликогена. 67% энергии в форме тепла
передаются кровью другим тканям и равномерно согревает организм. Вот почему
на холоде человек старается больше двигаться, как бы подогревая себя за
счёт энергии, которую вырабатывают мышцы. Мелкие непроизвольные сокращения
мышц вызывают дрожь – организм увеличивает образование тепла.
Сила и скорость сокращения мышцы. Сила мышцы зависит от числа мышечных
волокон, от площади её поперечного сечения, величины поверхности кости, к
которой она прикреплена, угла крепления и частоты нервных импульсов. Все
эти факторы выявлены специальными исследованиями.
Сила мышц человека определяется тем, какой груз он может поднять. Мышцы
вне организма развивают силу в несколько раз больше той, которая
проявляется в движениях человека.
Рабочее качество мышцы связаны с её способностью внезапно изменять свою
упругость. Белок мышц при сокращении становится очень упругим. После
сокращения мышцы он опять приобретает своё первоначальное состояние.
Становясь упругой, мышца удерживает груз, в этом проявляется мышечная сила.
Мышца человека на каждый квадратный сантиметр сечения развивают силу до
156,8 Н.
Одна из самых сильных мышц – икроножная. Она может поднимать груз в 130
кг. Каждый здоровый человек способен «стать на цыпочки» на одной ноге и
даже поднять при этом дополнительный груз. Эта нагрузка приходится в
основном на икроножную мышцу.
Находясь под влиянием постоянных нервных импульсов, мышцы нашего тела
всегда напряжены, или, как говорится, находятся в состоянии тонуса –
длительного сокращения. Вы можете на себе проверить тонус мышц: закройте с
силой глаза, и вы почувствуете дрожание сокращённых мышц в области глаза.
Известно, что любая мышца может сокращаться с разной силой. Например, в
поднятии маленького камня и пудовой гири участвуют одни и те же мышцы, но
затрачивают они разную силу. Скорость, с которой мы можем приводить наши
мышцы в движение, различна и зависит от тренировки организма. Скрипач
производит 10 движений в секунду, а пианист – до 40.
Утомление и отдых
Причины утомления. Утомление – показатель того, что организм не может
работать в полную силу. Почему наступает утомление мышцы? Для науки этот
вопрос долго был неразрешённым. Создавались разные теории.
Одни учёные предполагали, что мышца истощается от недостатка
питательных веществ; Другие говорили, что наступает её «задушение»,
нехватка кислорода. Высказывались предположения, что утомление наступает из-
за отравления, или засорения, мышцы ядовитыми продуктами выделения. Однако,
все эти теории не объясняли удовлетворительно причин утомления. В
результате возникло предположение, что причина утомления кроется не в
мышце. Была высказана гипотеза об утомлении нервов. Однако, выдающийся
русский физиолог, один из учеников И. М. Сеченова, профессор Н. Е.
Ввденский на примере доказал, что нервные проводники практически не
утомляемы.
Путь к разгадке тайны утомления был открыт русским физиологом И. М.
Сеченовым. Он разработал нервную теорию утомления. Он установил, что правая
рука после длительной работы восстанавливала работоспособность, если в
период её отдыха производились движения левой рукой. Нервные центры левой
руки как бы заряжали энергией утомлённые нервные центры правой руки.
Оказалось, что утомление быстрей снимается, когда отдых работающей руки
сочетается с работой другой руки, чем при полном покое. Этими опытами И. М.
Сеченов наметил пути снятия утомления и способы их разумной организации
отдыха, тем самым осуществив своё благородное стремление облегчить труд
человека.
Статика и динамика человеческого тела
Условия равновесия. Каждое тело обладает массой и имеет центр тяжести.
Отвесная линия, проходящая через центр тяжести (линия тяжести), всегда
падает на опору. Чем ниже центр тяжести и чем шире опора, тем устойчивее
равновесие. Так, при стоянии центр тяжести помещается примерно на уровне
второго крестцового позвонка. Линия тяжести находится между обеими стопами
ног, внутри площади опоры.
Устойчивость тела значительно увеличивается, если расставить ноги:
увеличивается площадь опоры. При сближении ног площадь опоры уменьшается, а
следовательно, уменьшается и устойчивость. Устойчивость человека, стоящего
на одной ноге, ещё меньше.
Наше тело обладает большой подвижностью, и центр тяжести постоянно
смещается. Например, когда несёшь ведро воды в одной руке, для устойчивости
наклоняешься в противоположную сторону, причём другую руку вытягиваешь
почти горизонтально. Если нести на спине тяжёлый предмет, то тело
наклоняется вперёд. Во всех этих случаях линия тяжести приближается к краю
опоры, поэтому равновесие тела устойчиво. Если проекция центра тяжести тела
выйдет за пределы площади опоры, произойдёт падение тела. Его устойчивость
обеспечивается смещением центра тяжести, соответствующим изменением
положению тела. Для создания противовеса туловище наклоняется в сторону,
противоположную нагрузке. Линия тяжести остаётся внутри площади опоры.
Выполняя различные гимнастические упражнения, вы можете определить, как
сохраняется равновесие и устойчивость, если центр тяжести выходит за
пределы точки опоры.
Канатоходцы для большей устойчивости берут в руки шест, который
наклоняют то в одну, то в другую сторону. Балансируя они перемещают центр
тяжести на ограниченную опору.
Спорт нужен каждому
Тренировка мышц. Активная физическая деятельность – одно из
обязательных условий гармоничного развития человека.
Постоянные упражнения удлиняют мышцы, вырабатывают их способность лучше
растягиваться. При тренировке масса мускулатуры увеличивается , мышцы
становятся более сильными, нервные импульсы вызывают сокращение мышц
большой силы.
Сила мышц и прочность костей взаимосвязаны. При занятиях спортом кости
становятся толще, и соответственно развитые мышцы имеют достаточную опору.
Более крепким и устойчивым к нагрузкам и травмам становится весь скелет.
Хорошая двигательная нагрузка – необходимое условие нормального роста и
развития организма. Малоподвижный образ жизни вредит здоровью. Недостаток
движений – причина дряблости и слабости мышц. Физические упражнения, труд,
игры развивают работоспособность, выносливость, силу, ловкость и скорость.
Труд и спорт. Движения в труде и спорте – это формы мышечной
деятельности. Труд и спорт взаимосвязаны, дополняют друг друга.
Два ученика пришли в мастерскую, впервые встали у верстака. Один
занимается спортом, другой – нет. Легко заметить, как быстро обучается
спортсмен трудовым навыкам.
Спорт развивает важные двигательные качества – ловкость, быстроту,
силу, выносливость.
Эти качества совершенствуются и в труде.
Трудовое и физическое воспитание помогают друг другу. Они
благоприятствуют умственному труду. При движениях мозг получает от мышц
обилие нервных сигналов, которые поддерживают его нормальное состояние и
развивают. Преодоление утомления при физическом труде повышает
работоспособность при умственных занятиях.
Спортсменом может стать всякий. Нужно ли обладать какими-либо
природными качествами, чтобы стать спортсменом? Ответ может быть только
один: нет. Трудолюбие и систематическая тренировка обеспечивают достижение
высоких спортивных результатов. Иногда рекомендуется учитывать общие
особенности телосложения для выбора того или иного вида спорта.
Да и это не всегда обязательно. Некоторые спортсмены достигли
первоклассных результатов в таких видах спорта, к которым, казалось бы, они
не имеют никаких данных. Виталий Ушаков, несмотря на небольшую ёмкость
лёгких до занятий спортом, стал первоклассным пловцом и дал лучшие
показатели, чем некоторые другие спортсмены с «природной плавучестью».
Знаменитый борец И. М. Поддубный писал, что борцами не рождаются,
борьба развивает человека и он из обыкновенного парнишки становится могучим
силачом.
Желание и настойчивость, тренировка и вдумчивое отношение к физическим
занятиям делают чудеса. Даже больные, физически слабые и изнеженные люди
могут стать прекрасными спортсменами. Например, чемпион Европы по
спортивной ходьбе А. И. Егоров в детстве болел рахитом, не ходил до 5 лет.
Под наблюдением врача он стал заниматься спортом и достиг высоких
показателей.
Великие люди о пользе физических упражнений.
Гимнастика как средство физического воспитания возникла ещё в Древнем
Китае и Индии, но особенно развилась в Древней Греции. Греки обнажёнными
занимались спортом под лучами южного солнца. Отсюда, собственно, и
происходит слово «гимнастика»: в переводе с древнегреческого «гимнос»
значит «обнажённый».
Ещё великие мыслители древности Платон, Аристотель, Сократ отмечали
влияние движений на организм. Они сами до глубокой старости занимались
гимнастикой.
Первым поднял голос в защиту здоровья русского народа М. В. Ломоносов.
Он сам отличался большой физической силой и атлетическим сложением.
Ломоносов считал необходимым «стараться всячески быть в движении тела». Он
думал ввести Олимпийские игры в России. Великий учёный говорил о пользе
двигательной активности после напряжённой умственной работы. «Движение, -
по его словам, - вместо лекарства служить может».
А. И. Радищев глубоко верил, что физическим воспитанием можно «укрепить
тело, а с ним и дух».
А. В. Суворов ввёл, и сам делал военную гимнастику, требовал тренировки
и закаливания войск. «Потомство моё, - говорил великий полководец, - прошу
брать мой пример».
Современники А. С. Пушкина писали о нём, что он был самого крепкого
сложения, мускулистый, гибкий, и этому способствовала гимнастика.
Л. Н. Толстой увлекался ездой на велосипеде, на лошади. В 82 года он за
день совершал верхом прогулки по 20 и более вёрст. Он любил косить, копать,
пилить. В 70 лет Толстой побеждал в беге на коньках молодёжь, гостившую в
Ясной Поляне. Он писал: «При усидчивой умственной работе без движения и
телесного труда сущее горе. Не походи я, не поработай я ногами и руками в
течение хоть одного дня, вечером я уже никуда не гожусь: ни читать, ни
писать, ни даже внимательно слушать других, голова кружится, а в глазах
звёзды какие-то, и ночь проводится без сна».
Максим Горький увлекался греблей, плаванием, игрой в городки, зимой
ходил на лыжах и катался на коньках.
И. П. Павлов до глубокой старости занимался спортом и любил физический
труд. Он много лет руководил гимнастическим кружком врачей в Петербурге.

Заключение

В преданиях русский народ наделял своих героев необычайной силой,
прославлял их богатырские подвиги в труде и при защите Родины от врагов.
Труд и любовь к родной земле в представлении народа неотделимы друг от
друга.
В былинах и сказаниях отображены черты нашего народа – трудолюбие,
храбрость, могучая сила. Арабский писатель XI века Абубекри писал, что
славяне – народ столь могущественный, что если бы они не были разделены на
множество родов, никто бы не мог им противостоять.
Борьба с суровой природой, внешними врагами выработала у них качества,
достойные восхищения. Сильные, вольнолюбивые, закалённые, не боящиеся ни
холода, ни жары, не избалованные излишествами и роскошью – такими были наши
предки даже по описанию их врагов.



Список использованной литературы.
1. «Резервы организма» Б. П. Никитин, Л. А. Никитина. 1990 г.
2. «Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека». И. Д.
Зверев, 1983 г.
3. «Русская сила». Валентин Лавров. 1991 г.
4. «Секреты атлетизма». Юрий Шапошников. 1991 г.
5. «Биология Человек 9 класс». А. С. Батуев. 1997 г.
6. www.referat.ru




Реферат на тему: Определение активности ферментов

Российский химико-технологический Университет
им. Д.И.Менделеева

Кафедра промышленной биотехнологии



МЕТОДИЧЕСКАЯ РАБОТА
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ



Выполнила:
студентка
группы Э-35
Тимошкина Е.А.

Преподаватель:
Мартимьянова Н.А.



Москва, 1996 г



СОДЕРЖАНИЕ



Свойства ферментов как биологических катализаторов. 1

Получение ферментных препаратов. 4

Общие методы определения активности ферментов. 6

Методы определения активности протеолитических ферментов 11

Литература 19



Свойства ферментов как биологических катализаторов.

Фермент - от лат. fermentum - закваска; знзим - от греч. эн -
внутри, зиме - закваска.
Ферменты, или энзимы, - это катализаторы белковой природы,
образующиеся и функционирующие во всех живых организмах. Происхождение
терминов связано с тем, что первоначально ферментативные процессы были
открыты и изучены в бродильном производстве. В каждой клетке имеются
сотни различных ферментов. С их помощью осуществляются многие химические
реакции, которые могут с большой скоростью идти при температурах,
подходящих для данного организма, т.е. в пределах от 5 до 400 С. Чтобы
эти реакции с той же скоростью протекали вне организма, потребовались бы
высокие температуры и резкие изменения некоторых других условий. Для
клетки это означало бы гибель, так как вся работа клетки строится таким
образом, чтобы избежать любых сколько-нибудь заметных изменений в
нормальных условиях ее существования. Следовательно, ферменты можно
определить как биологические катализаторы, т.е. как вещества, ускоряющие
реакции. Они абсолютно необходимы, потому что без них реакции в клетках
протекали бы слишком медленно и не могли поддерживать жизнь.
Совокупность биохимических реакций, катализируемых ферментами,
составляет сущность обмена веществ, являющегося отличительной чертой
всех живых организмов. Через ферментативный аппарат, регуляцию его
активности происходит и регуляция скорости метаболических реакций, их
направленности.
Являясь катализаторами, ферменты имеют ряд общих с
небиологическими катализаторами свойств:
1. Ферменты не входят в состав конечных продуктов реакции и выходят из
нее, как правило, в первоначальном виде, т.е. они не расходуются в
процессе катализа (в настоящее время доказано, что некоторые ферменты в
конце химической реакции подвергаются модификации и даже распаду, а не
освобождаются в неизменном виде, как постулировал Л.Михаэлис).
2. Ферменты не могут возбудить те реакции, протекание которых
противоречит законам термодинамики, они ускоряют только те реакции,
которые могут протекать и без них.
3. Ферменты не смещают положения равновесия, а лишь ускоряют его
достижение.
Специфические свойства:
1. Конечно же, по своему химическому строению все ферменты являются
белками.
2. Эффективность ферментов намного выше, чем небиологических
катализаторов (скорость протекания реакции при участии фермента выше на
несколько порядков).
3. Ферменты обладают узкой специфичностью, избирательностью действия на
субстраты, т.е. на вещества, превращение которых они катализируют.
Высокая специфичность ферментов обусловлена конформационной и
электростатической комплементарностью между молекулами субстрата и
фермента и уникальной структурой активного центра фермента,
обеспечивающими “узнавание”, высокое сродство и избирательность
протекания одной какой-либо реакции из тысячи других химических реакций,
осуществляющихся одновременно в живых клетках.
В зависимости от механизма действия различают ферменты с
относительной (или групповой) специфичностью и абсолютной
специфичностью. Так, для действия некоторых гидролитических ферментов
наибольшее значение имеет тип химической связи в молекуле субстрата.
Например, пепсин расщепляет белки животного и растительного
происхождения, хотя они могут существенно отличаться друг от друга как
по химическому строению и аминокислотному составу, так и по физико-
химическим свойствам. Однако пепсин не расщепляет углеводы или жиры.
Объясняется это тем, что местом действия пепсина является пептидная -СО-
NH- связь. Для действия липазы, катализирующей гидролиз жиров на
глицерин и жирные кислоты, таким местом является сложноэфирная связь.
Аналогичной относительной специфичностью обладают также некоторые
внутриклеточные ферменты, например гексокиназа, катализирующая в
присутствии АТФ фосфорилирование почти всех гексоз, хотя одновременно в
клетках имеются специфические для каждой гексозы ферменты, выполняющие
такое же фосфорилирование.
Абсолютной специфичностью действия называют способность фермента
катализировать превращение только единственного субстрата. Любые
модификации в структуре субстрата делают его недоступными для действия
фермента.
Стереохимическая специфичность ферментов обусловлена
существованием оптически изомерных L- и D-форм или геометрических (цис-
и транс- ) изомеров химических веществ. “Так, известны оксидазы L- и D-
аминокислот, хотя в природных белках обнаружены только L-аминокислоты.
Каждый из видов оксидаз действует только на свой специфический
стереоизомер.

+ЅО2
L-аминокислота [pic]a-кетокислота + NH3 + H2O
оксидаза L-аминокислот


+ЅО2
D-аминокислота [pic]a-кетокислота + NH3 + H2O
оксидаза D-аминокислот

Наглядным примером стереохимической специфичности является бактериальная
аспартатдекарбоксилаза, катализирующая отщепление СО2 только от L-
аспаргиновой кислоты с превращение ее в L-аланин” [1].
4. Регулируемость ферментов как биокатализаторов. “Через регуляцию
ферментативного аппарата осуществляется скоординированность всех
метаболических процессов во времени и пространстве, направленное на
воспроизведение живой метерии, поддержание постоянства внутриклеточной
среды, на приспособление к меняющимся внешним условиям” [2].
5. Термолабильность ферментов. Скорость химических реакций зависит от
температуры, поэтому катализируемые ферментами реакции также
чувствительны к изменениям температуры. Однако вследствие белковой
природы фермента тепловая денатурация при повышении температуры будет
снижать эффективную концентрацию фермента с соответствующим снижением
скорости реакции. Таким образом, термолабильность, или чувствительность
к повышению температуры является одним из характерных свойств ферментов,
резко отличающих их от неорганических катализаторов. При 1000С почти все
ферменты утрачивают свою активность (исключение составляют, очевидно,
только один фермент мышечной ткани - миокиназа, которая выдерживает
нагревание до 1000С). При низких температурах (00С и ниже) ферменты, как
правило, не разрушаются, хотя активность их падает почти до нуля. Во
всех случаях имеет значение время воздействия соответствующей
температуры. В настоящее время для пепсина, трипсина и ряда других
ферментов доказано существование прямой зависимости между скоростью
инактивации фермента и степенью денатурации белка. На термолабильность
ферментов определенное влияние оказывают концентрация субстрата, рН
среды и другие факторы.
6. Зависимость активности ферментов от рН среды. Ферменты обычно
наиболее активны в пределах узкой зоны концентрации водородных ионов,
соответствующей для животных тканей в основном выработанным в процессе
эволюции физиологическим значением рН среды 6.0 - 8.0. рН-оптимум
действия ферментов лежит в пределах физиологических значений. Исключение
составляет пепсин, рН-оптимум которого равен 2.0. Объясняется это тем,
что пепсин входит в состав желудочного сока, содержащего свободную
соляную кислоту, которая создает оптимальную кислую среду для действия
этого фермента. С другой стороны, рН-оптимум аргиназы лежит в сильно
щелочной зоне (около 10.0); такой среды нет в клетках печени,
следовательно, in vivo аргиназа функционирует, по-видимому, не в своей
оптимальной зоне рН среды. Влияние изменений рН среды на молекулы
фермента заключается в воздействии на состояние и степень ионизации
кислотных и основных групп (СООН-группы дикарбоновых аминокислот, SH-
группы цистеина, имидазольного азота гистидина и др.). При разных
значениях рН среды активный центр может находиться в частично
ионизированной или в неионизированной форме, что сказывается на
третичной структуре белка и соответственно формировании активного
фермент-субстратного комплекса. Кроме того, имеет значение и состояние
ионизации субстратов и кофакторов.


Получение ферментных препаратов.

Для получения ферментных препаратов используют как
микроскопические грибы, так и бактерии и дрожжи. Иногда получение
технического ферментного препарата кончается проведением процесса
ферментации, например, в спиртовой промышленности для осахаривания
крахмала используют жидкую культуру Aspergillus niger. Впоследствии ее
добавляют в жидком виде в количестве 10-12% к осахареваемому затору.
Однако активность ферментов в культуральной жидкости быстро снижается.
Поэтому широко практикуют получение сухих технических ферментных
препаратов.
Технические препараты ферментов. Комплексный амилолитический
ферментный препарат получают путем выращивания плесневых грибов на
твердой питательной среде с последующей сушкой и измельчением полученной
массы. Более активный препарат фермента получают путем экстракции такого
“грибного солода” с последующим выпариванием и сушкой. Еще более
активные ферментные препараты можно выделить из культуральной жидкости
путем осаждения амилазы ацетоном и дальнейшим высушиванием коагулятом
при температуре 27-270С. Для осаждения фермента часто используют и
сульфат аммония. Предварительно культуральную жидкость выпаривают при
температуре 400 С до 40%-ного содержания сухих веществ. Коагулят сушат
вместе с наполнителем.
Комплекс ферментов протеолитического и амилолитического действия
получают при помощи культуры Bacillus subtilis. Это аэробные,
грамположительные, подвижные палочки. Для этих бактерий характерен очень
богатый комплекс гидролитических ферментов. В качестве источников
питания они могут использовать белки, углеводы, спирты, органические
кислоты. Bacillus subtilis культивируют как методом поверхностного
культивирования на отрубях, так и в жидких средах особого состава по
методу глубинного культивирования.
Целлюлолитические ферментные препараты. Производство целлюлаз
основывается на использовании культуры гриба Trichoderma viride.
Существующие в настоящее время способы получения целлюлаз в глубинной
культуре предполагает выращивание микроорганизмов-продуцентов целлюлаз
на питательной среде, содержащей в качестве источников углерода, как
правило, очищенную целлюлозу, или же содержащие ее природные субстраты.
Но получение целлюлазы с использованием в качестве основного компонента
среды природной целлюлозы (например, древесные опилки) сопряжено с рядом
технологических трудностей. Более рационально использование питательной
среды, содержащей растворимый “индуктор”. Такой питательной средой может
быть молочная сыворотка, основным компонентом которой является лактоза
(предварительно от молочной сыворотки отделяют белок). В качестве
продуцента может быть использован гриб Trichoderma lignorum, позволяющий
получить весь комплекс целлюлолитических ферментов, необходимый для
расщепления природных целлюлозусодержащих субстратов.


Общие методы определения активности ферментов.

Прежде чем преступить к выделению фермента, необходимо избрать и
тщательно отработать метод определения активности, под контролем
которого производится выбор наиболее эффективных приемов очистки
ферментов, а затем и выполнение последовательных стадий его
препаративного получения. Активность фермента меняется при различных
условиях реакции и зависит от температуры, рН среды, от концентраций
субстратов и кофакторов. Учитывая это, при определении активности
фермента на разных стадиях очистки необходимо строго соблюдать одни и те
же условия. Желательно не ограничиваться определением активности по
одному какому-либо методу. Количество субстрата, превращаемого в
условиях теста по определению активности фермента, должно быть
пропорционально количеству последнего и времени инкубирования. Если же
нет такой пропорциональности, то активность рассчитывают по
предварительно построенному калибровочному графику, отражающему
зависимость скорости реакции от количества единиц фермента. Когда ход
реакции нелинеен во времени, следует определять начальную скорость
реакции (по тангенсу угла наклона касательной к начальному отрезку
кривой превращения). Для этого легче всего применять такие методы
изменения активности, которые позволяют непрерывно следить за ходом
превращения во времени: спектрофотометрические методы,
потенциометрические, полярографические и т.п. Для измерения скорости
ферментативной реакции необходимо выбрать буфер, который не тормозит
исследуемую активность и обеспечивает поддержание рН раствора, близкой к
оптимальной для данного фермента. Реакцию проводят при температуре,
лежащей в большинстве случаев в пределах 25-400С. При исследовании
ферментов, требующих присутствия кофакторов (ионов металлов, коферментов
и др.), концентрация которых может снижаться по мере очистки фермента, в
реакционную смесь следует добавлять недостающие кофакторы, например соли
металлов, АТФ, НАДФ и т.п. Также для определения активности ферментов
вводят стабилизаторы в состав опытных смесей. Во многих случаях
добавление желатина, альбумина и других добавок предотвращает
денатурацию ферментного белка.
Спектрофотометрические методы. Спектрофотометрические методы
основаны на поглощении света в определенных участках спектра многими
соединениями, являющимися активными группами ферментов, субстратами или
продуктами реакции. Положение максимума поглощения при определенной
длине волны определяется наличием в исследуемом материале определенных
групп - аналитических форм. Для измерения спектров используют
специальные приборы - спектрофотометры, фотометрические абсорбциометры и
др. Этот метод отличается высокой чувствительностью, быстротой
определения, малым расходованием фермента и реактивов и позволяет
следить за течением реакции во времени. Для этого реакционную смесь
помещают в кювету, вставленную в термостатируемый кюветодержатель. Через
малый промежуток времени после добавления фермента (или субстрата) и
быстрого перемешивания измеряют поглощение при длине волны, характерной
для используемого субстрата или конечного продукта, образующегося в
данной реакции. С помощью спектрофотометрического метода можно измерять
непосредственно концентрацию некоторых ферментов (после достаточной
очистки) по величине характерных максимумов поглощения прочно связанных
коферментов (простетических групп). Необходимо иметь произвольно
выбранную единицу фермента, с помощью которой можно было бы
количественно выразить чистоту и активность различных фракций. В
большинстве случаев выбор единицы зависит от избираемого метода
определения. В случае спектрофотометрического метода такой единицей
может служить количество фермента, которое вызывает определенное
изменение в оптической плотности за определенное время при данных
условиях опыта; если определяется продукт реакции, то единицей будет
количество фермента, которое вызывает образование определенного
количества вещества в минуту, и т.д. Тогда удельную активность фермента,
которая является мерилом чистоты ферментного препарата, выражают числом
единиц в 1 мг вещества (белка).
Для целей определения ферментов могут быть использованы не только
измерение поглощения света, но также измерения флюоресценции -
спектрофлюорометрические методы. Такое определение активности фермента в
ряде случаев по чувствительности превосходит спектрофотометрические
методы на целый порядок величины. Некоторые коферменты и субстраты
обладают сильной флюоресценцией. НАД и НАДФ в восстановленном состоянии
имеют сильную флюоресценцию и не флюоресцируют в окисленном состоянии.
Поэтому спектрофлюорометрию используют для изучения кинетики и механизма
действия никотинамидных и флавиновых ферментов.
Колориметрические (фотометрические) методы. В основе этих методов
лежит измерение при помощи визуального или фотоэлектрического
колориметра окрашенного продукта, образующегося при взаимодействии
субстрата или продукта действия фермента со специфическими реактивами,
которые обычно добавляются в фиксированную опытную пробу, взятую после
остановки ферментативной реакции. Эти методы весьма разнообразны.
Разработаны количественные методы, основанные на биуретовой реакции, при
которой состав белка, очевидно не должен сказываться на результатах
определения, т.к. эта реакция на пептидные связи, а не на боковые группы
в белке. Метод Горнелла и соавторов, основанный на измерении полосы
поглощения в области 550-650 нм, используется для определения
значительных количеств (1-10 мг) белка в пробе. Предлагаются биуретовые
микрометоды, основанные на поглощении ультрафиолетовых лучей медно-
белковыми комплексами: они позволяют определять 0.1 - 2.0 мг белка в
пробе. Число небелковых веществ, которые могут влиять на определения с
помощью биуретовой реакции, невелико, но следует вносить поправки на те
вещества, которые присутствуют в высоким концентрациях (соли аммония,
сахароза). Наиболее ценными являются те фотометрические методы, которые
позволяют следить во времени за ходом ферментативной реакции без ее
прекращения по изменению окраски хромогенного субстрата или добавленного
индикатора. Метод Фолина и Чиокальто, предложенный для определения
количества белка, основан на хромогенной природе некоторых боковых групп
аминокислот, а также на присутствии в белках пептидных связей. Этот
метод обладает высокой чувствительностью (на пробу достаточно 0.01 - 0.1
мг белка), но многие небелковые вещества мешают определению.
В настоящее время для определения количества белка широко
пользуются измерениями интенсивности поглощения света при 280 нм,
которое обусловлено присутствием в белке ароматических аминокислот.
Количество этих аминокислот в разных белках различно и ,следовательно,
интенсивность неодинакова. В кювете толщиной 1 см у раствора,
содержащего 1 мг “усредненного” белка в 1 мл, оптическая плотность равна
1 при длине волны 280 нм. Нуклеиновые кислоты поглощают при 280 нм, но
можно сделать поправку на их присутствие, проводя измерения и при 260 нм
и при 280 нм. Очень важна быстрота измерения активности ферментов. То же
относится и к измерению количества сухого остатка или количества белка.
Тем самым предпочитают быстрый метод определения белка путем измерения
величины поглощения при 280 нм. Выигранное время важнее, за счет того,
что удельное поглощение выделяемого белка иногда значительно отличается
от средней величины поглощения смеси белков, присутствовавших в исходном
материале.
Манометрические методы. Эти методы используются при определении
активности фермента в тех случаях, когда в исследуемых реакциях один из
компонентов находится в газообразном состоянии. К таким реакциям
относится главным образом те, которые связаны с процессами окисления и
декарбоксилирования, сопровождающимися поглощением или выделением
кислорода и углекислоты, а также реакции, в которых выделение или
связывание газа происходит в результате взаимодействия продуктов
ферментативного превращения с добавленным в систему реактивом.
Наблюдение за ходом реакции во времени проводится в специальных приборах
- манометрических аппаратах Варбурга.
Другие методы. Сюда относится обширный ряд методов, включающих
поляриметрию, вискозиметрию, потенцио- и кондуктометрические измерения и
т.п. Также определение активности можно выполнять, используя методы
хроматографии и электрофореза на бумаге. Эти методы высокочувствительны
и специфичны, что делает их во многих случаях незаменимыми; они
позволяют значительно сократить расход фермента на измерение активности,
но не всегда применимы ввиду продолжительности разделения веществ в
процессе хроматографии (и электрофореза).


Специальные методы определения активности пепсина и папаина. Пепсин и
папаин относятся к одной из наиболее многочисленных групп ферментов -
протеолитические ферменты (протеазы). Они принадлежат к классу гидролаз,
к подклассу пептидгидролаз и катализируют расщепление белков и
полипептидов в соответствии с уравнением :
R1CONHR2 + H2O ® R1COOH + H2NR2 ,
R1 и R2 - остатки аминокислот, ди- или полипептиды.
Т.е. протеазы катализируют расщепление пептидной связи ѕCOѕNHѕ .
Теперь немного подробнее о пептидгидролазах.
Подкласс пептидгидролаз делится на следующие группы:
1. аминопептидазы (a-аминоацилпептидгидролазы) катализируют гидролиз
полипептидов по месту пептидной связи, находящейся рядом со свободной
аминной группой.
действие
R1 фермента R2
| Ї |
H2N ѕ C ѕ C ѕ NH ѕ C ѕ C ѕ
| є ­ | є
H O H O


2. карбоксипептидазы (пептидиламинокислотные гидролазы) катализируют
расщепление полипептидов по месту пептидной связи, находящейся рядом со
свободной гидроксильной группой.
R
Ї |
ѕCOѕNHѕCѕH
­ |
действие COOH
фермента

3. дипептидазы (дипептидгидролазы) катализируют гидролитическое
расщепление на свободные аминокислоты.
NH2CH2CONHѕCH2ѕCOOH + H2O ® 2CH2NH2COOH
глицил-глицин гликолол

Дипептидазы расщепляют только такие пептидные связи, по соседству
с которыми находятся одновременно свободные карбоксильная и аминная
группы. Большое влияние на действие дипептидаз оказывает наличие a-
водородных атомов, находящихся у атомов углерода, связанных со свободной
карбоксильной и аминной группами. При замене этих атомов другими
группировками активность ферментов снижается или совсем исчезает.
4. протеиназы - (пептидилгидролазы) гидролизуют непосредственно белок.
При этом образуются полипептиды и свободные аминокислоты. К этой
подгруппе протеиназ принадлежит пепсин, трипсин, химотрипсин, папаин и
др. В процессе действия ферментов на субстраты решающую роль играет
структура молекул субстрата (соответствующая часть молекулы субстрата),
в которой происходит разрыв. Характер распада белковой молекулы на
пептиды и аминокислоты зависит от природы субстрата и внешних условий
(рН, температуры и др.). В качестве белковых субстратов используют
желатин, гемоглобин, казеин, сывороточный альбумин.



Методы определения активности протеолитических ферментов

Модификационный метод. Модификационный метод с применением
субстрата казеина основан на определении скорости ферментативной реакции
гидролиза субстрата под действием исследуемых протеолитических
ферментов, содержащихся в материале, взятом на анализ. Скорость реакции
определяют по количеству образовавшихся аминокислот - тирозина ((-амино-
(-оксифенилпропионовая кислота) и триптофана ((-амино-(-
индолилпропионовая кислота), которые устанавливают колориметрической
реакцией с реактивом Фолина. Этим методом определяют указанные
аминокислоты как в свободном, так и в связанном состоянии.
По количеству тирозина и триптофана, содержащемуся в гидролизате,
определяют количество превращенного белка в процессе ферментативной
реакции (из расчета содержания в белке 6% тирозина и 1.8% триптофана). В
основу расчета активности протеолитических ферментов положена
зависимость степени гидролиза белка от числа единиц активности фермента,
введенных в ферментативную реакцию. На основе этой зависимости
составляется график.
Поскольку в данном методе количество аминокислот, характеризующих
количество превращаемого белка, определяется по интенсивности окраски
реакционных сред - оптической плотности после реакции с реактивом, то в
графике для простоты расчета вместо количества превращенного белка
ставится пропорциональная ему оптическая плотность раствора. При
составлении графика по оси абсцисс откладывают число единиц фермента,
введенное в ферментативную реакцию, а по оси ординат - оптическую
плотность, полученную после колориметрической реакции с реактивом
Фолина.

[pic]
Содержание белка,мг Единицы
активности

Зависимость оптической плотности от количества превращенного в процессе
ферментативной реакции белка.
Зависимость оптической плотности от числа единиц активности
протеолитических ферментов.

Относя количество введенных в реакцию единиц активности фермента к
действию 1 г препарата, определяют его активность. Для расчета прямой,
изображенной на графике, составляет расчетное уравнение.
За единицу протеолитической активности принято такое количество
фермента, которое катализирует за 30 минут гидролиз 1 г белка в принятых
условиях до продуктов, не осаждающихся трихлоруксусной кислотой. 1г
составляет 25% от взятого на ферментативную реакцию белка.
Протеолитическая активность характеризуется числом единиц
активности фермента, содержащегося в 1 г препарата и твердых
полупродуктов или в 100 мл жидких материалов. Метод предназначен для
анализа очищенных ферментных препаратов грибного происхождения и всех
полупродуктов, получающихся при их производстве.
Определение пепсина по Ансону и Мирскому. Данный метод основан на
следующих принципах. Гемоглобин подвергают воздействию пепсина,
оставшийся гемоглобин осаждают трихлоруксусной кислотой. Фенольные
свойства остатка (тирозин), определяемые фотометрически, используют как
меру активности фермента.
Субстратом служит 2%-ный раствор гемоглобина в 0.06 н. растворе
соляной кислоты, 5 мл субстрата нагревают до 250С, прибавляют 1 мл
раствора фермента, оставляют в течении 10 мин., добавляют 10 мл 0.3 н.
раствора трихлоруксусной кислоты, энергично взбалтывают, фильтруют и 5
мл фильтрата отливают в мерную колбу на 25 мл. Сюда же приливают 10 мл
0.5 н. раствора едкого натра и 3 мл фенольного реактива (реактив Фолина-
Чиокалтеу разводят предварительно двойным объемом воды) и доводят водой
до метки. По истечении нескольких минут окрашенный раствор фотометрируют
относительно стандартного раствора, содержащего 0.0008 мэкв тирозина в
5 мл 0.2 н. раствора соляной кислоты (к раствору добавляют 0.5%
формальдегида в качестве антисептика). Для исключения возможных ошибок
ставят холостой опыт. Единицы пепсина выражают в миллиэквивалентах
тирозина (в пределах от 6.10-4 до 11.10-4): единицы пепсина =
миллиэквиваленты тирозина х1.47.
Определение протеолитических ферментов по Муру и Штейну. Метод
основан на том, что содержащие (-аминогруппу аминокислоты дают с
нингидридом окрашенную производную -
дикетогидриндилидендикетогидриндамин, а также альдегид-аминокислоты и
углекислоту.
Окрашенный продукт обладает характерным максимумом поглощения при
570 м(, а интенсивность окраски зависит от количества аминокислоты. С
пролином и оксипиролином реакция протекает в ином направлении, а
максимум поглощения получаемого при этом окрашенного продукта расположен
при 440 м(.
Инкубацию фермента удобно проводить в мерных колбочках по 5 мл, в
которых смешивают и уравновешивают при постоянной температуре на водяной
бане все компоненты за исключением фермента. После этого добавляют
фермент, раствор смешивают и берут пробы для исследования. Для
кинетических измерений концентрацию фермента желательно подобрать таким
образом, чтобы аликвотные части можно было бы брать каждые 5 минут.
Аликвотные части пробы, взятые сразу же после добавления фермента,
а затем через соответствующие интервалы, добавляют в фотометрические
пробирки, содержащие 2 мл реактива нингидрида - это тотчас обрывает
реакцию. После этого смесь 20 мин. нагревают на водяной бане; полученная
окраска устойчива минимум 24 часа. Средняя ошибка при анализе повторных
проб составляет (2%. После разбавления кипяченой смеси

Новинки рефератов ::

Реферат: Византийское искусство и культура (Искусство и культура)


Реферат: Булева алгебра (Программирование)


Реферат: Алмазы (Химия)


Реферат: Обработка материалов электрическим током и лазером (Технология)


Реферат: Деловой язык и культура речи юриста - тема "Разработка стратегии общения" (Психология)


Реферат: Восточные славяне в Беларуси (История)


Реферат: Эпоха возрождения (Культурология)


Реферат: Судебные прения (Уголовное право и процесс)


Реферат: Исковые средства защиты (Гражданское право и процесс)


Реферат: Вредные частицы (Биология)


Реферат: Государственный бюджет. Дефицит государственного бюджета и пути его устранения. Международный опыт (Государство и право)


Реферат: Лекции по организации малого бизнеса (Предпринимательство)


Реферат: Безопасность в сфере гостиничного хозяйства (Безопасность жизнедеятельности)


Реферат: Несчастные случаи (Трудовое право)


Реферат: Стрекозы (Биология)


Реферат: Розрахунок раціонів кормів (Сельское хозяйство)


Реферат: Особенности развития детского голоса (Музыка)


Реферат: Бразилия (География)


Реферат: Закон о налоговой службе Украины (Налоги)


Реферат: Коррекция двигательных нарушений у младших школьников с детским церебральным параличом (Педагогика)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист